CN107152264B - 连续油管管柱装置及其在盐穴地下储气库排卤扩容的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续油管管柱装置及其在盐穴地下储气库排卤扩容的方法，所述的连续油管管柱装置包括连续油管、油管外卡连接器、加重管、液压安全接头、旋转冲洗工具，排卤扩容的方法包括以下步骤：1、筛选拟扩容的储气库，确定排卤量；2、安装连续油管作业机、地面配套设备及管线；3、安装井口井控装置与连续油管管柱装置，密封性测试；4、下连续油管管柱装置，注气排卤；5、冲洗堵塞沉渣并排卤；6、取出连续油管管柱装置及排卤工具。采用连续油管管柱装置进行排卤扩容，可将连续油管下至腔底或沉渣中，利用旋转冲洗工具能有效冲开堵塞的沉渣，重新形成排卤通道，能有效排出传统排卤管柱无法排卤的腔底底部剩余约20%以内的残余卤水。
Description
技术领域
本发明属于油气储运与资源开发领域，具体涉及一种连续油管管柱装置，用于盐穴储气库底部卤水的排出，以及利用该装置在盐穴地下储气库排卤扩容方法。
背景技术
在盐穴储气库建设过程中，盐岩中的杂质和夹层等不溶于水的物质，不能在造腔过程中随着卤水被排出到腔体外，而是堆积在腔体底部。考虑到夹层具有较高的强度且其破坏模式复杂，破坏后形成的堆积体形状差异较大；同时，堆积体中小不一的块体相互叠压和支撑，使得形成的堆积体中含有大量的孔隙，这些孔隙被卤水充填。这些堆积物体积较大，一般可以占到腔体总体积20％-40％左右。
注气排卤是指盐穴地下储气库单井在经历钻井、溶腔形成后，在投入注采气生产运行前，由干线来气经过站内压缩机增压，再经过注气管汇到注采气井井口，到达井口的天然气沿着井下注采管柱与排卤管柱环空注入，盐穴地下储气库腔内的饱和卤水从排卤管柱排出。随着天然气源源不断地注入、腔体内的饱和卤水源源不断地排出，最后达到储存天然气和调峰、应急采气的目的。
在国内外的盐穴地下储气库注气排卤过程中，都是通过下入排卤管柱，利用注入天然气和排出卤水来完成整个注气排卤过程。排卤管柱的下深，对于是否能够充分进行注气排卤、最大程度利用已有溶腔腔体体积同时防止注气排卤过程中管柱堵塞有着至关重要的影响。当前的注气排卤工艺如附图1所示，根据溶腔结束后的最后一次声纳测量数据和管柱探底数据、按照排卤管柱距离腔底1.5-2.0米左右原则确定，排卤完成后，排卤管口以下的卤水无法从腔体中排出。
目前已有的注气排卤工艺无法对排卤管口以下部分及沉渣空隙部位体积进行有效利用。排卤管柱下入太深虽然能够最大限度地利用已有溶腔腔体体积但容易导致注气排卤过程中管柱发生堵塞，下入太浅虽然能够尽量避免注气排卤过程中管柱发生堵塞却损失部分已有溶腔腔体体积。这就造成已有注气排卤方法存在以下2个方面的缺陷：
(1)腔体内部卤水不能全部排出，造成腔体有效体积浪费。由于盐穴储气库腔体底部直径较大，以金坛盐穴储气库为例一般可以达到70m，这就意味着腔底无法排出的卤水体积可以达到7000m3，而这部分体积无法进行天然气存储，如图2所示。
(2)无法对堆积物中的孔隙体积进行利用。由于排卤管柱无法深入到堆积物内，无法将孔隙内的卤水排出，从而形成储气空间。
上述原因造成了盐穴储气库有效存储体积的浪费，提高了单位有效溶腔体积的造腔费用，同时也降低了储气库的调峰能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续油管管柱装置，该管柱可用于盐穴储气库底部卤水的排出，可以冲洗管鞋周边淤泥，防止管柱底部堵塞，一方面能确保管柱不被卡住，另一方面，可以增加排液深度，最大限度达到扩大腔容的目的。
