CN112709604B - 盐穴储气库内残渣及卤水排除装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种盐穴储气库内残渣及卤水排除装置及方法，该装置包含：井口控制与动力装置设置于地面井口位置；同心油管柱设置于生产套管内并分别连接地面井口位置和储气库；其中，同心油管柱包含上管柱和下管柱，上管柱和下管柱均包含排渣外层管和排渣内层管；排渣外层管与排渣内层管之间构成残渣及卤水反排腔体；转向接头设置于上管柱和下管柱之间，用于限制下管柱转向弯曲，使同心油管柱下放过程中对指定区域产生压力；碎岩喷头设置于同心油管柱的储气库一端，用于通过同心油管柱传输的工作液喷射击碎储气库中预定物体，使击碎后的残渣及卤水通过残渣及卤水反排腔体排出至井口控制与动力装置。
Description
技术领域
本发明属于储气库注采工程领域，特别涉及一种盐穴储气库内残渣及卤水排除装置及方法。
背景技术
盐穴储气库是通过水溶的方式将地下盐层溶出体积巨大且密封性良好的空间，可储存用气低谷时多余的天然气，在用气高峰时再将天然气采出，用于调节天然气用气不平衡。盐穴型储气库具有单腔库容量大、易注易采、短期内可进行多次注采等特点，对冬季天然气不均匀性调节能力强。
国内储盐穴气库建库地质条件复杂，含泥夹层较多，造腔结束后，腔体有大量不溶物残渣沉积，影响了腔体的有效体积，不溶物遇水后体积膨胀，会进一步影响腔体的有效体积；此外，由于不溶物的存在，增加了排出腔体下方卤水的难度。腔体不溶物残渣的排出与油气井冲砂有三点区别：1、油气井冲砂全部在井眼内冲砂，井眼空间小，非常有利于冲砂液携砂返排；盐穴储气库腔体体积大，直径达40m以上，非常不利于不溶物返排；2、油气井井冲砂为井筒内作业，冲砂管柱不需要大范围移动即可完成冲砂；盐穴储气库由于腔体体积巨大，如果管柱不能移动，则效果一般；3、油气井井筒内沉沙多为地层出砂在井筒内沉积，易于冲洗；部分盐穴储气库不溶物质地坚硬，且不一定全部为粉末状，需要进行碎岩作业。总而言之，盐穴腔体不溶物残渣会大幅降低腔体的有效体积，进而影响储气库的有效库容，最终影响储气库的经济运行；目前对于腔体不溶物残渣还没有非常有效的处理方法。因此，亟需研发一种可排出盐穴储气库残渣和卤水扩大腔体有效体积的装置与方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种盐穴储气库内残渣及卤水排除装置及方法，以尽可能排出腔体不溶物残渣及卤水，提高腔体的有效体积，增大盐穴储气库的库容，保证盐穴储气库高效、经济运行。
为达上述目的，本发明所提供的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，具体包含：井口控制与动力装置、同心油管柱、碎岩喷头和一个或多个转向接头；所述井口控制与动力装置设置于地面井口位置，用于通过所述同心油管柱向所述储气库注入工作液；以及，接收所述同心油管柱排出的残渣及卤水；所述同心油管柱设置于生产套管内并分别连接地面井口位置和储气库，用于通过注液处理将所述储气库内残渣及卤水输送至所述井口控制与动力装置；其中，所述同心油管柱包含上管柱和下管柱，所述上管柱和所述下管柱均包含排渣外层管和排渣内层管；所述排渣外层管与所述排渣内层管之间构成残渣及卤水反排腔体，用于排出所述储气库内的残渣及卤水；所述排渣内层管用于提供向所述储气库注入工作液的注入通道；所述转向接头设置于所述上管柱和所述下管柱之间，用于限制所述下管柱转向弯曲，使所述同心油管柱下放过程中对指定区域产生压力；所述碎岩喷头设置于所述同心油管柱的储气库一端，用于通过所述同心油管柱传输的工作液喷射击碎储气库中预定物体，使击碎后的残渣及卤水通过所述残渣及卤水反排腔体排出至所述井口控制与动力装置。
