連續油管管柱裝置及其在鹽穴地下儲氣庫排滷擴容的方法與流程

2023-04-30 11:56:06 1

本發明屬於油氣儲運與資源開發領域，具體涉及一種連續油管管柱裝置，用於鹽穴儲氣庫底部滷水的排出，以及利用該裝置在鹽穴地下儲氣庫排滷擴容方法。
背景技術：
：在鹽穴儲氣庫建設過程中，鹽巖中的雜質和夾層等不溶於水的物質，不能在造腔過程中隨著滷水被排出到腔體外，而是堆積在腔體底部。考慮到夾層具有較高的強度且其破壞模式複雜，破壞後形成的堆積體形狀差異較大；同時，堆積體中小不一的塊體相互疊壓和支撐，使得形成的堆積體中含有大量的孔隙，這些孔隙被滷水充填。這些堆積物體積較大，一般可以佔到腔體總體積20％-40％左右。注氣排滷是指鹽穴地下儲氣庫單井在經歷鑽井、溶腔形成後，在投入注採氣生產運行前，由幹線來氣經過站內壓縮機增壓，再經過注氣管匯到注採氣井井口，到達井口的天然氣沿著井下注採管柱與排滷管柱環空注入，鹽穴地下儲氣庫腔內的飽和滷水從排滷管柱排出。隨著天然氣源源不斷地注入、腔體內的飽和滷水源源不斷地排出，最後達到儲存天然氣和調峰、應急採氣的目的。在國內外的鹽穴地下儲氣庫注氣排滷過程中，都是通過下入排滷管柱，利用注入天然氣和排出滷水來完成整個注氣排滷過程。排滷管柱的下深，對於是否能夠充分進行注氣排滷、最大程度利用已有溶腔腔體體積同時防止注氣排滷過程中管柱堵塞有著至關重要的影響。當前的注氣排滷工藝如附圖1所示，根據溶腔結束後的最後一次聲納測量數據和管柱探底數據、按照排滷管柱距離腔底1.5-2.0米左右原則確定，排滷完成後，排滷管口以下的滷水無法從腔體中排出。目前已有的注氣排滷工藝無法對排滷管口以下部分及沉渣空隙部位體積進行有效利用。排滷管柱下入太深雖然能夠最大限度地利用已有溶腔腔體體積但容易導致注氣排滷過程中管柱發生堵塞，下入太淺雖然能夠儘量避免注氣排滷過程中管柱發生堵塞卻損失部分已有溶腔腔體體積。這就造成已有注氣排滷方法存在以下2個方面的缺陷：(1)腔體內部滷水不能全部排出，造成腔體有效體積浪費。由於鹽穴儲氣庫腔體底部直徑較大，以金壇鹽穴儲氣庫為例一般可以達到70m，這就意味著腔底無法排出的滷水體積可以達到7000m3，而這部分體積無法進行天然氣存儲，如圖2所示。(2)無法對堆積物中的孔隙體積進行利用。由於排滷管柱無法深入到堆積物內，無法將孔隙內的滷水排出，從而形成儲氣空間。上述原因造成了鹽穴儲氣庫有效存儲體積的浪費，提高了單位有效溶腔體積的造腔費用，同時也降低了儲氣庫的調峰能力。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種連續油管管柱裝置，該管柱可用於鹽穴儲氣庫底部滷水的排出，可以衝洗管鞋周邊淤泥，防止管柱底部堵塞，一方面能確保管柱不被卡住，另一方面，可以增加排液深度，最大限度達到擴大腔容的目的。本發明的另一個目的在於提供一種在鹽穴地下儲氣庫排滷擴容的方法，解決了當前注氣排滷工藝存在的管柱堵塞與腔體體積損失之間的矛盾，排出常規注氣排滷方法中無法排滷腔體底部或低洼處的滷水，最大程度地利用已有溶腔腔體體積。為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種連續油管管柱裝置，包括連續油管、油管外卡連接器、加重管、液壓安全接頭、旋轉衝洗工具，其結構示意圖如圖4所示，連續油管底端通過油管外卡連接器與加重管連接，加重管的另一端通過液壓安全接頭與旋轉衝洗工具連接。進一步地，所述的加重管的重量為500-800kg。進一步地，所述的連續油管外徑為50.8mm。在利用該裝置排滷過程中，滷水從旋轉衝洗工具外側進入連續油管中，排出滷水。當排滷過程中旋轉衝洗工具被外側腔底沉渣堵塞時，此時，在地面從連續油管中注入正衝洗清水，衝洗旋轉衝洗工具堵塞沉渣及外側沉渣，形成排滷坑後繼續排滷。