本发明的另一个目的在于提供一种在盐穴地下储气库排卤扩容的方法，解决了当前注气排卤工艺存在的管柱堵塞与腔体体积损失之间的矛盾，排出常规注气排卤方法中无法排卤腔体底部或低洼处的卤水，最大程度地利用已有溶腔腔体体积。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种连续油管管柱装置，包括连续油管、油管外卡连接器、加重管、液压安全接头、旋转冲洗工具，其结构示意图如图4所示，连续油管底端通过油管外卡连接器与加重管连接，加重管的另一端通过液压安全接头与旋转冲洗工具连接。
进一步地，所述的加重管的重量为500-800kg。
进一步地，所述的连续油管外径为50.8mm。
在利用该装置排卤过程中，卤水从旋转冲洗工具外侧进入连续油管中，排出卤水。当排卤过程中旋转冲洗工具被外侧腔底沉渣堵塞时，此时，在地面从连续油管中注入正冲洗清水，冲洗旋转冲洗工具堵塞沉渣及外侧沉渣，形成排卤坑后继续排卤。
一种盐穴地下储气库排卤扩容的方法，其步骤是：
1)采用常规注气排卤方法对溶腔进行排卤作业，根据声纳测试的腔体形状数据和排卤数据，估算出盐穴储气库中腔体底部剩余卤水量，确定利用连续油管管柱装置的排卤量；
2)安装连续油管作业机、地面配套设备及管线；
3)安装井口井控装置与连续油管管柱装置，进行井口井控装置密封性测试；
4)下连续油管管柱装置至盐穴地下储气库腔底或低洼处，接近底部后反复探底1-3次，上提0-0.5米，从连续油管管柱装置与注采管柱环空注天然气，从连续油管管柱装置排出卤水，直至卤水不再排出；
5)将连续油管管柱装置重新上提0-0.5米，通过地面注水设备从连续油管注入清水，对井底旋转冲洗工具及外围沉渣进行冲洗，结合步骤1)已有排卤体积及已有声纳测量结果计算剩余未排出卤水体积，根据剩余未排出卤水体积并结合腔体形状，继续下放连续油管管柱装置进行注气排卤至累计排卤体积达到目标排卤体积；
6)排卤结束，保持井内压力，带压取出连续油管管柱装置及排卤工具。
进一步地，所述的步骤6)中，在上提连续油管管柱装置遇阻时，从连续油管内投球憋压打掉液压安全接头及旋转冲洗工具，起出上部连续油管。
本发明提供的盐穴地下储气库排卤扩容的方法是利用一种可以反复塑性变形、无螺纹接头、单根长度可达万米的连续油管，通过连续油管作业机将连续油管下入腔体底部或水平延伸至腔体形状不规则的低洼处，然后从连续油管管柱装置与注采管柱环空注入天然气，继续反复进行注气排卤，排出的卤水通过连续油管返出地面，经由地面输卤泵输送至站内或者当地盐化企业，达到扩容的目的，适用于所有盐穴地下储气库注气排卤的生产过程。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明采用连续油管作为排卤管道，井口配套装置不采用固定螺栓锁死连续油管位置，能连续上提或下放油管，达到任意可排放卤水的深度。而传统排卤油管，其安装完成后底部排卤管口深度完全固定，整个作业期间无法进行下放排卤管口深度的调整。
(2)基于第1条的优点，连续油管排卤管柱能下至腔体底部，并能够深入腔底沉渣中进于排卤，有效排卤腔底底部及部分沉渣中卤水，传统排卤油管不具有该项功能。
(3)在接近底部沉渣部位发生沉渣堵塞时，利用旋转冲洗工具能有效冲开堵塞的沉渣，重新形成排卤通道，传统排卤油管不具有该项功能。
(4)该连续油管能有效排出传统排卤管柱无法排卤的腔底底部剩余约20％以内的残余卤水，有效增加腔体的储气体积，具有明显的经济效益。
附图说明
图1为常规注气排卤示意图
图2为盐穴储气库腔体形态及注气排卤后剩余卤水示意图
图3为本发明所述的连续油管装置在盐穴地下储气库排卤扩容的方法实施示意图
图4为连续油管管柱装置的结构示意图
图5为连续油管外卡连接器结构示意图
图6为液压安全接头
图7为连续油管旋转冲洗工具结构示意图
图8为井场平面布置图
其中，1-连续油管，2-油管外卡连接器，3-加重管，4-液压安全接头，5-旋转冲洗工具。
具体实施方式
实施例1
