CN113738446A - 盐穴改建储气库的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种盐穴改建储气库的方法，属于地下储备技术领域。所述方法包括：将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴；对每个目标盐穴对应的地层进行三维地震检测；确定每个目标盐穴的形状及所有目标盐穴的总体积；基于目标盐穴中的形状和岩石力学稳定性评价理论，对每个目标盐穴进行稳定性评价，从而确定出每个目标盐穴的上限压力和下限压力；对每个目标盐穴的第一井口进行封堵；基于每个目标盐穴的分布，对至少一个目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口；根据所有目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过第二井口将天然气存储在目标盐穴中。本公开通过该方法可以将多个盐穴同时改建储气库，从而大大节约了成本。
Description
技术领域
本公开属于地下储备技术领域，特别涉及一种盐穴改建储气库的方法。
背景技术
随着天然气消费的逐年增加，天然气的需求量也不断增大，因此需要更多的储气库以增大天然气的存储量。
相关技术中，首先通过选址，选择出单个强度较大的盐穴(老腔)，然后排出盐穴中的卤水，最后将盐穴进行封堵，以改造成储气库，从而避免了直接建造储气库，大大节约了成本。
然而，单个盐穴(见图1)存在数量较少，且存储量有限，导致单个盐穴的选址成本和建设成本较高。
发明内容
本公开实施例提供了一种盐穴改建储气库的方法，可以将多个盐穴同时改建储气库，从而大大节约了成本。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种盐穴改建储气库的方法，所述方法包括：
将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，其中所述目标盐穴之间连通在一起；
对每个所述目标盐穴对应的所述地层进行三维地震检测，以确保所述地层的结构完整；
确定每个所述目标盐穴的形状及所有所述目标盐穴的总体积；
基于所述目标盐穴中的形状和岩石力学稳定性评价理论，对每个所述目标盐穴进行稳定性评价，从而确定出每个所述目标盐穴的上限压力和下限压力，其中所述目标盐穴的上限压力为所有所述目标盐穴保持完整的最大承压，所述目标盐穴的下限压力为所有所述目标盐穴保持完整的最小承压；
对每个所述目标盐穴的第一井口进行封堵，其中所述第一井口为相对应的所述目标盐穴在采盐过程中开钻的井口；
基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口；
根据所有所述目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过所述第二井口将天然气存储在所述目标盐穴中。
可选地，所述将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，且各所述目标盐穴之间相互连通，包括：
将埋深1000-2000米之间，且总体积大于10万立方米以上的多个所述盐穴作为所述目标盐穴。
可选地，所述将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，且各所述目标盐穴之间相互连通，还包括：
选择顶部具有未开采盐层的多个所述盐穴作为所述目标盐穴。
可选地，所述确定每个所述目标盐穴的形状及所有所述目标盐穴的总体积，包括：
通过声呐仪器，对每个所述目标盐穴进行检测，从而确定出每个所述目标盐穴的形状及所有所述目标盐穴的总体积。
可选地，所述对每个所述目标盐穴的第一井口进行封堵，包括：
在每个所述目标盐穴的所述第一井口中浇筑水泥；
在浇筑的所述水泥中插装钢筋。
可选地，所述基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，包括：
在所述第二井口中布置安全阀，所述安全阀用于控制所述第二井口的通断。
可选地，所述基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，还包括：
基于每个所述目标盐穴的分布，选择至少一个所述目标盐穴并重新钻井，以得到所述第二井口；
在所述第二井口中插装生产套管，所述生产套管连通所述第二井口和所述目标盐穴；
在所述生产套管中同轴插装注采气管，所述注采气管连通所述第二井口和所述目标盐穴。
可选地，所述基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，还包括：
在所述生产套管和所述注采气管之间布置封隔器，所述封隔器用于密封所述生产套管和所述注采气管之间的间隙。
