一种利用连通井从腔底排卤提高盐穴储库利用率的方法与流程

本发明涉及一种利用连通井从腔底排卤提高盐穴储库利用率的方法，属于盐穴储库(储气库或储油库)建设领域。具体是在盐穴储库注气(或注油)排卤过程中，通过已有盐井或新盐井，下入电潜泵等井下设备，将溶腔内的卤水充分排出，增加盐穴储库的有效体积，从而提高盐穴储库的溶腔利用率。本发明可应用于各种类型的盐穴储库注气(或注油)排卤，尤其适用于井矿盐连通井组。

背景技术：

目前，盐穴储库的常规造腔工艺为单井油垫法造腔，当溶腔体积和形状达到储库设计要求后，即可转入注气(或注油)排卤阶段，其注气(或注油)排卤方案是：在盐井的注采管柱内下入排卤管柱，加压后的高压天然气(或石油)通过注采管与排卤管的环形空间进入溶腔。由于受压力的作用，卤水通过排卤管排出至地面。为了保证排卤管排卤畅通，排卤管下部管口与腔底不溶物之间需要保持一定的距离，排卤管下部管口距离腔底1-2m，这样在利用排卤管排卤过程中，会在溶腔底部会留有一定体积的卤水，降低了腔体储气(或储油)的有效体积。

盐穴储油储气库的造腔工艺是根据水溶采矿的原理，即向地下岩盐矿床注入淡水或淡盐水而采出卤水，从而在地下建成一定体积的溶腔。由于岩盐矿床含有一定量的不溶物或难溶物，随着水溶采矿的不断进行，不溶物或难溶物以固体颗粒形式堆积在溶腔底部，固体颗粒需要占用60％以上的溶腔总体积。固体颗粒之间存在大量孔隙，其孔隙率一般在50％以上，孔隙内充满了卤水。传统的单井注气(或注油)排卤方案，无法利用固体颗粒之间的孔隙来储存天然气或石油。

综上所述，传统的单井注气(或注油)排卤方案不仅会在溶腔底部留有一定体积的卤水，而且也无法利用腔底固体颗粒之间的孔隙储存天然气或石油，使得盐穴储库的溶腔利用率较低。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请的发明人将在盐穴储库注气或注油排卤过程中，通过已有盐井或新盐井，下入电潜泵等井下设备，不仅将溶腔内的自由卤水排出，而且可以将腔底固体颗粒间的孔隙卤水排出，以增加盐穴储库的有效体积，从而提高盐穴储库的溶腔利用率。

根据本发明的第一个实施方案，提供一种利用连通井从腔底排卤提高盐穴储库利用率的方法，该工艺包括以下步骤：

(1)确定已有盐井溶腔的腔顶、腔底深度，确定腔体的空间分布形态；

(2)在已有盐井溶腔的上部钻新连通井，在新连通井内下套管并固井，新连通井与已有盐井溶腔的底部连通，在新连通井内下入井下排卤装置；

(3)通过井下排卤装置，将溶腔内的卤水排出至地面；与此同时，利用已有盐井的注采管柱，向腔体中注入天然气或石油。

(4)待溶腔内的卤水被排出后，将井下排卤装置取出，优选以不压井作业方式，并安装井口采气树或采油树；

(5)通过注采管柱，继续向溶腔内注天然气或石油，直到盐穴储库达到运行压力。

根据本发明的第二个实施方案，提供一种利用连通井从腔底排卤提高盐穴储库利用率的方法，该工艺包括以下步骤：

(1)确定已有盐井溶腔的腔顶、腔底深度，确定腔体的空间分布形态；

(2′)选择腔底最深的已有盐井作为排卤井，通过排卤井的注采管柱，将井下排卤装置下入溶腔中；

(3)通过井下排卤装置，将溶腔内的卤水排出至地面；与此同时，利用已有盐井的注采管柱，和/或者利用注采管柱与排卤管的环形空间，向腔体中注入天然气或石油；

(4)待溶腔内的卤水被排出后，将井下排卤装置取出，优选以不压井作业方式，并安装井口采气树或采油树；

(5)通过注采管柱，继续向溶腔内注天然气或石油，直到盐穴储库达到运行压力。

进一步地，以上两个方案中，在步骤(1)之前，在盐井中已有或重新下入注采管柱。

优选地，步骤(1)中，利用声纳测腔技术测定已有盐井溶腔的腔顶、腔底深度，确定腔体的空间分布形态。

优选地，第一个实施方案的步骤(2)中，新连通井套管的下部设有筛孔，使新连通井与已有盐井溶腔建立水力联系。

盐穴储库运行压力是基于岩盐物理力学参数，结合盐矿区地层资料、储库腔体形态资料，并通过稳定性分析软件仿真模拟溶腔注采循环内压变化，分析溶腔最大主应力和腔体体积收缩率模拟规律，最终确定盐穴储库运行压力，通常为1-40mpa，优选2-20mpa。

