E-mail Alert2020年 42卷 第4期
2020, 42(4): 385-392.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.001
摘要:
通过地质导向软件精确控制水平井井眼轨迹是提高储层钻遇率、高效开发非常规油气田的关键。通过文献调研，综述了国内外地质导向软件发展及应用现状，探讨了地质导向软件的关键模块和实现模块功能算法，并针对国内实际情况，给出地质导向软件国产化发展建议；综合勘探开发实际需求和科技发展方向，分析了地质导向软件的未来趋势。
通过地质导向软件精确控制水平井井眼轨迹是提高储层钻遇率、高效开发非常规油气田的关键。通过文献调研，综述了国内外地质导向软件发展及应用现状，探讨了地质导向软件的关键模块和实现模块功能算法，并针对国内实际情况，给出地质导向软件国产化发展建议；综合勘探开发实际需求和科技发展方向，分析了地质导向软件的未来趋势。
2020, 42(4): 393-401.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.002
摘要:
超长水平段水平井技术已经成为低渗透、非常规油气资源开发的重要技术保障，国内已钻成了多口3 000 m及以上长水平段水平井。由于水平段过长，导致摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难、井眼清洁困难、钻压施加难、井壁稳定性差等问题。针对这些难点梳理了3 000 m及以上长水平段水平井钻井的关键技术，包括井眼轨道优化设计、井眼轨迹控制、钻井液性能提高、降摩减阻和“一趟钻”等。在此基础上提出了3 000 m长水平段水平井技术发展方向，以助于提高该技术的应用效果和技术整体水平。
超长水平段水平井技术已经成为低渗透、非常规油气资源开发的重要技术保障，国内已钻成了多口3 000 m及以上长水平段水平井。由于水平段过长，导致摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难、井眼清洁困难、钻压施加难、井壁稳定性差等问题。针对这些难点梳理了3 000 m及以上长水平段水平井钻井的关键技术，包括井眼轨道优化设计、井眼轨迹控制、钻井液性能提高、降摩减阻和“一趟钻”等。在此基础上提出了3 000 m长水平段水平井技术发展方向，以助于提高该技术的应用效果和技术整体水平。
2020, 42(4): 402-407.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.003
摘要:
冀中坳陷束鹿凹陷J45断块地质条件复杂，沙河街组一段地层底部发育大段盐膏岩，该盐膏岩蠕变速率快、蠕变非均匀应力大，且对井筒工作液污染严重，其下部紧邻沙河街二段储层产状变化较快，内部单个砂组厚度较薄。针对以上情况，从井眼轨道设计、储层轨迹控制、套损套变预防和固井质量保证等方面着手，分析、整理出该断块水平井开发时存在的难点，并针对性采用了双增六段制剖面设计、地质工程一体化导向、双层组合套管注机油及抗盐水泥浆体系等系列技术对策。通过4口水平井的现场应用及不断改进，逐步形成了J45断块独有的盐下水平井钻井配套技术。
冀中坳陷束鹿凹陷J45断块地质条件复杂，沙河街组一段地层底部发育大段盐膏岩，该盐膏岩蠕变速率快、蠕变非均匀应力大，且对井筒工作液污染严重，其下部紧邻沙河街二段储层产状变化较快，内部单个砂组厚度较薄。针对以上情况，从井眼轨道设计、储层轨迹控制、套损套变预防和固井质量保证等方面着手，分析、整理出该断块水平井开发时存在的难点，并针对性采用了双增六段制剖面设计、地质工程一体化导向、双层组合套管注机油及抗盐水泥浆体系等系列技术对策。通过4口水平井的现场应用及不断改进，逐步形成了J45断块独有的盐下水平井钻井配套技术。
2020, 42(4): 408-413.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.004
摘要:
针对封隔器胶筒因肩部应力集中导致的密封失效问题，提出了一种基于纳米流控系统的封隔器胶筒肩部防护装置。该肩部防护装置由楔形金属环和环形弹性层组成，弹性层具有独特的压力-体积变化特性和压力传递性能，可消除封隔器胶筒肩部应力集中现象。以ZSM-5型沸石与甘油所构成的纳米流控系统填充弹性层，通过压力-位移特性测试实验，研究了弹性层的可重复使用性及不同加载速率下系统的压力阈值及最大压力下的有效形变量。结果表明ZSM-5型沸石-甘油配方具有良好的可重复使用性，可以作为肩部防护装置环形弹性层的填料。加载速率在0.01~0.1 mm/s范围内变化时，弹性层压力阈值可稳定在17±2 MPa范围内；不同加载速率下，最大压力下的有效形变量均大于58 mm3/g，加载速率越大，变形量越大，符合弹性层的性能需求。通过调整纳米多孔介质与功能流体的配方，环形弹性层的性能在很大范围内可调，适用于多种复杂工况。