可选地，所述基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，还包括：
所述第二井口的数目为两个，一个所述第二井口作为注气排卤井，另一个所述第二井口作为注采气生产井。
可选地，所述对每个所述目标盐穴对应的所述地层进行三维地震检测，以确保所述地层的结构完整，包括：
向所述地层激发声波；
根据反射的所述声波，以确保所述地层的结构完整。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
对于本公开实施例提供的盐穴改建储气库的方法，首先，将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，其中目标盐穴之间连通在一起，从而可以初步确定出目标盐穴。对每个目标盐穴对应的地层进行三维地震检测，以确保地层的结构完整，可以避免地层中存在断裂、断层或裂缝等不利于结构稳定的因素，从而确保整个地层的密封性，防止天然气的泄露。再然后，确定每个目标盐穴的形状及所有目标盐穴的总体积，从而不仅便于后续对目标盐穴进行稳定性评价，还可以通过目标盐穴的体积确定出所有目标盐穴的储气量。
接着，基于目标盐穴中的形状和岩石力学稳定性评价理论，对每个目标盐穴进行稳定性评价，从而确定出每个目标盐穴的上限压力和下限压力。其中，目标盐穴的上限压力为所有目标盐穴保持完整的最大承压，目标盐穴的下限压力为所有目标盐穴保持完整的最小承压，从而根据上限压力和下限压力确保目标盐穴内的合适压力，以保证目标盐穴在使用时的完整性。再接着，由于每个目标盐穴在采盐过程中均会开钻有第一井口，所以对每个目标盐穴的第一井口进行封堵，避免由于井口设备年代久远而造成泄漏的风险。
再然后，基于每个目标盐穴的分布，对至少一个目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，从而通过第二井口可以进行注采气和排卤水。最后，根据所有目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过第二井口将天然气存储在目标盐穴中，从而最终完成多个盐穴的改建，使得得到的储气库能安全稳定的存储大量的天然气。
也就是说，通过本公开实施例提供的盐穴改建储气库的方法，可以将多个盐穴同时改建储气库，从而大大节约了成本，避免了单个盐穴的选址成本和建设成本较高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术提供的单个盐穴的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种盐穴改建储气库的方法的流程图；
图3是本公开实施例提供的另一种盐穴改建储气库的方法的流程图；
图4是本公开实施例提供的目标盐穴的结构示意图。
图中各符号表示含义如下：
1、安全阀；2、生产套管；3、注采气管；4、封隔器；5、表层套管；
100、卤水。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图2是本公开实施例提供的一种盐穴改建储气库的方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
S201、将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，其中目标盐穴之间连通在一起。
S202、对每个目标盐穴对应的地层进行三维地震检测，以确保地层的结构完整。
S203、确定每个目标盐穴的形状及所有目标盐穴的总体积。
S204、基于目标盐穴中的形状和岩石力学稳定性评价理论，对每个目标盐穴进行稳定性评价，从而确定出每个目标盐穴的上限压力和下限压力。
步骤S204中，目标盐穴的上限压力为所有目标盐穴保持完整的最大承压，目标盐穴的下限压力为所有目标盐穴保持完整的最小承压。
S205、对每个目标盐穴的第一井口进行封堵，其中第一井口为相对应的目标盐穴在采盐过程中开钻的井口。
S206、基于每个目标盐穴的分布，对至少一个目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口。
S207、根据所有目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过第二井口将天然气存储在目标盐穴中。
对于本公开实施例提供的盐穴改建储气库的方法，首先，将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，其中目标盐穴之间连通在一起，从而可以初步确定出目标盐穴。对每个目标盐穴对应的地层进行三维地震检测，以确保地层的结构完整，可以避免地层中存在断裂、断层或裂缝等不利于结构稳定的因素，从而确保整个地层的密封性，防止天然气的泄露。再然后，确定每个目标盐穴的形状及所有目标盐穴的总体积，从而不仅便于后续对目标盐穴进行稳定性评价，还可以通过目标盐穴的体积确定出所有目标盐穴的储气量。
