CN102530463A - 多井地下能源储存库及其工作模式 - Google Patents

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Abstract

一种多井地下能源储存库，包括设置在盐岩层用于储存流体能源的地下溶腔，井口位于地面、井体与地下溶腔相通的井及安装在井中的套管，所述井的数量至少为两口，各口井中安装的套管均为一根，一部分井中安装的套管为第一类套管，另一部分井中安装的套管为第二类套管，第一类套管的下端伸入地下溶腔且位于地下溶腔的底部，第二类套管的下端位于地下溶腔的顶部且与地下溶腔相通。工作模式：多井地下能源储存库当从第二类套管注入流体能源时，则从第一类套管抽采一定量的填充流体；当从第二类套管注入填充流体时，则从第一类套管抽采一定量的流体能源；流体能源或填充流体的抽采或注入量以地下溶腔内的压力保持恒定为准。

Description

多井地下能源储存库及其工作模式
技术领域
本发明属于石油、天然气等流体能源储存领域，特别涉及一种地下流体能源储存库及其工作模式。
背景技术
地下能源储存库是大型输气干线系统和输油干线系统不可或缺的重要组成部分，对国家安全和能源供应有着重要作用。
现有技术中，地下储气库采用的是单井单管结构，地下储油库为单井双管结构。所述单井单管结构，即储存天然气的地下溶腔仅设置了一口井，该井中仅安装一根套管，所述套管仅用于天然气的输入与输出。所述单井双管结构，即储存石油的地下溶腔仅设置了一口井，该井中安装了两根套管，一根套管用于石油的输入与输出，另一根套管用于填充流体的输入与输出。单井单管结构的地下能源储库存在的问题是：当从地下溶腔中抽采天然气时，由于没有填充流体弥补缺失的体积，地下能源储库内的压力会大幅降低，以致不能满足其强度和稳定性方面的要求，内压变化速率对地下能源储库的强度和稳定性影响大，因此抽采和注入天然气的速率也需要严格的控制。单井双管结构的地下能源储库虽然能同时向地下溶腔注入流体能源与抽采填充流体，或同时抽采流体能源与注入填充流体，但由于只有一口井，不仅使注入流体能源与抽采填充流体，或抽采流体能源与注入填充流体的时间增长，而且对于地下溶腔的最大直径远大于其高度的地下能源储存库，仍然不能满足其强度和稳定性方面的要求。此外，由于是单井，势必增长注入流体能源与抽采填充流体、或抽采流体能源与注入填充流体的时间，降低功效，当井出现故障，地下能源储存库就不能正常运转。我国的盐岩层很薄，其厚度普遍在150米以下，厚度约120米的盐岩层很多，因此传统地下能源储存库的改进非常必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多井地下能源储存库及其工作模式，以提高地下溶腔的强度和稳定性，提高地下能源储存库的功效，保证地下能源储存库持续正常运转。
本发明所述多井地下能源储存库，包括设置在盐岩层用于储存流体能源的地下溶腔，井口位于地面、井体与地下溶腔相通的井及安装在井中的套管，所述井的数量至少为两口，各口井中安装的套管均为一根，一部分井中安装的套管为第一类套管，另一部分井中安装的套管为第二类套管，第一类套管的下端伸入地下溶腔且位于地下溶腔的底部，第二类套管的下端位于地下溶腔的顶部且与地下溶腔相通。
本发明所述地下溶腔包括立式溶腔和卧式溶腔，地下溶腔的形状通常为回转体，其结构的选择主要根据盐岩层厚度确定，当盐岩层厚度较大时，地下溶腔一般选择高度(Z轴方向)大于其最大直径的溶腔(称为立式溶腔)，当盐岩层厚度较小时，地下溶腔一般选择最大直径大于其高度(Z轴方向)的溶腔(称为卧式溶腔)，优选溶腔的最大直径至少为其高度的2倍。这样，溶腔的强度、稳定性和经济性能够得到更好的协调。由于我国的盐岩层厚度较小，因而在建造多井地下能源储存库时，优选卧式溶腔的结构形式。
为了进一步提高地下溶腔的强度和稳定性，本发明所述多井地下能源储存库中的井在覆盖地下溶腔的覆盖层上呈分散性分布，且优选均匀分散性分布，所述分散性分布是指井在地下溶腔的覆盖层上不集中于某一部位，所述均匀分散性分布是指井在地下溶腔的覆盖层上不仅不集中于某一部位，而且各行井之间的行距大约相等，各列井之间的列距大约相等。
本发明所述多井地下能源储存库的工作模式：多井地下能源储存库当从第二类套管注入流体能源时，则从第一类套管抽采一定量的填充流体；当从第二类套管注入填充流体时，则从第一类套管抽采一定量的流体能源；当从第二类套管抽采流体能源时，则从第一类套管注入一定量的填充流体；当从第二类套管抽采填充流体时，则从第一类套管注入一定量的流体能源；流体能源或填充流体的抽采或注入量以地下溶腔内的压力保持恒定为准。
上述填充流体为不与流体能源发生化学反应、不与流体能源发生混相且密度不同的流体。当填充流体的密度大于流体能源的密度时，第一类套管用于填充流体的注入和抽采，第二类套管用于流体能源的抽采和注入；当填充流体的密度小于流体能源密度时，第一类套管用于流体能源的注入和抽采，第二类套管用于填充流体的抽采和注入。
