CN117005804B - 一种筛管式水平对接井盐岩造腔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于盐矿造腔技术领域，提供了一种筛管式水平对接井盐岩造腔方法，包括以下步骤：S1，造直井：在目标盐岩设定位置钻一口直井；S2，造斜井：在直井的一侧再钻一口斜井，斜井与直井通过水平段连通；S3，下入筛管：在第二技术套管内下入第二中心管，以带动筛管达到水平段；S4，造腔：通过第二中心管注水，第一中心管采卤，清水从筛管的筛孔均匀流出，溶蚀盐层，以达到造腔的目的；S5，割掉筛管：通过第二中心管下入割管工具将筛管割掉；S6，确定腔体形态：结合声呐测腔数据确定腔体形态。本发明所提供的筛管式水平对接井盐岩造腔方法，解决了传统造腔方式中水平区域盐岩难溶、造腔体积偏小及盐岩资源浪费等问题。
Description
技术领域
本发明涉及盐矿造腔技术领域，具体涉及一种筛管式水平对接井盐岩造腔方法。
背景技术
加快油气储库建设，对于维护国家能源安全和社会经济稳定具有重要意义。同时，大规模压缩空气储能、大规模氢能储备等也急需大量的地下储能空间。盐岩具有低孔隙度、极低渗透率、损伤自愈合及可水溶开采等特点。利用水溶开采法在深部盐岩地层中建造巨大盐穴作为能源储备的场所，在国际上得到了广泛的认可和应用。据统计，全球已有超过400亿m3的天然气储存在盐穴之中，有超过2/3的地下储油库选址盐穴，其余利用盐穴作为储能空间的还有盐穴压气蓄能、盐穴储氢等。可以说，盐穴已经成为油气储备、可再生能源调峰储能等的首选地下空间，具有非常广阔的应用前景。
我国拥有资源非常丰富的地下盐矿资源，在全国很多地方均有分布，且这些盐矿分布区与需要建造石油、天然气、压缩空气、氢气等储库的地方，在地理位置上高度重叠，为盐穴地下储能库建造奠定了重要基础。我国盐穴储库建造始于本世纪初，2007年我国第一座盐穴储气库(一期工程)在金坛成功运行，到2022年底，金坛储气库对外累计供气超过50亿m3，为保障长三角地区的能源市场安全发挥了重要价值。此外，我国在湖北潜江、河南平顶山、江苏淮安、山东泰安等地，均有大批盐穴储气库建设计划，部分盐穴储气库已处于在建之中。在未来，盐穴储库有望在我国能源储备领域发挥重要作用，为保障国家能源安全与双碳目标实现提供助力。
相比欧美国家的盐矿，我国盐层厚度一般较小，盐层总厚度通常在100m以下的地层(薄盐层)，超过总盐矿资源量的50％。这些盐层，如果采用目前的单井采卤造腔则存在造腔速度慢、采卤浓度低、井下事故多及溶腔体积小等问题，将其作为油气能源储库既不经济、也不安全。且单井造腔法更适用于厚盐岩地层，能够得到体积和高度都相对较大的竖直圆柱形腔体，其高度往往超过200m，体积超过100万m3。但是，如果在我国薄岩层继续推广单井造腔法，很难建造出高度大、体积大的溶腔。对于薄盐层，普遍认为水平对接井更适合，即通过施工一口直井与一口与之相连的斜井，将溶腔建造为巷道式水平卧式溶腔。
传统水平对接井采卤造腔，存在注哪溶哪的特性。即采用斜井注水、直井采卤时，仅在斜井一侧形成腔体，直井一侧及水平连通区域的盐岩均很少溶解；而利用直井注水，斜井采卤时，腔体也仅在直井一侧发展，水平通道及水平井一侧腔体大尺寸都很小。也即是说，水平井造腔特别存在水平区域及采卤井一侧难溶、造腔体积偏小及盐岩资源浪费等问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种筛管式水平对接井盐岩造腔方法，以解决水平井造腔存在的水平区域及采卤井一侧难溶、造腔体积偏小及盐岩资源浪费等问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种筛管式水平对接井盐岩造腔方法，包括以下步骤：
S1，造直井：在目标盐岩设定位置钻一口直井，并在所述直井的第一套管鞋上部通过第一技术套管固井；
S2，造斜井：在所述直井的一侧再钻一口斜井，并在所述斜井的第二套管鞋上部通过第二技术套管固井，且所述斜井与所述直井通过水平段连通；