接着，基于目标盐穴中的形状和岩石力学稳定性评价理论，对每个目标盐穴进行稳定性评价，从而确定出每个目标盐穴的上限压力和下限压力。其中，目标盐穴的上限压力为所有目标盐穴保持完整的最大承压，目标盐穴的下限压力为所有目标盐穴保持完整的最小承压，从而根据上限压力和下限压力确保目标盐穴内的合适压力，以保证目标盐穴在使用时的完整性。再接着，由于每个目标盐穴在采盐过程中均会开钻有第一井口，所以对每个目标盐穴的第一井口进行封堵，避免由于井口设备年代久远而造成泄漏的风险。
再然后，基于每个目标盐穴的分布，对至少一个目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，从而通过第二井口可以进行注采气和排卤水。最后，根据所有目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过第二井口将天然气存储在目标盐穴中，从而最终完成多个盐穴的改建，使得得到的储气库能安全稳定的存储大量的天然气。
也就是说，通过本公开实施例提供的盐穴改建储气库的方法，可以将多个盐穴同时改建储气库，从而大大节约了成本，避免了单个盐穴的选址成本和建设成本较高的问题。
需要说明的是，本公开提供的盐穴改建储气库的方法不仅适用于多个相互连通的盐穴，还适用于单个盐穴，从而提高了盐穴改建储气库的适用范围。
图3是本公开实施例提供的另一种盐穴改建储气库的方法的流程图，如图3所示，该方法包括：
S301、将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，其中目标盐穴之间连通在一起。
可选地，将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，且各目标盐穴之间相互连通，包括：
将埋深1000-2000米之间，且总体积大于10万立方米以上的多个盐穴作为目标盐穴。
在上述实施方式中，1000-2000米之间的目标盐穴所处的地层结构及形状较为稳定，便于改建储气库。
在本公开的其它实施例中，也可以选择埋深在2000-2500米之间，且总体积大于20万方以上的多个盐穴作为目标盐穴，本公开对此不作限制。
可选地，在选取目标盐穴时，除考虑埋深和总体积以外，还可以选择顶部具有未开采盐层的多个盐穴作为目标盐穴。
在上述实施方式中，未开采盐层可以形成致密的保护层，一方面可以防止天然气的泄露，另一方面具有一定的承压能力和结构强度，从而保持目标盐穴顶部的完整性。
也就是说，未开采盐层可以作为目标盐穴的保护层，为维持目标盐穴稳定具有重要意义。
S302、对每个目标盐穴对应的地层进行三维地震检测，以确保地层的结构完整。
在上述实施方式中，三维地震检测可以判断目标盐穴区域内是否存在断裂、断层或裂缝等，从而保证地层的密封性和稳定性。
需要说明的是，三维地震检测可以还可以检测目标盐穴区域内盐层的分布情况，且通过三维地震测量出目标盐穴在盐层中的大致形状和体积，从而便于后续对目标盐穴的精确测试进行对比，确保得到的数据更加准确。
在本实施例中，在目标盐穴所在的范围内，向外扩展300米作为保护带，在目标盐穴和保护带范围内作三维地震，从而不仅可以核实目标盐穴内部的密封性和稳定性，还可以核实周边区域的密封性和稳定性，进而增强储气库的安全性能，防止天然气泄漏。
步骤S302包括：
a、向地层激发声波。
b、根据反射的声波，以确保地层的结构完整。
在上述实施方式中，通过声波的反射可以准确地测量出目标盐穴范围内的地质结构，从而快速判断是否存在断裂、断层或裂缝等情况。
S303、通过声呐仪器，对每个目标盐穴进行检测，从而确定出每个目标盐穴的形状及所有目标盐穴的总体积。
在上述实施方式中，通过声呐仪器，可以确定出目标盐穴的形状，另外还可以确定出所有目标盐穴的总体积，并且便于后续确定出目标盐穴的上限压力和下限压力。
需要说明的是，通过声呐仪器分别测量单个目标盐穴的精确形状和体积，并将声呐检测的精确体积与三维地震检测的粗略体积进行对比分析，以核实所有目标盐穴的总体体积。
S304、基于目标盐穴中的形状和岩石力学稳定性评价理论，对每个目标盐穴进行稳定性评价，从而确定出每个目标盐穴的上限压力和下限压力。
步骤S304中，岩石力学稳定性评价理论是根据应力的原理，保证盐穴的腔壁的拉应力和张应为都不大于零。目标盐穴的上限压力为所有目标盐穴保持完整的最大承压，目标盐穴的下限压力为所有目标盐穴保持完整的最小承压。
在上述实施方式中，通过确定出的目标盐穴的上限压力和下限压力，则可以便于后续根据上限压力和下限压力确保目标盐穴内的合适压力，以保证目标盐穴在使用时的完整性。也就是说，根据上限压力和下限压力可以保证目标盐穴的结构强度，不仅能避免地层的塌陷，还能避免后续天然气压力过大而导致地层断裂。
