CN115387759B - 一种盐穴储气库的气电联动调峰方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气电联动调峰技术领域，具体地说，涉及一种盐穴储气库的气电联动调峰方法。其包括：S1、根据所述盐穴储气库的腔体用途和底端深度，确定腔体初始盛装介质、确定腔体中心管深度、确定腔体之间联动管段的连接及中间阀的设置；S2、根据所述盐穴储气库的腔体运行压力和气电调峰需求，确定注入端和采出端，确定压缩机启、停机时机，中间阀开启、关闭时机；S3、根据分布式光纤测温系统，实时监测所述腔体的垂向温度，实时监控气液界面深度，确保气液互替过程的安全；该方法可实现气电联动调峰、垫底气的再利用、降低压缩机耗能并提高腔体的稳定性。

Description

一种盐穴储气库的气电联动调峰方法

技术领域

本发明涉及气电联动调峰技术领域，具体地说，涉及一种盐穴储气库的气电联动调峰方法。

背景技术

天然气作为高效、清洁能源，近些年来市场需求逐年攀升、消费比例大幅提高。地下储气库作为油气管道的配套设施，在保障市场安全平稳用气和季节性应急调峰方面发挥重要作用，但是国内地下储气库建设进度严重滞后于管道建设和市场需求。我国目前建设的储气库类型有枯竭油气藏储气库和地下盐穴储气库。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：垫底气长期被占压、大量废弃盐化老腔闲置，垫底气是为保持腔体稳定、防止腔体坍塌收缩而长期储存在腔体内的一部分气体。采气生产时，当采气压力降低至下限压力时，腔体内的剩余气量就是该腔体的垫底气量，目前中国盐穴储气库的垫底气量约占总库容的40％左右，这部分天然气只有在腔体废弃后才能被采出，在腔体的整个生命周期内，都将长期储存在腔体内。中国采盐制盐历史悠久，盐矿经过长期的开采，形成了大量的废弃老腔，例如，金坛盐化工企业每年新增地下空间约220万方。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盐穴储气库的气电联动调峰方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种盐穴储气库的气电联动调峰方法，包括以下步骤：

S1、通过盐穴储气库的腔体用途和底端深度，确定腔体初始盛装介质、确定腔体中心管深度、确定腔体之间联动管段的连接及中间阀的设置；

S2、通过盐穴储气库的腔体运行压力和气电调峰需求，确定注入端和采出端，确定压缩机启、停机时机，中间阀开启、关闭时机；

S3、通过分布式光纤测温系统，实时监测所述腔体的垂向温度，实时监控气液界面深度在联动管下深之上。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中所述腔体包括用于注采天然气的A腔和压缩空气的B腔，其中A腔内含有70-90％卤水，腔内注入气体，B腔内注满气体，腔内含有10-20％卤水。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，所述腔体的腔底深度和腔体状态通过声呐测腔进行确定，并对所述腔体中的浓卤水进行滴定确定浓度。

作为本技术方案的进一步改进，所述卤水为饱和浓卤水，在腔内时不会溶解盐岩，导致腔体发生不可控形变。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，所述联通管深度高于腔底不溶物深度且低于气液界面深度，所述联通管用于腔体间气液互替过程中液体介质流通，所述中心阀用于打开或切断注采两端腔体的连通。

作为本技术方案的进一步改进，所述腔体的连通管包括A管柱和B管柱，A管柱用于注采液体，B管柱用于注采气体，A管柱管径大于B管柱管径大小；

所述A管柱选择管径339.7mm；

所述B管柱选择管径177.8mm。

作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，从采出端进行气体采出，同时开启要进行注气作业的腔体处压缩机，从注入端进行气体注入。

作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，注入端压力高于采出端压力，开启中心阀进行液体互替，注入端腔体内卤水通过连通管进入采出端腔体，腔体内气体提取出来。

作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，注入端气水界面接近中心管管口或采出端接近采尽，关闭中心阀切断连通，采出端腔体压力较低，可持续采气至腔体设计的下限压力，注入端腔体压力较高，可持续注气至腔体设计的上限压力。

作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，所述分布式光纤测温系统包括：探温系统、数据处理系统和显示系统；所述根据分布式光纤测温系统实时监测所述腔体的垂向温度具体步骤为：

