CN117722162A - 一种盐穴储气库排卤装置和排卤方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盐穴储气库排卤装置和排卤方法，装置包括：注气管、注水管和排卤管，注气管中插装有注水管，用于通过注气调节压力；所述注水管中插装有排卤管，用于注入清水来稀释所述盐穴中的卤水；所述排卤管中设置有结晶破碎器，用于对进入排卤管中的卤水结晶进行破碎处理。本发明通过稀释腔将盐穴中的卤水和沉渣稀释后由排卤管排出，由于经过稀释，卤水不容易结晶；同时通过结晶破碎器能对结晶破碎，能有效防止结晶造成的堵塞；通过排出沉渣，能有效提升盐穴的可利用空间，有效提升储气量；解决了现有排卤的管柱结构容易在排卤水管端口造成堵塞，不能排卤的问题。

Description

一种盐穴储气库排卤装置和排卤方法

技术领域

本发明属于盐穴地下储气库技术领域，具体涉及一种盐穴储气库排卤装置和排卤方法。

背景技术

地下盐穴由于经过开采，其一般具有较大的空间。通过地下盐穴储存空间大的特点能在能源富余时存储大量的天然气或压缩空气，在能源低谷时通过地下盐穴存储的天然气或压缩空气进行消耗。其相对于制造储气罐能有效减少成本，且由于存储在地下密闭空间，通过厚实的地层进行存储，能有效保证安全并提高存储压力。

地下盐穴在开采过程中容易产生沉渣，沉渣沉积在盐穴底部会占据盐穴内部相当大一部分空间，难以用于储气。因此需要对盐穴底部的沉渣排出，以扩大盐穴的可利用空间。沉渣排出过程中，饱和卤水容易以沉渣为晶核结晶，容易造成排卤管道堵塞。

现有技术公开了一种防结晶注气排卤的管柱结构、方法及盐穴储气库，其管柱结构包括：排卤水管，所述排卤水管用于排出储气库中的卤水；注淡水管，所述注淡水管的直径小于所述排卤水管的直径，且其穿设于所述排卤水管中；在所述排卤水管排出卤水时，所述注淡水管向所述排卤水管中注入淡水，以降低所述排卤水管中的卤水的浓度。基于本发明的技术方案，通过向排卤水管中注入淡水来降低卤水的浓度，以避免卤水过饱和而析出结晶，且注水与排卤可以同时并连续地进行，保证了注气排卤的作业效率。

上述排卤管柱结构虽然通过淡水稀释的方式能在排卤管内防止结晶。但由于其未对盐穴内的卤水进行稀释，盐穴内的卤水还是容易结晶，卤水结晶以及沉渣容易在进入排卤水管端口时将排卤水管的端口处堵塞。因此有必要设计一种盐穴储气库排卤装置以及排卤方法，以解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种盐穴储气库排卤装置和排卤方法，用于目前存在的技术问题。

一种盐穴储气库排卤装置，所述装置包括：注气管、注水管和排卤管，

其中，所述注气管中插装有注水管，用于通过注气调节压力；

所述注水管中插装有排卤管，用于注入清水来稀释所述盐穴中的卤水；

所述排卤管中设置有结晶破碎器，用于对进入排卤管中的卤水结晶进行破碎处理。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述结晶破碎器包括：固定在排卤管内壁上的上扶正板和下扶正板、支撑轴、破碎叶轮以及复位模块，上扶正板与下扶正板之间活动安装有所述支撑轴，所述支撑轴上设置有多组破碎叶轮，所述破碎叶轮与上扶正板之间设置有复位模块。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述破碎叶轮上方的支撑轴上设置有凸缘，凸缘上方的支撑轴上设置有支撑环，支撑环与上扶正板之间的支撑轴上套装有复位模块。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述复位模块为复位弹簧。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述破碎叶轮至少为五组，所述上扶正板和下扶正板上分别设置若干过流孔。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，若干所述结晶破碎器沿所述排卤管的长度方向依次设置，数量根据所述排卤管的长度而定。

本发明还提供了一种盐穴储气库排卤方法，包括以下步骤：

1)在盐穴旁侧打排卤井，将排卤井钻进至盐穴底部，在排卤井底部形成稀释腔；

2)继续钻进将稀释腔与盐穴底部连通；

3)在排卤井中下入所述的盐穴储气库排卤装置；

4)在盐穴的原有采卤井中下入注入管和排出管，且将注入管和排出管延伸至盐穴顶部；

5)该盐穴储气库排卤装置控制稀释腔中的液位和压力，注入管和排出管控制盐穴中的卤水液位和压力，由盐穴和稀释腔中的压力变化控制卤水的流向；

7)在卤水由盐穴储气库排卤装置的排卤管排出时，由盐穴储气库排卤装置的排卤管的结晶破碎器对卤水结晶进行破碎，防止卤水结晶成团或成块，进而防止堵塞。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述3)中具体为：将该盐穴储气库排卤装置的排卤管和注水管延伸至稀释腔的底部，将该盐穴储气库排卤装置的注气管延伸至稀释腔的顶部。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤7)具体包括：卤水由排卤管排出时带动所有结晶破碎器的破碎叶轮依次转动，同时通过卤水的压力变化以及结晶破碎器的复位模块的往复弹力带动破碎叶轮沿轴向往复运动，通过转动且同时轴向往复运动的破碎叶轮对卤水结晶进行破碎。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述液体的流向包括：

