1、鹽穴溶腔形狀的控制方法探究控制油墊位置法說明書設(shè)計(jì)者：劉翠偉，王愛玲，王秋巖，王小偉指導(dǎo)教師：李自力，李玉星（中國石油大學(xué)（華東）儲運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266555）油墊法水溶建腔是一種單井建庫方案，是利用油、水互不相溶和石油密度小，且石油不溶解礦物的特性，在井內(nèi)注入3層套管程序（中心管、中間管和技術(shù)套管），從技術(shù)套管和中間管環(huán)隙注入石油，使其在溶腔頂部形成一很薄的油墊層，控制上溶，采用自下而上的方法提升管柱，建槽初期采用正循環(huán)（淡水從中心管進(jìn)入，中心管和中間管環(huán)隙排出鹵水），以后采用反循環(huán)（淡水從中心管和中間管環(huán)隙進(jìn)入，從中心管排出鹵水）。 聯(lián)系人：劉翠偉 聯(lián)系電話：1346828

2、6715 EMAIL:d2tongmenglove1 研制背景及意義背景：我國巖鹽開采現(xiàn)狀：近年來，我國巖鹽(井鹽)開采的規(guī)模已經(jīng)超過1000萬噸/年，且以每年近10%的速度遞增，因此而自然形成的溶腔體積達(dá)500萬立方米/年。由于我國地下鹽穴用作儲庫未納入戰(zhàn)略石油儲庫的考慮，致使這一儲存資源處于空置狀態(tài)。鹽穴再利用情況：將鹽穴再利用對國家來說既充分利用了儲存資源，又節(jié)約了建設(shè)石油儲庫的投資；對巖鹽企業(yè)來說，雖然暫時(shí)增加了一點(diǎn)投入，但可獲得長久的儲備石油收益，如果各種條件具備，這是一件有百利而無一害的事情。若將此應(yīng)用到全國具備構(gòu)筑地下鹽穴儲庫的鹽礦，不僅可以解決我國戰(zhàn)略石油儲庫的建設(shè)問題，還可解

3、決部分企業(yè)或部門的原油、天然氣、成品油及其他產(chǎn)品的日常儲存問題，其經(jīng)濟(jì)意義及戰(zhàn)略意義都是非常深遠(yuǎn)的。亞洲首個(gè)“鹽穴儲氣庫”在金壇投運(yùn) 意義：1）國家石油戰(zhàn)略儲備的重要性A.保障供給保證一段時(shí)間內(nèi)的石油緊急供應(yīng)，使國民經(jīng)濟(jì)各部門特別是軍隊(duì)能夠正常運(yùn)作。B.穩(wěn)定油價(jià)石油戰(zhàn)略儲備對油價(jià)起制衡作用。08年6月20日國家發(fā)改委上調(diào)油電價(jià)格并且醞釀二次上調(diào)。C.威懾作用 在緊急情況下，國家能利用石油戰(zhàn)略儲備，減輕和限制石油危機(jī)的沖擊力，同時(shí)威懾潛在對手動用石油武器的意圖。D.我國石油戰(zhàn)略儲備形勢嚴(yán)峻目前中國石油戰(zhàn)略儲備水平僅為7天用量水平，還遠(yuǎn)未達(dá)到 天用量的平均線；而到目前為止，美國、日本和德國的石油儲

4、備分別達(dá)到了凈進(jìn)口量的158天、161天和127天。2)地下儲油有巨大優(yōu)勢A.安全 地下庫深埋于地下，雷擊、恐怖襲擊難以得手。地上庫在運(yùn)營中必須配備龐大的消防設(shè)備。石油儲備基地規(guī)模龐大，一旦出現(xiàn)惡性事故，其災(zāi)害往往大于石油儲備基地本身的損失。戰(zhàn)時(shí)，油庫往往是敵方打擊的重點(diǎn)，地上庫沒有任何防護(hù)能力，抗擊自然災(zāi)害和人為破壞的能力非常脆弱，還將危及周邊企業(yè)及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。 B.經(jīng)濟(jì)節(jié)約用地是建設(shè)地下石油儲備庫的一個(gè)重要優(yōu)勢，地下庫深埋地下，其地面設(shè)施僅為地面庫的1/10。例如，以500萬立方米庫容計(jì)，地下庫可以節(jié)約土地13000畝左右。地下石油儲備庫還可以節(jié)省投資和運(yùn)營費(fèi)用。據(jù)測算，以一個(gè)30