本发明所述的“已有盐井溶腔”是指在井矿盐矿区的1口盐井溶腔，或由2口连通井溶腔组成，或由2口以上连通井溶腔组成。相邻连通井溶腔的底部相互连通，存在一定的水力联系。当其中一口连通井溶腔注水时，其它连通井溶腔均可开采出卤水。

进一步地，第二个实施方案中的已有盐井溶腔由2口或2口以上连通井溶腔组成。

当井下排卤装置的排卤量显著降低，甚至有天然气或石油排出时，则说明溶腔内卤水已被排出或基本排出。

已有盐井溶腔通常是采用水溶法开采井矿盐，一般是利用淡水，或利用制盐或制碱生产的废水直接注入盐矿井中，或在制盐、制碱生产的废水中加入淡水后替代注井淡水注入盐矿井中进行水溶开采的方法，最终形成一定体积和形状的溶腔。例如，采取中国专利申请200910183644.8(cn101629484a)、201610313036.4(cn106481360a)所述的方法。

声纳测腔技术是目前盐井溶腔测量领域最先进的检测技术，该技术可以获取高质量的地下腔体信息，准确测定溶腔的体积，绘制腔体三维立体图像。其工作原理是：将声纳探头沿盐井井管下入溶腔中，声纳探头在溶腔内向腔壁、腔顶和腔底发射声脉冲，之后检测回波信号，信号经地面计算机系统处理后，最终获得腔体体积、三维立体图像，并确定腔体空间分布形态。

如果已有盐井溶腔是1口盐井溶腔，那么将在已有盐井溶腔上部钻新连通井，在新连通井内下套管并固井，新连通井与已有盐井溶腔的最深处连通，新连通井与已有盐井构成连通井。通过新连通井，将井下排卤装置放置于腔体的底部，如图1所示。

如果已有盐井溶腔是由2口或2口以上连通井溶腔组成，那么将选择腔底深度最大的连通井作为排卤井，将井下排卤装置放置于排卤井的腔体底部，如图2所示。另外，也可以在已有盐井溶腔上部钻新连通井，在新连通井内下套管并固井，新连通井与已有盐井溶腔的腔底最深处连通，通过新连通井，将井下排卤装置放置于新连通井的底部，如图3所示。

在注气或注油排卤过程中，由于腔底存在高度差，随着溶腔内卤水不断排出，相邻连通井腔体内的卤水补充至排卤井溶腔或新连通井，最终将溶腔内的卤水充分排出。与此同时，利用已有盐井的注采管柱，或利用注采管柱与排卤管的环形空间，向腔体中注入天然气或石油，最终将溶腔内的卤水逐步替换为天然气或石油。

井下排卤装置由电潜泵、排卤管组成，其中电潜泵主要由电机、电机保护器、气体分离器和离心泵等组成，其工作原理是：地面电源通过供电流程将电能传给井下异步电机，电机将电能转变为机械能并带动离心泵旋转，溶腔内卤水被吸入泵内，通过泵叶轮逐渐增压，经排卤管流到地面。利用电潜泵排卤，其排量变化幅度大(0.7～700m³/h)，扬程范围广(几百米至数千米)。而且电潜泵的适应性强，可适应井下高温，可在油气混合介质、水汽混合介质、含沙水体中使用。

待溶腔内的卤水被排出后，溶腔内充满了高压天然气或石油，为了保证井下安全阀顺利开关，确保盐穴储库安全运行，需要采用不压井作业方式将排卤装置取出。不压井作业方式是在带压环境中进行起下作业的一种方法，其工作原理是利用修井机、加压作业辅助机和桥塞等设备相互配合，实现带压环境中进行起下作业。

本发明中所述“溶腔”、“腔体”指井矿盐水溶开采后所形成的采盐溶腔，与“盐腔”、“盐穴”、“井腔”互用。

在盐井溶腔中，卤水包括两部分：(1)自由卤水，该类卤水存在于腔底不溶物堆积体以上，该类卤水在溶腔内可以自由流动；(2)孔隙卤水，该类卤水存在于腔底不溶物堆积体内，分布于腔底堆积体固体颗粒的孔隙之间，其体积占堆积体总体积的50％以上。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。本文未详述的技术方法，均为本领域常用的技术方法。