(1)注水管注入的清水在压力作用下通过盐穴与稀释腔之间的连通通道向盐穴流动；

(2)盐穴中的卤水以及向盐穴注入的清水向稀释腔流动，通过水流带出盐穴中的沉渣；

(3)注水管向稀释腔注入清水对稀释腔中的卤水进行稀释；

(4)稀释后的卤水携带沉渣通过排卤管外排。

本发明的有益效果

与现有技术相比，本发明有如下有益效果：

该盐穴储气库排卤装置以及排卤方法通过稀释腔将盐穴中的卤水和沉渣稀释后由排卤管排出，由于经过稀释，卤水不容易结晶；同时通过结晶破碎器能对结晶破碎，能有效防止结晶造成的堵塞；通过排出沉渣，能有效提升盐穴的可利用空间，有效提升储气量；解决了现有排卤的管柱结构容易在排卤水管端口造成堵塞，不能排卤的问题。

附图说明

图1是本发明盐穴储气库排卤装置的结构示意图；

图2是本发明的结晶破碎器的结构示意图；

图3是本发明的排卤方法设置示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，本发明内容包括但不限于下文中的具体实施方式，相似的技术和方法都应该视为本发明保护的范畴之内。为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

应当明确，本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

如图1所示，本发明的盐穴储气库排卤装置，所述装置包括：注气管1、注水管2和排卤管3，

其中，所述注气管1中插装有注水管2，用于通过注气调节压力；

所述注水管2中插装有排卤管3，用于注入清水来稀释所述盐穴中的卤水；所述排卤管3中设置有结晶破碎器4，用于对进入排卤管3中的卤水结晶进行破碎处理。

通过注水管2注入的清水一方面对卤水稀释，降低卤水中的含盐量，从而防止卤水结晶；另一方面对包裹有沉渣的结晶溶解，从而有效减小沉渣和结晶的体积，便于沉渣和结晶随水流流动。注气管1的作用是通过注气调节压力，控制液体的流动。注水管2中插装有排卤管3，以通过排卤管3向外排出卤水和沉渣，沉渣随卤水排出，通过排出沉渣增大盐穴的可利用空间，有效增大储气量。排卤管3中均布有多个结晶破碎器4，其数量根据排卤管3的长度来定，以通过结晶破碎器4对排卤管3中的结晶进行破碎，能进一步防止结晶，由此能有效防止堵塞排卤管3，使排卤管3能持续地将沉渣由盐穴底部排出。

如图2所示，结晶破碎器4包括固定在排卤管3内壁上的上扶正板401和下扶正板402，二者均具有扶正支撑作用、支撑轴403、破碎叶轮404以及复位弹簧405，上扶正板401与下扶正板402之间活动安装有支撑轴403，支撑轴403可在上扶正板401和下扶正板402的支撑下进行转动和轴向的移动。支撑轴403上设置有多组破碎叶轮404，设置的数量根据钻井长度来确定，井筒有多长，就相应设置有一定数量的破碎叶轮404，破碎叶轮404的作用是在排卤管3排卤过程中通过流动的卤水冲击破碎叶轮404，从而带动破碎叶轮404转动，通过破碎叶轮404的转动，将在排卤管3内壁上的卤水结晶打碎，进而有效防止在排卤管3内壁上结晶，进而有效防止排卤管3堵塞。由于支撑轴403能进行转动和轴向的移动，使得破碎叶轮404能进行转动和轴向的移动，从而能无死角地对排卤管3内壁上的结晶进行破碎。破碎叶轮404上方的支撑轴403上设置有凸缘406，用于安装推力轴承，凸缘406上方的支撑轴403上通过推力轴承407安装有支撑环408，用于在推力轴承407空转时，使弹簧不转动，保护弹簧，支撑环408与上扶正板401之间的支撑轴403上套装有复位弹簧405。复位弹簧405的作用是在排卤管3中流动的卤水的压力下降时，即排卤管3中流动的卤水对破碎叶轮404向上的冲击力下降时，通过复位弹簧405推动破碎叶轮404向下运动，在排卤管3中流动的卤水的压力上升时，即排卤管3中流动的卤水对破碎叶轮404向上的冲击力增大时，能克服复位弹簧405的弹力推动破碎叶轮404向上运动，由此使破碎叶轮404能进行轴向的移动。推力轴承407的作用是通过推力轴承407配合支撑环408能使复位弹簧405相对于支撑轴403不转动，进而对复位弹簧405进行保护。为使破碎叶轮404能破碎复位弹簧405外侧的排卤管3内壁上的结晶，凸缘406下方的破碎叶轮404向上倾斜设置，类似轮船或潜艇螺旋桨的倾斜，从而使凸缘406下方的破碎叶轮404能在轴向移动过程中运动至上扶正板401底部，保证对排卤管3内壁上的结晶能全部破碎。

