CN115749690A - 储气库连续油管不带压作业排卤管柱及排卤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，包括：井上注采机构和井下排卤管柱，所述排卤管柱包括注采管柱、设置于所述注采管柱中部的连续油管、设置于所述连续油管底端的堵塞器总成和连接所述堵塞器总成的金属毡滤砂管，所述金属毡滤砂管的端部设置有导引头。还提供了一种储气库连续油管不带压排卤方法。本发明在不动生产管柱的同时，利用连续油管作业管柱实现了排卤扩容，达到了扩大储气库容量的目的。
Description
技术领域
本发明属于储气库排卤扩容技术领域，具体涉及储气库连续油管不带压作业排卤管柱及排卤方法。
背景技术
盐穴储气库作为一个专门的储气库类型，具有很多其他调峰设施不具备的优势，中国第一座盐穴储气库已经在中国江苏的金坛投入建设和运行，取得了宝贵的盐穴储气库建库经验。尽管如此，盐穴储气库在我国还属于一个新的领域，我国盐穴地下储气库的建设既有较好的发展前景，也还面临着在复杂盐层地质条件下建库的技术挑战。
地下储气库是将从天然气气田采出的天然气重新注入地下可保存气体的空间而形成的一种人工气田或气藏。盐穴地下储气库是利用地下较厚的盐层或盐丘，采用人工方式在盐层或盐丘中通过水溶形成洞穴储存空间来存储天然气，是储气库的主要类型之一。盐穴建成后第一次注气排卤以及配套的注采完井工艺技术是盐穴储气库建造和应用的关键，国内外在盐穴储气库建造中对注采完井及注气排卤技术进行了很多研究，解决了很多技术难题，形成了注采完井及注气排卤配套技术，为盐穴储气库的建设提供了可靠的技术保障。
参见附图1储气库完井后经过一次注水造腔排卤后，由于造腔管柱的局限不可能将卤水全部排除，加上盐腔底部凹凸不平和大量不可溶物增加了排卤难度，造腔腔内卤水未全部排出去；为了扩大储气库体积，需要进行二次排卤作业。与一次排卤相比，此时二次作业面临以下难题：
(1)储气库腔底存在大量的不溶物(砂)。在盐穴储气库建设过程中，盐岩中的杂质和夹层等不溶于水的物质，不能在造腔过程中随着卤水被排出到腔体外，而是堆积在腔体底部。这些井底的堆积不溶物堆积形态不一，且粒径差异很大，在排卤的过程中可能被带出到地面，破坏地面设备；同时大量的砂砾的处理也带来新的问题。
(2)储气库腔内高压的影响。由于要保持储气库的造腔的完整性，防止盐岩层内垮塌而影响造腔体积，一般在腔体内部要保持一定的压力。以金坛储气库为例，目前腔内压力一般在7-17MPa不等，腔内高压对排卤管柱的设计和排卤作业井口的安全提出了更高的要求。
(3)腔内液体液面较低且底部不溶物沉积高低起伏。由于夹层具有较高的强度且其破坏模式复杂，破坏后形成的不溶物堆积体形状差异较大；同时，堆积体大小不一相互叠压和支撑，使得形成的堆积体中含有大量的孔隙，这些孔隙被卤水充填。这些堆积物体积较大，一般可以占到腔体总体积20％甚至更多。
专利CN107152264A公开了一种连续油管管柱装置及其在盐穴地下储气库排卤扩容的方法，利用旋转冲洗工具能有效冲开堵塞的沉渣，重新形成排卤通道，实现排卤扩容，但是并没有解决排卤作业中因为储气库腔内高压对排卤作业及井口安全带来的影响，且需要反复冲洗避免堵塞，影响排卤效率。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱及排卤方法，在不动生产管柱的同时，利用连续油管作业管柱实现了排卤扩容，达到了扩大储气库容量的目的。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
本发明目的在于提供一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，其特征在于，包括：井上注采机构和井下排卤管柱，所述排卤管柱包括注采管柱、设置于所述注采管柱中部的连续油管、设置于所述连续油管底端的堵塞器总成和连接所述堵塞器总成的金属毡滤砂管，所述金属毡滤砂管的端部设置有导引头。