在上述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置中，优选的，所述转向接头包含上接头、下接头、内层管、外层管和弹簧构件；所述内层管分别于所述上管柱和所述下管柱的排渣内层管相连；所述外层管分别与所述上管柱和所述下管柱的排渣外层管相连；所述上接头和所述下接头分别固定套设于所述上管柱和所述下管柱的排渣外层管的预定位置；所述弹簧构件设置于所述上接头和所述下接头之间，且所述弹簧构件两端分别与所述上接头和所述下接头固定连接；用于当所述同心油管柱上升时，提供牵引力牵引所述下管柱；当所述同心油管柱下放时，限制所述下管柱转向弯曲，使所述下管柱对指定区域产生压力。
在上述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置中，优选的，所述内层管和所述外层管为橡胶管；所述内层管和所述外层管之间设置有与所述同心油管柱相对应的残渣及卤水反排腔体。
在上述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置中，优选的，所述井口控制与动力装置包含泥浆注入装置，所述泥浆注入装置包含泥浆注入模块和泥浆罐储模块；所述泥浆注入模块用于根据将所述泥浆罐储模块内存储的泥浆液通过所述同心油管柱向所述储气库注入。
在上述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置中，优选的，所述井口控制与动力装置包含管柱控制模块，所述管柱控制模块用于控制所述同心油管柱下放至所述储气库，或升回至地面。
在上述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置中，优选的，所述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置还包含扶正器，所述扶正器设置于所述同心油管柱与生产套管之间，用于将所述同心油管柱固定于所述生产套管的预定位置。
在上述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置中，优选的，所述下管柱的排渣外层管的外径大于所述上管柱的排渣外层管的外径。
在上述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置中，优选的，所述排渣内层管为连续油管。
在上述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置中，优选的，所述碎岩喷头为水射流喷头。
本发明还提供一种盐穴储气库内残渣及卤水排除方法，所述方法包含：将排渣外层管套设于排渣内层管外部，使所述排渣外层管与所述排渣内层管构成输液管柱，且所述排渣外层管与所述排渣内层之间存在残渣及卤水反排腔体；通过一个或多个转向接头连接一个或多个输液管柱获得同心油管柱；将碎岩喷头连接于所述同心油管柱的工作液输出端的排渣内层管后，将所述同心油管柱下放至储气库；通过向所述同心油管柱的工作液输入端的排渣内层管注入工作液，使所述碎岩喷头射击碎储气库中预定物体，并通过所述残渣及卤水反排腔体将击碎后的残渣及卤水排出。
本发明的有益技术效果在于：通过本发明所提供的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置及方法可有效排出造腔过程中沉积在腔体底部的不溶物残渣，提高腔体的有效体积，增加盐穴储气库有效库容，保障储气库高效、经济运行。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明一实施例所提供的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置的结构示意图；
图2为本发明一实施例所提供的转向接头的结构示意图；
图3为本发明一实施例所提供的盐穴储气库内残渣及卤水排除方法的流程示意图。
附图标记
井口控制与动力装置1、排渣内层管2、排渣外层管3、转向接头4、碎岩喷头5、储气库6
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
