尹磊

大港油田天津儲氣庫分公司，中國·天津 300280

近年來，國際上一些發(fā)達國家在進行儲氣庫建庫工作時，已經(jīng)開始應用叢式井、水平井以及多分支井，使儲氣庫的進出容量都大大增加，滿足基本功能的同時，提高了工作效率。中國地下儲氣庫建設工作相對于發(fā)達國家來說，起步比較晚，但中國已經(jīng)建成了幾個具有代表性的儲氣庫，并且積累了一定的經(jīng)驗，按照現(xiàn)有經(jīng)驗以及因地制宜的技術(shù)改革，能夠滿足中國目前所需。

儲氣庫；老井封堵；新鉆井固井技術(shù)

1 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對于石油以及天然氣的需求也越來越大，能夠充分供應生產(chǎn)設計日常生活所需，完善的儲氣庫老景峰堵以及新鉆井固井技術(shù)是十分必要的。雖然中國地下儲氣庫建設歷史不算久，但是目前已經(jīng)完成多個儲氣庫的修建工作。中國枯竭氣藏型儲氣庫具有埋藏深、注采壓力高、采出物組分復雜、儲層物性差、壓力系數(shù)低、老井井況復雜等特點。在進行建庫時，通常會借鑒一些其他國家先進的經(jīng)驗技術(shù)，此同時在中國低壓易漏長封固段固井、彈性水泥漿、篩管和射孔完井設計、復雜老井封堵方面積累了一定的經(jīng)驗。

2 儲氣庫老井封堵技術(shù)

為了能夠保證儲氣庫密閉性完好，就必須要應用到老井封堵技術(shù)，通常來說，是選用特殊材質(zhì)的封堵劑，并且將封堵劑放進儲氣層中，避免有流體在井筒以及上竄的通道中流動，另外，還需要針對蓋層段和套管外段做好封閉工作。由于老井建設時間比較早，工作時間比較長，其中內(nèi)部的情況比較復雜。在日常生產(chǎn)生活中，一般情況下都會對老井造成一定的腐蝕，這樣使套管會發(fā)生性能的降低，因此，在進行老井封堵時，必須應用完善的技術(shù)保證固井質(zhì)量以及封井的密閉性。

2.1 老井封堵案例一

儲氣庫井白6 庫1 井尾管固井存在地層承壓能力低、封固段長、井徑不規(guī)則及井筒承載著交變應力及溫度變化等難題。針對枯竭油氣藏儲氣庫井地層承壓能力低。因此針對儲氣庫井的特點，提出了水泥石應具有“高強度低彈性模量”特性，利用高強度抵御地層載荷、低彈性模量降低載荷傳遞系數(shù)，從而達到保持水泥石力學完整性的目的，增強水泥環(huán)和套管之間的膠結(jié)作用，有利于套管-水泥環(huán)-地層耦合的穩(wěn)定，確保儲氣庫井的長期、高效、安全運行。另外，油層套管的上部以及油層套管之間具有一段距離，這樣的固井質(zhì)量是不符合質(zhì)量要求的，在完成產(chǎn)層封堵工作之后仍然存在一定程度的漏氣風險。對此，所選用壓井液在吸收水分之后，會發(fā)生一定程度的膨脹，并能夠在產(chǎn)層的周圍形成一層具有保護效果的保護層，對于井漏的產(chǎn)生有明顯的抑制作用，對產(chǎn)保護功能明顯。對于產(chǎn)層的吸收性測試工作，應用到了水泥漿前置液。我們選用超細水泥來完成產(chǎn)層段的封堵工作，由于超細水泥的顆粒直徑比較小，具有很好的封堵效果，之后需要應用氣井封竄劑完成最后的工作，滿足封堵質(zhì)量要求。