本申请人的在先申请200910183644.8(cn101629484a)和201610313036.4(cn106481360a)以全部内容被引入本申请中作为参考，就像在本申请中详细描述一样。

本发明的优点在于：本方法利用电潜泵及排卤管等井下排卤装置，通过连通井从溶腔底部进行排卤，不仅可以将溶腔内全部的自由卤水排出，而且还可以将腔底堆积体的孔隙卤水排出。本发明与传统的单井注气(或注油)排卤方案相比，可以增加50～90％的盐穴储库体积，大幅提高了盐井溶腔利用率。

附图说明

图1为1口盐井溶腔的利用新建连通井从腔底排卤方法示意图。

图2为井组溶腔的利用已有连通井从腔底排卤方法示意图：“井组”可以是2口盐井或是2口以上盐井，图中以2口盐井为例进行说明。

图3为井组溶腔的利用新建连通井从腔底排卤方法示意图：“井组”可以是2口盐井，或是2口以上盐井，图中以2口盐井为例进行说明。

其中，1为注采管柱，2为已有溶腔，3为天然气或石油，4为待排卤水，5为排卤管及电潜泵，6为腔底堆积体，7为新井套管，8为筛孔。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，以下结合实施例对本发明作进一步的详细阐述，但并非对本发明的限制，应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。凡依照本发明公开内容所作的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。

实施例1

(1)在井矿盐矿区，a盐井的体积为25万m³，盐井溶腔形状、密封性均符合盐穴储气库的技术要求，盐井中已有注采管柱。

(2)利用声纳测腔技术，已测定a井溶腔的腔顶位置-1050m，腔底位置-1110m。

(3)在距离a井井口50m处钻新井a′，a′井井底与a井溶腔最深处连通，a、a′两口盐井构成连通井。在a′井内下套管并固井，套管的下部开设筛孔，使a′与a井溶腔建立水力联系。在a′井内下入电潜泵及相应排卤管，电潜泵位于a′井井底。

(4)通过电潜泵，从a′井将a井溶腔内卤水排出至地面；与此同时，利用a井的注采管柱向腔体中注入天然气。

(5)2个月后溶腔内的卤水被排出，然后以不压井作业方式将a′井的排卤管和电潜泵取出，并安装井口采气树。

(6)通过a井的注采管柱，继续向溶腔内注天然气，直到盐穴储库压力达到16mpa。

实施例2

(1)在井矿盐矿区，a、b两口盐井构成一组连通井，两口盐井的总体积为30万m³，盐井溶腔形状、密封性均符合盐穴储气库的技术要求，盐井中已有注采管柱。

(2)利用声纳测腔技术，已测定a井溶腔的腔顶位置-1085m、腔底位置-1100m，b井溶腔的腔顶位置-1050m、腔底位置-1090m。

(3)选择a井作为“排卤井”，在其注采管柱内下入电潜泵及相应排卤管。

(4)通过电潜泵，从a井将溶腔内卤水排出至地面；与此同时，通过a注采管柱与排卤管的环形空间向腔体中注入天然气，利用b井的注采管柱亦向腔体中注入天然气。

(5)3个月后溶腔内的卤水被排出，然后以不压井作业方式将a井的排卤管和电潜泵取出，并安装井口采气树。

(6)通过a、b两口盐井的注采管柱，继续向溶腔内注天然气，直到盐穴储库压力达到15.8mpa。

实施例3

(1)在井矿盐矿区，a、b两口盐井构成一组连通井，两口盐井的总体积为45万m³，盐井溶腔形状、密封性均符合盐穴储油库的技术要求，盐井中已有注采管柱。

(2)利用声纳测腔技术，已测定a井溶腔的腔顶位置-1040m、腔底位置-1090m，b井溶腔的腔顶位置-1085m、腔底位置-1100m。

(3)在距离b井井口70m处钻新连通井b′，b′井井底与已有溶腔最深处连通。在b′井内下套管并固井，套管的下部开设筛孔，使b′与已有溶腔建立水力联系。在b′井内下入电潜泵及相应排卤管，电潜泵位于b′井井底。

(4)利用电潜泵，通过b′井将溶腔内卤水排出至地面；与此同时，利用a、b井的注采管柱向腔体中注入石油。

(5)4个月后溶腔内的卤水被排出，然后以不压井作业方式将b′井的排卤管和电潜泵取出，并安装井口采油树。

(6)通过a、b两口盐井的注采管柱，继续向溶腔内注石油，直到盐穴储库压力达到2.6mpa。