盐穴储气库造腔跟踪分析方法应用研究

李龙，王文权

（中国石油东部管道有限公司，江苏镇江212000）

盐穴储气库造腔跟踪分析方法应用研究

李龙，王文权

（中国石油东部管道有限公司，江苏镇江212000）

为了对盐穴储气库的造腔跟踪分析方法进行研究，分别对腔体形状、压力/排量、排卤浓度、矿柱比进行了实际的跟踪分析，并重点对每种跟踪分析方法数据来源的可信度、可分析性、分析结果的可信度及实时性进行了详细研究，认为每种跟踪分析方法均具有一定特殊性，且能够较好的对相应的参数指标进行监控，通过将不同的方法相结合，综合分析影响因素，必要时加以现场验证，可准确的解决跟踪分析时所遇到的问题，从而更有效的监控整个腔体的发育过程。

盐穴储气库；造腔；跟踪分析；应用研究

盐穴储气库的建库造腔过程是一个复杂的系统工程，其原理主要是将淡水注入到指定盐层深度对盐岩进行溶解，再将溶解的卤水排出输送给盐企处理，当在同一深度的盐岩溶解一定时间后，技术人员需对当前的造腔情况进行分析，调整深度、排量、内外管间距等造腔参数，然后再进行下一个阶段的造腔工作，通过不断的重复这个过程，将不同深度的盐岩溶解于淡水并排出，从而形成一定形状的腔体［1-4］。为了保证腔体的稳定性和良好发育，就一定要对各个造腔井进行实时监测，定期分析，一旦发现问题，立即采取补救措施。本文重点对当前已有的造腔井跟踪分析方法进行现场应用、研究对比及效果评价，以期对日后造腔井跟踪分析方法的改进有一定指导意义。

1　腔体形状跟踪分析及现场应用

为了保证腔体的稳定性，当一口井造腔一段时间后，需要对这段时间的腔体形状进行跟踪分析，以检查腔体形状是否符合设计中的要求。声纳测井技术可以对当前的腔体形态进行跟踪分析，其原理主要是通过将声纳探头下入盐穴腔体，让其在不同深度的水平剖面以及顶底部向盐穴腔体发射声脉冲，声纳接收装置接收回波信号，最后将测量数据经计算机处理及后期解释，得到整个腔体各个方向上的二维及三维图象［5-6］。

图1　金坛a井两次声纳水平剖面对比图

图2金坛a井两次声纳垂直剖面对比图

图1和图2分别是金坛a井前两次声纳测井的水平剖面对比图和垂直剖面对比图，从图1中可以看出，在第二阶段造腔过程中，腔体发生了明显的向东南方向侧溶的现象，这种现象持续发展下去会导致腔体不稳定、有效体积变小等问题，所以在下阶段的造腔设计中要特别注意对腔体在东南方向上发育的控制；对图2进行分析可以得到当前腔体的最大直径大小及深度、腔顶底深度、造腔体积等数据，且实际所得数据均符合上阶段造腔设计，说明腔体的形态发育在人为控制范围内。通过该方法进一步的分析，还能得到第二阶段溶解盐岩体积、不溶物体积、膨松系数等数据，可对当前腔体形状的发育进行跟踪分析评价以及对下一步造腔工程参数的选择提供依据。

腔体形状的跟踪分析主要是受声纳测井设备的影响，人为影响因素较小，数据来源可信度高，加之声纳测井配套软件的纯熟，使得所获数据的可分析性较好，分析结果可信度高，便于技术人员对腔体形状进行跟踪分析，然而，只有当阶段进度完成后，再次声纳测井时，才能获取腔体形状的跟踪分析数据，所以该方法未能实现实时监测。

2　压力/排量跟踪分析及现场应用

压力跟踪分析主要是指对每天的井口注入压力数据的跟踪分析，而排量跟踪分析主要是指对每天的注水量数据的跟踪分析，通过对这些运行参数进行实时跟踪分析并且对比观察，可以间接分析出造腔井造腔过程有无异常。正常情况下，注水排量越大，井口注入压力也就越大，两者具有良好的相关性，在获取参数后形成的曲线图形里，也应具有良好的趋势一致性。

