CN100392209C - 盐岩矿床水平硐室型油气储库及其建造方法 - Google Patents
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Abstract
一种盐岩矿床水平硐室型油气储库及其建造方法，属于油气储存的工业范畴。本发明在于克服现有垂直硐室型油气储库的缺点，提供一种在层状盐岩体、盐丘型矿床中建造水平硐室型油气储库及其建造方法，其油气储库呈硐室状，硐室截面形状近似圆形，硐室沿矿层水平展布，水平硐室的展布方位、长度、硐室腔体半径根据盐岩矿层的赋存特征及厚度而定。本发明利用定向钻进对接连通井技术及控制溶解技术，不仅建造速度快，而且避免了原来油垫建腔对原油的浪费和卤水的污染，是一种库容大、运行稳定、安全、经济的油气储库及建造方法。
Description
技术领域
本发明属于油气储存的工业范畴，是一种在盐岩矿床内利用定向钻井及控制溶解技术，建造油气储库以及一种水平式油气储库的建造方法。
背景技术
盐岩矿床是由易溶于水的盐类物质沉积而成的矿床，由于盐岩具有结构致密、流变及损伤自愈合性强的物理力学特性，盐岩矿床被视为油气储库建造的理想场所。在国外，采后盐岩溶腔用来储存石油天然气已有几十年的历史；为加快我国的地下石油战略储备，配合西气东输工程的下游储气库建设，国内也于近几年开始了对盐岩矿床油气储库建造方法的研究。由于形成历史及地质作用的不同，盐岩矿床通常可分为展布小而厚度巨大(数百米)的盐丘型矿床和展布大而厚度小(几十米)的层状矿床两大类。在国外，盐岩矿床油气储库的形状多为立式柱状，即为垂直硐室型油气储库，建造方法采用传统的单井油垫建槽水溶建腔的工艺。由于该方法建槽速度慢，开采成本高，因此，这种传统的盐矿开采建库工艺己被采用的越来越少。同时，该方法仅适用于巨厚盐丘型盐岩，在层状盐岩矿床中受到很大限制。然而，由于沉积地质成因的普遍性，层状盐岩矿床较巨厚盐丘更为常见，我国盐岩矿床的特征更是如此，具有“分层多、单层厚度薄、软弱夹层多”的特点。在层状盐岩矿床中建造垂直硐室型油气储库，势必穿越较多的软弱夹层，夹层的渗漏和夹层给储库稳定性造成的影响几乎是无法克服的障碍。另外，采用油垫控制建造油气储库，不仅要浪费大量的原油，而且对卤水也造成一定的污染，被污染的卤水排弃在野外，更会造成地表、地下水及环境污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有垂直硐室型油气储库在层状盐岩体中的限制与不足，为在层状盐岩体、以及盐丘型矿床中建造油气储库，提供一种库容大、运行稳定、安全可靠的盐岩矿床水平硐室型油气储库及其建造方法。
本发明是通过以下技术方案来实现其目的的。
一种盐岩矿床水平硐室型油气储库，其特征在于：所述的油气储库呈硐室状，硐室截面形状近似圆形，硐室沿矿层水平展布，水平硐室的展布方位、长度、硐室腔体直径根据盐岩矿层的赋存特征及厚度而定。
所述的油气储库，在同一层至少排列2个水平硐室，形成单层储库群。
所述的油气储库，至少在两层中每层排列至少2个水平硐室，形成多层储库群。
所述的油气储库群，各个硐室的水平、垂直间距，根据盐岩矿层的地质条件及力学稳定性计算来确定。
所述的油气储库群，各个硐室的水平间距，按公式：L≥3D计算，式中：L为两个硐室间的稳定性间距，D为硐室直径。
一种盐岩矿床水平硐室型油气储库的建造方法，其具体步骤是：
I.根据地质资料，在确定矿层的物理力学特性及埋藏特征后，确定水平硐室储库的尺寸参数，并进行相应布井；
II.依据定向钻井技术规范，进行垂直实施井、目标井的钻进与固井；
III.在实施井的适当深度处，根据计算所得造斜半径，进行造斜并进入目标盐岩矿层；
IV.在目标盐岩矿层内，进行水平定向钻井，并与垂直目标井对接连通；
V.对接连通后，依据腔体的目标直径，通过调节溶液的温度、浓度、水流速度等参数，适时调换注水与出卤井，进行水平腔体的控制溶解建造；
