CN117722233A - 一种盐穴改建储能库的扩容方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盐穴改建储能库的扩容方法，包括以下步骤：设计定向井，按设计进行钻进和完井，排出可溶盐，排出卤水，进行气密性测试。该方法通过将新井钻进至盐穴底部的方式能有效将盐穴中采盐残渣之间的残余卤水排出，从而能有效扩大采盐残渣之间的空隙，对地下储能空间扩容；通过清水反复冲洗携带可溶盐，将可溶盐排出至地面，能进一步扩大采盐残渣之间的空隙，进一步对地下储能空间扩容；解决了现有盐穴使用时无法将盐穴底部残余卤水排出，导致盐穴底部空间无法利用的问题。
Description
技术领域
本发明属于盐穴老腔扩容改造技术领域，具体涉及一种盐穴改建储能库的扩容方法。
背景技术
盐矿的主要开采方式是水溶造腔法，经过长期的开采，最终形成具有一定形状的盐穴腔体。当一处盐穴已开采完毕或者处于开采后期时，其维护及开采成本将大于收益，此类盐穴成为盐穴老腔。把已有盐穴老腔改建成储能库，不仅能降本增效，也是当下和未来对地下空间利用与协同发展的最佳路径之一。
由于盐穴储气库具有结构坚实、密封性好、渗透性低的特点，作为一种储气、储能库越来越受到国内外的重视。但是由于长期的开采及自身地质条件，有些盐穴老腔底坑被大量的采盐残渣充填；其中盐结晶和卤水残存在底坑采盐残渣的孔隙之中，从而填塞了腔体容积的1/3以上，且造腔结束后不能将腔体底部的卤水排除干净，由此造成腔体容积的极大浪费。因此，亟需一种盐穴老腔扩容方法，将腔体底部的卤水排出到地面，增加腔体容积，达到盐穴老腔扩容的目的。
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改建储能库的扩容方法，用于目前存在的技术问题。
一种盐穴改建储能库的扩容方法，所述方法包括如下步骤：
S1.在所述盐穴一定位置处进行钻井，得到与盐穴底部连通的新井；
S2.采用新井将盐穴底部渗流出的卤水排出，并将新井的底部进行封堵；
S3.将盐穴老井的残渣沉积区钻穿与新井连通；
S4.从盐穴老井注入溶解液，对残渣沉积区进行冲洗溶解，扩充残渣之间的空隙，扩容盐穴，溶解得到的液体为卤水；
S5.将新井底部的封堵钻穿，将所述卤水由新井排出至地面；
S6.重复步骤S4，对排出的所述卤水的含盐量进行测定，在含盐量低于设定阈值时，停止向盐穴中注入溶解液；
S7.将残余的卤水由新井排出至地面，密封新井，向盐穴施加一定的气体压力，密封盐穴老井，进行气密性测试。
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S1包括：S11.探测盐穴的状况，设计定向井钻井方案，使定向井钻至盐穴腔体的底部；
S12.按设计的定向井进行钻进，钻进过程中进行测井，保持钻井轨迹，确保新钻定向井与盐穴底部连通；
S13.钻进完成后，进行固井，形成新井。
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S2包括：S21.在新井筒内下入油管，将盐穴老腔底部渗流出的卤水排出；
S22.当盐穴老腔底部不再有卤水渗出，在新井底部下入可钻式桥塞进行暂时封堵。
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S4包括：S41.从盐穴老井下入油管，下入深度直至残渣沉积区钻孔底部；
S42.在盐穴老井的井口注入溶解液，溶解液经由油管进入盐穴腔底部后，开始对残渣沉积区进行冲洗，其过程中对固体残渣之间的盐结晶进行溶解，扩充残渣之间的空隙，此时形成的液体为卤水。
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，所述溶解液为清水。
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，S7包括：S71.通过盐穴老井向盐穴中注入氮气，采用氮气挤压盐穴中的水，将残余的卤水由新井排出至地面至有氮气由新井井口排出；
S72.将新井密封，向盐穴中进行加压，密封盐穴老井井口，进行气密性测试。
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，施加在盐穴中的气体压力为盐穴正常运行压力的1.1倍。