一种连续油管管柱装置，包括连续油管1、油管外卡连接器2、加重管3、液压安全接头4、旋转冲洗工具5、其结构示意图如图4所示，连续油管1的底端通过油管外卡连接器2与加重管3连接，加重管3的另一端通过液压安全接头4与旋转冲洗工具5连接。
连续油管采用外径Ф50.8mm，壁厚4.45mm，内径41.9mm，钢级CT-90，油管外卡连接器采用表1所示产品，如图5所示。
表1连续油管外卡连接器参数
| 连续管尺寸 | 工具外径 | 工具内径 | 数量 | 底端连接扣型 | 产地 |
| 2.00" | 2-7/8" | 1.5" | 1 | 2-3/8"PAC | 英国TDI |
加重管可使连续油管在盐腔内保持垂直以减少深度误差，通过计算和实验，加重管重量优选为500-800kg。
液压安全接头如图6所示，由于连续油管的外径与旋转冲洗工具外径差距较大，排液后起管柱存在卡管柱风险，在旋转冲洗工具上部接液压安全接头，卡管柱时可从连续油管内投球打压，丢掉下部工具，起出连续油管。
旋转冲洗工具如图7所示，该工具由中国石油集团渤海钻探工程有限有公司井下技术服务分公司生产，产品型号BH-XZCT-120。通过对该工具本体表面进行激光割缝，形成排卤通道。该工具外径120mm，底部有引鞋，防止排液过程中井底碎屑进入连续油管内，主要具有2个功能：①反气举排液：气举排卤时工具保持畅通但旋转部件不转；②正循环旋转冲洗：正打压可旋转冲洗，下至井底堆积物附近时可冲开一定体积的腔底沉积物，在腔底形成一定尺寸的坑，达到最佳排液深度。
实施例2
一种盐穴地下储气库排卤扩容的方法，其步骤是：
1.采用常规的注气排卤技术对盐穴地下储气库进行排卤作业，依据声纳测量和注气排卤结果，从已有的盐穴地下储气库注采气井中筛选出扩容余地较大、扩容经济效益较好的注采气井作为扩容目标井。选取金坛储气库某四口已完成常规注气排卤腔体为例，常规注气排卤后腔体利用率有高有低，70％～97％；腔体积液量有多有少，7000～65000m3，若把腔体积液排出80％，则计算结果如下表。从表可以看出，可排出液量在5000～50000m3；腔体利用率将提高到95％以上。
表1四口腔体注气排卤数据比对表
根据筛选出的已有盐穴地下储气库注采气井，以3#井为例，确定利用连续油管管柱装置计划排卤量，估算可排出剩余卤水20498m3的80％，约为16398m3。
2.安装连续油管作业机、地面配套设备及管线
对已筛选出的拟扩容井井场条件进行现场勘察，确保井场场地及承载力满足连续油管作业设备进场及安全施工的要求，根据勘察结果合理设置连续油管作业井场平面布置图，如图8所示。
现场安装连续油管作业机、储液罐、分离器、地面泵以及地面管汇等设备，连接工作滚筒、自动关断阀、油嘴管汇(地面注水泵)、分离器、储液罐(燃烧池)、输卤泵、输卤管线，连接连续油管作业机液压管线、插管、丈量油管校正计数器、防喷管，搭井口保护平台。为防止作业过程中车辆磕碰或高空落物损伤原井采油树，在井口四周加装防护栏。施工期间将采油树罩住，进行保护。
3.安装井口井控装置与连续油管管柱装置，进行井口井控装置密封性测试
(1)拆原井采气树帽及上法兰，依次安装变径法兰、闸门、连续油管防喷器组，安装连续油管防喷管、防喷盒、注入头，下连续油管至防喷器第一个半封闸板下，关闭防喷器，打开防喷盒，从连续油管工作滚筒试压25兆帕，30分钟防喷盒无渗漏、压降不大于0.7兆帕为合格，试验第二道半封闸板、剪切闸板至合格后，从防喷管和防喷器连接处拆开。
(2)在连续油管的底端连接油管外卡连接器、加重管、液压安全接头，安装拉盘，试验拉力150KN，清水试压25兆帕，30分钟密封部位无渗漏、压降不大于0.7兆帕为合格。卸掉拉盘，安装旋转冲洗工具，对接防喷器与防喷管。
