CN115110994A - 用于盐穴储气库的造腔装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于盐穴储气库的造腔装置和方法。该造腔装置包括内管，所述内管包括：中间带孔段，所述中间带孔段构造为中空的，所述中间带孔段的侧壁设置有一个或多个径向贯穿所述中间带孔段的侧壁的内管流通孔；以及下部固定段，所述下部固定段构造为用于插入到盐岩坑中，以用于支撑所述造腔装置。
Description
技术领域
本发明涉及天然气储气库技术领域，特别是涉及一种用于盐穴储气库的造腔装置。本发明还涉及一种用于盐穴储气库的造腔方法。
背景技术
盐穴储气库造腔工程是盐穴储气库建库的关键工程。造腔工程通常通过造腔管柱来进行。造腔管柱包括外管和套设在外管内的内管。在内管和外管的最下端形成相应的流通口。一方面，在外管与内管之间形成第一流体通道。另一方面，在内管内形成第二流体通道。第一流体通道和第二流体通道中的一个用来从井口供液，另一个用于向井口排液，以此来形成循环。
在造腔过程中，将管柱下放到储气库中，通过上提和下放内管和/或外管来调节内管和/或外管上的流通口的高度位置，通过改变腔体内卤水浓度场的分布来改变造腔的位置和形状。对于多夹层的盐穴储气库来说，需要根据夹层的分布情况多次地提升造腔内管和/或外管，改变造腔内外管柱的出水口的高度，针对性地溶垮夹层，起到控制腔体形态的作用。
然而，在盐穴储气库水溶建腔过程中，造腔管柱需处于悬置的状态，经常发生造腔管柱(尤其是内管)弯曲损坏的事故。造腔管柱的弯曲损坏对储气库的建库十分不利，不仅会大大地提高建库成本，而且还会导致频繁修井，从而会延长工期。
CN109139110A记载了一种管柱系统。该系统通过外管和内管形成了筛管式的结构，并且用于避免内管弯曲。在该专利中，通过在外管的下方设置延长段并在延长段与内管之间设置扶正器来避免管柱弯曲。然而，这种结构会严重缩小外管与内管的流通口的高度位置的可调节范围。这难以满足对多夹层盐穴储气库夹层的垮塌和腔体形态进行控制的需求，使得造腔效率也相对低下。另外，通过在外管上设置多个筛孔还会降低外管的强度和结构稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于盐穴储气库的造腔装置和方法。通过这种装置和方法能消除或至少削弱以上问题中的至少一项。
根据本发明的第一方面，提出了一种用于盐穴储气库的造腔装置，包括内管，所述内管包括：中间带孔段，所述中间带孔段构造为中空的，所述中间带孔段的侧壁设置有一个或多个径向贯穿所述中间带孔段的侧壁的内管流通孔；以及下部固定段，所述下部固定段构造为用于插入到盐岩坑中，以用于支撑所述造腔装置。
通过这种造腔装置，内管的下端可以收到盐岩坑的固定和支撑。在这种状态下，即便井下存在液固耦联失稳等情况，内管也不容易发生弯曲和损坏。这有利于提高整个造腔装置的结构稳定性，使其对于井下环境的适应性得以提高。这种造腔装置的成本也相对较低，使用寿命较长。
优选地，所述下部固定段构造为实心的。
优选地，所述下部固定段的下端构造为锥形的。
优选地，造腔装置还包括包覆管，所述包覆管沿着所述中间带孔段延伸并包裹在所述中间带孔段外，所述包覆管与所述中间带孔段密封配合，以使由所述包覆管所覆盖的中间带孔段上的内管流通孔封闭，并使与所述包覆管错开的中间带孔段上的内管流通孔打开；其中，所述包覆管能相对于所述中间带孔段沿纵向方向移动。
优选地，造腔装置还包括控制机构，所述控制机构构造为与用于所述包覆管相对于所述中间带孔段的纵向移动。
优选地，所述控制机构为液压驱动式的控制机构，所述控制机构设置在地面处。
优选地，造腔装置还包括外管，所述外管与所述内管间隔开地套设在所述内管之外，并沿纵向方向延伸，在所述外管与所述内管之间形成环形通道，在所述外管的下端形成与所述环形空间连通的管间流通开口。