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，通过监测盐穴中气体压力的下降水平评价扩容后盐穴的气密性，评价标准为：
A、盐穴中的气体压力下降后，维持稳定；
B、24小时盐穴气体压力下降不超过0.1Mpa。
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，评价条件包括：若同时满足评价标准A和B时，扩容后盐穴的气密性合格；
若满足评价标准A，不满足评价标准B时，延长盐穴中的气体压力检测时间至96小时，观察盐穴中的气体压力变化；
若盐穴中的气体压力在96小时内继续维持稳定，扩容后盐穴的气密性合格；
若盐穴中的气体压力在96小时不能维持稳定，继续下降时，扩容后盐穴的气密性不合格；
若评价标准A和B均布不能满足时，扩容后盐穴的气密性不合格。
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，若经评价扩容后盐穴的气密性不合格时，则查找泄露点，对泄露点封堵，封堵完成后，再次对盐穴进行气密性测试以及评价。
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：
本发明的的方法通过将新井钻进至盐穴底部的方式能有效将盐穴中采盐残渣之间的残余卤水排出，从而能有效扩大采盐残渣之间的空隙，对地下储能空间扩容；通过清水反复冲洗携带可溶盐，将可溶盐排出至地面，能进一步扩大采盐残渣之间的空隙，进一步对地下储能空间扩容；解决了现有盐穴使用时无法将盐穴底部残余卤水排出，导致盐穴底部空间无法利用的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的方法流程示意图。
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，本发明的扩容钻井，结构上包括：盐穴1，盐穴1上设置有老井，盐穴1的底部存在有采盐残渣3，该残渣3的上部有残余卤水4，在离盐穴1的一定距离处新钻有新井5，新井5的底部与老井2的底部连通，之间设置有可钻式桥塞7将二者之间的连通进行封堵，由老井2的井口下油管6，油管6的外径小于老井2的井口的内径，由该油管6注入作为清水的溶解液。
如图2所示，本发明的盐穴改建储能库的扩容方法，包括如下步骤：
S1.在所述盐穴一定位置处进行钻井，得到与盐穴底部连通的新井，该位置不作要求；
S2.采用新井将盐穴底部渗流出的卤水排出，并将新井的底部进行封堵；
S3.将盐穴老井的残渣沉积区钻穿与新井连通；
S4.从盐穴老井注入溶解液，对残渣沉积区进行冲洗溶解，扩充残渣之间的空隙，扩容盐穴，溶解得到的液体为卤水；
S5.将新井底部的封堵钻穿，将所述卤水由新井排出至地面；
S6.重复步骤S4，对排出的所述卤水的含盐量进行测定，在含盐量低于设定阈值时，停止向盐穴中注入溶解液；
S7.将残余的卤水由新井排出至地面，密封新井，向盐穴施加一定的气体压力，密封盐穴老井，进行气密性测试。
具体来说，本发明的实施过程如下：
1)探测盐穴的状况，设计定向井钻井方案，使定向井钻至盐穴腔体的底部；
2)按设计的定向井进行钻进，钻进过程中进行测井，保持钻井轨迹，确保新钻定向井与盐穴底部连通；
3)钻进完成后，进行固井，形成新的井筒；
4)在新井筒内下入油管，采用气举排液技术，将盐穴老腔底部渗流出的卤水排出；
5)当盐穴老腔底部不再有卤水渗出，在新钻定向井底部下入可钻式桥塞，将井筒暂时封堵；
6)从盐穴老井2下入钻头，将残渣沉积区钻穿，与新钻定向井连通；
7)从盐穴老井2下入油管6，油管直径小于钻孔直径，下入深度直至残渣沉积区钻孔底部；
8)在盐穴原有旧井的井口注入清水，清水经由油管6进入盐穴腔底部后，开始对残渣沉积区进行注水冲洗，其过程中对固体残渣之间的盐结晶进行溶解，扩充残渣之间的空隙，此时形成的液体为卤水；
9)注水冲洗一段时间后，盐穴老腔内累积了具有一定压力的卤水。再将新钻定向井内的可钻式桥塞7钻穿，此时携带有可溶盐的水在压力作用下由新井排出至地面；
10)重复步骤8)，通过清水的不断冲刷排出可溶盐的方式扩充残渣盐穴的储气空间，对排出的水的含盐量进行测定，在含盐量低于设定阈值时，停止向盐穴中注水；
