CN114687708B - 一种盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置的实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置的实验方法，包括第一容器和第二容器，所述的第一容器和第二容器之间存在高度差，第一容器下部与第二容器下部连通，第一容器和第二容器的入口均与注水泵和注气压缩机连接，所述的注水泵和注气压缩机并联设置，所述第一容器和第二容器的出口分别与计量筒连接。本发明通过模拟具有不同高度差的两个腔体，在注气排卤结束后，腔体内残留卤水和不溶物残渣情况，最终根据实验结果，指导现场注气排卤时管柱下深和注气速度等参数设置，指导现场注气排卤方案编制；研究不同注气速度等因素对残留卤水以及气体波及范围的影响；研究不同管柱下入深度对残留卤水深度的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种注气排卤模拟实验装置的实验方法，尤其涉及一种盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置的实验方法。
背景技术
随着环境保护要求的不断提升，天然气作为一种清洁能源，在众多领域得到广泛的使用，我国对天然气储存设施的需求也在不断增长。盐穴储气库凭借其注采气灵活、吞吐量大、经济效益好等优点越来越受到人们的青睐。但较长的溶腔周期限制了盐穴储气库的大规模建设速度，一口新井从钻井到注气投产需要大约4～5年甚至更多的时间，而利用盐化企业采盐形成的老腔改建盐穴储气库则可以节省钻井和溶腔时间，既节省了投资又可以加快建设速度。
盐化企业一般采用对接井注水溶蚀的采盐方式，即先钻一口直井到采盐目的层位，再钻一口定向井与直井在采盐目的层位连通，采用直井注水、定向井排卤+定向井注水、直井排卤两种工况相互切换的方式进行水溶法采盐。直井与定向井在地面的井口距离约300～400米。
盐化企业的对接井，改造成盐穴储气库后，需进行注气排卤作业，利用高压天然气将采盐形成的地下空间中的卤水排出到地面来，从而实现储存天然气的目的。然而，这种对接井注气排卤作业在国内外均未开展过相关现场实验。因此，发明一种盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置，对这种注气排卤过程进行模拟，获取注气排卤参数，研究天然气驱水流动规律，指导现场作业。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置的实验方法，对盐穴储气库对接井注气排卤过程进行模拟，优化注气排卤施工方案，从而指导现场注气排卤施工作业。
技术方案：本发明包括第一容器和第二容器，所述的第一容器和第二容器之间存在高度差，第一容器下部与第二容器下部连通，第一容器和第二容器的入口均与注水泵和注气压缩机连接，所述的注水泵和注气压缩机并联设置，所述第一容器和第二容器的出口分别与计量筒连接。
所述第一容器和第二容器之间的高度差为容器高度的10％～50％，用来模拟现场实际情况下具有不同相对深度的两个腔体。
所述第一容器下部和第二容器下部之间通过连通管路连通，所述的连通管路上设有第八阀门。
所述的注水泵出口连接有注水管路，所述的注水管路上设有第一阀门。
所述的注气压缩机出口连接有注气管路，所述的注气管路上设有第二阀门。
所述注水管路和注气管路汇合后的管路上设有第三阀门，该汇合管路分别通过第一注气管柱和第二注气管柱与第一容器和第二容器连通。
所述的汇合管路与第一注气管柱之间设有第四阀门，与第二注气管柱之间设有第五阀门。
所述的第一容器和第二容器分别通过第一排卤管柱和第二排卤管柱与排卤管道连通，所述的排卤管道下方设有计量筒。
所述第一排卤管柱的出口设有第六阀门，第二排卤管柱的出口设有第七阀门。
一种盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验方法，包括以下步骤：