上扶正板401和下扶正板402上分别设置有过流孔409，以通过过流孔409流通卤水。破碎器之间相互独立，通过水的动能为动力源带动破碎叶轮404转动，过流孔409通过清水、卤水和沉渣，清水进而对卤水稀释，将稀释后的卤水返流。

作为公开的实施例，本发明公开了盐穴储气库排卤方法，包括以下步骤：

1)在盐穴旁侧打排卤井，将排卤井钻进至盐穴底部，在排卤井底部形成稀释腔5；

2)继续钻进将稀释腔5与盐穴底部连通；

3)在排卤井中下入该盐穴储气库排卤装置，将该盐穴储气库排卤装置的排卤管3和注水管2延伸至稀释腔5的底部，将该盐穴储气库排卤装置的注气管1延伸至稀释腔的顶部；

4)在盐穴原有采卤井中下入注入管6和排出管7，将注入管6和排出管7延伸至盐穴顶部；

5)通过排卤井中的注水管2、注气管1、排卤管3控制稀释腔5中的液位和压力，通过注入管6和排出管7控制盐穴中的液位和压力；

6)通过盐穴和稀释腔5中的压力变化控制液体的流向；

7)在液体由排卤管3排出时液体带动结晶破碎器4的破碎叶轮404转动，同时通过液体的压力变化以及复位弹簧405的弹力带动破碎叶轮404沿轴向往复运动，通过转动同时轴向往复运动的破碎叶轮404对结晶破碎，防止卤水结晶成团或成块，进而防止堵塞。

进一步地，所述的步骤6)中液体的流向包括：

a、注水管2注入的清水在压力作用下通过盐穴与稀释腔5之间的连通通道向盐穴流动，一方面稀释盐穴与稀释腔5之间的连通通道中的卤水防止卤水在盐穴与稀释腔之间的连通通道中结晶造成盐穴与稀释腔之间的连通通道堵塞，另一方面向盐穴中注水，将盐穴中包裹有沉渣的结晶溶解；

b、盐穴中的卤水以及向盐穴注入的清水向稀释腔5流动，通过水流带出盐穴中的沉渣；

c、注水管2向稀释腔5注入清水对稀释腔5中的卤水进行稀释；d、稀释后的卤水携带沉渣通过排卤管3外排。

具体如图3所示，包括：

在盐穴旁侧打排卤井，与盐穴之间无距离要求，将排卤井钻进至盐穴底部，在排卤井底部形成稀释腔5，优选的，稀释腔5为地底天然岩穴。继续钻进将稀释腔5与盐穴底部连通，使盐穴中的卤水和沉渣能通过稀释腔5与盐穴之间的连通通道进入稀释腔5中。稀释腔5与盐穴之间连通后，在排卤井中下入该盐穴储气库排卤装置，将该盐穴储气库排卤装置的排卤管3和注水管2延伸至稀释腔5的底部，将该盐穴储气库排卤装置的注气管1延伸至稀释腔的顶部，气体在顶部聚集才能排水。在盐穴原有采卤井中下入注入管6和排出管7，将注入管6和排出管7延伸至盐穴底部，底部才能吸取卤水排出。若盐穴复杂，也可以重新钻取多个直井或斜井连通盐穴顶部，以保证对盐穴加压时，能控制盐穴底部沉渣和卤水的流动方向。通过排卤井中的注水管2、注气管1、排卤管3控制稀释腔5中的液位和压力，其中，压力根据井下工况确定，钻井越深，压力越大，液位通过时间来进行大致控制，无需精确控制，然后通过注入管6和排出管7控制盐穴中的液位和压力。通过盐穴和稀释腔5中的压力变化控制清水或卤水的流向。液体的流向包括：a、注水管2注入的清水在压力作用下通过盐穴与稀释腔5之间的连通通道向盐穴流动，一方面稀释盐穴与稀释腔5之间的连通通道中的卤水防止卤水在盐穴与稀释腔之间的连通通道中结晶造成盐穴与稀释腔之间的连通通道堵塞，另一方面向盐穴中注水，将盐穴中包裹有沉渣的结晶溶解；b、盐穴中的卤水携带以及注入管6向盐穴注入的清水向稀释腔5流动，通过水流带出盐穴中的沉渣；c、注水管2向稀释腔5注入清水对稀释腔5中的卤水进行稀释；d、稀释后的卤水携带沉渣通过排卤管3外排，此时结晶被破碎，只剩稀释后的卤水和沉渣。在液体，即清水稀释后的卤水还是卤水，只是含盐量不同，由排卤管3排出时液体带动结晶破碎器4的破碎叶轮404转动，同时通过液体的压力变化以及复位弹簧405的弹力带动破碎叶轮404沿轴向往复运动，通过转动同时轴向往复运动的破碎叶轮404对结晶破碎，防止卤水结晶成团或成块，进而防止堵塞，整个过程由压力控制，而压力根据井深等井下工况确定。