一種鹽穴地下儲氣庫排滷擴容的方法，其步驟是：1)採用常規注氣排滷方法對溶腔進行排滷作業，根據聲納測試的腔體形狀數據和排滷數據，估算出鹽穴儲氣庫中腔體底部剩餘滷水量，確定利用連續油管管柱裝置的排滷量；2)安裝連續油管作業機、地面配套設備及管線；3)安裝井口井控裝置與連續油管管柱裝置，進行井口井控裝置密封性測試；4)下連續油管管柱裝置至鹽穴地下儲氣庫腔底或低洼處，接近底部後反覆探底1-3次，上提0-0.5米，從連續油管管柱裝置與注採管柱環空注天然氣，從連續油管管柱裝置排出滷水，直至滷水不再排出；5)將連續油管管柱裝置重新上提0-0.5米，通過地面注水設備從連續油管注入清水，對井底旋轉衝洗工具及外圍沉渣進行衝洗，結合步驟1)已有排滷體積及已有聲納測量結果計算剩餘未排出滷水體積，根據剩餘未排出滷水體積並結合腔體形狀，繼續下放連續油管管柱裝置進行注氣排滷至累計排滷體積達到目標排滷體積；6)排滷結束，保持井內壓力，帶壓取出連續油管管柱裝置及排滷工具。進一步地，所述的步驟6)中，在上提連續油管管柱裝置遇阻時，從連續油管內投球憋壓打掉液壓安全接頭及旋轉衝洗工具，起出上部連續油管。本發明提供的鹽穴地下儲氣庫排滷擴容的方法是利用一種可以反覆塑性變形、無螺紋接頭、單根長度可達萬米的連續油管，通過連續油管作業機將連續油管下入腔體底部或水平延伸至腔體形狀不規則的低洼處，然後從連續油管管柱裝置與注採管柱環空注入天然氣，繼續反覆進行注氣排滷，排出的滷水通過連續油管返出地面，經由地面輸滷泵輸送至站內或者當地鹽化企業，達到擴容的目的，適用於所有鹽穴地下儲氣庫注氣排滷的生產過程。與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：(1)本發明採用連續油管作為排滷管道，井口配套裝置不採用固定螺栓鎖死連續油管位置，能連續上提或下放油管，達到任意可排放滷水的深度。而傳統排滷油管，其安裝完成後底部排滷管口深度完全固定，整個作業期間無法進行下放排滷管口深度的調整。(2)基於第1條的優點，連續油管排滷管柱能下至腔體底部，並能夠深入腔底沉渣中進於排滷，有效排滷腔底底部及部分沉渣中滷水，傳統排滷油管不具有該項功能。(3)在接近底部沉渣部位發生沉渣堵塞時，利用旋轉衝洗工具能有效衝開堵塞的沉渣，重新形成排滷通道，傳統排滷油管不具有該項功能。(4)該連續油管能有效排出傳統排滷管柱無法排滷的腔底底部剩餘約20％以內的殘餘滷水，有效增加腔體的儲氣體積，具有明顯的經濟效益。附圖說明圖1為常規注氣排滷示意圖圖2為鹽穴儲氣庫腔體形態及注氣排滷後剩餘滷水示意圖圖3為本發明所述的連續油管裝置在鹽穴地下儲氣庫排滷擴容的方法實施示意圖圖4為連續油管管柱裝置的結構示意圖圖5為連續油管外卡連接器結構示意圖圖6為液壓安全接頭圖7為連續油管旋轉衝洗工具結構示意圖圖8為井場平面布置圖其中，1-連續油管，2-油管外卡連接器，3-加重管，4-液壓安全接頭，5-旋轉衝洗工具。具體實施方式實施例1一種連續油管管柱裝置，包括連續油管1、油管外卡連接器2、加重管3、液壓安全接頭4、旋轉衝洗工具5、其結構示意圖如圖4所示，連續油管1的底端通過油管外卡連接器2與加重管3連接，加重管3的另一端通過液壓安全接頭4與旋轉衝洗工具5連接。連續油管採用外徑ф50.8mm，壁厚4.45mm，內徑41.9mm，鋼級ct-90，油管外卡連接器採用表1所示產品，如圖5所示。表1連續油管外卡連接器參數連續管尺寸工具外徑工具內徑數量底端連接扣型產地2.00"2-7/8"1.5"12-3/8"pac英國tdi加重管可使連續油管在鹽腔內保持垂直以減少深度誤差，通過計算和實驗，加重管重量優選為500-800kg。液壓安全接頭如圖6所示，由於連續油管的外徑與旋轉衝洗工具外徑差距較大，排液後起管柱存在卡管柱風險，在旋轉衝洗工具上部接液壓安全接頭，卡管柱時可從連續油管內投球打壓，丟掉下部工具，起出連續油管。旋轉衝洗工具如圖7所示，該工具由中國石油集團渤海鑽探工程有限有公司井下技術服務分公司生產，產品型號bh-xzct-120。通過對該工具本體表面進行雷射割縫，形成排滷通道。該工具外徑120mm，底部有引鞋，防止排液過程中井底碎屑進入連續油管內，主要具有2個功能：①反氣舉排液：氣舉排滷時工具保持暢通但旋轉部件不轉；②正循環旋轉衝洗：正打壓可旋轉衝洗，下至井底堆積物附近時可衝開一定體積的腔底沉積物，在腔底形成一定尺寸的坑，達到最佳排液深度。實施例2一種鹽穴地下儲氣庫排滷擴容的方法，其步驟是：1.