步骤一、向第一容器和第二容器中加入含有残渣的盐芯样品；
步骤二、打开注水泵，打开第一阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第七阀门、第八阀门，关闭第二阀门和第六阀门，通过注水泵向第一容器和第二容器中持续注入淡水，使盐芯样品完全溶解，淡水溶解盐后产生的卤水通过第二排卤管柱流至计量筒，在第一容器和第二容器中会残留不溶物残渣以及未排出的卤水；
步骤三、关闭注水泵，关闭第一阀门和第五阀门，打开第二阀门和注气压缩机，向第一容器注入空气，将步骤二中未排出的卤水排出至计量筒，当第一容器内不再排出卤水后，气体开始进入连通管路；
步骤四、观察注气排卤过程，当气体通过连通管路后，观察并记录气体在第二容器中的波及范围、第一和第二玻璃容器中残留卤水深度及气体是否通过第二排卤管柱排出；
步骤五、当气体将第一容器和第二容器中的卤水排尽后，关闭注气压缩机，停止实验；
步骤六、向第一和第二容器中重新注入淡水，重复步骤三，调整注气速度和排卤管柱深度，重复步骤四，对比不同注气速度及排卤管柱深度对残留卤水深度的影响；
步骤七、优化注气排卤施工方案，指导现场排卤作业施工。
有益效果：本发明通过模拟具有不同高度差的两个腔体，在注气排卤结束后，腔体内残留卤水和不溶物残渣情况，最终根据实验结果，指导现场注气排卤时管柱下深和注气速度等参数设置，指导现场注气排卤方案编制；研究不同注气速度等因素对残留卤水以及气体波及范围的影响；研究不同管柱下入深度对残留卤水深度的影响。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括注水泵1、注气压缩机2、第一可调节支架22和第二可调节支架20，第一可调节支架22上安装有第一玻璃容器14，第二可调节支架20上安装有第二玻璃容器17，且第一玻璃容器14和第二玻璃容器17之间存在高度差，一般为玻璃容器高度的10％～50％，用来模拟现场实际情况下具有不同相对深度的两个腔体。图示为第二玻璃容器17位于第一玻璃容器14下方，第一玻璃容器14下部和第二玻璃容器17下部之间通过连通管路24连通，且连通管路24上设有第八阀门16。第一玻璃容器14外形与第二玻璃容器17一致，上端开口由橡胶塞密封。
注水泵1和注气压缩机2并联设置，注水泵1出口连接有注水管路3，该管路上设有第一阀门5，注气压缩机2出口连接有注气管路4，该管路上设有第二阀门6，注水管路3和注气管路4汇合后的管路上设有第三阀门7，汇合管路分别通过第一注气管柱15和第二注气管柱18与第一玻璃容器14和第二玻璃容器17连通。汇合管路与第一注气管柱15之间设有第四阀门8，与第二注气管柱18之间设有第五阀门9。第一玻璃容器14和第二玻璃容器17分别通过第一排卤管柱13和第二排卤管柱19与排卤管道12连通，排卤管道12下方设有计量筒21，第一排卤管柱13的出口设有第六阀门10，第二排卤管柱19的出口设有第七阀门11。
1)对接井注气排卤实验：
①向第一玻璃容器和第二玻璃容器(容器容积暂按1L，实际可增加或减小)中加入含有残渣的盐芯样品，盐芯样品为钻井施工现场取芯得到。
②打开注水泵，打开第一阀门5、第三阀门7、第四阀门8、第五阀门9、第七阀门11、第八阀门16，关闭第二阀门6和第六阀门10，通过注水泵向第一玻璃容器和第二玻璃容器中持续注入淡水，使盐芯样品完全溶解，淡水溶解盐后产生的卤水通过第二排卤管柱流至计量筒，在第一玻璃容器和第二玻璃容器中会残留部分不溶物残渣23以及未排出的卤水。
③关闭注水泵，关闭第一阀门5和第五阀门9，打开第二阀门6和注气压缩机，向第一玻璃容器注入空气，注气速度为103cm3/min，将步骤2中未排出的卤水继续排出至计量筒，当第一容器内不再排出卤水后，气体开始进入连通管路。
