[發明專利]地下鹽穴儲氣庫及其建造方法

無效

• 申請號: 201210062767.8
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102587981A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 王同濤;閆相禎;楊秀娟
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: E21F17/16
• 分類號: E21F17/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于油氣資源開發領域，具體地，涉及一種應用于地下鹽穴儲氣庫及其建造方法。

背景技術

在我國很多鹽穴儲氣庫建在地下鹽巖地層中，由于鹽巖具有鹽巖層多、厚度薄且夾層交替出現，使得完井套管柱安全面臨更大的挑戰，主要有三方面原因。第一，由于鹽巖具有典型的蠕變性，在遠場地應力作用下井眼附近鹽巖開始發生蠕變，向井眼周圍產生位移和變形，使得地應力通過鹽巖蠕變作用于水泥環和完井套管，且外擠載荷表現出很大的不均勻性。第二，夾層與鹽巖物理力學性能差別較大，在蠕變變形時表現出很強的不一致性，使得套管柱在受到外擠載荷的同時還需要承受夾層作用在其上的剪切力。第三，為了提高儲氣庫注采效率，儲氣庫套管柱尺寸一般比較大，不利于套管受力和安全。鹽穴儲氣庫套管柱一旦發生破壞，將會造成重大經濟損失和人生安全。現階段地下鹽穴儲氣庫套管柱設計主要存在以下3個缺點：

(1)已有油氣井完井管柱專利主要針對油藏和氣藏，并未考慮到鹽穴儲氣庫實際工況及受力特點，如果應用于鹽穴儲氣庫完井管柱將會存在安全隱患。

(2)在對鹽巖地層中套管設計中以鹽巖段地層套管受力作為設計依據，往往使得上部地層中的套管柱安全冗余度較高，造成浪費。

(3)在鹽巖地層中套管柱設計過程中沒有考慮到管柱內高壓氣體的影響，未設置天然氣泄漏監測和控制裝置，安全可靠性低。

本發明綜合考慮地下鹽穴儲氣庫作業工況，在井口位置處安裝多個壓力表和控制閥對可能的泄漏進行實時監測和控制。同時，重點考慮鹽巖蠕變的影響，提高位于鹽巖地層中完井管柱鋼級，增加管柱的安全性，降低整個管柱費用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種地下鹽穴儲氣庫及其建造方法，解決地下鹽穴儲氣庫完井管柱設計和施工中存在的難題；具有安全可靠性高和動態監測功能，進一步地，可以有效降低鹽穴儲氣庫在運行過程中套管柱發生失效的可能性。

本發明的技術方案如下：

一種地下鹽穴儲氣庫，包括鹽穴、完井導管、技術套管、完井套管、封隔器、卡瓦、密封蓋、天然氣注采管柱；天然氣注采管柱從地面深入到地下鹽穴內部；完井套管從地面深入到地下鹽穴頂部；完井套管底端與天然氣注采管柱通過封隔器和卡瓦連接，卡瓦下端面與完井套管柱底端平齊，封隔器位于卡瓦上端并與卡瓦相連；壓力平衡液充滿整個天然氣注采管柱與完井管間在封隔器上面的環空；完井導管、技術套管和完井套管采用水泥漿膠結在一起，頂端與地面平齊且安裝有密封蓋；其特征在于：密封蓋上安裝有壓力表與控制閥，用于監測和控制天然氣泄漏。

優選地，在天然氣注采管柱地面位置處安裝有第一密封蓋；在第一密封蓋上安裝有第一控制閥、第二控制閥和第一壓力表；第一控制閥用于控制天然氣注采管柱內天然氣的注采，第二控制閥與第一壓力表用于監測天然氣注采管柱內壓力變化。

優選地，在天然氣注采管柱與完井套管環空的地面位置處安裝有第二密封蓋；在第二密封蓋上面安裝有第三控制閥與第二壓力表，用于監測和控制天然氣泄漏。

優選地，在完井套管與技術套管環空的地面位置處安裝有第三密封蓋；在第三密封蓋上面安裝有第四控制閥與第三壓力表，用于監測和控制天然氣泄漏。

優選地，在技術套管與完井導管環空的地面位置處安裝有第四密封蓋；在第四密封蓋上面安裝有第五控制閥與第四壓力表，用于監測和控制天然氣泄漏。

優選地，在鹽巖地層中完井套管的鋼級比泥巖地層中的高一級。

地下鹽穴儲氣庫的建造方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)、外擠載荷選?。豪寐暡y井資料或者該區域內已有套管擠毀參數，獲得儲氣庫頂部位置處鹽巖地層的最大和最小水平地應力值；

(2)、管柱選型及下入深度確定：根據注采氣管柱尺寸選擇完井管柱、技術套管、完井導管尺寸，確定套管柱下入深度參數；

(3)、鉆井及完井：鉆井至完井導管、技術套管和完井套管設計深度處，先后下入完井導管、技術套管和完井套管，在管柱與地層間的環空中注入水泥漿完井，水泥漿返高至地面，候凝；在鹽巖地層中完井套管的鋼級比泥巖地層中的高一級；

(4)、封隔器和卡瓦安裝：溶漓造腔至鹽穴達到設計尺寸；通過安裝封隔器和卡瓦將完井套管柱底端與天然氣注采管柱連接，并在封隔器以上環空中注入壓力平衡液；

(5)、密封蓋安裝：在天然氣注采管柱、天然氣注采管柱與完井套管環空、完井套管與技術套管環空、技術套管與完井導管環空的地面位置處分別安裝第一密封蓋、第二密封蓋、第三密封蓋和第四密封蓋；