进一步的，所述井上注采机构包括通过连续油管自上而下连接的鹅颈管、注入头、防喷管、操作窗、连续油管悬挂器和四闸门防喷器，所述连续油管通过所述鹅颈管连接油管绞盘。
进一步的，所述四闸门防喷器通过注采井口连接所述井下排卤管柱。
进一步的，所述注采井口从上到下依次为测试闸门、油管闸门和套管闸门，所述油管闸门连接所述连续油管，所述套管阀门连接所述连续油管与注采管柱之间的环空。所述测试闸门连接四闸门防喷器，为打开状态。
进一步的，在所述连续油管与堵塞器总成连接的部分的还设置有连续油管连接器。
进一步的，所述金属毡滤砂管的长度为腔体内卤水深度的三分之一。
进一步的，连续油管的外径为88.9mm，注采管柱的外径为233.3mm。
本发明的第二个目的在于提供一种储气库连续油管不带压排卤方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、安装井上注采机构，并将井上注采机构与井下排卤管柱、井口连接，井口试压30MPa合格；
S2、将连续油管下井至使导引头进入液面下三分之二处后，关闭四闸门防喷器的半封闸板和卡瓦闸板，对所述半封闸板以上的部位泄压；将悬挂器卡瓦固定到连续油管上，关闭泄压阀，打开四闸门防喷器半封闸板和卡瓦闸板，完成连续油管悬挂；
S3、打开堵塞器总成，开始排卤；
S4、待液面低于金属毡滤砂管，连续油管开始排出气体，排卤结束；
S5、取出连续油管并泄压，排卤完成。
进一步的，排卤过程中，所述油管阀门关闭，套管阀门打开注气，腔内卤水在压力下从连续油管排出，待液面低于金属毡滤砂管，连续油管开始排出气体，排卤结束，关闭套管阀门，并关闭连续油管连接器。
进一步的，排卤前，先根据排卤速度判断出砂浓度大小，排卤速度为根据诺沃特尼公式计算得到的临界流速设置。
进一步的，所述金属毡滤砂管的过滤精度为测得的现场盐岩不溶物的最小平均粒径。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
本发明使整个连续油管贯串实现了不带压作业，保证了作业安全。本发明管柱实现了采卤深度实时可调，可实现连续排卤，方便快捷；且本发明不需要经过反冲等手段，防砂效果好。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本发明储气库连续油管不带压作业排卤管柱的结构示意图。
图2为现有技术中储气库连续油管不带压作业排卤管柱的结构示意图。
附图中，1为绞盘，2为鹅颈管，3为注入头，4为防喷管，5为操作窗，6为悬挂器，7为四闸板防喷器，8为注采井口，9为连续油管，10为注采管柱，11为连续油管连接器，12为堵塞器总成，13位金属毡滤砂管，14为导引头。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，包括：井上注采机构和井下排卤管柱，排卤管柱包括注采管柱10、设置于注采管柱10中部的连续油管9、设置于连续油管9底端的堵塞器总成12和连接堵塞器总成12的金属毡滤砂管13，金属毡滤砂管13的端部设置有导引头14。井下排卤管柱用于注气和排卤，通过连续油管9排卤，连续油管9与注采管柱10之间的环空进行注气，实现不带压排卤。通过金属毡滤砂管13防止腔底的沙砾随液体进入连续油管9，堵塞连续油管9。
为了保证不溶物不进入连续油管9，同时保证卤水顺利进入连续油管9，考虑到大排量排卤时筛管冲蚀强度大等因素，选用金属毡滤砂管13进行防砂。金属毡滤砂管13采用了镶嵌式结构，滤层均匀，过流面积大，孔隙率高，从而有效的降低了地层流体的流动阻力，增强流体的流动性，同时该防砂工艺具有结构简单，施工方便，安全，应用范围广的优点。
井上注采机构包括通过连续油管自上而下连接的鹅颈管2、注入头3、防喷管4、操作窗5、连续油管悬挂器6和四闸板防喷器7，连续油管通过鹅颈管2连接油管绞盘1。
四闸板防喷器7通过注采井口8连接井下排卤管柱。