採用常規的注氣排滷技術對鹽穴地下儲氣庫進行排滷作業，依據聲納測量和注氣排滷結果，從已有的鹽穴地下儲氣庫注採氣井中篩選出擴容餘地較大、擴容經濟效益較好的注採氣井作為擴容目標井。選取金壇儲氣庫某四口已完成常規注氣排滷腔體為例，常規注氣排滷後腔體利用率有高有低，70％～97％；腔體積液量有多有少，7000～65000m3，若把腔體積液排出80％，則計算結果如下表。從表可以看出，可排出液量在5000～50000m3；腔體利用率將提高到95％以上。表1四口腔體注氣排滷數據比對表根據篩選出的已有鹽穴地下儲氣庫注採氣井，以3#井為例，確定利用連續油管管柱裝置計劃排滷量，估算可排出剩餘滷水20498m3的80％，約為16398m3。2.安裝連續油管作業機、地面配套設備及管線對已篩選出的擬擴容井井場條件進行現場勘察，確保井場場地及承載力滿足連續油管作業設備進場及安全施工的要求，根據勘察結果合理設置連續油管作業井場平面布置圖，如圖8所示。現場安裝連續油管作業機、儲液罐、分離器、地面泵以及地面管匯等設備，連接工作滾筒、自動關斷閥、油嘴管匯(地面注水泵)、分離器、儲液罐(燃燒池)、輸滷泵、輸滷管線，連接連續油管作業機液壓管線、插管、丈量油管校正計數器、防噴管，搭井口保護平臺。為防止作業過程中車輛磕碰或高空落物損傷原井採油樹，在井口四周加裝防護欄。施工期間將採油樹罩住，進行保護。3.安裝井口井控裝置與連續油管管柱裝置，進行井口井控裝置密封性測試(1)拆原井採氣樹帽及上法蘭，依次安裝變徑法蘭、閘門、連續油管防噴器組，安裝連續油管防噴管、防噴盒、注入頭，下連續油管至防噴器第一個半封閘板下，關閉防噴器，打開防噴盒，從連續油管工作滾筒試壓25兆帕，30分鐘防噴盒無滲漏、壓降不大於0.7兆帕為合格，試驗第二道半封閘板、剪切閘板至合格後，從防噴管和防噴器連接處拆開。(2)在連續油管的底端連接油管外卡連接器、加重管、液壓安全接頭，安裝拉盤，試驗拉力150kn，清水試壓25兆帕，30分鐘密封部位無滲漏、壓降不大於0.7兆帕為合格。卸掉拉盤，安裝旋轉衝洗工具，對接防噴器與防噴管。(3)用清水對變徑法蘭、閘門、防噴器組、防噴管、防噴盒、連續油管、工作滾筒管匯、油嘴管匯試壓21兆帕，30分鐘壓降不大於0.7兆帕為合格；用清水對分離器、分離器下遊氣液管線試壓2.5兆帕，30分鐘壓降不大於0.7兆帕為合格；關閉總閘門，對變徑法蘭、防噴器組、防噴管、防噴盒、連續油管、工作滾筒管匯、油嘴管匯氣試壓15兆帕，30分鐘壓降不大於0.7兆帕為合格。4.下連續油管管柱裝置，注氣排滷確認採氣樹及井下安全閥打開，計數器歸零，校正工具底部深度，下連續油管管柱裝置，控制下放速度小於6米/分，工具出7吋注採套管後控制下放速度小於1.5米/分，密切注意懸重變化，探底加壓小於5kn，復探1-3次，上提0-0.5米，從連續油管管柱裝置與注採管柱環空注天然氣，從連續油管管柱裝置排出滷水，排出滷水經過管線進入分離器，通過分離器分離排滷帶出的天然氣，氣體燒掉，液體進罐通過輸滷泵外輸，直至滷水不再排出。5.衝洗堵塞沉渣並排滷將連續油管管柱裝置重新上提0-0.5米，關閉排滷流程閥門，地面切換排滷流程至衝洗流程，啟動地面清水泵，開啟清水接入管線閥門，使清水通過連續油管注入腔底，對井底旋轉衝洗工具及外圍沉渣進行衝洗，結合步驟1)已有排滷體積及已有聲納測量結果計算剩餘未排出滷水體積，根據剩餘未排出滷水體積並結合腔體形狀，繼續下放連續油管管柱裝置進行注氣排滷至累計排滷體積達到目標排滷體積；6.取出連續油管管柱裝置排滷結束，保持井內壓力，帶壓取出連續油管管柱裝置及排滷工具。若上提遇阻則控制上提負荷不能超過連續油管極限抗拉強度的80％，若上下緩慢活動多次仍不能解卡，則清水正衝洗，邊衝邊起。若仍無效果，則從連續油管內投球憋壓打掉液壓安全接頭及旋轉衝洗工具取出上部連續油管。3#腔體底部累計排滷完畢，歷時二個月，累計排出腔體底部滷水16200m3，腔體有效利用率由93.211％提高至98.6％。根據金壇鹽穴儲氣庫的造腔綜合成本100元/m3估算，直接經濟效益約160萬元。附表2施工所需設備表。表2施工所需設備一覽表當前第1頁12