针对封隔器胶筒因肩部应力集中导致的密封失效问题，提出了一种基于纳米流控系统的封隔器胶筒肩部防护装置。该肩部防护装置由楔形金属环和环形弹性层组成，弹性层具有独特的压力-体积变化特性和压力传递性能，可消除封隔器胶筒肩部应力集中现象。以ZSM-5型沸石与甘油所构成的纳米流控系统填充弹性层，通过压力-位移特性测试实验，研究了弹性层的可重复使用性及不同加载速率下系统的压力阈值及最大压力下的有效形变量。结果表明ZSM-5型沸石-甘油配方具有良好的可重复使用性，可以作为肩部防护装置环形弹性层的填料。加载速率在0.01~0.1 mm/s范围内变化时，弹性层压力阈值可稳定在17±2 MPa范围内；不同加载速率下，最大压力下的有效形变量均大于58 mm3/g，加载速率越大，变形量越大，符合弹性层的性能需求。通过调整纳米多孔介质与功能流体的配方，环形弹性层的性能在很大范围内可调，适用于多种复杂工况。
2020, 42(4): 414-416.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.005
摘要:
砾石充填完井作业时间长，质量控制难度大，充填效率难以保证，用于海上油田综合成本较高，工艺应用受限。研发一种新型预充填筛管，并在渤海QHD32-6油田调整井中使用。新型预充填防砂筛管是在车间充填砾石后，直接下入生产井完井防砂井段，依靠充填砾石层实现高效防砂，与传统预充填筛管相比，预充填的砾石不固结，密度低，亲油疏水，具有强自洁能力。现场使用表明：新型预充填筛管在挡砂精度、抗堵能力、下入阻力方面有显著优势，且具有部分控水功能，是可部分替代现场砾石充填防砂完井的新型防砂工具，可用于提速增效、增油控水，大位移水平井的高效防砂。
砾石充填完井作业时间长，质量控制难度大，充填效率难以保证，用于海上油田综合成本较高，工艺应用受限。研发一种新型预充填筛管，并在渤海QHD32-6油田调整井中使用。新型预充填防砂筛管是在车间充填砾石后，直接下入生产井完井防砂井段，依靠充填砾石层实现高效防砂，与传统预充填筛管相比，预充填的砾石不固结，密度低，亲油疏水，具有强自洁能力。现场使用表明：新型预充填筛管在挡砂精度、抗堵能力、下入阻力方面有显著优势，且具有部分控水功能，是可部分替代现场砾石充填防砂完井的新型防砂工具，可用于提速增效、增油控水，大位移水平井的高效防砂。
2020, 42(4): 417-424.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.006
摘要:
SAGD快速启动技术是一种利用岩石力学扩容原理来增强SAGD启动性能的技术，是超稠油/油砂储层SAGD开发过程中预热阶段高效启动的重要手段。从油砂扩容机理、油砂扩容的增产增注机理、扩容与水力压裂的区别3个方面分析阐述了SAGD快速启动的技术机理,并回顾了国内外SAGD快速启动技术的发展历程。根据矿场实践，总结了SAGD快速启动技术"地质工程一体化设计、施工流程标准化、施工过程可视化"配套成果。通过储层物性及非均质性、地质力学参数及原位地应力条件对扩容启动过程的影响分析，提出了SAGD快速启动面临的技术挑战并指出发展方向。未来SAGD快速启动技术应持续攻关溶剂辅助扩容、边井辅助扩容、分段差异化扩容、脉冲式强化扩容等衍生技术，以进一步增强该技术的适应性，推动其纵深方向的发展。
SAGD快速启动技术是一种利用岩石力学扩容原理来增强SAGD启动性能的技术，是超稠油/油砂储层SAGD开发过程中预热阶段高效启动的重要手段。从油砂扩容机理、油砂扩容的增产增注机理、扩容与水力压裂的区别3个方面分析阐述了SAGD快速启动的技术机理,并回顾了国内外SAGD快速启动技术的发展历程。根据矿场实践，总结了SAGD快速启动技术"地质工程一体化设计、施工流程标准化、施工过程可视化"配套成果。通过储层物性及非均质性、地质力学参数及原位地应力条件对扩容启动过程的影响分析，提出了SAGD快速启动面临的技术挑战并指出发展方向。未来SAGD快速启动技术应持续攻关溶剂辅助扩容、边井辅助扩容、分段差异化扩容、脉冲式强化扩容等衍生技术，以进一步增强该技术的适应性，推动其纵深方向的发展。
2020, 42(4): 425-431.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.007
摘要:
由于酸压施工的高成本及高风险，在设计阶段需要对酸蚀裂缝导流能力这一影响酸压改造效果的关键参数进行预测。目前关于酸蚀裂缝导流能力预测的研究尚存在一些问题，通常情况未考虑酸蚀裂缝长期导流能力的变化，导致预测的产能与实际产能存在一定差异。基于酸蚀裂缝闭合机理，考虑酸蚀裂缝中粗糙接触面上岩石的溶解、扩散和自由面上的溶解沉淀这3个过程的综合作用，建立了考虑压力溶解作用的酸蚀裂缝长期导流能力预测模型。研究表明，压力溶解作用对于酸蚀裂缝长期导流能力的影响不可忽略；压力溶解过程主要受控于裂缝间的化学势的影响，当体系达到平衡，反应停止；裂缝初始宽度、裂缝间初始接触面积比等因素都会影响压力溶解作用的强弱，裂缝初始宽度越大，裂缝间初始接触面积比越小，压力溶解作用越强，裂缝宽度下降越快。研究成果可以提高酸蚀裂缝导流能力的预测精度，为酸压设计提供可靠的参数，更为准确地描述酸压后产能的递减规律。
