[發明專利]一種大尺寸型鹽水平連通井組水溶造腔模擬實驗方法

有效

• 申請號: 201810993214.1
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109187321B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 唐海軍;陳結;唐禮驊;劉偉;戴鑫;張格
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00;G01N33/24
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

一種大尺寸型鹽水平連通井組水溶造腔模擬實驗方法，涉及在薄鹽層區域造腔的腔體形態擴展規律與控制、井下災害防控的技術領域。本發明通過可視化模擬實際工程中不同注水流量、不同階段、有無油墊、注采方向等情況，溶腔形態的發展規律，從而獲取鹽巖水平連通井組水溶造腔過程腔體形態控制的最優生產參數與工藝、獲得井下災害防控機理與技術手段，指導現場生產。

技術領域

本發明涉及在薄鹽層中開展水平連通井組水溶造腔形態控制及災害防控的技術領域，更細致的是要解決薄鹽層中水平連通井組腔體形態擴展規律與控制問題。

背景技術

鹽巖是地殼中密實度最好、孔隙度最低的巖石，屬于一種特殊的化學沉積巖。鹽巖的主要成分是NaCl，常常通過鉆井水溶開采方法獲取深部地層的鹽礦資源。鹽巖水溶開采后在深部地層中將形成巨大的采空區（俗稱溶腔）。由于鹽巖地層本身的致密性、良好塑性、損傷自愈合性質，鹽巖溶腔常常被用來進行石油、天然氣、無毒廢棄物等物質的儲存。

在國外，鹽巖儲氣儲庫普遍建造在厚度大、體量大、均質性好的鹽丘地層（500-1000m，最厚2km）或厚鹽層（300-500m或更厚）中，所以普遍采用的單井水溶造腔法，易于形成高度（最高640m）和直井都較大的形態規則的巨型豎直溶腔。如，位于墨西哥灣的美國戰略石油儲備庫就建造在鹽丘地層中，總共有63個鹽腔，儲存的原油超過7億桶。這些腔體都是高度達200m以上，體積達到幾十萬方的豎直柱形溶腔。

然而，在我國需要建造鹽巖油氣儲庫的鹽巖均為湖相沉積的薄層狀鹽巖，具有整體厚度小（一般100-120m，甚至更薄），含有一定的雜質和夾層。在此類地層中依然沿用國外的單井豎直井造腔方法，存在一些難以克服的問題與不足，如下：

1、限于鹽層總厚度偏小，除掉腔體頂板/底板保護鹽層，建造的腔體鮮有超過100m的腔體，整體經濟性有限。

2、限于只有一個井眼，里面包含了復雜的管柱系統（中心管、中間管、技術套管），而注水采鹵均在一套管柱系統完成，注水流量有限，溶蝕速率很小，導致很慢的造腔速率，建造一座體積15-20萬方的腔體需要耗時5年左右時間。

3、由于管柱尺寸小，流量小，導致管柱結垢、堵塞、管碰等事故頻發，修井作業頻繁，進一步增加了造腔成本、延長了建造周期。

4、單井溶腔的流量有限，注入淡水的溶蝕影響范圍有限，從而對腔體的輪廓控制也存在一定的難度，難以達到預定的腔體輪廓，影響后期整體穩定性。

由此可見，采用單井水溶造腔方法，對于我國特有的薄鹽層具有諸多缺點與不足。因此，業內人員提出了利用水平連通井組水溶開采工藝，建造水平溶腔來解決薄鹽層中建造油氣儲庫的問題。所謂水平連通井組水溶造腔，就是通過一直井、一斜井與目標鹽層相連，利用水平連通技術，使斜井與直井的井眼相連，然后下入套管固井。注水可以從直井注，斜井采；也可以從斜井注、直井采。水平連通井組造腔對鹽層的厚度沒有特殊要求，在采鹵行業，即便是厚度只有10-20m的鹽層也可以采用該方法。當然，為了確保后期油氣儲備腔體具有較大的體積及足夠的腔頂保護層，一般要求鹽層厚度不小于60m。

相比單井水溶造腔法，水平連通井組造腔方法的優越性極為明顯：水平連通井組造腔有兩套管柱系統，注水流量比單井要高很多，可以達到2-4倍；同時，由于注水管柱和采鹵管柱的管口位置較遠（一般100-400m），淡水有足夠的時間溶蝕鹽巖和遷移，所以采得的鹵水都完全飽和，由此，造腔效率顯著高于單井；由于管柱系統的簡化，管堵、結構、管碰等事故顯著減少，節省了造腔成本。因此，水平連通井組對于我國薄鹽層具有很好的適應性，可以縮短造腔時間，節省造腔成本，同時獲得更大體積的溶腔，綜合經濟效益顯著。

但水平連通井組也面臨一些問題，由于聲吶測腔不能測試水平段的輪廓，故水平溶腔的腔體輪廓擴展規律未知，也就很難提出相應的腔體形態控制工藝技術，對如何獲取形態規則、體積較大的儲備腔，學術界仍然有爭議。

發明內容