请参考图1所示，本发明所提供的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，具体包含：井口控制与动力装置1、同心油管柱2、3、碎岩喷头5和一个或多个转向接头4；所述井口控制与动力装置1设置于地面井口位置，用于通过所述同心油管柱向所述储气库注入工作液；以及，接收所述同心油管柱排出的残渣及卤水；所述同心油管柱设置于生产套管内并分别连接地面井口位置和储气库，用于通过注液处理将所述储气库内残渣及卤水输送至所述井口控制与动力装置；其中，所述同心油管柱包含上管柱和下管柱，所述上管柱和所述下管柱均包含排渣外层管3和排渣内层管2；所述排渣外层管3与所述排渣内层管2之间构成残渣及卤水反排腔体，用于排出所述储气库内的残渣及卤水；所述排渣内层管2用于提供向所述储气库注入工作液的注入通道；所述转向接头4设置于所述上管柱和所述下管柱之间，用于限制所述下管柱转向弯曲，使所述同心油管柱下放过程中对指定区域产生压力；所述碎岩喷头5设置于所述同心油管柱的储气库6一端，用于通过所述同心油管柱传输的工作液喷射击碎储气库6中预定物体，使击碎后的残渣及卤水通过所述残渣及卤水反排腔体排出至所述井口控制与动力装置1。其中，所述下管柱的排渣外层管3的外径大于所述上管柱的排渣外层管3的外径；所述排渣内层管2可为连续油管；所述碎岩喷头5为水射流喷头；以此，通过外部注入工作液，如泥浆等物质的方式，提供所述碎岩喷头作业液体，用以击碎预定位置的不溶物体，击碎后的残渣及卤水等物质随所述同心油管柱中的反排腔体予以排除；在该结果中所述转向接头的数量可根据实际工作时，需要转向的地形决定，本发明对其具体数量并不做过多限制；实际工作时，采用在生产套管内下入由内外油管组成的双层管，其长度可调，便于在腔体内形成有利于不溶物返排循环通道；进一步，在外层管下端可选用外径大于其上部管柱的油管，便于为碎岩设备提供一个良好空间；在双层管进入腔体一定长度后，安装上述转向接头，可保证其下部管柱在一定范围内转动，扩大管柱活动范围，提高冲砂效率；在内层管底部安装具有碎岩作用的工具(水射流喷头)，其应具有碎岩功能，且能满足一定排量，为不溶物返排提供能量。
请参考图2所示，在发明一实施例中，所述转向接头包含上接头7、下接头11、内层管9、外层管10和弹簧构件8；所述内层管9分别于所述上管柱和所述下管柱的排渣内层管相连；所述外层管10分别与所述上管柱和所述下管柱的排渣外层管相连；所述上接头7和所述下接头11固定套设于所述上管柱和所述下管柱的排渣外层管的预定位置；所述弹簧构件8设置于所述上接头和所述下接头之间，且所述弹簧构件8两端分别与所述上接头和所述下接头固定连接；用于当所述同心油管柱上升时，提供牵引力牵引所述下管柱；当所述同心油管柱下放时，限制所述下管柱转向弯曲，使所述下管柱对指定区域产生压力；所述内层管9和所述外层管10可为橡胶管；所述内层管9和所述外层管10之间设置有与所述同心油管柱相对应的残渣及卤水反排腔体。在该实施例中，所述弹簧构件8可为一内径大于所述外层管外径的强力弹簧，基于上接头和下接头的排渣外层管所提供的支撑力，使得在同心油管柱的上管柱在向上移动时，能够通过所述弹簧构件8为下管柱提供牵引力；而后，当控制下管柱部位连接的碎岩喷头击碎不溶物体时，又可利用弹簧构件8的形变力对该不溶物体提供压力；同时，因转向接头为可转向设置，(弹簧和橡胶制的内层管和外层管)为此，当遇见特定地形结构时可较为便利的使同心油管柱下放至储气库中。
在上述实施例中，所述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置还可包含扶正器，所述扶正器设置于所述同心油管柱与生产套管之间，用于将所述同心油管柱固定于所述生产套管的预定位置；该扶正器可根据实际需要选择使用，本发明在此并不做任何限定。
在本发明一实施例中，所述井口控制与动力装置包含泥浆注入装置，所述泥浆注入装置包含泥浆注入模块和泥浆罐储模块；所述泥浆注入模块用于根据将所述泥浆罐储模块内存储的泥浆液通过所述同心油管柱向所述储气库注入。所述井口控制与动力装置包含管柱控制模块，所述管柱控制模块用于控制所述同心油管柱下放至所述储气库，或升回至地面；当然，实际工作中，也可采用其他井口控制与动力装置，本发明对此并不做任何限制。