由于酸压施工的高成本及高风险，在设计阶段需要对酸蚀裂缝导流能力这一影响酸压改造效果的关键参数进行预测。目前关于酸蚀裂缝导流能力预测的研究尚存在一些问题，通常情况未考虑酸蚀裂缝长期导流能力的变化，导致预测的产能与实际产能存在一定差异。基于酸蚀裂缝闭合机理，考虑酸蚀裂缝中粗糙接触面上岩石的溶解、扩散和自由面上的溶解沉淀这3个过程的综合作用，建立了考虑压力溶解作用的酸蚀裂缝长期导流能力预测模型。研究表明，压力溶解作用对于酸蚀裂缝长期导流能力的影响不可忽略；压力溶解过程主要受控于裂缝间的化学势的影响，当体系达到平衡，反应停止；裂缝初始宽度、裂缝间初始接触面积比等因素都会影响压力溶解作用的强弱，裂缝初始宽度越大，裂缝间初始接触面积比越小，压力溶解作用越强，裂缝宽度下降越快。研究成果可以提高酸蚀裂缝导流能力的预测精度，为酸压设计提供可靠的参数，更为准确地描述酸压后产能的递减规律。
2020, 42(4): 432-437.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.008
摘要:
目前聚合物驱调整措施和参数优化的具体研究方法中，很少有针对单井注聚效果开展的研究，缺乏可借鉴的技术经验。将聚驱含水变化曲线划分为4个阶段，分别为未见效期、含水下降期、持续见效期和含水回返期；同时利用见效时间、含水降低幅度和见效有效期3个参数，定量表征含水规律。通过综合数值模拟和数理统计学方法找到不同含水阶段的主控因素，并且基于多元回归方法，得到主控因素与含水定量表征参数的数学模型，从而建立了不同含水阶段聚合物注入参数的优化决策模型。研究结果表明，未见效期，要以建立阻力系数为核心，开展均衡注采措施；含水下降期，要以提高注入速度为核心，开展引效促效措施；持续见效期和含水回返期，要以改变聚合物浓度为核心，开展差异化注入。渤海SZ油田根据每口油井含水所处的阶段，实施“一井一策”，2019年实施了10井次聚驱参数优化，累增油2.4×104 m3。
目前聚合物驱调整措施和参数优化的具体研究方法中，很少有针对单井注聚效果开展的研究，缺乏可借鉴的技术经验。将聚驱含水变化曲线划分为4个阶段，分别为未见效期、含水下降期、持续见效期和含水回返期；同时利用见效时间、含水降低幅度和见效有效期3个参数，定量表征含水规律。通过综合数值模拟和数理统计学方法找到不同含水阶段的主控因素，并且基于多元回归方法，得到主控因素与含水定量表征参数的数学模型，从而建立了不同含水阶段聚合物注入参数的优化决策模型。研究结果表明，未见效期，要以建立阻力系数为核心，开展均衡注采措施；含水下降期，要以提高注入速度为核心，开展引效促效措施；持续见效期和含水回返期，要以改变聚合物浓度为核心，开展差异化注入。渤海SZ油田根据每口油井含水所处的阶段，实施“一井一策”，2019年实施了10井次聚驱参数优化，累增油2.4×104 m3。
2020, 42(4): 438-443.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.009
摘要:
生物采油技术中，微生物驱提高采收率的效果不佳，多年来一直处于探索阶段；而生物表面活性剂用于采油的几十年，地下发酵微生物驱提高采收率一般不超过5%。为了解决产表面活性剂菌微生物驱在实验室和现场应用效果不理想的问题，研究了产鼠李糖脂的铜绿假单胞菌菌株Bsw的生物表面活性剂合成积累规律，进行了以菌株Bsw为核心的微生物驱实验。30 cm方岩心驱油实验结果表明，采油工艺影响驱油效果，地下厌氧发酵法只能提高采收率2.83%，而采用地面好氧发酵充分积累产物的发酵液的工艺的方法可以提高采收率15.63%；Bsw菌株积累的有效产物是提高采收率的关键因素，该菌株厌氧降解原油的功能对提高采收率贡献较小。研究结果为生物采油技术提高油田采收率提供了技术支持。
生物采油技术中，微生物驱提高采收率的效果不佳，多年来一直处于探索阶段；而生物表面活性剂用于采油的几十年，地下发酵微生物驱提高采收率一般不超过5%。为了解决产表面活性剂菌微生物驱在实验室和现场应用效果不理想的问题，研究了产鼠李糖脂的铜绿假单胞菌菌株Bsw的生物表面活性剂合成积累规律，进行了以菌株Bsw为核心的微生物驱实验。30 cm方岩心驱油实验结果表明，采油工艺影响驱油效果，地下厌氧发酵法只能提高采收率2.83%，而采用地面好氧发酵充分积累产物的发酵液的工艺的方法可以提高采收率15.63%；Bsw菌株积累的有效产物是提高采收率的关键因素，该菌株厌氧降解原油的功能对提高采收率贡献较小。研究结果为生物采油技术提高油田采收率提供了技术支持。
2020, 42(4): 444-448.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.010
摘要:
总结国内外盐穴储气库建设技术发展趋势，认为国外的丛式井布井方法、大井眼井身结构与大排量造腔、卤水回注地下等技术手段值得借鉴。同时国内盐穴储气库建设仍面临优质库址资源少、造腔周期长、腔体有效利用率低等难题。为破解这一系列难题，在开展市场化运作模式探索的同时，更需要加大核心技术攻关，加强建库地质评价、钻完井工程、造腔设计与控制、复杂连通老腔利用、扩大储气空间等多个方面核心技术的研究，大幅度提高储气库建库效率，促进我国盐穴储气库可持续发展。