为了更好的对井下排卤过程进行控制，注采井口8从上到下依次为测试闸门、油管闸门和套管闸门，油管闸门连接连续油管9，套管阀门连接连续油管9与注采管柱10之间的环空。测试闸门连接四闸门防喷器7，为打开状态。为了防止在排气过程中气体从连续油管9与注采管柱10之间的环空泄漏，影响施工的安全性，在连续油管9与堵塞器总成12连接的部分的还设置有连续油管连接器11，连续油管连接器11与套管阀门共同对排气过程中气体泄漏进行控制。在排卤时，先将油管阀门关闭，套管阀门打开开始从连续油管9与注采管柱10之间的环空进行注气；在排卤结束后，关闭套管阀门，并关闭连续油管连接器11，开始排出气体，气体从连续油管9排出。
金属毡滤砂管13的长度为腔体内卤水深度的三分之一。
连续油管9的外径为88.9mm，注采管柱10的外径为233.3mm。
在连续油管9与堵塞器总成12连接的部分的还设置有连续油管连接器11。
一种储气库连续油管不带压排卤方法，包括以下步骤：
S1、安装井上注采机构，并将井上注采机构与井下排卤管柱、井口连接，井口试压30MPa合格；
S2、将连续油管9下井至使导引头14进入液面下三分之二处后，关闭四闸门防喷器7的半封闸板和卡瓦闸板，对半封闸板以上的部位泄压；将悬挂器卡瓦固定到连续油管9上，关闭泄压阀，打开四闸门防喷器7半封闸板和卡瓦闸板，完成连续油管9悬挂；
S3、打开堵塞器总成12，开始排卤；
S4、待液面低于金属毡滤砂管13，连续油管9开始排出气体，排卤结束；
S5、取出连续油管9并泄压，排卤完成。
在排卤过程中，可以一次性将连续油管9下井至使导引头14进入液面下三分之二处，不需要在排卤过程中反复调整连续油管9的深度，在连续排卤的同时，实现了防砂的功能，不需要在排卤的过程中反复进行反冲避免连续油管9堵塞。且排卤过程中全程不带压作业，保证了施工过程的安全性。
在步骤S3中，排卤过程中，油管阀门9关闭，套管阀门打开注气，腔内卤水在压力下从连续油管9排出，待液面低于金属毡滤砂管13，连续油管9开始排出气体，排卤结束，关闭套管阀门，并关闭连续油管连接器11。
排卤速度根据诺沃特尼公式计算得到的临界流速设置。
金属毡滤砂管13的过滤精度为测得的现场盐岩不溶物的最小平均粒径。
一种储气库连续油管不带压排卤方法，包括以下步骤：
S1、安装井上注采机构，先将连续油管9从油管绞盘1上拉出，并通过鹅颈管2导向进入注入头3，由注入头3链条拉紧后依次通过防喷管4、操作窗5、连续油管悬挂器6和四闸板防喷器7，拆去井口测试阀，并将井上注采机构与井下排卤管柱、井口连接，井口试压30MPa合格；
S2、金属毡滤砂管13防砂精度的计算：
采用Malvern设备对现场腔体底部不同粒径的盐岩不溶物的粒径大小和累计分布进行测试，并根据测试结果得出颗粒的平均粒径：D10、D50、D90等，，并根据计算结果选择较接近的系列尺寸，从而确定金属毡滤砂管13的过滤精度，获得最佳的防砂精度。
在一优选实施例中，在测试颗粒平均粒径时，现场盐岩不溶物的最小平均粒径选择D10。
将连续油管9下井至使导引头14进入液面下三分之二处后，关闭四闸板防喷器7的半封闸板和卡瓦闸板，对半封闸板以上的部位进行泄压；打开操作窗5，将悬挂器6卡瓦固定到连续油管9上，关闭操作窗5，关闭泄压阀，打开四闸板防喷器7半封闸板和卡瓦闸板，完成连续油管9悬挂；
S3、计算排卤速度：
由于排卤的快速、大排量的特点，基于层流的Stokes公式已经无法满足需求，采用将单颗粒支撑剂沉降公式拓展到适用于更高雷诺数的诺沃特尼(Novotny)公式对不同雷诺数区域的单颗粒自由沉降速度进行计算，得到临界流速设置，从而判断出砂浓度大小。在使用诺沃特尼(Novotny)公式进行排卤速度进行计算时，选用不同雷诺数区域的单颗粒自由沉降速度。
