一种恒压式盐穴储气库运行方法与流程

本发明涉及盐穴储气库利用技术领域，尤其是涉及一种恒压式盐穴储气库运行方法。

背景技术：

盐穴是地下盐矿水溶开采形成的巨大腔体，其体积为几万到几百万立方米不等。利用盐穴可以大规模储存天然气，保障国内天然气供气的稳定。

当前盐穴储气库普遍按照定容方式注采天然气。其特点是，盐穴内储存天然气的空间容积是固定的。然而，随着天然气增加或减少，盐穴内压力大幅度地周期变化，容易引起岩体和套管的疲劳损伤。而且，天然气最小运行压力相对偏低。比如，天然气最小运行压力的设计梯度是0.007mpa/m，而地应力的梯度是0.022mpa/m，所以天然气最小运行压力是该深度地应力32％的水平。盐穴内压力较低将引发变形过快甚至突然垮塌。特别是，国内已经存在大量的老腔，由于过去以开采为导向，顶板和矿柱的厚度偏小，因此对周期压力或者低压的抵抗能力不足。

鉴于定容式储气存在以上问题，转而考虑定压式储气。比如，研究人员将气囊置于海底，利用静水压力使气囊内压力保持恒定。类似地，专利201810742064.7一种恒压压缩空气储能装置提出：将气袋置于地下矿井巷道，利用地面水罐内的水挤压气袋，实现恒压储气。然而，以上方法并不适合盐穴。由于盐穴的容积非常巨大，且初期内部充满卤水，无法在地面大量存放这些卤水。

为了利用对周期压力和低压敏感的老腔加快储气库建设，利用卤水实现腔内天然气压力恒定，同时解决卤水不能在地面大量存放的问题，本发明提出一种卤水跨腔循环的一种恒压式盐穴储气库运行方法及装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决老腔的对周期压力或者低压的抵抗能力不足并采用将气袋置于地下矿井巷道，利用地面水罐内的水挤压气袋，实现恒压储气的方法并不适合盐穴问题，现提供了一种恒压式盐穴储气库运行方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种恒压式盐穴储气库运行方法，具体操作步骤如下：

s1、注气排卤：向盐穴储气库注入天然气，使卤水从盐穴储气库被压至盐穴储液库内，由压力控制系统分次多步排放盐穴储液库内的空气，通过放空系统放空，实现盐穴储气库的恒压储气、盐穴储液库的恒压储液；

s2、采气补液：向盐穴储液库穴注入空气，使卤水从盐穴储液库穴返回盐穴储气库，由压力控制系统分次多步采出盐穴储气库内的天然气，实现盐穴储气库的天然气定压采气、盐穴储液库的卤水恒压补液。

进一步地，在步骤s1和s2中，盐穴储气库和盐穴储液库内至少有5％左右的气体。

进一步地，采用流量计测量卤水的体积，其中在s1步骤中流出盐穴储气库的卤水体积应小于盐穴储气库的容积，在s2步骤中返回盐穴储气库的卤水体积应等于之前流出的卤水体积。

进一步地，在盐穴储气库中，天然气管的底端位于盐穴储气库脖颈处，第一卤水管的底端位于盐穴储气库底部最低点。

进一步地，在盐穴储液库中，空气管的底端位于盐穴储液库顶部以上，卤水管的底端位于盐穴储液库底部。

进一步地，所述盐穴储气库的数量大于等于盐穴储液库的数量，且盐穴储液库的容积应大于盐穴储气库的容积。

本发明的有益效果是：

1、盐穴储气库注采气过程中，压力始终保持恒定，能保证腔体稳定；

2、无垫底气(少量垫底气)，在相同腔体物理容积条件下，工作气量大于压差式盐穴储气库；

3、降低了盐穴储气库建设标准以及老腔综合利用筛选标准，增加了老腔利用数量；

4、减少盐穴储气库建设成本以及地面卤水设施工艺建设费用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、盐穴储气库，2、储液库，3、天然气管，4、空气管，5、卤水管，6、脱气装置，7、第一压缩机，8、切断阀，9、第一支管，10、脱水装置，11、第一阀门，12、第一注入阀门，13、第二支管，14、空气放散阀，15、流量计，16、第二压缩机，17、第一压力控制器，18、第二压力控制器，19、第二注入阀门，20、流量计。