总结国内外盐穴储气库建设技术发展趋势，认为国外的丛式井布井方法、大井眼井身结构与大排量造腔、卤水回注地下等技术手段值得借鉴。同时国内盐穴储气库建设仍面临优质库址资源少、造腔周期长、腔体有效利用率低等难题。为破解这一系列难题，在开展市场化运作模式探索的同时，更需要加大核心技术攻关，加强建库地质评价、钻完井工程、造腔设计与控制、复杂连通老腔利用、扩大储气空间等多个方面核心技术的研究，大幅度提高储气库建库效率，促进我国盐穴储气库可持续发展。
2020, 42(4): 449-453.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.011
摘要:
我国盐岩地层通常伴有厚夹层，针对厚夹层的盐岩地质条件，采用单井双腔的造腔方式，避开建库层段厚夹层，利用厚夹层的上部和下部盐层资源造腔，可提高盐岩资源利用率，扩大单井有效储气空间。以我国楚州盐矿厚夹层上、下两段盐层为造腔目标，设计单井双腔造腔方案开展模拟预测，对单井双腔建腔的钻井、造腔等工程费用进行测算，并与单井单腔造腔方案对比，结果表明：在特定的地质条件下，单井双腔造腔方案的有效体积为27.8×104 m3，单井单腔方案的有效体积为18.0×104 m3，采用单井双腔比单井单腔增加有效体积约54.4%，增加工作气量41.5%，节约单方建腔投资约21%。因此，单井双腔的造腔方式在储气库空间体积利用及单方地下工程投资等方面具有明显优势，有必要加强攻关研究与推广应用。
我国盐岩地层通常伴有厚夹层，针对厚夹层的盐岩地质条件，采用单井双腔的造腔方式，避开建库层段厚夹层，利用厚夹层的上部和下部盐层资源造腔，可提高盐岩资源利用率，扩大单井有效储气空间。以我国楚州盐矿厚夹层上、下两段盐层为造腔目标，设计单井双腔造腔方案开展模拟预测，对单井双腔建腔的钻井、造腔等工程费用进行测算，并与单井单腔造腔方案对比，结果表明：在特定的地质条件下，单井双腔造腔方案的有效体积为27.8×104 m3，单井单腔方案的有效体积为18.0×104 m3，采用单井双腔比单井单腔增加有效体积约54.4%，增加工作气量41.5%，节约单方建腔投资约21%。因此，单井双腔的造腔方式在储气库空间体积利用及单方地下工程投资等方面具有明显优势，有必要加强攻关研究与推广应用。
2020, 42(4): 454-458.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.012
摘要:
金坛储气库茅兴矿区在建库过程中钻遇一微渗层，该微渗层具有一定的漏失特性且广泛、连续分布在工区内，给井位部署及后期建库带来了较大挑战。为加深对该微渗层的认识、降低其对建库的不利影响，对该微渗层的分布特征、岩心特征、成分、渗透性等物理性质进行了研究。三维地震勘探和钻井施工表明，该微渗层位于造腔盐层段内，距离盐顶平均距离约20 m，平均厚度约为0.8 m且在该工区内均有分布。取样结果表明：该微渗层主要成分为泥岩，且大量分布微裂缝，以纵向微裂缝为主，裂缝密度10~20条/m，裂缝长度10~200 mm；纵向微裂缝被盐硝等物质充填，充填物处于未压实或欠压实以及裂隙未完全被结晶充填状态，是影响该微渗层密闭性的主要因素；试验测得微渗层孔隙度为7.52%~14.18%，平均值为11.74%，渗透率为0.11×10−3~21.2×10−3 μm2，平均值为8.155×10−3 μm2，是造成漏失的主要原因。研究结果可为该区域后期布井和完井结构优化提供基础参数和技术参考。
金坛储气库茅兴矿区在建库过程中钻遇一微渗层，该微渗层具有一定的漏失特性且广泛、连续分布在工区内，给井位部署及后期建库带来了较大挑战。为加深对该微渗层的认识、降低其对建库的不利影响，对该微渗层的分布特征、岩心特征、成分、渗透性等物理性质进行了研究。三维地震勘探和钻井施工表明，该微渗层位于造腔盐层段内，距离盐顶平均距离约20 m，平均厚度约为0.8 m且在该工区内均有分布。取样结果表明：该微渗层主要成分为泥岩，且大量分布微裂缝，以纵向微裂缝为主，裂缝密度10~20条/m，裂缝长度10~200 mm；纵向微裂缝被盐硝等物质充填，充填物处于未压实或欠压实以及裂隙未完全被结晶充填状态，是影响该微渗层密闭性的主要因素；试验测得微渗层孔隙度为7.52%~14.18%，平均值为11.74%，渗透率为0.11×10−3~21.2×10−3 μm2，平均值为8.155×10−3 μm2，是造成漏失的主要原因。研究结果可为该区域后期布井和完井结构优化提供基础参数和技术参考。
2020, 42(4): 459-462.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.013
摘要:
为解决盐穴储气库区块内布井困难、建井数量少、库容量和工作气量达不到区块建库需求等问题，通过定向井井眼轨道设计、套管下入等问题分析，提出适用于金坛盐矿区地质条件的盐穴储气库丛式定向注采井的设计方案，区块布井数量由前期可研方案的12口井，调整至20口井。定向井布井方式较常规直井布井方式井数增加60%以上，经济效益和社会效益明显。实践表明，定向钻井适合于金坛区块情况，可明显增加区块库容量，最大限度合理利用盐矿资源。金坛地区现场实施定向井18井次，井筒质量等各项参数符合建库需求，未来可扩大至其他盐穴储气库区块，对加快国内盐穴储气库建库效率具有重要意义。
