地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统的制作方法

本发明属于能源开采技术领域，尤其涉及一种地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统。

背景技术：

当前世界上，利用盐岩溶腔进行能源地下储存的应用日渐增多，我国正在大力推行地下盐岩能源战略储备计划，成功建设和运营了江苏金坛地下盐岩储气库示范工程。

我国盐岩储库建设及盐矿开采中一般采用水溶法工艺，尤其是盐岩储库建设中，常采用单井油垫法水溶造腔工艺，造腔过程中，经常会出现造腔管柱弯曲破损等工程问题，导致无法正常将造腔管柱提出至地面，严重时，采取割管措施将造腔管柱舍弃于腔内。造腔管柱弯曲破损等工程问题，不仅增加了盐岩储库造腔成本，并且严重影响造腔进度和腔体形态控制。

盐岩水溶造腔是一个动态的流固耦合过程，造腔管柱与其输送的淡水及卤水之间相互作用，经过研究表明，造腔管柱在受限空间中自激振动导致的液固耦联动力失稳是诱导管柱发生严重弯曲或者破损的主要原因，因此有必要采取防破损造腔管柱系统，以增强管柱自身动力特性稳定性，以期预防造腔管柱在实际建设过程中发生弯曲破损等失稳事故。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统，为地下盐岩能源储库造腔管柱工程事故提供一种防范手段。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统，所述系统包括同轴且从内向外依次设置的造腔内管、造腔外管和生产套管，所述造腔内管的上端和所述造腔外管的上端固定并露出地表，所述造腔内管的下端设置在油垫的下方的盐层储库内，所述造腔外管和所述生产套管的下端位于所述油垫的上方，所述生产套管的下端和所述油垫之间形成裸井，其特征在于，

所述系统还包括筛管、延伸管以及扶正器，所述筛管的管壁上设置有多个筛孔，所述筛管以及所述延伸管依次同轴设置在所述造腔外管的下端，以形成防破损管柱，所述防破损管柱穿过所述油垫，并进入到所述盐层储库内，所述防破损管柱的下端不低于所述造腔内管的下端，所述扶正器设置在所述防破损管柱的下端和所述造腔内管的下端之间。

优选地，所述筛管的长度为位于所述油垫的下方的所述造腔内管长度的五分之一。

优选地，所述筛孔呈网格状分布在所述筛管5的管壁上。

优选地，所述筛孔的形状为圆形、椭圆形和方形的一种或组合。

进一步地，所述造腔外管的下端的外壁上设置有第一螺纹，所述筛管的上端设置有第一套筒，所述造腔外管的下端通过所述第一螺纹和所述第一套筒的配合螺纹连接在所述筛管的上端。

进一步地，所述筛管的下端的外壁上设置有第二螺纹，所述延伸管的上端设置有第二套筒，所述筛管的下端通过所述第二螺纹和所述第二套筒的配合螺纹连接在所述延伸管的上端。

可选地，所述延伸管的下端和所述造腔内管下端齐平设置。

可选地，所述延伸管的下端高于所述造腔内管的下端，所述延伸管的下端和所述造腔内管的下端的高度差为20cm至30cm。

进一步地，所述扶正器设置有多个，多个所述扶正器沿所述造腔内管的轴向间隔设置在所述延伸管的下端和所述造腔内管的下端之间。

更进一步地，所述扶正器包括第一环箍、第二环箍以及多个弹性条，其中，所述第一环箍和所述第二环箍间隔固定设置在所述造腔内管上，且所述第一环箍和所述第二环箍通过多个弹性条连接，每个所述弹性条均至少具有一个弧形凸起，所述弧形凸起顶设在所述延伸管的内壁上。

本发明的有益效果是：

本发明的一种地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统，由于筛管以及延伸管依次同轴设置在造腔外管的下端，以形成防破损管柱，且防破损管柱穿过油垫，并进入到盐层储库内，防破损管柱的下端不低于造腔内管的下端，扶正器设置在防破损管柱的下端和造腔内管的下端之间，这样不仅可以提高造腔外管和造腔内管的刚度，提高管柱系统的整体性，还可以对造腔内管进行防护，增强由造腔外管和造腔内管组成的造腔管柱自身动力特性稳定性，以期预防造腔管柱在受限空间中自激振动导致的液固耦联动力失稳的情况下，发生严重弯曲或者破损等失稳事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统的结果示意图；

图2为本发明实施例中的筛管的结构示意图；

图3为本发明实施例中的扶正器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的一种地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统的结果示意图，参见图1，该系统包括同轴且从内向外依次设置的造腔内管2、造腔外管1和生产套管3，造腔内管2的上端和造腔外管1的上端固定并露出地表，造腔内管2的下端设置在油垫6的下方的盐层储库9内，造腔外管1和生产套管3的下端位于油垫6的上方，生产套管3的下端和油垫6之间形成裸井4。

图2为本发明实施例中的筛管的结构示意图，结合图1及图2，该系统还包括筛管5、延伸管8以及扶正器7，筛管5的管壁上设置有多个筛孔10，筛管5以及延伸管8依次同轴设置在造腔外管1的下端，以形成防破损管柱，防破损管柱穿过油垫6，并进入到盐层储库9内，防破损管柱的下端不低于造腔内管2的下端，扶正器7设置在防破损管柱的下端和造腔内管2的下端之间。