④观察注气排卤过程，当气体通过连通管路后，观察并记录气体在第二玻璃容器中的波及范围、第一和第二玻璃容器中残留卤水深度及气体是否通过第二排卤管柱排出。其中，气体在第二玻璃容器中的波及范围用直尺或游标卡尺测量气体形成的气泡从连通管路出来后在水平方向上的最远距离；第一玻璃容器中残留卤水深度为连通管路距容器底部深度，第二玻璃容器中残留卤水深度为第二排卤管柱距容器底部深度。考虑到注气排卤生产作业现场安全，地面排卤管线压力等级较低，排卤管线中不允许有气体，因此编制注气排卤方案时气体允许通过第二排卤管柱排出。
⑤当气体将第一玻璃容器和第二玻璃容器中的卤水排尽后，关闭注气压缩机，停止实验。
⑥向第一和第二玻璃容器中重新注入淡水，重复步骤3，调整注气速度(2×103cm3/min、3×103cm3/min、4×103cm3/min、5×103cm3/min)，调整排卤管柱深度(距容器底部1cm、2cm、3cm、4cm、5cm)，重复步骤4，对比不同注气速度及排卤管柱深度对残留卤水深度的影响。其中，注气速度对残留卤水深度的影响为：注气速度越快，第一玻璃容器中残留卤水深度越小，部分卤水被高速气体携带至第二玻璃容器。第二玻璃容器中残留的卤水深度基本不受注气速度的影响，但一定范围内的注气速度会导致气体通过第二排卤管排出，这种情况对于生产现场是需要避免的。排卤管深度对残留卤水深度对影响为：对接井注气排卤时，第一排卤管深度对第一玻璃容器中残留卤水深度没有影响，残留卤水深度和连通管路深度有关，连通管路深度以下的卤水基本不能被排出。第二排卤管深度限制着第二玻璃容器中卤水残留深度，第二排卤管以下卤水不能被排出。
⑦优化注气排卤施工方案，指导现场排卤作业施工：若试验结果显示气体通过第二排卤管柱进入排卤管道，待第一玻璃容器中的卤水尽可能排出后，关闭第四阀门8，开启第五阀门9，使气体通过第二注气管柱进入第二玻璃容器，第二玻璃容器中的卤水通过第二排卤管柱排出。则现场注气排卤施工作业方案进行相应调整，即对两个腔体逐个进行注气排卤作业，而不能选择一直通过一个腔体进行注气的施工方案。
2)残渣空间占比实验：
①向第一玻璃容器和第二玻璃容器(容积暂按1L，实际可增加或减小)中加入含有残渣的盐芯样品，盐芯样品为钻井施工现场取芯得到。
②打开注水泵，打开第一阀门5、第三阀门7、第四阀门8、第五阀门9、第七阀门11、第八阀门16，关闭第二阀门6和第六阀门10，通过注水泵向第一玻璃容器和第二玻璃容器中持续注入淡水，使盐芯样品完全溶解，淡水溶解盐后产生的卤水通过排卤管柱流至计量筒，在第一玻璃容器和第二玻璃容器中会残留部分不溶物残渣以及未排出的卤水。
③关闭注水泵，关闭第一阀门5和第五阀门9，打开第二阀门6和注气压缩机，向第一玻璃容器注入空气，注气速度为103cm3/min，将步骤2中未排出的卤水排出至计量筒，当第一容器内不再排出卤水后，气体开始进入连通管路，记录第一容器排出卤水体积0.8L。利用玻璃容器容积1L减去排出卤水体积0.8L，可得到容器内残留卤水和不溶物残渣体积Vc＝0.2L。试验结束后将玻璃容器内的卤水倒出，计量可得到卤水体积Vcl＝0.07L和不溶物残渣体积Vcc＝0.13L，利用残渣体积Vcc/Vc可得不溶物残渣占比：0.13/0.2＝65％。
3)单井注气排卤实验：
①向第一玻璃容器中加入含有残渣的盐芯样品，盐芯样品为钻井施工现场取芯得到；
②打开注水泵，打开第一阀门5、第三阀门7、第四阀门8、第六阀门10，关闭第二阀门6、第五阀门9、第七阀门11和第八阀门16，通过注水泵向第一玻璃容器中持续注入淡水，使盐芯样品完全溶解，淡水溶解盐后产生的卤水通过排卤管柱流至计量筒，在第一玻璃容器中会残留部分不溶物残渣以及未排出的卤水。
③关闭注水泵，关闭第一阀门5，打开第二阀门6，打开注气压缩机，向第一玻璃容器注入空气，将卤水排出至计量筒。
④观察注气排卤过程，当卤水不再通过排卤管柱排出时，关闭注气压缩机，记录玻璃容器中残留卤水深度，停止实验。