为解决盐穴储气库区块内布井困难、建井数量少、库容量和工作气量达不到区块建库需求等问题，通过定向井井眼轨道设计、套管下入等问题分析，提出适用于金坛盐矿区地质条件的盐穴储气库丛式定向注采井的设计方案，区块布井数量由前期可研方案的12口井，调整至20口井。定向井布井方式较常规直井布井方式井数增加60%以上，经济效益和社会效益明显。实践表明，定向钻井适合于金坛区块情况，可明显增加区块库容量，最大限度合理利用盐矿资源。金坛地区现场实施定向井18井次，井筒质量等各项参数符合建库需求，未来可扩大至其他盐穴储气库区块，对加快国内盐穴储气库建库效率具有重要意义。
2020, 42(4): 467-470.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.015
摘要:
我国盐穴储气库建库地质条件复杂，优选建库区域及层段是盐穴储气库高效建库的基础。以平顶山、淮安、安宁、楚州4座盐穴储气库为研究对象，针对不同建库区、不同建库层段、不同特征岩性开展岩心水溶组分分析化验，归纳了4座储气库建库地层水溶特性，分析了不同地区造腔影响因素，并提出相应建库对策：（1）平顶山加强夹层垮塌的控制和预测；（2）淮安采取水平井工艺避开厚夹层；（3）安宁采取防垢、除垢措施减小管道结垢对工程的不利影响；（4）楚州采取提高残渣有效空间动用率的方式增大库容。
我国盐穴储气库建库地质条件复杂，优选建库区域及层段是盐穴储气库高效建库的基础。以平顶山、淮安、安宁、楚州4座盐穴储气库为研究对象，针对不同建库区、不同建库层段、不同特征岩性开展岩心水溶组分分析化验，归纳了4座储气库建库地层水溶特性，分析了不同地区造腔影响因素，并提出相应建库对策：（1）平顶山加强夹层垮塌的控制和预测；（2）淮安采取水平井工艺避开厚夹层；（3）安宁采取防垢、除垢措施减小管道结垢对工程的不利影响；（4）楚州采取提高残渣有效空间动用率的方式增大库容。
2020, 42(4): 471-475.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.016
摘要:
在金坛盐穴储气库工程建设中，由于缺乏造腔经验，导致造腔速度慢，盐腔有效体积小，严重制约了建库速度。为提高造腔有效体积和造腔速度，对现场造腔生产数据进行了分析，对造腔关键技术进行了优化：注水循环方式以反循环为主，正循环为辅；第一次建槽时，油垫距内管口一般为30~40 m，建腔期油垫提升高度约15 m，封顶期不大于10 m；注水排量循序渐进，平稳恒定，建槽期平均注水排量为80~90 m3/h，建腔期平均注水排量为90~100 m3/h；建腔期正、反循环造腔内外管优化距离分别不低于45、10 m，可有效保证排卤质量浓度。该研究可为盐穴储气库造腔参数优化提供指导。
在金坛盐穴储气库工程建设中，由于缺乏造腔经验，导致造腔速度慢，盐腔有效体积小，严重制约了建库速度。为提高造腔有效体积和造腔速度，对现场造腔生产数据进行了分析，对造腔关键技术进行了优化：注水循环方式以反循环为主，正循环为辅；第一次建槽时，油垫距内管口一般为30~40 m，建腔期油垫提升高度约15 m，封顶期不大于10 m；注水排量循序渐进，平稳恒定，建槽期平均注水排量为80~90 m3/h，建腔期平均注水排量为90~100 m3/h；建腔期正、反循环造腔内外管优化距离分别不低于45、10 m，可有效保证排卤质量浓度。该研究可为盐穴储气库造腔参数优化提供指导。
2020, 42(4): 476-480.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.017
摘要:
针对国内盐穴储气库普遍存在的盐岩层厚度小、隔夹层厚度大的问题，提出采用具有造腔成本低、成腔率高的水平井多步法造腔技术。通过建立物理相似实验平台开展不同排量对水平腔体形态影响的实验，研究水平井造腔腔体形态扩展与排量的关系。结果表明：当排量为5~10 mL/min时，腔体发展呈现不均匀性，腔体最终呈“鞋”形态；当排量为20~30 mL/min时，腔体形成的顶部高度差较小，形状规则，呈圆柱形；造腔排量存在一临界值，该临界排量为20 mL/min，高于该临界值时，单位时间内的腔体累积产盐量随排量增大而减小，低于临界值时，腔体累积产盐量随着排量增大而增大。通过合理调配造腔参数，水平腔体最终呈“隧道”形。该研究对水平多步法造腔技术应用提供了一定理论基础并为水平井造腔在盐穴储气库规模化使用提供技术支持和借鉴。
针对国内盐穴储气库普遍存在的盐岩层厚度小、隔夹层厚度大的问题，提出采用具有造腔成本低、成腔率高的水平井多步法造腔技术。通过建立物理相似实验平台开展不同排量对水平腔体形态影响的实验，研究水平井造腔腔体形态扩展与排量的关系。结果表明：当排量为5~10 mL/min时，腔体发展呈现不均匀性，腔体最终呈“鞋”形态；当排量为20~30 mL/min时，腔体形成的顶部高度差较小，形状规则，呈圆柱形；造腔排量存在一临界值，该临界排量为20 mL/min，高于该临界值时，单位时间内的腔体累积产盐量随排量增大而减小，低于临界值时，腔体累积产盐量随着排量增大而增大。通过合理调配造腔参数，水平腔体最终呈“隧道”形。该研究对水平多步法造腔技术应用提供了一定理论基础并为水平井造腔在盐穴储气库规模化使用提供技术支持和借鉴。