VI.为加快溶解建库速度，溶解水溶液的温度要求在40～100℃之间，浓度不得超过200g/l；在建库初期(腔体直径D≤15m期间)，溶液流速应大于1.2m/h(注水量大于200m3/h)，当腔体直径D＞15m后，溶液流速应大于0.6m/h(注水量大于400m3/h)，以保证储库的快速均匀溶解建造；
VII.储库腔体建造完成后，根据相应的储库建造规范及要求，进行储库井身及腔体密封耐压测试，保证储库的密封性，并验证储库腔体的运行极限压力；
VIII.在满足硐室规定间距的条件下，重复上述步骤II～VII，进行新的水平储库的建造施工，直至所有井全部完成，在该盐岩矿床内形成大型储库群。
本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：
1、运行稳定、安全可靠。由于本发明采用水平布置油气储库，硐室直径小于矿床单层厚度，垂直跨度小，从而避免了储库硐室穿越软弱夹层，最终避免了硐室的渗漏，并保证了硐室的长期稳定性。
2、建库快、污染少、成本低。由于本发明利用定向钻进对接连通井技术，同时利用溶解溶液的温度、浓度、压力、流速控制技术，以及注水井与出卤井调换技术，进行腔体的控制溶解建造，不仅速度快，而且避免了原来油垫建腔对原油的浪费和卤水的污染，是一种稳定、安全、经济的油气储库及建造方法。
3、库容大。因为硐室轴向的延展沿盐岩层的水平方向，可以布置的很长，达500米以上。这样单硐室的容积可以达到100万方以上，这是垂直硐室储库所无法做到的。
本发明适用于石油、天然气地下储库在盐岩矿床中的建造，尤其适用于层状盐岩矿床。
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为采用定向对接连通控制溶解方法建造盐岩矿床水平硐室型油气储库的示意图；
图2为在单一盐岩矿层内水平硐室型储库群的排列示意图；
具体实施方式
实施例1
如图1、2所示，一种盐岩矿床水平硐室型油气储库3，呈硐室状，硐室沿矿层走向方向水平展布，硐室截面形状近似圆形，硐室直径介于矿层厚度的1/2～2/3，硐室长度为直径的10倍以上。
本实施例的盐岩矿单层厚度为80m，设计硐室直径为50m，水平方向长度为500m。
单一水平硐室的容量有限，要满足一定容量的要求，必须建造硐室储库群(参看图2)。单一硐室储库按照一定间距在岩层中排列，即可形成油气储库群。在同一岩层至少排列2个水平硐室，形成单层储库群。
根据力学稳定性计算，对于直径为D的单一硐室，硐室间的稳定间距为3D，本实施例设计硐室直径D为50m，那么间距L为150m。如在60km2的矿区内，可布置上百孔硐室，其排列形式如图2。
盐岩矿床水平硐室型油气储库的建造方法的步骤：
I.根据地质资料，在确定矿层的物理力学特性及埋藏特征后，确定水平硐室储库的尺寸参数，并进行相应布井；
II.选择合理间距(500～1000m)，依据定向钻井技术规范，进行垂直实施井1、目标井5的钻井与固井；
III.在实施井1穿过泥岩夹层2后，依据计算曲率半径进行造斜，并水平进入目标盐岩矿层4，进行与目标井5的定向对接连通；
IV.在目标盐岩矿层内，进行水平井的定向钻进，并与垂直目标井5对接连通；
V.对接连通后，依据腔体的目标直径，取：溶液的温度为40℃，出卤井溶液浓度低于200g/l，溶液流速在建库初期大于1.2m/h，当腔体直径D＞15m后，溶液流速不小于0.6m/h，每隔半月调换一次注水与出卤井，进行水平腔体的控制溶解建造，直至硐室形状达到近似圆形，硐室截面直径D＝50m(该盐岩层厚度80m)，并保留硐室最高点至顶板非盐夹层2之间距离为20m，硐室最低点至底板非盐夹层6之间距离为10m的厚度；
VI.储库建造完成后，根据相应的储库建造规范及要求，进行储库并身及腔体密封耐压测试，保证储库的密封性，并验证储库腔体的运行极限压力；