本发明所述流体能源主要是石油、天然气。本发明所述填充流体包括卤水、CO2等。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述多井地下能源储存库的结构形式和工作模式可提高地下溶腔的强度和稳定性；本发明所述多井地下能源储存库的结构形式特别适合盐岩层厚度较小的地质条件，在此类地质条件建造最大直径远大于其高度的地下溶腔，不仅可满足地下溶腔的强度和稳定性要求，而且可增加能源储存量(见实施例3)。
2、本发明所述多井地下能源储存库与单井双管能源储存库和单井单管能源储存库相比，向地下溶腔注入相同量流体能源与抽采相同量填充流体，或抽采相同量流体能源与注入相同量填充流体的时间会成倍地缩短，有利于提高工效。
3、本发明所述多井地下能源储存库由于设置了多口井，若其中一部分井出现了故障，能源储存库仍然可以正常运转。
4、建造本发明所述多井地下能源储存库可以采用多井建腔，其速度比单井建腔快，且建好后井口无需填埋，直接作为能源储存库的工作井口。
附图说明
图1是本发明所述多井地下能源储存库的第一种结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明所述多井地下能源储存库的第二种结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是本发明所述多井地下能源储存库的第三种结构示意图；
图6是图5的俯视图。
图中，1-地下溶腔、2-井、3-第一类套管、4-第二类套管、5-覆盖层、6-流体能源、7-填充流体。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明所述多井地下能源储存库及其工作模式作进一步说明。
实施例1
本实施例中，所述多井地下能源储存库用于储存天然气，建造在盐岩层厚度约为300米的地质环境，其结构如图1、图2所示，包括设置在盐岩层用于储存天然气的地下溶腔1，在覆盖地下溶腔的覆盖层5上呈分散性分布的两口井2-1、2-2，安装在井2-1中的第一类套管3，安装在井2-2中的第二类套管4。所述地下溶腔1为立式溶腔，其高度100米，最大溶腔直径70米；所述两口井之间的间距为40米；第一类套管3的下端伸入地下溶腔1且位于地下溶腔的底部，第二类套管4的下端位于地下溶腔1的顶部且与地下溶腔相通。
本实施例中，填充流体选用卤水(密度大于天然气)，第一类套管3用于卤水的注入和抽采，第二类套管4用于天然气的抽采和注入，工作模式如下：当从第二类套管4注入天然气时，则从第一类套管3抽采一定量的卤水；当从第二类套管4抽采天然气时，则从第一类套管3注入一定量的卤水；天然气或卤水的抽采或注入量以地下溶腔1内的压力保持恒定为准。
实施例2
本实施例中，所述多井地下能源储存库用于储存天然气，建造在盐岩层厚度约为150米的地质环境，其结构如图3、图4所示，包括设置在盐岩层用于储存天然气的地下溶腔1，在覆盖地下溶腔的覆盖层5上呈分散性分布的三口井2-1、2-2、2-3，安装在井2-1中的第一类套管3，安装在井2-2和井2-3中的第二类套管4。所述地下溶腔1为卧式溶腔，其高度70米，最大溶腔直径200米；所述井2-1与井2-2、井2-3之间的间距均为120米，所述井2-2、井2-3之间的间距为80米；第一类套管3的下端伸入地下溶腔1且位于地下溶腔的底部，第二类套管4的下端位于地下溶腔1的顶部且与地下溶腔相通。
本实施例中，填充流体选用卤水(密度大于天然气)，第一类套管3用于卤水的注入和抽采，第二类套管4用于天然气的抽采和注入，工作模式如下：当从第一类套管3注入卤水时，则从第二类套管4抽采一定量的天然气；当从第一类套管3抽采卤水时，则从第二类套管4注入一定量的天然气；卤水或天然气的抽采或注入量以地下溶腔1内的压力保持恒定为准。
实施例3
本实施例中，所述多井地下能源储存库用于储存石油，建造在盐岩层厚度约为120米的地质环境，其结构如图5、图6所示，包括设置在盐岩层用于储存石油的地下溶腔1，在覆盖地下溶腔的覆盖层5上呈均匀分散性分布的六口井2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6，安装在井2-1、2-3、2-6中的第一类套管3，安装在井2-2、2-4、2-5中的第二类套管4。所述地下溶腔1为卧式溶腔，其高度约50米，最大溶腔直径约300米；所述井2-1、2-3之间，井2-3、2-5之间，井2-2、2-4之间，井2-4、2-6之间的间距均为100米，所述井2-1、2-2之间，井2-3、2-4之间，井2-4、2-6之间的间距均为150米；第一类套管3的下端伸入地下溶腔1且位于地下溶腔的底部，第二类套管4的下端位于地下溶腔1的顶部且与地下溶腔相通。
本实施例中，填充流体选用卤水(密度大于石油)，第一类套管3用于卤水的注入和抽采，第二类套管用于石油的抽采和注入，工作模式如下：当从第二类套管4注入石油时，则从第一类套管3抽采一定量的卤水；当从第二类套管4抽采石油时，则从第一类套管3注入一定量的卤水；石油或卤水的抽采或注入量以地下溶腔1内的压力保持恒定为准。