5、0萬立方米庫計(jì)，地下庫比地上庫節(jié)省億億元建設(shè)投資，運(yùn)營費(fèi)用僅為地上庫的1/3左右。C.環(huán)保地下儲油不易發(fā)生油氣泄露，污染極小。地下儲油節(jié)省地面空間2設(shè)計(jì)方案油墊法控制鹽穴溶腔形狀的核心技術(shù)：油墊法水溶建腔是一種單井建庫方案，是利用油、水互不相溶和石油密度小，且石油不溶解礦物的特性，在井內(nèi)注入3層套管程序（中心管、中間管和技術(shù)套管），從技術(shù)套管和中間管環(huán)隙注入石油，使其在溶腔頂部形成一很薄的油墊層，控制上溶，采用自下而上的方法提升管柱，建槽初期采用正循環(huán)（淡水從中心管進(jìn)入，中心管和中間管環(huán)隙排出鹵水），以后采用反循環(huán)（淡水從中心管和中間管環(huán)隙進(jìn)入，從中心管排出鹵水）。 對核心技術(shù)路線的詳細(xì)說明：

6、洞穴溶造由三管系統(tǒng)完成，三管系統(tǒng)是相互套裝的技術(shù)套管、中間管和中心管組成。其中，中心管和中間管懸于井口，可以上下移動，技術(shù)套管端部伸至洞穴頂部的設(shè)計(jì)深度，并用固井水泥封固于井眼內(nèi)。淡水從中心管和中間管之間的環(huán)形通道輸入洞穴，溶解巖鹽，被飽和的鹽水由中心管上升至地面。非溶解物質(zhì)經(jīng)中間管和技術(shù)套管之間的環(huán)形通道輸入洞穴頂部，用以控制洞穴的溶造過程及各個(gè)方向的溶解速度。具體步驟如下：1)開始階段先在洞穴底的設(shè)計(jì)深度處用逆流法溶解出高1.52.0米的倒錐形底槽。為使底槽迅速達(dá)到洞穴的設(shè)計(jì)直徑，可由中間管和技術(shù)套管之間的環(huán)形通道輸入非溶解性物質(zhì)，覆蓋在水面上形成一層薄的油墊，以限制底槽向上擴(kuò)展，加快底槽

7、壁向四周推移。同時(shí)適當(dāng)升高中心管和中間管，繼續(xù)用逆流法溶造，直至底槽直徑達(dá)到洞穴設(shè)計(jì)的預(yù)定值，即高度與直徑之比為1：1.51：2。這一階段采用正循環(huán)即淡水從中心管進(jìn)入，而從中心管和中間管環(huán)隙排出鹵水。 2)底槽溶好后，利用油墊位置控制法溶解，使洞穴頂部逐漸向上擴(kuò)展，而保持直徑不變。其方法是使返輸鹽水的中心管保持不動，逐能提升中間管，使淡水的出口高度逐漸上升，逐能構(gòu)造洞壁。這一階段采用反循環(huán)即淡水從中心管和中間管環(huán)隙進(jìn)入，而從中心管排出鹵水。3)如圖所示。在洞穴底部，距離洞穴錐底H2高度范圍內(nèi)，充滿飽和鹽水，因此在這一范圍內(nèi)洞壁不再繼續(xù)溶解，也不會向四周擴(kuò)展。洞穴上部的H1高度范圍內(nèi)，鹽水尚未飽

8、和，洞壁巖鹽將不斷溶解，使洞壁向上和四周方向擴(kuò)大。圖中陰影部分是一次溶造過程中巖鹽被溶解的范圍，h表示一次溶造過程終了時(shí)間洞穴拱頂?shù)竭_(dá)的位置，d指一次溶造過程中洞頂向上擴(kuò)展的高度。一次溶造過程完成后將中間管向上提升15m，進(jìn)行下一次溶造過程。這樣控制油墊逐級溶造，使洞穴按圖中虛線所示范圍逐步向上擴(kuò)展。根據(jù)模型圖創(chuàng)建模型首先，在計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境中對油墊最佳位置和溶腔最佳形狀進(jìn)行驗(yàn)證。 其次，建立實(shí)物模型，取一定厚度巖層進(jìn)行實(shí)物演練，記錄數(shù)據(jù)，收獲實(shí)驗(yàn)心得3工作原理油墊法控制鹽穴溶腔形狀的原理巖鹽儲氣庫水溶建腔、造腔的主要施工參數(shù)包括油墊、中間管、中心管等。通過分析在巖鹽儲氣庫水溶建腔過程中,油墊位置、中間管位置、中心管位置不同時(shí)對溶腔的影響,得出結(jié)論：在控制溶腔形狀的工藝參數(shù)中,油墊位置的控制對腔體形態(tài)變化的影響最大,改變油墊的位置,可以有效控制腔體形態(tài)4創(chuàng)新點(diǎn)在技術(shù)上的創(chuàng)新：利用油墊層控制溶腔形狀，操作簡單，效果非常好，并且溶造速度快耗時(shí)少，溶腔形狀符合設(shè)計(jì)要求。本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處1）鹽穴儲油是一種地