2020, 42(4): 481-485.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.018
摘要:
盐穴储气库使用柴油作为阻溶剂，成本高，油水分离难度大，容易污染环境。氮气作为阻溶剂成本较低，环境友好无污染。为此开展了盐穴储气库氮气阻溶现场试验，结合气液界面控制方法，针对造腔过程中气液界面在裸眼和腔顶2种情况，建立氮气注入量计算式，在金坛储气库进行了2个阶段的氮气阻溶现场试验，结果表明，考虑10%~20%的损耗后，计算得到的注氮量和实际注氮量相符，试验井增加腔体体积约5×104 m3，气液界面稳定，腔体形状规则，与设计基本一致。
盐穴储气库使用柴油作为阻溶剂，成本高，油水分离难度大，容易污染环境。氮气作为阻溶剂成本较低，环境友好无污染。为此开展了盐穴储气库氮气阻溶现场试验，结合气液界面控制方法，针对造腔过程中气液界面在裸眼和腔顶2种情况，建立氮气注入量计算式，在金坛储气库进行了2个阶段的氮气阻溶现场试验，结果表明，考虑10%~20%的损耗后，计算得到的注氮量和实际注氮量相符，试验井增加腔体体积约5×104 m3，气液界面稳定，腔体形状规则，与设计基本一致。
2020, 42(4): 486-489.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.019
摘要:
受制氮工艺影响，在氮气阻溶过程中，注入的氮气中含有一定量的氧气，导致井下及井口金属材质出现腐蚀，影响后期储气库的安全平稳运行。通过室内高温高压腐蚀失重试验，并结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表面分析技术，分别测试了氮气阻溶造腔工况下氮气浓度、井下温度和井下压力对N80套管在高矿化度盐水环境中的气液两相腐蚀速率，量化了不同因素对管柱腐蚀的影响程度。实验结果表明：现场工况条件下，氮气浓度从80%增加到99.99%，液相腐蚀速率由1.362 9 mm/a降为0.041 9 mm/a，气相腐蚀速率由0.0176 mm/a变为无腐蚀状态；温度从10 ℃增加到40 ℃，液相腐蚀速率由0.341 4 mm/a升高到0.482 9 mm/a，气相腐蚀速率由0.0051 mm/a升高到0.0089 mm/a；压力从10 MPa升高至14 MPa，液相腐蚀速率由0.544 2 mm/a升高到0.605 9 mm/a，气相腐蚀速率由0.006 6 mm/a升高到0.008 9 mm/a。根据上述实验结果，在氮气阻溶造腔实际工况下，当氮气浓度高于95%时，N80造腔管柱气液两相腐蚀速率可满足3~5年的造腔需求，认为95%氮气浓度作为阻溶剂的使用纯度下限，可为氮气阻溶造腔现场操作及制氮方式选择提供依据。
受制氮工艺影响，在氮气阻溶过程中，注入的氮气中含有一定量的氧气，导致井下及井口金属材质出现腐蚀，影响后期储气库的安全平稳运行。通过室内高温高压腐蚀失重试验，并结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表面分析技术，分别测试了氮气阻溶造腔工况下氮气浓度、井下温度和井下压力对N80套管在高矿化度盐水环境中的气液两相腐蚀速率，量化了不同因素对管柱腐蚀的影响程度。实验结果表明：现场工况条件下，氮气浓度从80%增加到99.99%，液相腐蚀速率由1.362 9 mm/a降为0.041 9 mm/a，气相腐蚀速率由0.0176 mm/a变为无腐蚀状态；温度从10 ℃增加到40 ℃，液相腐蚀速率由0.341 4 mm/a升高到0.482 9 mm/a，气相腐蚀速率由0.0051 mm/a升高到0.0089 mm/a；压力从10 MPa升高至14 MPa，液相腐蚀速率由0.544 2 mm/a升高到0.605 9 mm/a，气相腐蚀速率由0.006 6 mm/a升高到0.008 9 mm/a。根据上述实验结果，在氮气阻溶造腔实际工况下，当氮气浓度高于95%时，N80造腔管柱气液两相腐蚀速率可满足3~5年的造腔需求，认为95%氮气浓度作为阻溶剂的使用纯度下限，可为氮气阻溶造腔现场操作及制氮方式选择提供依据。
2020, 42(4): 490-496.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.020
摘要:
随着国家对能源需求量的日益增加，盐穴储气库在天然气应急调峰和能源战略储备中的作用越来越大。储气库的运行参数设计决定了库区的工作气量和日常调峰能力，是影响储气库经济效益的关键因素。以金坛储气库H1井为背景，建立三维地质力学模型，对腔体下限运行压力及采气速率进行优化设计和数值模拟计算，并引入稳定性评价指标对计算结果进行检验，探讨了盐穴储气库注采参数对腔体注采运行安全性的影响。结果表明腔体稳定性随下限运行压力的升高而增加，随采气速率的升高而降低，夹层和腔顶平直处是腔体安全性的薄弱位置。该研究可为盐穴型储气库注采运行参数设计提供参考。