根据本发明的第二方面，提出了一种用于盐穴储气库的造腔方法，包括以下步骤：将造腔装置下入井中，直到所述造腔装置中的内管的下部固定段插入到盐岩坑内实现支撑。
优选地，造腔方法还包括以下步骤：在所述造腔装置下入井中之后，提升或下放所述外管，以调节形成在所述外管的下端处的管间流通开口的高度位置，所述管间流通开口与形成在外管与内管之间的环形空间相连通。
优选地，造腔方法还包括以下步骤：在所述造腔装置下入井中之后，使包裹在所述内管的中间带孔段之外的包覆管相对于所述内管沿纵向移动，当所述中间带孔段上的与所述内管的内部空间相连通的一个或多个内管流通孔被所述包覆管所覆盖时，所述内管流通孔封闭，当所述内管流通孔与所述包覆管错开时，所述内管流通孔打开；其中，通过使所述包覆管沿纵向移动来调节打开的内管流通孔的高度位置。
优选地，通过液压驱动或电控的方式来驱动所述包覆管的纵向移动。
优选地，该造腔方法可通过本发明的上述造腔装置来实现。
附图说明
在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1显示了根据本发明的一个实施方案的用于盐穴储气库的造腔装置的结构示意图；
图2显示了图1中的造腔装置的一个工作状态。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的用于盐穴储气库的造腔装置100的示意图。
该造腔装置100包括沿纵向方向延伸的内管4。内管4包括从上到下依次连接的中空的上部连接段41、中空的中间带孔段42以及下部固定段43。上部连接段41用于延伸到井口处。中间带孔段42的侧壁设置有一个或多个径向贯穿的内管流通孔42A，用于连通内管4的内部空间与造腔装置的外部环境。下部接合段43可如图1所示地那样插入到盐穴中的盐岩坑7中，以用于将内管4固定、支撑在盐穴内。该下部固定段43可具有较大的重量，以利于固定。这里的下部固定段43例如可由钢或铜等金属材料制成。下部固定段43例如为实心的，一方面有利于增大下部固定段43的重量，另一方面有利于确保内管4仅通过内管流通孔42A与外界环境连通。
如图1所示，下部固定段43的下端构造为锥形的。这种形状的下部固定段43具有较好的插入性，易于插入盐岩或盐岩碎屑中。
在这里，下部固定段43未像中间带孔段42那样设置内管流通孔42A。因此，在通过内管4向盐穴内注入流体以用于溶解盐岩时，下部固定段43附近的盐岩不容易发生溶解。由此，下部固定段43能稳定地保持固定在上述盐岩坑7内。在这种情况下，利用下部固定段43的重力和盐岩的固定作用可以有效地保持内管4的下端固定。在这种情况下，内管及包括其的造腔装置100不容易发生弯曲并损坏。
还如图1所示，造腔装置100还包括套设在内管4外侧的沿纵向方向延伸的外管3。外管3与内管4间隔开，从而在外管3和内管4之间形成环形空间。外管3的下端构造为敞开的，并由此形成管间流通开口3A，以用于连通外管3内的环形空间与造腔装置100的外部环境。外管3可相对于内管4沿纵向移动，例如通过提管机来进行移动。应当注意的是，外管3的下端始终高于内管4的下端，并优选地高于内管4的中间带孔段42的下端，或者说高于中间带孔段42上的处于最下方的内管流通孔42A。
另外，造腔装置100还包括套设在内管4与外管3之间的包覆管5。包覆管5沿着内管4的中间带孔段42延伸并包裹在该中间带孔段42外。包覆管5与内管4密封配合。例如，可在包覆管5的上端和下端内侧设置用于与内管4密封配合的密封圈。由此，在包覆管5的侧壁覆盖中间带孔段42上的内管流通孔42A时，包覆管5可封闭该内管流通孔42A，以防止通过所封闭的内管流通孔42A来实现内管4的内部空间与外部环境之间的连通。在包覆管5的侧壁与中间带孔段42上的内管流通孔42A错开时，该内管流通孔42A打开，允许通过该打开的内管流通孔42A来实现内管4的内部空间与外界环境之间的连通。