Claims (9)

1.一种多井地下能源储存库，包括设置在盐岩层用于储存流体能源的地下溶腔(1)，井口位于地面、井体与地下溶腔相通的井(2)及安装在井中的套管，其特征在于所述井的数量至少为两口，各口井中安装的套管均为一根，一部分井中安装的套管为第一类套管(3)，另一部分井中安装的套管为第二类套管(4)，第一类套管的下端伸入地下溶腔(1)且位于地下溶腔的底部，第二类套管的下端位于地下溶腔(1)的顶部且与地下溶腔相通。
2.根据权利要求1所述的多井地下能源储存库，其特征在于所述地下溶腔(1)的最大直径大于其高度。
3.根据权利要求2所述的多井地下能源储存库，其特征在于所述地下溶腔(1)的最大直径至少为其高度的2倍。
4.根据权利要求1所述的多井地下能源储存库，其特征在于所述地下溶腔(1)的最大直径小于其高度。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的多井地下能源储存库，其特征在于所述井(2)在覆盖地下溶腔的覆盖层(5)上呈分散性分布。
6.根据权利要求5所述的多井地下能源储存库，其特征在于所述井(2)在覆盖地下溶腔的覆盖层(5)上呈均匀分散性分布。
7.一种多井地下能源储存库的工作模式，其特征在于：当从第二类套管(4)注入流体能源时，则从第一类套管(3)抽采一定量的填充流体；当从第二类套管(4)注入填充流体时，则从第一类套管(3)抽采一定量的流体能源；当从第二类套管(4)抽采流体能源时，则从第一类套管(3)注入一定量的填充流体；当从第二类套管(4)抽采填充流体时，则从第一类套管(3)注入一定量的流体能源；流体能源或填充流体的抽采或注入量以地下溶腔(1)内的压力保持恒定为准。
8.根据权利要求7所述的多井地下能源储存库的工作模式，其特征在于填充流体为不与流体能源发生化学反应、不与流体能源发生混相且密度不同的流体。
9.根据权利要求7或8所述的多井地下能源储存库的工作模式，其特征在于当填充流体的密度大于流体能源的密度时，第一类套管用于填充流体的注入和抽采，第二类套管用于流体能源的抽采和注入；当填充流体的密度小于流体能源密度时，第一类套管用于流体能源的注入和抽采，第二类套管用于填充流体的抽采和注入。
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