集约式盐穴储气库建库井腔的布置结构、布置方法及应用与流程

本发明属于油气储运领域天然气储气库，具体涉及一种集约式盐穴储气库建库井腔的布置结构、布置方法及应用。

背景技术：

1、盐穴储气库是通过在地下盐层水溶造腔的方式建设盐穴腔体来储存天然气，盐穴腔体因具有良好的密封性和损伤自我修复的岩石力学特征，被广泛用作建设存储天然气、氢气等高价值地下储库。盐穴储气库建库中，根据井位部署原则应避开地面基础设施确定目标建库区，通过设计合理井距，采用正方形、三角形等布井方法开展腔体的布置。现运营盐穴储气库中，金坛储气库西x和西y井两座盐穴腔体直径约80m，腔体相邻距离不到100m，两座盐腔缩小上下限运行压力区间，同注同采，且安全平稳运行十年以上，充分验证缩短腔体间距提高建库区盐岩利用效率的可行性、可靠性。

2、丛式井是指在一个井场或平台上，钻出若干口井，各井的井口相距不到数米，各井井底则伸向不同方位。即一组定向井(水平井)，它们的井口是集中在一个有限范围内，如沙漠中钻井平台、人工岛等。丛式井具有减少地面用地、节约钻井成本、便于完井后的井场集中管理等诸多优势。

3、当前盐穴储气库建设与设计中存在一些明显的缺点：储气库造腔井距设计只考虑了单一腔体的注水溶腔、单一腔体的注采运行，矿柱宽度(盐腔围岩厚度)与盐腔直径的比值在1.7～3之间，大量盐岩体积作为盐腔的围岩，地下盐岩空间利用率低、建库经济性差。且盐矿选址区地面有些情况较为复杂，很多地下盐层适宜建腔的区域，地表由于湖泊、鱼塘等障碍物附着，常规的直井造腔方案无法对该区域盐岩进行充分利用，也一定程度制约了地下盐岩空间的利用。

4、目前所公开的相关领域技术方法中没有考虑缩短腔体间矿柱宽度来提高建库区地下空间的利用，没有考虑盐穴腔群与丛式井相结合的部署方式。也尚未考虑盐穴腔群内三个腔体同步水溶造腔、同注同采的建设和生产运行模式。

技术实现思路

1、为解决现有技术的不足，本发明提供了一种集约式盐穴储气库建库井腔的布置结构、布置方法及应用。本发明可通过缩短腔体间矿柱宽度来提高建库区地下空间的利用。

2、本发明所提供的技术方案如下：

3、一种集约式盐穴储气库建库井腔的布置结构，包括：

4、至少一组腔群，所述腔群内包括若干呈正多边形布置的腔体；

5、以及与所述腔群数量对应的丛式井，所述丛式井分别连通对应的各所述腔体。

6、基于上述技术方案，可通过丛式井技术确保同一个腔群内的各腔体在同样的条件下建立得到，使各腔体能在相同的工况下稳定运行，避免腔体之间因彼此的差异而发生坍塌。

7、具体的，包括两组以上的腔群；所述腔体的直径为d，相邻的两个腔群之间的最小矿柱宽度为p2，p2与d的比值为1.8～2.5，优选的，p2与d的比值为2。

8、基于上述技术方案，可以通过减小矿柱宽度来提高腔体布置的密集度。另外，减小矿柱宽度将增大腔体壁面坍塌风险，因此有需要通过丛式井和协同建库技术确保同一个腔群内的各腔体在同样的条件下建立。

9、具体的，所述腔体的直径为d，各所述腔群内相邻的两个腔体之间的矿柱宽度为p1，p1与d的比值为0.8～1.5，优选的，p1与d的比值为1；优选的，同一个腔群内的各所述腔体的直径相同。