S3，下入筛管：在所述第二技术套管内下入第二中心管，以带动筛管达到水平段，并使所述筛管分布于水平段；
S4，造腔：通过所述第二中心管注水，所述第一中心管采卤，清水从所述筛管的筛孔均匀流出，溶蚀盐层，以达到造腔的目的；
S5，割掉筛管：通过所述第二中心管下入割管工具，以达到将筛管割掉的目的；
S6，确定腔体形态：结合声呐测腔数据，以达到确定腔体形态的目的。
进一步地，还包括如下步骤：
S7，倒井造腔：根据声呐测腔数据得出直井侧溶蚀不够时，则通过所述第一中心管注水，所述第二中心管采卤，直至腔体形态和体积达到设定要求。
进一步地，在步骤S2之后与步骤S4之前还包括如下步骤：
S31，造小溶腔：在所述第一技术套管内下入第一中心管，所述第一中心管的下方位置为所述直井井眼的底部，通过所述第一中心管注水，所述第一中心管和所述第一技术套管之间的环空排卤，从而在所述直井一侧建造一个小溶腔。
进一步地，所述S5还包括：
通过所述第一中心管与所述第一技术套管和所述第二中心管与所述第二技术套管之间的环空注入保护剂，以达到防止顶板溶蚀的目的。
进一步地，所述直井与所述斜井之间的距离为200m-300m。
进一步地，所述筛管从所述第二中心管与地层夹角为α处开始延伸至水平段的末端，其中，α＝15°±2°。
进一步地，所述筛管的左右两侧对称设置有多个筛孔组，每组所述筛孔组具有多个所述筛孔，多个所述筛孔组沿所述筛管的长度方向依次间隔设置。
进一步地，任意相邻两个所述筛孔组之间的距离从所述筛管的进水端到出水端逐渐变小，且不小于1m。
进一步地，所述筛孔向下倾斜设置，所述筛孔与水平面的夹角为β，其中，β＝15°±3°。
进一步地，所述筛管的进水端的内径从其进水端到出水端逐渐变小，所述筛管的出水端设置有暂堵球。
本发明的有益效果：
本发明所提供的筛管式水平对接井盐岩造腔方法，通过设置筛管将淡水输送到水平段，从而可以对水平段的盐岩有效溶蚀，解决了传统造腔方式中水平区域盐岩难溶、造腔体积偏小及盐岩资源浪费等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一所提供的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的流程框图；
图2为本发明实施例二所提供的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的流程框图；
图3为本发明实施例三所提供的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的流程框图；
图4为本发明实施例四所提供的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的流程框图；
图5为本发明实施例五所提供的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的流程框图；
图6为本发明实施例六所提供的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的流程框图；
图7为图1-图6所示的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的造腔初期的结构视图；
图8为图1-图6所示的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的造小溶腔时的结构视图；
图9为图1-图6所示的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的造腔时的结构视图；
图10为图1-图6所示的筛管式水平对接井盐岩造腔方法的倒井造腔时的结构视图；
图11为图7-图10所示的筛管的横剖图；
图12为图7-图10所示的筛管的纵剖图。
附图标记：
