盐化对流井老腔改建水平腔储气难点分析

薛 雨，王元刚，周冬林

(1.中国石油天然气股份有限公司 西气东输管道分公司，江苏 镇江 212000；2.中国石油天然气股份有限公司 盐穴储气库技术研究中心，江苏 镇江 212000)

1 前言

储气库在天然气行业中所占比重越来越大，作为储气库的重要组成部分，盐穴储气库经过近15 a的发展，积累了宝贵的建设经验[1-6]。在金坛储气库已经成功改造5口盐化单井老腔并注气运行[7]的基础上，形成了成熟的直井单腔改造技术。但通过调研发现，盐化企业存在大量采用对井生产的老腔，部分对井老腔开采年限达到10 a以上，在地下形成较大的腔体体积，随着天然气行业对储气库的需求日益增加，将对流井老腔改建为储气库从而加快储气库建设已经成为一种趋势[8-10]。

国内盐化老腔改建为储气库主要包括改造前评价工作，改造工程施工以及改造后的注采运行三大部分[11-13]，文章只针对改造前的评价部分遇到的难点进行分析。

2 盐化老腔改建水平腔存在问题

2.1 采卤过程中盐层损失较大

2.1.1 井眼轴线上盐层损失

盐化老腔在生产过程中，采用无阻溶剂采卤，且注水管与采卤管距离较大，采卤初期，因腔体体积较小，不溶物堆积较快，造成下部盐层得不到充分溶蚀就被不溶物填埋，盐层体积损失较大。以well-1井为例，见图1。该井内管初始下深1 192 m，由于采用无阻溶剂造腔，腔体体积只有6 700 m3时，阻溶剂界面上移约160 m，不溶物在井底堆积，使腔体在短时间内上升25 m，造成该段盐层无法继续造腔。

图1 well-1井管柱下深与腔体形状Fig.1 The depth of well string and the shape of cavity of well-1

盐化老井采卤时间长，因此不溶物上升幅度更大，以某对井开采为例，直井造腔管柱经过一段时间开采后，测得不溶物顶面上升约150 m；水平井不溶物顶面上升约180 m，两口井盐层未得到充分利用，损失较大。

2.1.2 对井连通部分盐岩损失

对井造腔建槽期首先在直井附近造腔，形成一定的腔体体积，然后钻水平井与直井对接，造腔过程中采用一注一采的方式进行造腔，由于水平段为裸眼完井，如果在两口井大面积连通前，进行水平井注、直井采的方式进行造腔，很容易造成井眼堵塞，连通中断，因此在直井注入水溶蚀到水平井管鞋之前，不能从水平井注水。注入水在直井段附近达到饱和，不再对水平段盐层进行溶蚀，水平段盐层利用率极低，盐岩浪费极大，如图2中A、B部分。

图2 对井盐腔连通示意图Fig.2 Schematic diagram of salt cavity connection in double well

2.2 对井连通情况无法确定(图3)

对井造腔由于两口井之间的距离约300 m左右，注入水在从注入井流向采卤井的过程中很快达到饱和，因此两井之间的盐层溶蚀程度较小，直径相对较小。声纳在卤水中探测半径在200 m以内，腔体直径超过一定范围后无法测量腔体形状，因此声呐测腔只能对近井地带的腔体形状进行解释，连通区域形状以及溶蚀程度均无法判断。由于连通区域半径较小，在后期注采运行过程中，腔体稳定性存在较大风险，如果在注采气过程中该部分发生盐岩损伤变形脱落等情况，连通区间存在被隔断的风险。

图3 对井盐腔声纳测量形状Fig.3 Shape measurement of double-well salt cavity sonar

2.3 改造后继续造腔时阻溶剂界面控制困难

对于直井单腔，阻溶剂界面控制技术主要从环空中注入柴油，并定期检测阻溶剂界面位置，控制方法简单，易于实现。

大部分对井盐腔处于开采前期或中期，主力盐层段未进行开采，在改造为储气库之后需要继续进行造腔。不同于对井单腔，水平腔腔顶面积较大，阻溶剂界面无法控制，当盐岩上溶速度比侧溶速度快很多时，腔顶盐层迅速溶蚀，阻溶剂界面随时有失控的风险，对井连通老腔示意图见图4。

图4 对井连通老腔示意图Fig.4 Shape diagram of connecting old cavity with double-well

2.4 注采完井腔体有效体积损失较大

调研发现大部分水平腔均存在A型底问题，即腔底体积较大，注采完井结束后会有大量卤水残留在腔内，腔体体积不能最大化利用。

即使在两口井都是V型井的情况下，注采完井时腔体体积也会出现一定程度的损失，对井老腔注气排卤一般采用一注一采的形式，由于对井所在腔底不在同一水平面上，注采完井过程中排卤井位于腔底较深的井，如果注气井腔底呈V字型，则造腔过程中V型底部分卤水不能排出腔底，该部分体积无法利用，因此在改造过程中需要考虑使腔体体积得到最大化利用的方案，对井老腔排卤过程中的有效体积损失示意图见图5。

图5 对井老腔排卤过程中的有效体积损失Fig.5 Effective volume loss in the process of draining brine from the old cavity of double-well

2.5 对井井组的相互影响

2.5.1 安全矿柱距离

安全矿柱宽度与盐腔的稳定运行息息相关，它相当于地面建筑物的承重墙，用来支撑上部地层不发生塌陷，安全矿柱过窄，会导致邻近腔体运行时相互影响，在新腔建造的设计中一般要求矿柱直径比(P/D)在2～3的范围内

老腔由于开采时未注意矿柱问题，因此对井井组距离往往较近，一些腔体的安全矿柱达不到腔体独立安全运行的标准，少数井由于距离较近很有可能在采卤过程中连通，无法改造为储气库。

2.5.2 老腔腔群连通情况

盐化老井在采卤过程中为保证两井连通并加快采卤速度，在采盐过程没有控制腔体形状，而且有些采卤井进行过水力压裂施工，压裂作业结束后，地层中出现裂缝条数以及裂缝方向、深度都无法估计，给对井老腔改造带来了极大困难，如果裂缝深度较大，储层渗透性增加，则无法改建成储气库。

3 对流井老腔改造存在的挑战

盐穴储气库以其独特优势受到越来越多的重视，盐化对井老腔改造在技术攻关方面存在以下挑战：

(1)建槽期以及双井连通之前存在大量的盐层浪费，对盐化采卤过程中损失的盐层进行再利用是一个挑战。

(2)双井连通情况无法确定，水平腔注采运行过程中的稳定性需要进现场的实践验证。

(3)对井老腔改造完成后继续造腔时，阻溶剂界面无法控制，腔顶有失控的风险，如何研究阻溶剂控制方法已经成为重要的攻关技术。

(4)盐化老腔对井间距较小，且部分井在采卤过程中采用压裂措施，对井井组有可能连通，无法改造成储气库，对连通老腔的筛选提出了更高要求。