随着国家对能源需求量的日益增加，盐穴储气库在天然气应急调峰和能源战略储备中的作用越来越大。储气库的运行参数设计决定了库区的工作气量和日常调峰能力，是影响储气库经济效益的关键因素。以金坛储气库H1井为背景，建立三维地质力学模型，对腔体下限运行压力及采气速率进行优化设计和数值模拟计算，并引入稳定性评价指标对计算结果进行检验，探讨了盐穴储气库注采参数对腔体注采运行安全性的影响。结果表明腔体稳定性随下限运行压力的升高而增加，随采气速率的升高而降低，夹层和腔顶平直处是腔体安全性的薄弱位置。该研究可为盐穴型储气库注采运行参数设计提供参考。
2020, 42(4): 497-500.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.021
摘要:
注气排卤是实现盐穴储气库腔体注采运行的重要工序，目前国内注气排卤工艺存在管柱注排过流面积小、排卤周期长、带压起出排卤管柱风险大、工序复杂等问题。结合金坛盐穴储气库现场情况，研制了新型高效注排采一体化管柱，并通过入井试验开展了管柱的可行性、时效性、安全性及经济性的研究。结果表明，采用新工艺后平均排卤速度由108.59 m3/h上升至136.94 m3/h，排卤效率提高约26%，单口井平均注气排卤时间从115 d缩短至91 d，节省注气排卤时间24 d；采用丢手丢弃尾管，省去了带压起排卤管工序，缩减作业时间10~15 d。新型高效注排采一体化管柱可有效提高建库速度，减少安全风险，降低建库成本，可以在盐穴储气库建设过程中推广使用。
注气排卤是实现盐穴储气库腔体注采运行的重要工序，目前国内注气排卤工艺存在管柱注排过流面积小、排卤周期长、带压起出排卤管柱风险大、工序复杂等问题。结合金坛盐穴储气库现场情况，研制了新型高效注排采一体化管柱，并通过入井试验开展了管柱的可行性、时效性、安全性及经济性的研究。结果表明，采用新工艺后平均排卤速度由108.59 m3/h上升至136.94 m3/h，排卤效率提高约26%，单口井平均注气排卤时间从115 d缩短至91 d，节省注气排卤时间24 d；采用丢手丢弃尾管，省去了带压起排卤管工序，缩减作业时间10~15 d。新型高效注排采一体化管柱可有效提高建库速度，减少安全风险，降低建库成本，可以在盐穴储气库建设过程中推广使用。
2020, 42(4): 501-506.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.022
摘要:
盐穴储气库运行过程中垫底气始终无法采出，增加了储气库工程建设成本，降低了储气库运行经济效益。基于盐穴储气库注气排卤技术经验，提出了盐穴储气库无垫底气技术。从储气库运行方式、腔体利用效率、建设成本、建设地质门槛和腔体长期稳定性等方面，对无垫底气运行和常规运行两种方式进行了对比，并以2个储气库为典型代表，给出了薄盐层和深部盐层利用2种不同技术建库的对比案例。结果表明，无垫底气技术可以大幅度提高盐穴储气库腔体利用效率，显著降低盐穴储气库工程建设成本，降低盐穴储气库建设地质门槛，有利于腔体长期稳定性运行，该研究可为我国盐穴储气库建设带来更好的效益。
盐穴储气库运行过程中垫底气始终无法采出，增加了储气库工程建设成本，降低了储气库运行经济效益。基于盐穴储气库注气排卤技术经验，提出了盐穴储气库无垫底气技术。从储气库运行方式、腔体利用效率、建设成本、建设地质门槛和腔体长期稳定性等方面，对无垫底气运行和常规运行两种方式进行了对比，并以2个储气库为典型代表，给出了薄盐层和深部盐层利用2种不同技术建库的对比案例。结果表明，无垫底气技术可以大幅度提高盐穴储气库腔体利用效率，显著降低盐穴储气库工程建设成本，降低盐穴储气库建设地质门槛，有利于腔体长期稳定性运行，该研究可为我国盐穴储气库建设带来更好的效益。
2020, 42(4): 507-512.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.023
摘要:
金坛盐穴储气库A溶腔投产不到2年，声呐测腔结果表明该腔体体积收缩率达到3.86%，约为该区域其他腔体体积收缩率平均值的5~7倍。为了找到该腔体体积收缩率过大的原因，根据金坛地层结构、声呐测腔数据和运行压力监测值等参数建立了用于该腔体稳定性评价的三维地质力学模型，对腔体体积收缩率、腔壁变形量、塑性区、等效应变和剪胀安全系数等稳定性评价指标进行了计算分析。计算结果表明：导致出现体积收缩率过大的主要原因是声呐测量误差而不是真实体积收缩，该腔体形状较为复杂，存在大量隐护空间，导致声呐测量误差增加；该腔体整体稳定性较好，腔体体积收缩率约为0.54%；该腔顶部结构较为平直且跨度大，不利于腔顶承载，一旦出现局部破坏，在自重作用下将会发生顶部掉块等失稳破坏，甚至威胁到套管鞋安全，建议在后期运行过程中加强监控。
金坛盐穴储气库A溶腔投产不到2年，声呐测腔结果表明该腔体体积收缩率达到3.86%，约为该区域其他腔体体积收缩率平均值的5~7倍。为了找到该腔体体积收缩率过大的原因，根据金坛地层结构、声呐测腔数据和运行压力监测值等参数建立了用于该腔体稳定性评价的三维地质力学模型，对腔体体积收缩率、腔壁变形量、塑性区、等效应变和剪胀安全系数等稳定性评价指标进行了计算分析。计算结果表明：导致出现体积收缩率过大的主要原因是声呐测量误差而不是真实体积收缩，该腔体形状较为复杂，存在大量隐护空间，导致声呐测量误差增加；该腔体整体稳定性较好，腔体体积收缩率约为0.54%；该腔顶部结构较为平直且跨度大，不利于腔顶承载，一旦出现局部破坏，在自重作用下将会发生顶部掉块等失稳破坏，甚至威胁到套管鞋安全，建议在后期运行过程中加强监控。