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述：

本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种恒压式盐穴储气库1运行方法，具体操作步骤如下：

s1、注气排卤：向盐穴储气库1注入天然气，使卤水从盐穴储气库1被压至盐穴储液库2内，由压力控制系统分次多步排放盐穴储液库2内的空气，通过放空系统放空，实现盐穴储气库1的恒压储气、盐穴储液库2的恒压储液；

s2、采气补液：向盐穴储液库2穴注入空气，使卤水从盐穴储液库2穴返回盐穴储气库1，由压力控制系统分次多步采出盐穴储气库1内的天然气，实现盐穴储气库1的天然气定压采气、盐穴储液库2的卤水恒压补液。

在步骤s1和s2中，盐穴储气库1和盐穴储液库2内至少有5％左右的气体。

采用流量计2015测量卤水的体积，其中在s1步骤中流出盐穴储气库1的卤水体积应小于盐穴储气库1的容积，在s2步骤中返回盐穴储气库1的卤水体积应等于之前流出的卤水体积。

在盐穴储气库1中，天然气管3的底端位于盐穴储气库1脖颈处，卤水管5的底端位于盐穴储气库1底部最低点。天然气管3和卤水管5可分别安装在两个井眼，且此时天然气井和第一排卤井的井间距为15～20m；也可共同安装在一个井眼，且此时天然气管3套于卤水管5的外侧。

在盐穴储液库2中，空气管4的底端位于盐穴储液库2顶部以上，卤水管5的底端位于盐穴储液库2底部。空气管4和卤水管5可分别安装在两个井眼，且此时空气井和第二排卤井间距为15～20m；也可共同安装在一个井眼，且此时空气管4套于卤水管5的外侧。

所述盐穴储气库1的数量大于等于盐穴储液库2的数量，且盐穴储液库2的容积应大于盐穴储气库1的容积。所述盐穴储气库1运行系统包含的盐穴储气库1和盐穴储液库2，可以为新造腔体，也可以为已有采盐老腔；采用已有采盐老腔，其筛选具体标准为在已停产数年的盐穴老腔中，筛选出满足稳定性要求的老腔，即饱和卤水压井作用下，腔体长期稳定，未发生盐顶坍塌、地面沉降；在饱和卤水压力力下，气密封性符合要求；对盐穴顶板厚度不做要求。

上述恒压式盐穴储气库1运行方法在使用时，使用时，盐穴储气库1内卤水的液面位于卤水管5上方，同时卤水液面位于天然气管3的下方，盐穴储液库2内卤水的液面位于卤水管5上方，且卤水液面位于空气管4的下方，当压力高于或者低于正常井口压力范围时，卤水管5上的切断阀8阻断介质流通，保证盐穴储液库2和盐穴储气库1内压力恒定，防止卤水泄漏，使得天然气和空气混合，从而引起安全问题；

在注气排卤时，第一压缩机7将天然气输入到盐穴储气库1内，并在天然气被输入盐穴储气库1的同时，盐穴储气库1内的卤水通过卤水管5输送至盐穴储液库2内并储存，而脱气装置6分离卤水中溶解的天然气，原盐穴储液库2内的空气通过第二支管13上的空气放散阀14排出外部，流出盐穴储气库1的卤水体积小于盐穴储气库1的体积，同时第一压力控制器17监测盐穴储气库1内的压力，并实施控制第一注入阀门12的开度以及空气放散阀14的开度，保持盐穴储气库1内压力恒定，在此过程中第二注入阀门19和第一阀门11处于关闭状态；

在采气补液时，第二压缩机16将盐穴储液库2内的卤水通过卤水管5排放至盐穴储气库1内，脱气装置6分离卤水中的溶解的空气，防止天然气和空气混合，实现安全循环采气，返回盐穴储气库1内的卤水体积等于之前流出的卤水体积，第一阀门11打开，天然气通过脱水装置10由第一支管9排出，通过第二压力控制器18监测盐穴储液库2内的压力情况，控制空气放散阀14和第二注入阀门19的开度，并保证盐穴储液库1内压力恒定，在此过程中第一注入阀门12和空气放散阀14处于关闭状态。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。