VII.在满足硐室规定间距的条件下，重复上述步骤II～VI，进行新的水平储库的建造施工，直至所有井全部完成，在该盐岩矿床内形成大型储库群。
实施例2
如图1、2所示，一种盐岩矿床水平硐室型油气储库3，呈硐室状，硐室截面形状近似圆形，硐室沿矿层水平展布，水平硐室的展布方位、长度、硐室腔体半径根据盐岩矿层的赋存特征及厚度而定。
本实施例的盐岩矿单层厚度为60m，设计硐室直径为30m，水平方向长度为300m。
单一水平硐室的容量有限，要满足一定容量的要求，必须建造硐室储库群(参看图2)。单一硐室储库按照一定间距在岩层中排列，即可形成油气储库群。在同一岩层至少排列2个水平硐室，形成单层储库群。
根据力学稳定性计算，对于直径为D的单一硐室，硐室间的稳定间距为3D，本实施例设计硐室直径D为30m，那么间距L为90m。
盐岩矿床水平硐室型油气储库的建造方法的步骤：
I.根据地质资料，在确定矿层的物理力学特性及埋藏特征后，确定水平硐室储库的尺寸参数，并进行相应布井；
II.选择合理间距(300～600m)，依据定向钻井技术规范，进行垂直实施井1、目标井5的钻进与固井；
III.在实施井1穿过泥岩夹层2后，依据计算曲率半径进行造斜，并水平进入目标盐岩矿层4，进行与目标井5的定向对接连通；
IV.对接连通后，依据腔体的目标直径，取：溶液的温度为100℃，出卤井溶液浓度低于200g/l，溶液流速在建库初期大于1.2m/h，当腔体直径D＞10m后，溶液流速不小于0.6m/h，每隔半月调换一次注水与出卤井，进行水平腔体的控制溶解建造，直至硐室形状达到近似圆形，硐室截面直径D＝30m(该盐岩层厚度60m)，并保留硐室最高点至顶板非盐夹层2之间距离为20m，硐室最低点至底板非盐夹层6之间距离为10m的厚度；
V.储库建造完成后，根据相应的储库建造规范及要求，进行储库井身及腔体密封耐压测试，保证储库的密封性，并验证储库腔体的运行极限压力；
VI.在满足硐室规定间距的条件下，重复上述步骤II～V，进行新的水平储库的建造施工，直至所有井全部完成，在该盐岩矿床内形成大型储库群。
Claims (5)
1.一种盐岩矿床水平硐室型油气储库，其特征在于：所述的油气储库呈硐室状，硐室沿矿层走向方向水平展布，硐室截面形状近似圆形，硐室直径介于矿层厚度的1/2～2/3，硐室长度为直径的10倍以上。
2.按照权利要求1所述的盐岩矿床水平硐室型油气储库，其特征在于：所述的油气储库，在同一矿层至少排列2个水平硐室，形成单层储库群。
3.按照权利要求1所述的盐岩矿床水平硐室型油气储库，其特征在于：所述的油气储库，至少在两层盐岩矿层中、每层排列至少2个水平硐室，形成多层硐室储库群。
4.按照权利要求3所述的盐岩矿床水平硐室型油气储库，其特征在于：所述的油气储库群，各个硐室的水平间距为3倍硐室直径，垂直间距依据矿层赋存条件来确定，但不得低于硐室直径尺寸。
5.按照权利要求1至4，任一权利要求所述的盐岩矿床水平硐室型油气储库的建造方法，其特征在于：所述建造方法的步骤：
I.根据地质资料，在确定矿层的物理力学特性及埋藏特征后，确定水平硐室储库的尺寸参数，并进行相应布井；
II.依据定向钻井技术规范，进行垂直实施井、目标井的钻井与固井；
III.在实施井的适当深度处，根据计算所得造斜半径，进行造斜并进入目标盐岩矿层；
IV.在目标盐岩矿层内，进行水平井的定向钻进，并与垂直目标井对接连通；
V.对接连通后，依据储库腔体的目标直径，通过调节溶液的温度、浓度、水流速度参数，适时调换注水与出卤井，进行水平储库腔体的控制溶解建造；
VI.为加快溶解建库速度，溶解水溶液的温度要求在40～100℃之间，浓度不得超过200g/l；在建库初期腔体直径D≤15m期间，溶液流速应大于1.2m/h，当腔体直径D＞15m后，溶液流速应大于0.6m/h，以保证储库的快速均匀溶解建造；
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