⑤向第一玻璃容器中重新注入淡水，重复步骤3，调整注气速度(2×103cm3/min、3×103cm3/min、4×103cm3/min、5×103cm3/min)、调整排卤管柱深度(距容器底部1cm、2cm、3cm、4cm、5cm)，重复步骤4，对比不同注气速度、排卤管柱深度对残留卤水深度的影响。第一排卤管柱深度限制着第一玻璃容器中卤水残留深度，第一排卤管柱以下的卤水不能被排出。
Claims (2)
1.一种盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置的实验方法，其特征在于，构建盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置，该实验装置包括第一容器和第二容器，所述的第一容器和第二容器之间存在高度差，第一容器下部与第二容器下部连通，第一容器和第二容器的入口均与注水泵和注气压缩机连接，所述的注水泵和注气压缩机并联设置，所述第一容器和第二容器的出口分别与计量筒连接；
所述第一容器下部和第二容器下部之间通过连通管路连通，所述的连通管路上设有第八阀门；所述的注水泵出口连接有注水管路，所述的注水管路上设有第一阀门；所述的注气压缩机出口连接有注气管路，所述的注气管路上设有第二阀门；所述注水管路和注气管路汇合后的管路上设有第三阀门，该汇合管路分别通过第一注气管柱和第二注气管柱与第一容器和第二容器连通；所述的汇合管路与第一注气管柱之间设有第四阀门，与第二注气管柱之间设有第五阀门；所述的第一容器和第二容器分别通过第一排卤管柱和第二排卤管柱与排卤管道连通，所述的排卤管道下方设有计量筒；所述第一排卤管柱的出口设有第六阀门，第二排卤管柱的出口设有第七阀门；
所述盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置的实验方法具体包括：
步骤一、向第一容器和第二容器中加入含有残渣的盐芯样品；
步骤二、打开注水泵，打开第一阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第七阀门、第八阀门，关闭第二阀门和第六阀门，通过注水泵向第一容器和第二容器中持续注入淡水，使盐芯样品完全溶解，淡水溶解盐后产生的卤水通过第二排卤管柱流至计量筒，在第一容器和第二容器中会残留不溶物残渣以及未排出的卤水；
步骤三、关闭注水泵，关闭第一阀门和第五阀门，打开第二阀门和注气压缩机，向第一容器注入空气，将步骤二中未排出的卤水排出至计量筒，当第一容器内不再排出卤水后，气体开始进入连通管路；
步骤四、观察注气排卤过程，当气体通过连通管路后，观察并记录气体在第二容器中的波及范围、第一和第二玻璃容器中残留卤水深度及气体是否通过第二排卤管柱排出；
步骤五、当气体将第一容器和第二容器中的卤水排尽后，关闭注气压缩机，停止实验；
步骤六、向第一和第二容器中重新注入淡水，重复步骤三，调整注气速度和排卤管柱深度，重复步骤四，对比不同注气速度及排卤管柱深度对残留卤水深度的影响；
步骤七、优化注气排卤施工方案，指导现场排卤作业施工。
2.根据权利要求1所述的一种盐穴储气库对接井注气排卤模拟实验装置的实验方法，其特征在于，所述第一容器和第二容器之间的高度差为容器高度的10%~50%。
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|---|
| 对接井盐穴储气库沉渣空间利用实验研究;王自敏;袁光杰;班凡生;;中国井矿盐(第05期);第28-29页 * |
| 盐岩储气库注气排卤期剩余可排卤水分析;陈锋;杨海军;杨春和;;岩土力学;第30卷(第12期);第3603-3605页 * |
| 金坛盐穴储气库注气排卤管口附近沉渣颗粒运动规律研究;王斌;;土工基础(第04期);第515-518页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114687708A (zh) | 2022-07-01 |
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