为更清楚的说明本发明所提供的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，以下以实际工作中可采用的方案为例，对上述各实施例做整体说明：
1、井口控制与动力装置：主要作用是提供作业所需的动力、工作液、返排物处理、井口密封及管柱控制等作用，可采用泥浆车提供动力，泥浆罐储工作液，泥浆池存储返排出的不溶物，井口密封总成提供井口密封功能，修井作业设备控制管柱起下、悬挂等。
2、双层管(同心油管柱)：主要用于在腔体内部和井筒内建立有效的循环通道。双层管有内外同心油管组成；排渣外层管和排渣内层管的尺寸应合理设计，至少需要考虑：腔体残渣返排沿程损失；排渣外层管与盐穴储气库井筒生产套管尺寸匹配。排渣外层管最下端可采用外径大于其上部管柱的油管，便于为碎岩设备提供一个良好空间。排渣内层管可采用普通油管也可采用连续油管。双层管在作业过程中可不断上下移动。
3、转向接头：主要用于满足双层管在腔体内在一定范围内转动，配合管柱上下移动，可以扩大其在腔体的活动范围，进而提高对腔体内不溶物的冲刷、返排，提高作业效率。转向接头由上接头、外层管、内层管、下接头以及强力弹簧组成。转向接头的长度可根据现场需要设计。如果现场需要，可安装不止一个转向接头，增加管柱的活动范围。上下接头的作用是用于连接其上部和下部的排渣外层管，并且在上下接头安装有强力弹簧。强力弹簧的作用是，在上提管柱时，几乎承受转向接头以下管柱的重量(内层管、外层管柱承担一部分)；当管柱下放，且管柱下部接触不溶物时，继续下放管柱，由于上部管柱压力的作用，弹簧压缩，保持管柱不会在转向接头处弯曲，管柱下端能够产生一定的压力，便于排渣外层更好的与不溶物接触。外层管和内层管均采用特制橡胶管，可承受一定的内外压和下部管柱悬重，外层管通过上下接头与排渣外层管连接。如果排渣内层管采用连续油管，则转向接头不需要设置内层管。
4、水射流喷头(碎岩喷头)：其具有碎岩功能，且能满足一定排量，为不溶物返排提供能量。工作液从井口由排渣内层管进入，通过水射流喷头对不溶物进行破碎，并从内外层排渣管的环空返排至井口，完成不溶物排出作业。
5、扶正器：安装在排渣外层管外壁上，保证管柱在生产套管内居中，安装位置和数量可按照实际需要设计。
请参考图3所示，本发明还提供一种盐穴储气库内残渣及卤水排除方法，所述方法包含：将排渣外层管套设于排渣内层管外部，使所述排渣外层管与所述排渣内层管构成输液管柱，且所述排渣外层管与所述排渣内层之间存在残渣及卤水反排腔体；通过一个或多个转向接头连接一个或多个输液管柱获得同心油管柱；将碎岩喷头连接于所述同心油管柱的工作液输出端的排渣内层管后，将所述同心油管柱下放至储气库；通过向所述同心油管柱的工作液输入端的排渣内层管注入工作液，使所述碎岩喷头射击碎储气库中预定物体，并通过所述残渣及卤水反排腔体将击碎后的残渣及卤水排出。
通过本发明所提供的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置及方法可有效排出造腔过程中沉积在腔体底部的不溶物残渣，提高腔体的有效体积，增加盐穴储气库有效库容，保障储气库高效、经济运行。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，其特征在于，所述装置包含：井口控制与动力装置、同心油管柱、碎岩喷头和一个或多个转向接头；
所述井口控制与动力装置设置于地面井口位置，用于通过所述同心油管柱向所述储气库注入工作液；以及，接收所述同心油管柱排出的残渣及卤水；
所述同心油管柱设置于生产套管内并分别连接地面井口位置和储气库，用于通过注液处理将所述储气库内残渣及卤水输送至所述井口控制与动力装置；其中，所述同心油管柱包含上管柱和下管柱，所述上管柱和所述下管柱均包含排渣外层管和排渣内层管；所述排渣外层管与所述排渣内层管之间构成残渣及卤水反排腔体，用于排出所述储气库内的残渣及卤水；所述排渣内层管用于提供向所述储气库注入工作液的注入通道；