金坛b井自开井后始终利用压力/排量跟踪分析的方法进行跟踪分析，截取的该井在2013年某段时间内的压力/排量曲线（见图3），从曲线中发现，有将近一周的时间内发生了注入量平稳，但井口注入压力却呈下降趋势的现象，经分析，这种现象的发生可能是由于井下造腔内管破裂或者脱落导致的，亦可能是地下岩层突遇断层或者洞穴等导致的，无法确定具体原因，通过后来的关井起内管操作发现，造腔内管脱落是造成这个现象的最真正原因。

压力/排量的跟踪分析主要是受压力表及流量表等仪表的影响，人为影响因素较小，数据来源可信度高，然而该数据需要人为整合成曲线进行分析，数据的可分析性较差，且曲线的形态变化原因不唯一，往往需要日后现场观察来验证，所以分析结果的可信度较低。不过该方法仅需通过现场读表来获取，无需关井及井下作业等操作，所以该方法可实现实时监测。

图3　金坛b井压力/排量跟踪分析曲线

3　排卤浓度跟踪分析及现场应用

排卤浓度是指地下盐岩经过被注入的淡水溶解后形成的卤水浓度，其反映着造腔效率的高低，同时也是注水排量等造腔参数的调整依据，由于盐企对排卤浓度有所要求，所以当排卤浓度不达标时，往往还要将其重新注回井底进行造腔。排卤浓度实际值主要是通过现场人员每天从井口采样，再对样品中的氯离子浓度进行测定获得的。而排卤浓度模拟值则是由技术人员通过将上阶段造腔工程分析所得的溶蚀速率等参数导入本阶段造腔工程设计的模型，并结合当前每日的造腔方案来模拟现阶段的排卤浓度而得到的。将得到的排卤浓度模拟值与测得的排卤浓度实际值进行比较分析，可得出当前的某些造腔参数是否合适，若各项造腔参数均合适，则二者的曲线形态一致并重合。

金坛c井自开井后始终进行排卤浓度的跟踪分析，该井当前的排卤浓度跟踪分析曲线图（见图4），图4中实线之前的部分为上一阶段完整的排卤浓度跟踪分析曲线，可见上一阶段的排卤浓度实际值与模拟值之间匹配较好，说明造腔参数合适，未发生异常情况。图中实线之后的部分是当前阶段的排卤浓度跟踪分析曲线，可见当前阶段虚线之前的部分匹配较好，而虚线之后发生了排卤浓度实际值高于排卤浓度模拟值的现象。出现这种现象的原因有很多，比如排量变小、外管脱落、不溶物含量降低等等，经查每日报表发现，造腔排量确实变小，并且图中虚线位置之前为注淡卤水（未饱和卤水）造腔，而从虚线位置开始变成注淡水造腔，这两点原因是导致排卤浓度实际值高于排卤浓度模拟值的最主要原因。据此分析，认为该井并未发生井下事故，而应调整模拟参数以匹配真实的排卤浓度，进而继续进行跟踪分析。

图4　金坛c井排卤浓度跟踪分析曲线

排卤浓度的跟踪分析数据来源于两部分，一部分为现场取样实测，一部分需要技术人员通过专业软件进行模拟及预测，后者可能会受到一定程度上的人为影响，但该过程较简单，影响不大，数据来源可信度仍然较高。然而所有数据均需要人为整合成曲线进行分析，数据的可分析性较差，且曲线的形态变化原因不唯一，往往需要日后现场观察来验证，所以分析结果的可信度较低。排卤浓度的跟踪分析数据虽需要通过取样、实验、模拟、预测等手段来获取，但该过程耗时较短，可基本实现实时监测。

4　矿柱比跟踪分析及现场应用

所谓矿柱比，就是指两个腔体之间的最短距离与这两个腔体半径之和的比值，若该值太小，则说明两腔体相距太近，易发生腔体不稳定的情况。目前我国对地下盐岩储气库造腔过程中所使用的矿柱比值要求大于2，设计人员在开始各阶段的设计之前，应首先通过利用专业软件对下阶段的腔体形状进行模拟分析［7］，分析未来本井与邻井的矿柱比大小，而后再对本井下个阶段的腔体直径、造腔参数以及形态发育等做出合理正确的设计。