应当理解的是，外管3的下端始终高于包覆管5的下端，以使得处于打开状态的内管流通孔42A始终处于管间流通开口3A之下。
如图1所示，包覆管5的长度设计为仅允许包覆管覆盖一部分内管流通孔42A。例如，在包覆管5的上端恰好覆盖并封闭中间带孔段42上的处于最上方的内管流通孔42A的情况下，处于最下方的一部分内管流通孔42A会处于包覆管5的下端之下(即，未被包覆管5所覆盖和封闭)，并由此处于打开状态。对于始终不希望内管上的所有内管流通孔42A关闭的情况来说，这是有利的。例如，在下入造腔装置100的过程中，通过这种结构可保持一部分内管流通孔42A(例如处于最下方的那些)打开，以克服造腔装置100的浮力，方便其下入得更快。并且，这种结构使得保持一部分内管流通孔42A打开这一状态不需额外的操作即可实现。
在本发明中，如图1所示，造腔装置100还包括设置在地面处的控制机构1。该控制机构1与包覆管5配合连接。控制机构1例如可以是液压驱动式的控制机构，以与包覆管5液压式连接。或者，控制机构1也以是电控式的，与包覆管5电连接，例如为有线或无线电连接。控制机构1可以控制包覆管5沿着中间带孔段42上下移动，以使中间带孔段42上的至少一部分内管流通孔42A被包覆管5封闭或因与包覆管5错开而打开。也就是说，在本发明中，为了调整打开的内管流通孔42A的高度位置，可以通过控制机构1来驱动包覆管5移动，而不需上提和下放内管4(例如通过提管机)。与上提和下放内管4相比，控制机构1驱动包覆管5的移动对于时间和成本的耗费是低得多的。并且，这种控制相对灵活，具有更高的精确度。
应当理解的是，根据需要，控制机构1也可随内管4一起下入井内。
应当理解的是，作为替代或附加，也可在包覆管5的中间开设额外的开口，以用于打开与该通孔对齐的内管流通孔42A。被包覆管5的处于该开口下方的部分所覆盖的内管流通孔42A仍能处于封闭状态。这有利于更加精准地控制打开的内管流通孔42A的高度位置。
下面将参考图1和图2对本发明的造腔方法进行详细说明。该造腔方法可以通过上文所述的造腔装置100来进行。
首先，将整个造腔装置100下入井中。如图1所示，可下入到井中的套管2内，直到内管4的下端固定段43插入到盐岩坑7内实现固定为止。在此过程中，包覆管5可与处于最下方的一部分内管流通孔42A错开，以打开这些内管流通孔42A。由此来加快下入过程。
在整个造腔装置100下入套管2之后，可以在保持内管4的下部固定段43固定在盐岩坑7内的情况下，改变外管3和包覆管5的高度位置。例如，可通过提管机来升高或降低外管3的高度，以此来升高或降低管间流通开口3A的高度位置。另外，可通过控制机构1来驱动包覆管5向上或向下移动，以此来在包覆管5的下方露出更多或更少的内管流通孔42A。露出更多的内管流通孔42A就说明打开的内管流通孔42A(处于最上方的)的高度位置更加靠上。露出更少的内管流通孔42A就说明打开的内管流通孔42A(处于最上方的)的高度位置更加靠下。
例如在图2所示的状态下，包覆管5和外管3向上移动至与盐穴的夹层62错开，但仍与夹层61相对的位置。此时，与夹层62相对的内管流通孔42A打开，可有针对性地与夹层62进行溶解。此后，可继续使包覆管5和外管3向上移动至与夹层61错开，以使与夹层61相对的内管流通孔42A打开，从而可有针对性地对夹层61进行溶解。
另外，通过改变包覆管5的下端与外管3的下端之间的距离可以改变打开的内管流通孔42A与管间流通开口3A之间的距离。由此可以改变流体循环的路径(例如，更宽或更窄)。这也有利于调节所形成的腔体的形态。