直井100、第一套管鞋110、第一技术套管120、第一中心管130、造斜井200、第二套管鞋210、第二技术套管220、第二中心管230、筛管240、筛孔241、暂堵球250、小溶腔300、气垫400。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1-12所示，本发明提供一种筛管式水平对接井盐岩造腔方法，包括以下步骤：
S1，造直井100：在目标盐岩设定位置钻一口直井100，并在直井100的第一套管鞋110上部通过第一技术套管120固井。具体地，第一套管鞋110的下方保持裸眼。
S2，造斜井200：在直井100的一侧再钻一口斜井200，并在斜井200的第二套管鞋210上部通过第二技术套管220固井，且斜井200与直井100通过水平段连通。具体地，第二套管鞋210的下方以及整个水平段保持裸眼。
优选地，直井100与斜井200之间的距离为200m-300m。盐层厚度越大、品位越高的地层，直井100与斜井200之间的距离可设置大一些，盐岩厚度越小、品位越低的盐层，直井100与斜井200之间的距离可设置小一些。
S3，下入筛管240：在第二技术套管220内下入第二中心管230，以带动筛管240达到水平段，并使筛管240分布于水平段。具体地，筛管240和第二中心管230一体成型。
优选地，筛管240从第二中心管230与地层夹角为α处开始延伸至水平段的末端，其中，α＝15°±2°，以使得筛管240遍布整个水平段。当然，筛管240的末端与第一中心管130保持有一定的距离。
优选地，筛管240的左右两侧对称设置有多个筛孔组，每组筛孔组具有多个筛孔241，多个筛孔组沿筛管240的长度方向依次间隔设置。这里不在筛管240的上下两侧设置筛孔241，是因为上下两侧布置筛孔241容易堵塞。
优选地，筛孔241向下倾斜设置，筛孔241与水平面的夹角为β，其中，β＝15°±3°，从而使得上部落下的沉渣不会落入筛孔241，进而达到避免堵塞筛管240的目的。
优选地，筛孔241的孔径内小外大，从而保证淡水从筛孔241内以高速射出，且将筛孔241内有碎粒堵塞时，高速淡水射流能将其顺利冲掉，进而达到避免堵塞筛孔241的目的。具体地，筛孔241的进水端的内径R1＝3mm±1mm，筛孔241出水端的内径R2＝5mm±1mm。
优选地，筛管240的进水端的内径从其进水端到出水端逐渐变小，筛管240的出水端设置有暂堵球。由于淡水流动过程中能量衰减会造成流速下降，故采取将筛管240从进水端到出水端内径逐渐变小的设计模式，可以确保筛管240内部的流速下降缓慢。配合筛孔241密度从进水端到出水端逐渐变密的设计方式(即任意相邻两个筛孔组之间的距离从所述筛管240的进水端到出水端逐渐变小，且不小于1m)，确保单位长度内从筛管240内部出来的淡水流量基本均匀。
优选地，筛管240的出水端设置有暂堵球250，以达到确保注入的淡水全部从筛孔241中流出的目的。优选地，暂堵球250由软质材料制成，使得筛管240内部出现一定砂堵时，利用高压水冲洗，暂堵球250又能被冲出筛管240，而后只需重新下入暂堵球250即可。
S4，造腔：通过第二中心管230注水，第一中心管130采卤，清水从筛管240的筛孔241均匀流出，溶蚀盐层，以达到造腔的目的。优选地，在此步骤中，淡水注入排量建议维持在200-400m3/h之间，盐层厚度越大、品位越高、直井100与水平井地面井口距离越大，排量设置越高，反之排量适当要相应降低。
优选地，在此过程中，可以适当上提直井100第一中心管130下端管口位置；通过不断溶蚀，腔体轮廓逐步上移，形成顶板较为平顺、体积较大的腔体形态。
S5，割掉筛管240：通过第二中心管230下入割管工具，以达到将筛管240割掉的目的。
S6，确定腔体形态：结合声呐测腔数据，以达到确定腔体形态的目的。
本发明所提供的筛管240式水平对接井盐岩造腔方法，通过设置筛管240将淡水输送到水平段，从而可以对水平段的盐岩有效溶蚀，解决了传统造腔方式中水平区域盐岩难溶、造腔体积偏小及盐岩资源浪费等问题。
在一个实施例中，还包括如下步骤：
S7，倒井造腔：根据声呐测腔数据得出直井100侧溶蚀不够时，则通过第一中心管130注水，第二中心管230采卤，直至腔体形态和体积达到设定要求。