S3.1、将所述探温系统与水平面垂直下入所述腔体中，所述探温系统将检测到的信号实时传输至所述数据处理系统；

S3.2、所述数据处理系统对所述信号进行处理，获得所述腔体的垂向温度与所述腔体的垂向温度对应的地层深度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该盐穴储气库的气电联动调峰方法中，根据所述盐穴储气库的腔体用途和底端深度，确定腔体初始盛装介质、确定腔体中心管深度、确定腔体之间联动管段的连接及中间阀的设置。根据所述盐穴储气库的腔体运行压力和气电调峰需求，确定注入端和采出端、压缩机工作时机及中间阀开启、关闭时机。再根据分布式光纤测温系统，实时监测所述腔体的垂向温度，实时监控气液界面深度，确保气液互替过程的安全。本发明实现了垫底气的再利用，提升了储气库可调用的储存能力，通过气电联动实现能源的循环利用，减少压缩机的工作损耗达到了节能减排的环保效果，并将现有老腔进行废腔利用，新腔的稳定性也能得到提升。

附图说明

图1为实施例1的平稳期A腔和B腔内的气液分布的示意图；

图2为实施例1的的盐穴储气库的气电联动调峰方法的示意图；

图3为实施例1的盐穴储气库的气电联动调峰方法中的单腔注采模式的示意图；

图4为实施例1的实施气电联动调峰期单腔的示意图；

图5为实施例1的分布式光纤测温系统实时监测腔体垂向温度的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种盐穴储气库的气电联动调峰方法，包括以下步骤：

S1、通过盐穴储气库的腔体用途和底端深度，确定腔体初始盛装介质、确定腔体中心管深度、确定腔体之间联动管段的连接及中间阀的设置；

S2、通过盐穴储气库的腔体运行压力和气电调峰需求，确定注入端和采出端，确定压缩机启、停机时机，中间阀开启、关闭时机；

S3、通过分布式光纤测温系统，实时监测腔体的垂向温度，实时监控气液界面深度在联动管下深之上，确保气液互替平稳进行，不会引发互替过程中气液混合的安全问题。

如图1所示，本实施例S1中，腔体包括用于注采天然气的A腔和压缩空气的B腔，其中A腔内含有70-90％卤水，腔内注入气体，B腔内注满气体，腔内含有10-20％卤水。

如图2所示，空气压缩机用来调整注入和采出的空气，两腔体中间液体连通管上的中心阀用来控制液体互替的时间和时机，腔体液体互替的连通管用来调峰用气腔体所连接的天然气压缩机，用来调整注入和采出的天然气。

进一步的，在S1中，盐穴储气库的井筒与腔体连通，井筒的深度为井口至腔体顶端的垂向长度，井筒的深度在造腔时下管柱时即可确定。

更进一步地，在S1中，腔体的腔底深度和腔体状态需提前通过声呐测腔进行确定，可以通过声纳检测系统测量腔体底端的深度、腔体顶端的深度，以及腔体的不同深度对应的直径长度，经计算获得：腔体的高度＝腔体底端的深度-腔体顶端的深度，腔体顶端的深度近似等于井筒的深度。腔体的形状包括：腔体的高度、腔体的不同深度对应的直径，从而获得腔体的最大直径、腔体的最小直径、以及腔体的体积等参数。

其次，需对腔体中的浓卤水进行滴定确定浓度，卤水需为饱和浓卤水，在腔内时不会溶解盐岩，导致腔体发生不可控形变。

此外，确定A腔和B腔各自的中心管深度后且需要将A腔和B腔的中心管在地面上通过联动管连接并设置中心阀，中心管深度高于腔底不溶物深度且低于气液界面深度，联动管仅用于腔体间气液互替过程中液体介质流通，中心阀用于打开或切断注采两端腔体的连通。

除此之外，中心管深度需下放至腔底不溶物之上2-3m，防止注排过程中腔底不溶物被冲起，引起管柱阻塞，对于管柱下深的情况，可以每固定时间区间安排一次测腔，获取腔底深度的最新数值，再根据此数据进行管柱下深调整。

本实施例S2中，根据腔体运行压力和气电调峰需求，确定注入端和采出端，确定压缩机的启机时机，首先从采出端进行气体采出，同时开启要进行注气作业的腔体处压缩机，从注入端进行气体注入；

具体地，分为如下两种情况：

1、如果注入端压力高于采出端压力时，开启中心阀进行液体互替，注入端腔体内卤水通过连通管进入采出端腔体，腔体内气体可以提取出来，反之亦然；

2、如果注入端气水界面接近中心管管口或采出端接近采尽时，应关闭中心阀切断连通，此时采出端腔体压力较低但可持续采气至腔体设计的下限压力，注入端腔体压力较高可持续注气至腔体设计的上限压力。