关闭油管阀门，确认连续油管9与注采管柱10之间的环空连接的套管阀门打开，开始注气；打开堵塞器总成12，开始排卤。连续油管9与注采管柱10之间的环空连接的套管阀门设置于注采井口8上，注采井口8连接天然气储罐，套管阀门打开后，天然气通过连续油管9与注采管柱10之间的环空注入天然气，腔内卤水在压力下从连续油管9排出。在一具体实施例中，卤水依次通过导引头14、金属毡滤砂管13后通过连续油管9排出。
S4、待液面低于金属毡滤砂管13，连续油管9开始排出气体，排卤结束，此时关闭套管阀门，并关闭连续油管连接器11；在排卤过程中，连续油管9及金属毡滤砂管13可以通过调整注入头3链条对金属毡滤砂管13的深度进行调节，使金属毡滤砂管13深入液面以下。
S5、取出连续油管至防喷管4，关闭四闸板防喷器7阀门，打开连续油管旋塞器泄压，泄压完毕后拆除连续油管9，排卤完成。
需要说明的是，本发明中防喷管4、四闸板防喷器7、注采管柱10、堵塞器总成12等用到的设备为市场上购买得到，只要能实现本发明中描述到的功能即可，其具体结构不影响本发明的实施。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，其特征在于，包括：井上注采机构和井下排卤管柱，所述排卤管柱包括注采管柱、设置于所述注采管柱中部的连续油管、设置于所述连续油管底端的堵塞器总成和连接所述堵塞器总成的金属毡滤砂管，所述金属毡滤砂管的端部设置有导引头。
2.如权利要求1所述一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，其特征在于：所述井上注采机构包括通过连续油管自上而下连接的鹅颈管、注入头、防喷管、操作窗、连续油管悬挂器和四闸门防喷器，所述连续油管通过所述鹅颈管连接油管绞盘。
3.如权利要求2所述一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，其特征在于：所述四闸门防喷器通过注采井口连接所述井下排卤管柱。
4.如权利要求3所述一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，其特征在于：所述注采井口从上到下依次为测试闸门、油管闸门和套管闸门，所述油管闸门连接所述连续油管，所述套管阀门连接所述连续油管与注采管柱之间的环空。
5.如权利要求1-4中任一项所述一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，其特征在于：在所述连续油管与堵塞器总成连接的部分的还设置有连续油管连接器。
6.如权利要求1所述一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，其特征在于：所述金属毡滤砂管的长度为腔体内卤水深度的三分之一。
7.如权利要求1所述一种储气库连续油管不带压作业排卤管柱，其特征在于：连续油管的外径为88.9mm，注采管柱的外径为233.3mm。
8.一种根据权利要求1-7中任一项储气库连续油管不带压排卤管柱的排卤方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、安装井上注采机构，并将井上注采机构与井下排卤管柱、井口连接，井口试压30MPa合格；
S2、将连续油管下井至使导引头进入液面下三分之二处后，关闭四闸门防喷器的半封闸板和卡瓦闸板，对所述半封闸板以上的部位泄压；将悬挂器卡瓦固定到连续油管上，关闭泄压阀，打开四闸门防喷器半封闸板和卡瓦闸板，完成连续油管悬挂；
S3、打开堵塞器总成，开始排卤；
S4、待液面低于金属毡滤砂管，连续油管开始排出气体，排卤结束；
S5、取出连续油管并泄压，排卤完成。
9.如权利要求8所述一种储气库连续油管不带压排卤方法，其特征在于：排卤速度根据诺沃特尼公式计算得到的临界流速设置。
10.如权利要求8所述一种储气库连续油管不带压排卤方法，其特征在于：所述金属毡滤砂管的过滤精度为测得的现场盐岩不溶物的最小平均粒径。
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