容易理解的是，不同形状的目标盐穴的稳定性不同，通过确定各目标盐穴的形状，并结合岩石力学稳定性评价理论，从而也就可以确定出所有目标盐穴的上限压力和下限压力。
S305、对每个目标盐穴的第一井口进行封堵，其中第一井口为相对应的目标盐穴在采盐过程中开钻的井口。
可选地，对每个目标盐穴的第一井口进行封堵，包括：
a、在每个目标盐穴的第一井口中浇筑水泥。
b、在浇筑的水泥中插装钢筋。
在上述实施方式中，通过水泥的浇筑和钢筋的布置，能有效的保证目标盐穴的第一井口的密封强度，避免后续天然气在存储过程中由于压力过大而发生泄漏的风险。
需要说明的是，目标盐穴的第一井口封堵至关重要，需要保证其封堵的结构强度，从而避免天然气的泄露。
S306、基于每个目标盐穴的分布，对至少一个目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口。
在上述实施方式中，通过重新钻井便于后续将目标盐穴中的卤水排出和注采天然气。
示例性地，第二井口的数目为两个，一个第二井口作为注气排卤井，另一个第二井口作为注采气生产井。
在上述实施方式中，通过设置注气排卤井和注采气生产井可以避免排卤和注采气形成干扰，提高工作效率。
需要说明的是，在本公开的其它实施例中，钻井的数目可以为一个，即注气排卤井和注采气生产井为同一个钻井中，通过同一个第二井口来实现排卤和注采气，本公开实施例对此不作限制。
S307、在第二井口中布置安全阀1，安全阀1用于控制第二井口的通断。
在上述实施方式中，安全阀1可以作为总阀门防止第二井口发生天然气泄漏，从而保障目标盐穴的安全性能(见图4)。
S308、在第二井口中插装生产套管2，生产套管2连通第二井口和目标盐穴。
在上述实施方式中，生产套管2起到稳固钻井形成的裸眼的作用，防止在后续钻井和生产过程中井眼发生坍塌。
示例性地，生产套管2顶部同轴套设有表层套管5，表层套管5可以保证在钻井时保持钻出的井眼不坍塌，同时也封住地表层的水不受钻井泥浆的污染。
S309、在生产套管中同轴插装注采气管3，注采气管3连通第二井口和目标盐穴。
在上述实施方式中，注采气管3作为注采气的通道，从而实现天然气的存储。
需要说明的是，注采气管3是目标盐穴的腔体与外部的连通通道，通过压缩机将天然气压缩后注入注采气管3，从而注入目标盐穴。
示例性地，生产套管2和注采气管3的轴线长度一致，从而通过生产套管2对注采气管3提供全线的保护。另外，安全阀1插装在注采气管3中，从而控制注采气管3的通断。
示例性地，当注气排卤井和注采气生产井为同一个第二井口时，在向目标盐穴注气之前，先在注采气管3中插装一个排卤管，排卤管连通目标盐穴中的卤水100和第二井口，从而将目标盐穴中的卤水100排出。卤水100排出后，从注采气管3中取走排卤管即可，从而进行注气。
S310、在生产套管和注采气管之间布置封隔器4，封隔器4用于密封生产套管2和注采气管3之间的间隙。
在上述实施方式中，封隔器4夹设在生产套管2和注采气管3之间，一方面通过封隔器的封隔的封隔作用，可以保证生产套管2和注采气管3之间的密封性，另一方面封隔器还可以起到固定注采气管3的作用，防止注采气管3下沉。
示例性地，封隔器4布置夹设在生产套管2和注采气管3的底端。
S311、根据所有目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过第二井口将天然气存储在目标盐穴中。
在上述实施方式中，根据目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过第二井口排出卤水100，并注入天然气，从而最终实现将盐穴改建为储气库，以存储天然气。
对于本公开实施例提供的盐穴改建储气库的方法，首先，将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，其中目标盐穴之间连通在一起，从而可以初步确定出目标盐穴。对每个目标盐穴对应的地层进行三维地震检测，以确保地层的结构完整，可以避免地层中存在断裂、断层或裂缝等不利于结构稳定的因素，从而确保整个地层的密封性，防止天然气的泄露。再然后，确定每个目标盐穴的形状及所有目标盐穴的总体积，从而不仅便于后续对目标盐穴进行稳定性评价，还可以通过目标盐穴的体积确定出所有目标盐穴的储气量。
接着，基于目标盐穴中的形状和岩石力学稳定性评价理论，对每个目标盐穴进行稳定性评价，从而确定出每个目标盐穴的上限压力和下限压力。其中，目标盐穴的上限压力为所有目标盐穴保持完整的最大承压，目标盐穴的下限压力为所有目标盐穴保持完整的最小承压，从而根据上限压力和下限压力确保目标盐穴内的合适压力，以保证目标盐穴在使用时的完整性。再接着，由于每个目标盐穴在采盐过程中均会开钻有第一井口，所以对每个目标盐穴的第一井口进行封堵，避免由于井口设备年代久远而造成泄漏的风险。