11)通过盐穴原有旧井向盐穴中注入氮气，用作密封，利用氮气密度小上浮在盐穴顶部的特点，通过氮气挤压盐穴中的水，将残余的卤水由新井排出至地面至有氮气由新井井口排出；
12)将新井密封，向盐穴中继续加压，持续充入氮气的过程，即为盐穴中气体压力逐渐上升的过程，将盐穴中的气体压力提升至地下储库正常运行压力的1.1倍之后，密封盐穴原有旧井井口，即老井2的井口，进行气密性测试。
所述的步骤2)中钻进定向井的过程中采用饱和卤水钻井液体系。
所述的步骤12)中，通过监测盐穴中气体压力的下降水平评价扩容后盐穴的气密性，评价标准为：
A、盐穴中的气体压力下降后，维持稳定；
B、24小时盐穴气体压力下降不超过0.1Mpa；
评价条件为：若同时满足评价标准A和B时，扩容后盐穴的气密性合格；
若满足评价标准A，不满足评价标准B时，延长盐穴中的气体压力检测时间至96小时，观察盐穴中的气体压力变化；
若盐穴中的气体压力在96小时内继续维持稳定，扩容后盐穴的气密性合格；
若盐穴中的气体压力在96小时不能维持稳定，继续下降时，扩容后盐穴的气密性不合格；
若评价标准A和B均布不能满足时，扩容后盐穴的气密性不合格；
扩容后盐穴的气密性不合格时，查找泄露点，对泄露点封堵，封堵完成后，再次对盐穴进行气密性测试以及评价。
本发明首先探测盐穴的状况，设计定向井即新井，使定向井钻至盐穴腔体的底部。按设计方案，根据现场实际工况确定，进行定向钻进，并在钻进过程中进行测井，保持钻进轨迹，即正常钻井过程，确保钻进至盐穴底部，钻井过程，由于选取的是盐穴，由此钻进定向井的过程中采用饱和卤水钻井液体系。钻进完成后，按常规方式进行固井，以加强井壁，形成新井。在新井筒内下入油管，采用气举排液技术，将盐穴老腔底部渗流出的卤水排出。当盐穴老腔底部不再有卤水渗出，在新钻定向井底部下入可钻式桥塞7，将井筒暂时封堵。
从盐穴老井下入钻头，将残渣沉积区钻穿，与新钻定向井连通。从盐穴老井下入油管，油管直径小于钻孔直径，下入深度直至残渣沉积区钻孔底部。在盐穴原有旧井的井口注入清水，清水经由油管进入盐穴腔底部后，开始对残渣沉积区进行注水冲洗，其过程中对固体残渣之间的可溶盐结晶进行溶解，扩充残渣之间的空隙，此时形成的液体为卤水。注水冲洗一段时间后，盐穴老腔内累积了具有一定压力和体积的卤水。再将新钻定向井内的可钻式桥塞钻穿，此时携带有可溶盐的水在压力作用下由新井排出至地面。然后经固液分离装置进行处理。对盐穴中重复注水，通过清水的多次不断冲刷排出可溶盐的方式扩充残渣盐穴的储气空间，对排出的水的含盐量进行测定，在含盐量低于设定阈值时，停止向盐穴中注水，将采盐残渣中的可溶盐排出盐穴，扩大采盐残渣的空隙。通过溶解液冲洗完成后，通过盐穴原有旧井向盐穴中注入氮气，利用氮气密度小上浮在盐穴顶部的特点，通过氮气挤压盐穴中的水，将残余的卤水由盐穴底部通过新井排出至地面至有氮气由新井井口排出为止。将新井密封，向盐穴中继续加压，将地下储库中的气体压力提升至地下储库正常运行压力的1.1倍，密封盐穴原有旧井井口，进行气密性测试。
进行气密性测试时，通过连续监测盐穴中气体压力的下降水平评价扩容后盐穴的气密性。评价标准为：A、盐穴中的气体压力下降后，维持稳定；B、24小时盐穴气体压力下降不超过0.1Mpa。
若同时满足评价标准A和B时，即盐穴中的气体压力下降后，维持稳定，且24小时盐穴气体压力下降不超过0.1Mpa时，扩容后盐穴的气密性合格，可以正常储能使用。
若满足评价标准A，不满足评价标准B时，即盐穴中的气体压力下降后，维持稳定，但24小时盐穴气体压力下降超过0.1Mpa时，延长盐穴中的气体压力检测时间至96小时，观察盐穴中的气体压力变化。
在盐穴中的气体压力下降后，维持稳定，但24小时盐穴气体压力下降超过0.1Mpa的情况下，若盐穴中的气体压力在96小时内继续维持稳定，扩容后盐穴的气密性合格。
在盐穴中的气体压力下降后，维持稳定，但24小时盐穴气体压力下降超过0.1Mpa的情况下，若盐穴中的气体压力在96小时不能维持稳定，继续下降时，扩容后盐穴的气密性不合格。
若评价标准A和B均布不能满足时，即盐穴中的气体压力下降后，不能维持稳定，且24小时盐穴气体压力下降超过0.1Mpa的情况下，扩容后盐穴的气密性不合格。
当扩容后盐穴的气密性不合格时，查找泄露点，对泄露点封堵，封堵完成后，再次对盐穴进行气密性测试以及评价。