所述转向接头设置于所述上管柱和所述下管柱之间，用于限制所述下管柱转向弯曲，使所述同心油管柱下放过程中对指定区域产生压力；
所述碎岩喷头设置于所述同心油管柱的储气库一端，用于通过所述同心油管柱传输的工作液喷射击碎储气库中预定物体，使击碎后的残渣及卤水通过所述残渣及卤水反排腔体排出至所述井口控制与动力装置；
所述转向接头包含上接头、下接头、内层管、外层管和弹簧构件；
所述内层管分别于所述上管柱和所述下管柱的排渣内层管相连；所述外层管分别与所述上管柱和所述下管柱的排渣外层管相连；
所述上接头和所述下接头分别固定套设于所述上管柱和所述下管柱的排渣外层管的预定位置；
所述弹簧构件设置于所述上接头和所述下接头之间，且所述弹簧构件两端分别与所述上接头和所述下接头固定连接；用于当所述同心油管柱上升时，提供牵引力牵引所述下管柱；当所述同心油管柱下放时，限制所述下管柱转向弯曲，使所述下管柱对指定区域产生压力；
所述盐穴储气库内残渣及卤水排除装置还包含扶正器，所述扶正器设置于所述同心油管柱与生产套管之间，用于将所述同心油管柱固定于所述生产套管的预定位置；
所述下管柱的排渣外层管的外径大于所述上管柱的排渣外层管的外径。
2.根据权利要求1所述的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，其特征在于，所述内层管和所述外层管为橡胶管；所述内层管和所述外层管之间设置有与所述同心油管柱相对应的残渣及卤水反排腔体。
3.根据权利要求1所述的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，其特征在于，所述井口控制与动力装置包含泥浆注入装置，所述泥浆注入装置包含泥浆注入模块和泥浆罐储模块；所述泥浆注入模块用于根据将所述泥浆罐储模块内存储的泥浆液通过所述同心油管柱向所述储气库注入。
4.根据权利要求1所述的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，其特征在于，所述井口控制与动力装置包含管柱控制模块，所述管柱控制模块用于控制所述同心油管柱下放至所述储气库，或升回至地面。
5.根据权利要求1所述的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，其特征在于，所述排渣内层管为连续油管。
6.根据权利要求1所述的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置，其特征在于，所述碎岩喷头为水射流喷头。
7.一种适用于权利要求1至6中任一项所述的盐穴储气库内残渣及卤水排除装置的盐穴储气库内残渣及卤水排除方法，其特征在于，所述方法包含：
将排渣外层管套设于排渣内层管外部，使所述排渣外层管与所述排渣内层管构成输液管柱，且所述排渣外层管与所述排渣内层之间存在残渣及卤水反排腔体；
通过一个或多个转向接头连接一个或多个输液管柱获得同心油管柱；
将碎岩喷头连接于所述同心油管柱的工作液输出端的排渣内层管后，将所述同心油管柱下放至储气库；
通过向所述同心油管柱的工作液输入端的排渣内层管注入工作液，使所述碎岩喷头射击碎储气库中预定物体，并通过所述残渣及卤水反排腔体将击碎后的残渣及卤水排出；
所述转向接头包含上接头、下接头、内层管、外层管和弹簧构件；所述内层管分别于所述上管柱和所述下管柱的排渣内层管相连；所述外层管分别与所述上管柱和所述下管柱的排渣外层管相连；所述上接头和所述下接头分别固定套设于所述上管柱和所述下管柱的排渣外层管的预定位置；所述弹簧构件设置于所述上接头和所述下接头之间，且所述弹簧构件两端分别与所述上接头和所述下接头固定连接；用于当所述同心油管柱上升时，提供牵引力牵引所述下管柱；当所述同心油管柱下放时，限制所述下管柱转向弯曲，使所述下管柱对指定区域产生压力。
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