(3)用清水对变径法兰、闸门、防喷器组、防喷管、防喷盒、连续油管、工作滚筒管汇、油嘴管汇试压21兆帕，30分钟压降不大于0.7兆帕为合格；用清水对分离器、分离器下游气液管线试压2.5兆帕，30分钟压降不大于0.7兆帕为合格；关闭总闸门，对变径法兰、防喷器组、防喷管、防喷盒、连续油管、工作滚筒管汇、油嘴管汇气试压15兆帕，30分钟压降不大于0.7兆帕为合格。
4.下连续油管管柱装置，注气排卤
确认采气树及井下安全阀打开，计数器归零，校正工具底部深度，下连续油管管柱装置，控制下放速度小于6米/分，工具出7吋注采套管后控制下放速度小于1.5米/分，密切注意悬重变化，探底加压小于5KN，复探1-3次，上提0-0.5米，从连续油管管柱装置与注采管柱环空注天然气，从连续油管管柱装置排出卤水，排出卤水经过管线进入分离器，通过分离器分离排卤带出的天然气，气体烧掉，液体进罐通过输卤泵外输，直至卤水不再排出。
5.冲洗堵塞沉渣并排卤
将连续油管管柱装置重新上提0-0.5米，关闭排卤流程阀门，地面切换排卤流程至冲洗流程，启动地面清水泵，开启清水接入管线阀门，使清水通过连续油管注入腔底，对井底旋转冲洗工具及外围沉渣进行冲洗，结合步骤1)已有排卤体积及已有声纳测量结果计算剩余未排出卤水体积，根据剩余未排出卤水体积并结合腔体形状，继续下放连续油管管柱装置进行注气排卤至累计排卤体积达到目标排卤体积；
6.取出连续油管管柱装置
排卤结束，保持井内压力，带压取出连续油管管柱装置及排卤工具。若上提遇阻则控制上提负荷不能超过连续油管极限抗拉强度的80％，若上下缓慢活动多次仍不能解卡，则清水正冲洗，边冲边起。若仍无效果，则从连续油管内投球憋压打掉液压安全接头及旋转冲洗工具取出上部连续油管。
3#腔体底部累计排卤完毕，历时二个月，累计排出腔体底部卤水16200m3，腔体有效利用率由93.211％提高至98.6％。根据金坛盐穴储气库的造腔综合成本100元/m3估算，直接经济效益约160万元。
附表2施工所需设备表。
表2施工所需设备一览表
Claims (4)
1.一种利用连续油管管柱装置在盐穴地下储气库排卤扩容的方法，其特征在于， 所述的连续油管管柱装置包括连续油管（1）、油管外卡连接器（2）、加重管（3）、液压安全接头（4）、旋转冲洗工具（5），所述的连续油管（1）的底端通过油管外卡连接器（2）与加重管（3）连接，加重管（3）的另一端通过液压安全接头（4）与旋转冲洗工具（5）连接；所述的排卤扩容方法的步骤是：
1）采用常规注气排卤方法对溶腔进行排卤作业，根据声纳测试的腔体形状数据和排卤数据，估算出盐穴储气库中腔体底部剩余卤水量，确定利用连续油管管柱装置的排卤量；
2）安装连续油管作业机、地面配套设备及管线；
3） 安装井口井控装置与连续油管管柱装置，进行井口井控装置密封性测试；
4）下连续油管管柱装置至盐穴地下储气库腔底或低洼处，接近底部后反复探底1-3次，上提0-0.5米，从连续油管管柱装置与注采管柱环空注天然气，从连续油管管柱装置排出卤水，直至卤水不再排出；
5）将连续油管管柱装置重新上提0-0.5米，通过地面注水设备从连续油管注入清水，对井底旋转冲洗工具及外围沉渣进行冲洗，结合步骤1）已有排卤体积及已有声纳测量结果计算剩余未排出卤水体积，根据剩余未排出卤水体积并结合腔体形状，继续下放连续油管管柱装置进行注气排卤至累计排卤体积达到目标排卤体积；
6）排卤结束，保持井内压力，带压取出连续油管管柱装置及排卤工具。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤6）中在上提连续油管管柱装置遇阻时，从连续油管内投球憋压打掉液压安全接头及旋转冲洗工具，起出上部连续油管。
3.根据权利要求1或2所述的排卤扩容的方法，其特征在于：所述的加重管（3）的重量为500-800kg。
4.根据权利要求3所述的排卤扩容的方法，其特征在于：所述的连续油管（1）外径50.8mm。
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