金坛d井造腔时长已达30个月之久，且始终对邻井中与之较近的井进行矿柱比跟踪分析。由于该井受夹层以及地质条件影响，从第7阶段开始向西北方向偏溶严重（见图5），导致金坛d井和金坛e井之间的矿柱比下降，最短距离仅有174.4 m，由于该方向的最大半径达到极限，不得不修正之前所设计的最大直径值，经过矿柱比计算及模拟测量，确定该井下阶段朝西北方向的最大直径仅为73.8 m，导致了腔体有效体积的下降。矿柱比的跟踪分析数据来源于声纳测井的数据，数据来源可信度高，但后期需要技术人员通过专业软件进行模拟及预测分析，人为因素影响较大，使得数据可分析性较差，然而成熟的造腔数值模拟软件使得跟踪分析的结果简单直观且易于识别，所以该数据的分析结果可信度依然较高。矿柱比的跟踪分析数据只有当阶段进度完成后，再次声纳测井时获取，所以未能实现实时监测。

图5　金坛d井矿柱比跟踪分析

5　总结及认识

本文首次通过利用盐穴储气库造腔井对当前比较重要的几种跟踪分析方法进行了实际的应用研究，并通过综合分析对比了不同方法的优缺点，得到了以下认识（见表1）。

表1　不同跟踪分析方法的优缺点对比

在岩穴储气库的造腔过程中，为保证腔体形态的良好发育，每一个指标的跟踪分析都是不可或缺的，虽然每一个指标的跟踪分析方法都有一定的局限性，但只要充分利用不同的跟踪分析方法，不断提高相关技术人员的分析经验，尽可能的结合不同的现场参数对关键指标进行跟踪分析，就能够实现对整个造腔井的造腔状态进行准确的监控及预测，正确的解决跟踪分析时所遇到的问题，亦可以对新阶段的造腔工程设计提供有效的依据。

［1］吴建发，钟兵，罗涛.国内外储气库技术研究现状与发展方向［J］.油气储运，2007，26（4）：1-3.

［2］何爱国.盐穴储气库建库技术［J］.天然气工业，2004，24（9）：122-125.

［3］赵志成，朱维耀，等.盐穴储气库水溶建腔机理研究［J］.石油勘探与开发，2003，30（5）：107-109.

［4］田中兰，夏柏如.盐穴储气库造腔工艺技术研究［J］.现代地质，2008，22（1）：97-102.

［5］MARIA K，BARTLOMIEJ R.Analysing cavern geometry development based on sonar measurements from the point of view of geological deposit structure［C］.Solution Mining Research Institute Meeting，Kracow，Poland，May 11-14，1997.

［6］李玮，等.声纳测量技术在盐穴储气库中的应用［J］.油气井测试，2007，16（4）：65-66.

［7］ANDREJ Kunstman，KAZIMIERZ Urbanczyk.Application of winubro software to modelling of carven development in trona deposit［C］.Solution Mining Research Institute Technical Conference，Krakow，Poland，April 27-28，2009.

The research on the trace analysis method in process of leaching on gas storage in salt caverns

LI Long，WANG Wenquan
（PetroChina Eastern Pipeline Co.，Ltd.，Zhenjiang Jiangsu 212000，China）

In order to study the trace analysis method in process of leaching on gas storage in salt caverns，has carried on the actual trace analysis of cavity shape，pressure/displacement，debrine concentration，P/D respectively，and the key to the date's reliability，analyzability，instantaneity from every method has carried on the detailed study.Through these field application research can be seen that each method can reach the goal，but also there are some defects，so only by combining different methods，comprehensive analysis of influencing factors，and on-site verification if necessary can solve the problem in the trace analysis accurately，thus more effective monitoring of the entire development process of cavity.

gas storage in salt caverns；leaching；trace analysis；application research

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.07.009

TE972.2

A

1673-5285（2015）07-0037-04

2015－06-26