2020, 42(4): 513-517.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.024
摘要:
由于盐穴储气库注采井井筒管柱和胶结水泥石长期受到交变温度及应力的影响，容易发生漏失，为了保障储气库平稳安全运行，结合光纤分布式声波传感系统(DAS)进行了井筒泄漏监测的室内模拟实验。实验模拟盐穴储气库选用Ø177.8 mm 和Ø244.5 mm的油套管柱组合，内管注气、环空注液、设置中间丝扣为泄露点，通过注氮气控制内外压差为0~12 MPa，结合光纤分布式声波传感系统(DAS)及噪声测井技术进行模拟分析。实验结果明确了分布式振动光纤泄漏监测系统的泄漏特征为DAS瀑布图、DAS频谱图均有异常显示，系统的精度为±1 m以内，泄露测量下限为0.83 L/min；系统能有效判别并实时监测气体在注采运行过程中是否发生泄漏，为盐穴储气库井筒泄漏监测技术提供参考和技术支持。
由于盐穴储气库注采井井筒管柱和胶结水泥石长期受到交变温度及应力的影响，容易发生漏失，为了保障储气库平稳安全运行，结合光纤分布式声波传感系统(DAS)进行了井筒泄漏监测的室内模拟实验。实验模拟盐穴储气库选用Ø177.8 mm 和Ø244.5 mm的油套管柱组合，内管注气、环空注液、设置中间丝扣为泄露点，通过注氮气控制内外压差为0~12 MPa，结合光纤分布式声波传感系统(DAS)及噪声测井技术进行模拟分析。实验结果明确了分布式振动光纤泄漏监测系统的泄漏特征为DAS瀑布图、DAS频谱图均有异常显示，系统的精度为±1 m以内，泄露测量下限为0.83 L/min；系统能有效判别并实时监测气体在注采运行过程中是否发生泄漏，为盐穴储气库井筒泄漏监测技术提供参考和技术支持。
2020, 42(4): 518-522.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.025
摘要:
为了满足盐穴储气库注气排卤简化技术的设计要求，降低井下安全阀节流冲蚀的影响，以内径尽可能大、外径尽可能小为原则，优化了安全阀本体连接及液控管线与安全阀连接处的密封形式，将S13Cr-P110新材料应用于弧形阀板结构，研制了最大外径Ø184.15 mm的盐穴储气库低节流井下安全阀，并进行了液压控制管线及液控系统压力测试、开启关闭功能测试和泄漏速率测试。研究结果表明，SVT5低节流井下安全阀降低了安全阀处29.51%的节流，符合ANSI/API Spec 14A 井下安全阀设备规范要求，水密封试验及气密封试验均合格，为盐穴储气库注气排卤完井作业技术的发展提供经验。
为了满足盐穴储气库注气排卤简化技术的设计要求，降低井下安全阀节流冲蚀的影响，以内径尽可能大、外径尽可能小为原则，优化了安全阀本体连接及液控管线与安全阀连接处的密封形式，将S13Cr-P110新材料应用于弧形阀板结构，研制了最大外径Ø184.15 mm的盐穴储气库低节流井下安全阀，并进行了液压控制管线及液控系统压力测试、开启关闭功能测试和泄漏速率测试。研究结果表明，SVT5低节流井下安全阀降低了安全阀处29.51%的节流，符合ANSI/API Spec 14A 井下安全阀设备规范要求，水密封试验及气密封试验均合格，为盐穴储气库注气排卤完井作业技术的发展提供经验。
2020, 42(4): 523-526.
doi: 10.13639/j.odpt.2020.04.026
摘要:
在盐穴储气库溶腔建库的过程中，油水界面的位置是溶腔的关键，若溶腔过程中油水界面不精准，将会破坏腔体形状及稳定性，更严重可能导致腔体报废。光纤式油水界面仪是目前测量油水界面的主要手段。通过对光纤式油水界面仪在金坛盐穴储气库现场损坏现状进行分析，发现1/3以上井次油水界面仪存在不同程度的损坏，主要原因是由于不溶物含量高于80%，造腔过程中不溶物掉落，导致管柱摆动，砸损光纤。为了降低光纤式油水界面仪损坏发生的频率，遇到不溶物含量高于80%的夹层时，宜将造腔外管管鞋提到不溶物夹层之上，同时对光缆采取机械半保护措施。对金坛盐穴储气库2口井进行现场试验应用，经过半年的时间未再发现光纤损坏现象，说明该防范措施对光缆起到了有效保护。
在盐穴储气库溶腔建库的过程中，油水界面的位置是溶腔的关键，若溶腔过程中油水界面不精准，将会破坏腔体形状及稳定性，更严重可能导致腔体报废。光纤式油水界面仪是目前测量油水界面的主要手段。通过对光纤式油水界面仪在金坛盐穴储气库现场损坏现状进行分析，发现1/3以上井次油水界面仪存在不同程度的损坏，主要原因是由于不溶物含量高于80%，造腔过程中不溶物掉落，导致管柱摆动，砸损光纤。为了降低光纤式油水界面仪损坏发生的频率，遇到不溶物含量高于80%的夹层时，宜将造腔外管管鞋提到不溶物夹层之上，同时对光缆采取机械半保护措施。对金坛盐穴储气库2口井进行现场试验应用，经过半年的时间未再发现光纤损坏现象，说明该防范措施对光缆起到了有效保护。