在一个实施例中，在步骤S2之后与步骤S4之前还包括如下步骤：
S31，造小溶腔300：在第一技术套管120内下入第一中心管130，第一中心管130的下方位置为直井100井眼的底部，通过第一中心管130注水，第一中心管130和第一技术套管120之间的环空排卤，从而在直井100一侧建造一个小溶腔300。因后续需要通过直井100采卤，故先建造小溶腔300有利于沉渣，降低堵管风险。优选地，在此步骤中，淡水流量控制在10-50m/h之间即可。同时，根据卤水浓度调控注水流量，浓度升高时，可适当提高注水流量，浓度下降时，可保持注水流量或适当降低。该阶段关闭第二中心管230与第二技术套管220之间环空的井口阀门。
在一个实施例中，S5还包括：
通过第一中心管130与第一技术套管120和第二中心管230与第二技术套管220之间的环空注入保护剂，以达到防止顶板溶蚀的目的。优选地，保护剂为氮气，从而在腔体的顶部形成气垫400。如此，既可以达到防止顶板溶蚀的目的，从而达到形成较为平整的顶板的目的，同时，还可以控制上溶，促进侧溶，从而使得溶腔横向尺寸较大。
优选地，第一中心管130和第二中心管230采用不低于φ177.8mm规格，可根据造腔设计适当提高中心管管径。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (4)
1.一种筛管式水平对接井盐岩造腔方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，造直井：在目标盐岩设定位置钻一口直井，并在所述直井的第一套管鞋上部通过第一技术套管固井；
S2，造斜井：在所述直井的一侧再钻一口斜井，并在所述斜井的第二套管鞋上部通过第二技术套管固井，且所述斜井与所述直井通过水平段连通；
S3，下入筛管：在所述第二技术套管内下入第二中心管，以带动筛管达到水平段，并使所述筛管分布于水平段；
S4，造腔：通过所述第二中心管注水，第一中心管采卤，清水从所述筛管的筛孔均匀流出，溶蚀盐层，以达到造腔的目的；
S5，割掉筛管：通过所述第二中心管下入割管工具，以达到将筛管割掉的目的；
S6，确定腔体形态：结合声呐测腔数据，以达到确定腔体形态的目的；
S7，倒井造腔：根据声呐测腔数据得出直井侧溶蚀不够时，则通过所述第一中心管注水，所述第二中心管采卤，直至腔体形态和体积达到设定要求；
在步骤S2之后与步骤S4之前还包括如下步骤：
S31，造小溶腔：在所述第一技术套管内下入第一中心管，所述第一中心管的下方位置为所述直井井眼的底部，通过所述第一中心管注水，所述第一中心管和所述第一技术套管之间的环空排卤，从而在所述直井一侧建造一个小溶腔；
所述筛管的左右两侧对称设置有多个筛孔组，而所述筛管的上下两侧没有设置所述筛孔，每组所述筛孔组具有多个所述筛孔，多个所述筛孔组沿所述筛管的长度方向依次间隔设置，且所述筛孔的孔径内小外大；
所述筛管的进水端的内径从其进水端到出水端逐渐变小，所述筛管的出水端设置有暂堵球，且所述暂堵球由软质材料制成；
任意相邻两个所述筛孔组之间的距离从所述筛管的进水端到出水端逐渐变小，且不小于1m；
所述筛孔向下倾斜设置，所述筛孔与水平面的夹角为β，其中，β=15°±3°。
2.根据权利要求1所述的筛管式水平对接井盐岩造腔方法，其特征在于，所述S5还包括：
通过所述第一中心管与所述第一技术套管和所述第二中心管与所述第二技术套管之间的环空注入保护剂，以达到防止顶板溶蚀的目的。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的筛管式水平对接井盐岩造腔方法，其特征在于，所述直井与所述斜井之间的距离为200m-300m。
4.根据权利要求1所述的筛管式水平对接井盐岩造腔方法，其特征在于，所述筛管从所述第二中心管与地层夹角为α处开始延伸至水平段的末端，其中，α=15°±2°。
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