本发明实施例的一种地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统，由于筛管以及延伸管依次同轴设置在造腔外管的下端，以形成防破损管柱，且防破损管柱穿过油垫，并进入到盐层储库内，防破损管柱的下端不低于造腔内管的下端，扶正器设置在防破损管柱的下端和造腔内管的下端之间，这样不仅可以提高造腔外管和造腔内管的刚度，提高管柱系统的整体性，还可以对造腔内管进行防护，增强由造腔外管和造腔内管组成的造腔管柱自身动力特性稳定性，以期预防造腔管柱在受限空间中自激振动导致的液固耦联动力失稳的情况下，发生严重弯曲或者破损等失稳事故。

本发明实施例中，生产套管3的下端需位于地表下一定深度处，生产套管3的埋深满足生产技术要求，造腔外管1的下端需位于油垫6的下方一定距离处，以防止油垫6从造腔外管1内部溢出。

本发明实施例中，筛管5可以和造腔外管1和造腔内管2的管材和型号相同，以方便取材加工制造。

本发明实施例中，筛管5的长度为位于油垫6的下方的造腔内管2长度的五分之一左右，优选为五分之一，具体长度可以根据盐岩储库造腔现场的出水速度情况进行调整。

结合图2，本发明实施例中，筛孔10呈网格状均匀分布在筛管5的管壁上，且筛孔10的形状为圆形、椭圆形和方形的一种或组合，这样，能过滤到进入到防破损管柱内的物体，防止体积过大的物体堵塞在造腔内外管之间。

当筛孔10的形状为圆形时，其大小可以为筛管直径的1％-2％，当筛孔10为其他形状时，其大小和圆形的筛孔10的大小类似，本发明实施例对此不作限制。

本发明实施例中，筛孔10的分布密度不宜过大，以保障筛管5的整体刚度。

进一步地，造腔外管1的下端的外壁上设置有第一螺纹，筛管5的上端设置有第一套筒，造腔外管1的下端通过第一螺纹和第一套筒的配合螺纹连接在筛管5的上端，以实现造腔外管1和筛管5的连接，本发明实施例由于将筛管5设置在造腔外管1的管口附近，不会对盐岩储库造腔流场产生影响，从而保证本地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统不会有影响造腔效果的其他隐性因素。

本发明实施例中，延伸管8也可以和造腔外管1和造腔内管2的管材和型号相同，以方便取材加工制造。

进一步地，本发明实施例中，筛管5的下端的外壁上设置有第二螺纹，延伸管8的上端设置有第二套筒，筛管5的下端通过第二螺纹和第二套筒的配合螺纹连接在延伸管8的上端，以实现延伸管8和筛管5的连接。

本发明实施例中，，延伸管8可以由多个管道通过上述连接方式拼接而成，以方便施工。

本发明实施例中，延伸管8的下端和造腔内管2下端可以齐平设置，或，延伸管8的下端高于造腔内管2的下端，延伸管8的下端和造腔内管2的下端的高度差为20cm至30cm。

结合图1，本发明实施例中，扶正器7可以设置有多个，多个扶正器7沿造腔内管2的轴向间隔设置在延伸管8的下端和造腔内管2的下端之间。

图3为本发明实施例中的扶正器的结构示意图，结合图3，本发明实施例中，扶正器7可以包括第一环箍7.1、第二环箍7.2以及多个弹性条7.3，其中，第一环箍7.1和第二环箍7.2间隔固定设置在造腔内管2上，且第一环箍7.1和第二环箍7.2通过多个弹性条7.3连接，每个弹性条7.3均至少具有一个弧形凸起7.4，弧形凸起7.4顶设在延伸管8的内壁上。

本发明实施例中，由于造腔内管和造腔外管上端是固定的，而造腔内管下端和延伸管之间设置了扶正器，使造腔内管和延伸管之间形成了弹性接触，不仅增强了管柱系统的整体性，还可以增加造腔内外管的刚性，使得在液固耦联诱导的自激振动存在的情况下，延伸管压缩弹性条，防止造腔内管发生较大幅度的振动，但当液固耦联诱导的自激振动的情况去除后，弹性条回位，从而使造腔内管恢复至正常工位。

本发明实施例中，第一环箍7.1和第二环箍7.2可以通过螺栓固定在造腔内管2上，或者通过端部自锁来实现固定在造腔内管2上，本发明实施例对此不作限制。

本发明实施例的扶正器7不会对造腔管柱材料造成磨损，扶正器7添加在造腔内管2和延伸管8之间，不影响盐岩储库造腔流场，从而保证地下盐岩能源储库水溶造腔防破损管柱系统不会有影响造腔效果的其他隐性因素。

在实施时，先在盐矿地下水溶开采或盐岩储库建设中，首先钻一口井至目标高程，然后固井形成生产套管3，仍然会保留有一段裸井4，将造腔外管1和造腔内管2布置于生产套管3中，将筛管5与造腔外管1连接，然后依次连接延伸管8，在延伸管8与造腔内管2之间的环形空间安装扶正器7。

通过造腔内管2流进淡水，造腔外管1、筛管5和延伸管8输出卤水，或者造腔外管1、筛管5和延伸管8流进淡水，造腔内管2输出卤水，利用油垫6限制盐岩向上溶解来控制腔体形态，最终形成盐岩储库9。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。