具体地，金坛盐穴储气库的运行压力上限为17MPa，下限为7MPa，但根据不同腔体的状况进行稳定性测试，可以根据实际情况进行微调。

进一步地，关闭中心阀的情况分为两种，分别是：

1、根据所需进行天然气采出或注入，当达到注采所需量或者注采到腔内运行压力上/下限时；

2、进行大量注采致使气液界面已然降至排液口附近，需根据实际情况进行停止，防止气体蹿漏，可参见图4，气液界面降至最低处时，腔体内气体与液体的分布情况。

在本实施例S3中，老腔声呐测腔的结果确定目前腔底的深度及目前腔内剩余的卤水深度，设计好中心管(联动管)的下入深度以及需下入分布式光纤测温仪器进行后续界面可实时性监测，分布式光纤测温仪器的放置位置如图3所示，在管柱下入之前，将光纤绑在管柱壁外，下入腔内，由于气体与卤水之间存在明显的温度差，可以实时监测气液界面的位置，对排液管柱的位置及时做出调整。

具体地，S3中，分布式光纤测温系统包括：探温系统、数据处理系统和显示系统；根据分布式光纤测温系统实时监测腔体的垂向温度具体步骤为：

S3.1、将探温系统与水平面垂直下入腔体中，探温系统将检测到的信号实时传输至数据处理系统；

S3.2、数据处理系统对信号进行处理，获得腔体的垂向温度与腔体的垂向温度对应的地层深度。

如图5所示，其中图5中A的腔体内只有卤水，温度没有变化，图5中B的腔体内有气体和卤水，图5中B为停止注水半小时内，如10-20分钟腔体内的垂向温度变化，分布式光纤测温系统与卤水接触的下部分温度变化较快，其中，温度发生骤然变化之处为气液界面。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种盐穴储气库的气电联动调峰方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1 通过盐穴储气库的腔体用途和底端深度，确定腔体初始盛装介质，确定腔体中心管深度，确定腔体之间联动管的连接及中间阀的设置，其中，所述腔体包括用于注采天然气的A腔和压缩空气的B腔，A腔内的初始盛装介质为含有70-90％卤水且注入气体，B腔内的初始盛装介质为注满气体且含有10-20％卤水，A腔和B腔的中心管在地面上通过联动管连接并设置中心阀，联动管用于腔体间气液互替过程中液体介质流通，中心阀用于打开或切断注采两端腔体的连通，A腔内的注采气管用于注采天然气，且A腔的注采气管上设置天然气压缩机，B腔内的注采气管用于注采空气，且B腔的注采气管上设置空气压缩机；

S2 通过盐穴储气库的腔体运行压力和气电调峰需求，确定注入端腔体和采出端腔体，确定压缩机启、停机时机，中间阀开启、关闭时机；

S3 通过分布式光纤测温系统，实时监测所述腔体的垂向温度，根据所述垂向温度确定气液界面深度，调整所述中心管下深在所述气液界面深度之下；

其中，所述S2中，从采出端腔体进行气体采出，同时开启要进行注气作业的腔体处压缩机，向注入端腔体进行气体注入；

其中，当注入端腔体压力高于采出端腔体压力时，开启中心阀进行液体互替，注入端腔体内卤水通过联动管进入采出端腔体，采出端腔体内气体提取出来；

当注入端腔体的气液界面接近中心管管口或采出端腔体内的气体接近采尽时，关闭中心阀切断连通。

2.根据权利要求1所述的盐穴储气库的气电联动调峰方法，其特征在于：所述S1 中，所述腔体的腔底深度和腔体状态通过声呐测腔进行确定，并对所述腔体中的浓卤水进行滴定确定浓度。

3.根据权利要求1所述的盐穴储气库的气电联动调峰方法，其特征在于：所述卤水为饱和浓卤水。

4.根据权利要求1所述的盐穴储气库的气电联动调峰方法，其特征在于：所述S1 中，所述中心管深度高于腔底不溶物深度且低于气液界面深度。

5.根据权利要求1所述的盐穴储气库的气电联动调峰方法，其特征在于：所述S3中，所述分布式光纤测温系统包括：探温系统、数据处理系统和显示系统；所述通过分布式光纤测温系统，实时监测所述腔体的垂向温度具体步骤为：

S3.1、将所述探温系统与水平面垂直下入所述腔体中，所述探温系统将检测到的信号实时传输至所述数据处理系统；

S3.2、所述数据处理系统对所述信号进行处理，获得所述腔体的垂向温度与所述腔体的垂向温度对应的地层深度。