通过上述造腔装置100可以保持内管4的下端插入盐岩坑7稳定不动，以此来避免管柱的弯曲损坏。另外，在内管4的下端稳定固定的情况下，通过提升或下放包覆管5来露出或覆盖内管4的中间带孔段42上的相应内管流通孔42A。由此，可有效控制打开的内管流通孔42A的位置。这有利于提高造腔的效率。另外，打开的内管流通孔42A和管间流通开口3A的高度可调节范围能够足够大，以满足各种不同的腔体形态。
在造腔完成之后，可取出造腔装置100，并下入另外的注气排卤管柱来进行注气排卤作业。由于在盐穴中能保留盐岩坑7，所以注气排卤管柱可以下入到该盐岩坑7内。这有利于在注气排卤过程中排出更多的卤水，提高盐穴的腔体利用率。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (12)
1.一种用于盐穴储气库的造腔装置，包括内管，所述内管包括：
中间带孔段，所述中间带孔段构造为中空的，所述中间带孔段的侧壁设置有一个或多个径向贯穿所述中间带孔段的侧壁的内管流通孔；以及
下部固定段，所述下部固定段构造为用于插入到盐岩坑中，以用于支撑所述造腔装置。
2.根据权利要求1所述的用于盐穴储气库的造腔装置，其特征在于，所述下部固定段构造为实心的。
3.根据权利要求1所述的用于盐穴储气库的造腔装置，其特征在于，所述下部固定段的下端构造为锥形的。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的用于盐穴储气库的造腔装置，其特征在于，还包括包覆管，所述包覆管沿着所述中间带孔段延伸并包裹在所述中间带孔段外，所述包覆管与所述中间带孔段密封配合，以使由所述包覆管所覆盖的中间带孔段上的内管流通孔封闭，并使与所述包覆管错开的中间带孔段上的内管流通孔打开；
其中，所述包覆管能相对于所述中间带孔段沿纵向方向移动。
5.根据权利要求4所述的用于盐穴储气库的造腔装置，其特征在于，还包括控制机构，所述控制机构构造为与用于所述包覆管相对于所述中间带孔段的纵向移动。
6.根据权利要求5所述的用于盐穴储气库的造腔装置，其特征在于，所述控制机构为液压驱动式的控制机构，所述控制机构设置在地面处。
7.根据权利要求1到3中任一项所述的用于盐穴储气库的造腔装置，其特征在于，还包括外管，所述外管与所述内管间隔开地套设在所述内管之外，并沿纵向方向延伸，在所述外管与所述内管之间形成环形通道，在所述外管的下端形成与所述环形空间连通的管间流通开口。
8.一种用于盐穴储气库的造腔方法，包括以下步骤：
将造腔装置下入井中，直到所述造腔装置中的内管的下部固定段插入到盐岩坑内实现支撑。
9.根据权利要求8所述的用于盐穴储气库的造腔方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在所述造腔装置下入井中之后，提升或下放所述外管，以调节形成在所述外管的下端处的管间流通开口的高度位置，所述管间流通开口与形成在外管与内管之间的环形空间相连通。
10.根据权利要求8所述的用于盐穴储气库的造腔方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在所述造腔装置下入井中之后，使包裹在所述内管的中间带孔段之外的包覆管相对于所述内管沿纵向移动，当所述中间带孔段上的与所述内管的内部空间相连通的一个或多个内管流通孔被所述包覆管所覆盖时，所述内管流通孔封闭，当所述内管流通孔与所述包覆管错开时，所述内管流通孔打开；
其中，通过使所述包覆管沿纵向移动来调节打开的内管流通孔的高度位置。
11.根据权利要求10所述的用于盐穴储气库的造腔方法，其特征在于，通过液压驱动或电控的方式来驱动所述包覆管的纵向移动。
12.根据权利要求8所述的用于盐穴储气库的造腔方法，其特征在于，通过权利要求1到7中任一项所述的造腔装置来实现所述造腔方法。
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