再然后，基于每个目标盐穴的分布，对至少一个目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，从而通过第二井口可以进行注采气和排卤水。最后，根据所有目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过第二井口将天然气存储在目标盐穴中，从而最终完成多个盐穴的改建，使得得到的储气库能安全稳定的存储大量的天然气。
也就是说，通过本公开实施例提供的盐穴改建储气库的方法，可以将多个盐穴同时改建储气库，从而大大节约了成本，避免了单个盐穴的选址成本和建设成本较高的问题。
本公开提供的盐穴改建储气库的方法具有如下优势：
1、该方法可以为我国盐穴改建储气库开辟新局面，且其经济效益及社会意义巨大。
2、该方法可以同时对多个盐穴进行改建，天然气存储量较大(不小于10万方)。
3、改建的储气库安全性高、稳定性良好。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盐穴改建储气库的方法，其特征在于，所述方法包括：
将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，其中所述目标盐穴之间连通在一起；
对每个所述目标盐穴对应的所述地层进行三维地震检测，以确保所述地层的结构完整；
确定每个所述目标盐穴的形状及所有所述目标盐穴的总体积；
基于所述目标盐穴中的形状和岩石力学稳定性评价理论，对每个所述目标盐穴进行稳定性评价，从而确定出每个所述目标盐穴的上限压力和下限压力，其中所述目标盐穴的上限压力为所有所述目标盐穴保持完整的最大承压，所述目标盐穴的下限压力为所有所述目标盐穴保持完整的最小承压；
对每个所述目标盐穴的第一井口进行封堵，其中所述第一井口为相对应的所述目标盐穴在采盐过程中开钻的井口；
基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口；
根据所有所述目标盐穴的总体积、上限压力和下限压力，通过所述第二井口将天然气存储在所述目标盐穴中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，且各所述目标盐穴之间相互连通，包括：
将埋深1000-2000米之间，且总体积大于10万立方米以上的多个所述盐穴作为所述目标盐穴。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将地层中的多个盐穴选取为目标盐穴，且各所述目标盐穴之间相互连通，还包括：
选择顶部具有未开采盐层的多个所述盐穴作为所述目标盐穴。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定每个所述目标盐穴的形状及所有所述目标盐穴的总体积，包括：
通过声呐仪器，对每个所述目标盐穴进行检测，从而确定出每个所述目标盐穴的形状及所有所述目标盐穴的总体积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每个所述目标盐穴的第一井口进行封堵，包括：
在每个所述目标盐穴的所述第一井口中浇筑水泥；
在浇筑的所述水泥中插装钢筋。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，包括：
在所述第二井口中布置安全阀，所述安全阀用于控制所述第二井口的通断。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，还包括：
基于每个所述目标盐穴的分布，选择至少一个所述目标盐穴并重新钻井，以得到所述第二井口；
在所述第二井口中插装生产套管，所述生产套管连通所述第二井口和所述目标盐穴；
在所述生产套管中同轴插装注采气管，所述注采气管连通所述第二井口和所述目标盐穴。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，还包括：
在所述生产套管和所述注采气管之间布置封隔器，所述封隔器用于密封所述生产套管和所述注采气管之间的间隙。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于每个所述目标盐穴的分布，对至少一个所述目标盐穴进行重新钻井，以得到第二井口，还包括：
所述第二井口的数目为两个，一个所述第二井口作为注气排卤井，另一个所述第二井口作为注采气生产井。
10.根据权利要求1-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述对每个所述目标盐穴对应的所述地层进行三维地震检测，以确保所述地层的结构完整，包括：
向所述地层激发声波；
根据反射的所述声波，以确保所述地层的结构完整。
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