10、优选的，各所述腔群由呈正三角形布置的三个腔体组成；相应的两个所述腔群之间的相邻的四个所述腔体呈菱形布置。

11、基于上述技术方案，采用三角形腔体布置方式，三角形腔体布局对于盐腔的围岩受力较为均匀，减少了井排间距，建相同数量的盐腔，所占用的面积比正方形小。

12、上述技术方案中：

13、腔群由呈正三角形布置的三个腔体组成，这样的布置的优势在于三个腔体间围岩受力较为均匀，腔群内腔体稳定好，建库盐岩资源利用率高。

14、相应的两个所述腔群之间的相邻的四个所述腔体呈菱形布置，这样排列的优势在于腔群与腔群间围岩受力均匀，稳定性好。

15、优选的，所述丛式井的投影位于对应的腔群的垂心上。

16、基于上述技术方案，便于通过丛式井技术在同样的条件下建立得到腔群内的各腔体。

17、本发明还提供了一种集约式盐穴储气库建库井腔的布置方法，包括以下步骤：

18、1)选取目标建库区；

19、2)根据本发明所提供的集约式盐穴储气库建库井腔的布置结构，确定丛式井井场和各腔体的位置；

20、3)建设-丛式井井场；

21、4)以相同的施工条件，通过各丛式井建立其所对应腔群中的各所述腔体。

22、具体的，对于呈正三角形布置的三个腔体组成的腔群，丛式井布井方式具体可包括以下步骤：

23、在目标建库区地面，过集约式第一腔体(1)中心点作集约式第二(2)、第三腔体(3)中心点连线的中垂线，同样地，过集约式第二腔体(2)中心点作集约式第一(1)、第三腔体(3)中心点连线的中垂线，过集约式第三腔体中心点作集约式第一、第二腔体中心点连线的中垂线；三个中垂线的交点作为一组腔群最优的集约式盐穴储气库地面井场(4)选址，并建立丛式井。

24、上述技术方案即以三个中垂线的交点，作为三个腔体位置的注水、排卤、生产运行期间注采气管道汇集的统一外输点，一方面优化地面井场布局，减少站场等投资，另一方面便于确保同一个腔群内的各腔体在同样建设条件下施工得到，以及在相同的条件下注采运行。

25、具体的，步骤4)中：

26、对一组腔群内的各腔体同步进行水溶造腔作业，作业过程中控制注入排量相同，以及腔体压力相同；在造腔的修井作业过程中，控制腔群内各腔体压力相同。

27、基于上述技术方案，将一组腔群内三个腔体同步造腔，可以保证造腔阶段趋于一致、腔体压力趋于一致、腔体形态趋于一致。

28、具体的，步骤4)中：在一组腔群内的各腔体造腔完成后，同步起下管柱，进行注气排卤作业，同步监测腔体压力，并控制腔体内压力趋于相同，维持腔群内腔体间围岩受力均匀。

29、具体的，注气排卤完成后，为了确保腔体稳定性，注采运行阶段缩小腔体运行的上限和下限压力区间，期间应实时监测盐穴腔群内腔体温度、压力等参数，确保腔群内同注同采，平稳运行。

30、本发明还提供了集约式盐穴储气库建库井腔的布置结构的应用，用于天然气或氢气的注采。

31、具体的，对同一个腔群内的各腔体采用相同的注气条件进行注气。

32、具体的，对同一个腔群内的各腔体采用相同的采气条件进行采气。

33、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

34、1)基于本发明所通过的集约式盐穴储气库建库井腔的布置结构技术方案，例如采用三角形布腔结构，一组盐穴腔群三个腔体间的矿柱宽度p等于腔体的设计直径d，大大缩小了原有矿柱宽度，与常规盐穴腔体矿柱宽度2p相比，单位面积内盐穴腔体数量可提高约60％，总库容提高约35％，极大地提高了地下盐岩空间利用效率；

35、2)本发明提供的集约式盐穴储气库建库井腔的布置结构技术方案中，每组盐穴腔群的地面及井型采用丛式井的布井方式，减少了地面井场和管线投资；通过缩小腔群内腔体运行的上限、下限运行压力区间，保障腔体的稳定性；

36、3)本发明采用了腔群内三角形布腔与丛式井相结合的腔体结构，可实现腔群内同步水溶造腔、同步注气排卤、同注同采的高效建设与生产运行模式。