本发明的方法通过将新井钻进至盐穴底部的方式能有效将盐穴中采盐残渣之间的残余卤水排出，从而能有效扩大采盐残渣之间的空隙，对地下储能空间扩容；通过清水反复冲洗携带可溶盐，将可溶盐排出至地面，能进一步扩大采盐残渣之间的空隙，进一步对地下储能空间扩容
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)
1.一种盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1.在所述盐穴一定位置处进行钻井，得到与盐穴底部连通的新井；
S2.采用新井将盐穴底部渗流出的卤水排出，并将新井的底部进行封堵；
S3.将盐穴老井的残渣沉积区钻穿与新井连通；
S4.从盐穴老井注入溶解液，对残渣沉积区进行冲洗溶解，扩充残渣之间的空隙，扩容盐穴，溶解得到的液体为卤水；
S5.将新井底部的封堵钻穿，将所述卤水由新井排出至地面；
S6.重复步骤S4，对排出的所述卤水的含盐量进行测定，在含盐量低于设定阈值时，停止向盐穴中注入溶解液；
S7.将残余的卤水由新井排出至地面，密封新井，向盐穴施加一定的气体压力，密封盐穴老井，进行气密性测试。
2.根据权利要求1所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，所述S1包括：S11.探测盐穴的状况，设计定向井钻井方案，使定向井钻至盐穴腔体的底部；
S12.按设计的定向井进行钻进，钻进过程中进行测井，保持钻井轨迹，确保新钻定向井与盐穴底部连通；
S13.钻进完成后，进行固井，形成新井。
3.根据权利要求1所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，所述S2包括：S21.在新井筒内下入油管，将盐穴老腔底部渗流出的卤水排出；
S22.当盐穴老腔底部不再有卤水渗出，在新井底部下入可钻式桥塞进行暂时封堵。
4.根据权利要求3所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，所述S4包括：S41.从盐穴老井下入油管，下入深度直至残渣沉积区钻孔底部；
S42.在盐穴老井的井口注入溶解液，溶解液经由油管进入盐穴腔底部后，开始对残渣沉积区进行冲洗，其过程中对固体残渣之间的盐结晶进行溶解，扩充残渣之间的空隙，此时形成的液体为卤水。
5.根据权利要求4所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，所述溶解液为清水。
6.根据权利要求1所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，S7包括：
S71.通过盐穴老井向盐穴中注入氮气，采用氮气挤压盐穴中的水，将残余的卤水由新井排出至地面至有氮气由新井井口排出；
S72.将新井密封，向盐穴中进行加压，密封盐穴老井井口，进行气密性测试。
7.根据权利要求6所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于：
施加在盐穴中的气体压力为盐穴正常运行压力的1.1倍。
8.根据权利要求6所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，通过监测盐穴中气体压力的下降水平评价扩容后盐穴的气密性，评价标准为：
A、盐穴中的气体压力下降后，维持稳定；
B、24小时盐穴气体压力下降不超过0.1Mpa。
9.根据权利要求8所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，其特征在于，评价条件包括：若同时满足评价标准A和B时，扩容后盐穴的气密性合格；
若满足评价标准A，不满足评价标准B时，延长盐穴中的气体压力检测时间至96小时，观察盐穴中的气体压力变化；
若盐穴中的气体压力在96小时内继续维持稳定，扩容后盐穴的气密性合格；
若盐穴中的气体压力在96小时不能维持稳定，继续下降时，扩容后盐穴的气密性不合格；
若评价标准A和B均布不能满足时，扩容后盐穴的气密性不合格。
10.根据权利要求9所述的盐穴改建储能库的扩容方法，其特征在于，若经评价扩容后盐穴的气密性不合格时，则查找泄露点，对泄露点封堵，封堵完成后，再次对盐穴进行气密性测试以及评价。
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