该盐穴储气库排卤装置以及排卤方法通过稀释腔将盐穴中的卤水和沉渣稀释后由排卤管排出，由于经过稀释，卤水不容易结晶；同时通过结晶破碎器4能对结晶破碎，能有效防止结晶造成的堵塞；通过排出沉渣，能有效提升盐穴的可利用空间，有效提升储气量；解决了现有排卤的管柱结构容易在排卤水管端口造成堵塞，不能排卤的问题。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种盐穴储气库排卤装置，其特征在于，所述装置包括：注气管、注水管和排卤管，

其中，所述注气管中插装有注水管，用于通过注气调节压力；

所述注水管中插装有排卤管，用于注入清水来稀释所述盐穴中的卤水；

所述排卤管中设置有结晶破碎器，用于对进入排卤管中的卤水结晶进行破碎处理。

2.根据权利要求1所述的盐穴储气库排卤装置，其特征在于，所述结晶破碎器包括：固定在排卤管内壁上的上扶正板和下扶正板、支撑轴、破碎叶轮以及复位模块，上扶正板与下扶正板之间活动安装有所述支撑轴，所述支撑轴上设置有多组破碎叶轮，所述破碎叶轮与上扶正板之间设置有复位模块。

3.根据权利要求2所述的盐穴储气库排卤装置，其特征在于，所述破碎叶轮上方的支撑轴上设置有凸缘，凸缘上方的支撑轴上设置有支撑环，支撑环与上扶正板之间的支撑轴上套装有复位模块。

4.根据权利要求2或3所述的盐穴储气库排卤装置，其特征在于，所述复位模块为复位弹簧。

5.根据权利要求2所述的盐穴储气库排卤装置，其特征在于，所述破碎叶轮至少为五组，所述上扶正板和下扶正板上分别设置若干过流孔。

6.根据权利要求2所述的盐穴储气库排卤装置，其特征在于，若干所述结晶破碎器沿所述排卤管的长度方向依次设置，数量根据所述排卤管的长度而定。

7.一种盐穴储气库排卤方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在盐穴旁侧打排卤井，将排卤井钻进至盐穴底部，在排卤井底部形成稀释腔；

2)继续钻进将稀释腔与盐穴底部连通；

3)在排卤井中下入权利要求1-6任一项所述的盐穴储气库排卤装置；

4)在盐穴的原有采卤井中下入注入管和排出管，且将注入管和排出管延伸至盐穴顶部；

5)该盐穴储气库排卤装置控制稀释腔中的液位和压力，注入管和排出管控制盐穴中的卤水液位和压力，由盐穴和稀释腔中的压力变化控制卤水的流向；

7)在卤水由盐穴储气库排卤装置的排卤管排出时，由盐穴储气库排卤装置的排卤管的结晶破碎器对卤水结晶进行破碎，防止卤水结晶成团或成块，进而防止堵塞。

8.根据权利要求7所述的盐穴储气库排卤方法，其特征在于，所述3)中具体为：将该盐穴储气库排卤装置的排卤管和注水管延伸至稀释腔的底部，将该盐穴储气库排卤装置的注气管延伸至稀释腔的顶部。

9.根据权利要求7所述的盐穴储气库排卤方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤7)具体包括：卤水由排卤管排出时带动所有结晶破碎器的破碎叶轮依次转动，同时通过卤水的压力变化以及结晶破碎器的复位模块的往复弹力带动破碎叶轮沿轴向往复运动，通过转动且同时轴向往复运动的破碎叶轮对卤水结晶进行破碎。

10.根据权利要求7所述的盐穴储气库排卤方法，其特征在于，其中液体的流向包括：

(1)注水管注入的清水在压力作用下通过盐穴与稀释腔之间的连通通道向盐穴流动；

(2)盐穴中的卤水以及向盐穴注入的清水向稀释腔流动，通过水流带出盐穴中的沉渣；

(3)注水管向稀释腔注入清水对稀释腔中的卤水进行稀释；

(4)稀释后的卤水携带沉渣通过排卤管外排。