盐穴储气库造腔巨厚隔层处理的新思路

摘 要：在盐穴储气库建设过程中，巨厚夹层的存在不仅增加了造腔难度，对洞室形状也有不同程度的影响。全部利用盐层研究特厚夹层的坍塌过程及其控制技术是十分必要的。以某国产储气库12m厚夹层为例，选择2口井进行现场试验。试验的目的在于分析盐穴储气库造腔隔层处理的差异以及效果。结果表明，当采用厚夹层作为直接空腔顶板时，整体失稳和坍塌的概率较小;当厚夹层达到一定跨度时，空腔同时上下堆积，钻孔容易定位发生局部破坏，导致夹层大面积坍塌。通过试验过程，我们可知采用地下施工技术可在夹层跨度达到60cm时，厚夹层的坍塌可以大大降低井下技术的复杂性。研究成果可为盐穴储气库厚夹层的处理提供参考。

关键词：盐穴储气库;造腔;隔层处理

1 制腔技术面临的问题

盐穴储气库水溶性空腔形成过程中，层间的存在被推迟。流体在腔内的输运、对流和扩散导致腔内流体的失效。在提盐过程中，溶液腔内的盐水通过循环弦与淡水之间存在物质交换，层间的存在减少。降低了产盐速度，增加了盐穴储气库的造腔时间。夹层数量越多，溶腔体积越小，平均采盐速度越快。夹层越小，形成空腔的速度越快，夹层越长在空腔腐蚀过程中，层间的存在破坏了空腔边缘。边界的连续性不利于空腔的施工和形状控制。所以盐岩中多层夹层的存在对盐穴储气库溶洞的影响。随着形貌的发展和变化，夹层越少，空腔形貌越规则，越能耐受易于控制型腔的形状。另外，由于不同夹层的组成不同，其抗拉强度也不同。强度和抗剪强度也不同，抗拉强度或抗剪强度较小，学位很容易被打破。通过多层力学分析，确定了夹层的尺寸。夹层的大小影响夹层的破裂和坍塌，较薄的夹层易破裂。

2 各阶段造腔方案及造腔形状

2.1 在超厚夾层下部形成正循环空腔

耐溶剂表面位于非常厚的夹层底部。为了观察造腔时厚夹层底部的空腔形状，本阶段末，厚夹层空气跨度约30m，溶剂缓蚀剂界面控制良好，无坍塌迹象。实践证明，作为直接顶板的厚夹层稳定性好，失稳坍塌概率小。

2.2 在厚夹层的下部建立反循环空腔，以最大化厚夹层的空气跨度

在第一阶段，厚夹层没有坍塌，说明跨度为零。这一阶段的主要目的是增加厚夹层的跨度。声纳结果表明，当厚夹层自由跨度为60m时有不稳定和崩溃。在此阶段，溶剂阻挡界面仍位于厚夹层的下部。由于反循环空腔，厚夹层与卤水充分接触，厚夹层底部暴露于卤水中。除小部分坍塌外，大部分厚夹层与卤水不接触，结构完整，说明不溶性厚夹层易受卤水浸水不稳定坍塌的概率很小。

2.3 巨厚夹层悬空坍塌

调整内管至厚夹层底部注水，外管至厚夹层上部排盐水。初步确定，夹层大面积坍塌将使管柱断裂，盐水循环将出现短流、声纳交界。结果表明，井眼周围的厚夹层大面积坍塌，而井壁边缘的夹层并未坍塌[2]。

3 特厚夹层的现场处理

根据以上分析，当采用厚夹层作为直接顶板时，失稳和坍塌的概率较小，但当洞内悬挑跨度约为10m时，失稳和坍塌的概率很大。由于不稳定，容易引起大范围的坍塌。当厚夹层坍塌时，若下部空腔体积较小，则会浪费夹层下部的盐岩体积[1]。

4 应对盐穴储气库造腔巨厚隔层处理的新思路

4.1 直接顶跨

通过理论分析和现场试验，发现厚夹层整体失稳和坍塌的概率相对较小。当厚夹层达到极限跨度时，在夹层上下形成空腔，使厚层夹层悬空坍塌。如果层间坍塌跨度小，会在井眼附近堆积大量的碎屑，另外，厚夹层跨度较小，上部盐层被侵蚀。易形成次生溶洞，层间上部盐岩体积损失较大。因此从理论上厚夹层坍塌之前，跨度越大越好。

4.2 严格控制溶剂阻隔界面

在场腔形成过程中，随着厚层间距的增大，溶剂缓蚀剂界面的控制难度相应增大，界面随时可能失去控制，导致光致变色。孔段局部应力破坏导致厚层夹层早期坍塌的风险。当a井层间跨度达到60m时，层间底部有一小部分剥落，油水界面缓慢缓慢上升，当油水界面调整到层间上腔时，厚层层立即坍塌，根据B井造腔资料和声纳测量结果，油水界面消失与时间有关的厚层夹层随后大面积坍塌。当不进行管柱调整时，厚夹层提前坍塌会使管柱弯曲或折断，增加井下工艺难度，影响造腔进度。当采用厚夹层作为直接顶板时，夹层底部的裸眼段被盐水浸泡，有一小部分脱落，抗溶剂界面易向上移动，场地坍塌。严格控制防溶剂界面，定期向厚夹层下部注入防溶剂。如有必要，应检测防溶剂的界面位置。

5 结论

①采用厚夹层作为洞室直接顶板时，稳定性好，整体失稳坍塌概率小;②在盐水充分浸泡过程中，与盐水直接接触的夹层底部有一小部分容易腐蚀开裂，接头剥落，不与盐水直接接触部分受影响较小，夹层结构完整;③当厚夹层跨度达到一定值时，在厚夹层顶部和底部同时造空腔，由于盐水冲刷等原因，在裸眼段产生局部应力破坏，造成厚层大面积坍塌;④为保证处理的造腔层段内12m厚夹层坍塌前空腔体积足够大，减少井下工艺复杂的情况。当厚夹层的自由跨度约为60m时，可以调整弦线，同时可以在厚的中间层上下建立空腔，使其在大面积塌陷。

参考文献：

[1]孙春柳，丁国生，完颜祺琪，等.盐穴储气库造腔过程盐腔形态工艺控制方法[C].2017年全国天然气学术年会， 2017，67（45）：67-68.

[2]王元刚，陈加松，刘春，等.盐穴储气库巨厚夹层垮塌控制工艺[J].油气储运，2017，89（9）：67-68.

作者简介：

叶萍（1984- ），女，汉族，湖北随州人，学历：硕士，职称：工程师，研究方向：储气库设计和生产运行。