2.2 儲氣庫老井封堵案例二

實際應用超細水泥漿的時候，經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，主要包括水泥漿結(jié)球以及初凝時間比較短。產(chǎn)生前者現(xiàn)象的原因是超細水泥顆粒很細，不易分散，容易黏結(jié)在一起形成大小不一的小圓球，影響水泥漿混配的質(zhì)量產(chǎn);生后者的原因是超細水泥漿的初凝時間短，易出現(xiàn)工程事故。超細水泥平均粒徑只有普通水泥的十分之一，其表面積是G 級油井水泥的4 倍。為了提高封堵的氣密性，經(jīng)過大量室內(nèi)實驗研究，最終選擇了粒徑為15μm 的超細水泥作為現(xiàn)場封堵的基本材料，配漿后經(jīng)過粒徑分析，粒徑小于5μm 的占總量的40%以上，粒徑小于14μm 的占96%以上，完全滿足區(qū)塊封堵的要求。超細水泥該區(qū)塊的老井封堵工作中應用效果良好，經(jīng)過一次封堵均達到理想標準，與此同時該井所應用到的體系在全國范圍內(nèi)，其他地區(qū)也有所體現(xiàn)。

3 儲氣庫新鉆井固井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國際發(fā)展

外在進行新井鉆井固井時，對于每一層套管的固井質(zhì)量都十分重視，水泥通常會到達地面位置。水泥材質(zhì)選用時，選用韌性膨脹水泥能夠使應力變對水泥環(huán)的影響大大降低，選用自愈和水泥能夠?qū)笃诋a(chǎn)生的微小的裂縫達到填充的效果。在施工完成對固井的質(zhì)量進行檢測時，超聲波成像測井法是其他國家普遍應用的方式。通過對法國以及荷蘭的工程進行分析以及治療評估，發(fā)現(xiàn)近年來并沒有出現(xiàn)質(zhì)量問題，其他國家方案中適合中國應用的技術(shù)應該予以借鑒。

3.2 中國儲氣庫鉆完井存在的主要問題

中國地下儲氣庫的研究以及建設起步比較晚，就目前而言，由于中國地形比較復雜，在發(fā)展的過程中，總有許多問題不斷的顯現(xiàn)出來。針對對中國全國范圍內(nèi)各個儲氣庫建設技術(shù)進行了研究，對正在建設和已經(jīng)開始投入到運行的數(shù)據(jù)庫進行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)了以下幾個暴露明顯的問題。

3．2．1 環(huán)空帶壓

在中國全國范圍內(nèi)，有很多個枯竭氣藏或者是鹽穴儲氣庫存在環(huán)空帶壓問題。在注采井運行兩年左右，套管環(huán)空部分或者是套管你油管之間的位置會產(chǎn)生高壓力，通過對成分進行檢測，發(fā)現(xiàn)其主要為天然氣。

3．2．2 井身結(jié)構(gòu)設計偏小

中國范圍內(nèi)大部分儲氣庫的結(jié)構(gòu)都偏向小體積，還有小部分儲氣庫沒有應用到儲層專打，對于這樣的儲氣庫，無論是儲氣庫的建造速度還是對于儲氣庫受到分及能力都具有一定的限制。

3．2．3 施工難度較大

由于中國地理條件特點所致，中國儲氣庫目的層的埋深普遍都會超過2500m，縱向上多數(shù)會具有很多套壓力系統(tǒng)，地層能夠承受的壓力以及需要實現(xiàn)的堵漏功能要求都比較高，進行水平井鉆井時場會有很多明顯的問題發(fā)生，對此，需要針對不同的位置來探索適合的鉆井施工方案來施工。例如在山體中建立的裂縫型儲氣庫，目的層深度更深，還是工過程中很容易出現(xiàn)嚴重的漏失現(xiàn)象，這樣便會對固井的質(zhì)量造成嚴重的影響。

3．2．4 固井難度大

多種情況對固井工藝和水泥漿體系都有很高的要求，例如易漏失層、儲層壓力低以及氣庫固井試一下十分嚴峻的挑戰(zhàn)。固井工藝中，所要面臨的主要問題為生產(chǎn)套管這一環(huán)節(jié)。另外，套管固井工作也是十分重要的。[1]在這些工作中，選擇泥漿體系時，在注重彈性微膨脹水泥的合理應用，選擇最適合的泥漿體系。但是就這一問題而言，中國現(xiàn)階段缺乏統(tǒng)一的標準以及科學的指南來指導我們的選擇。

3．2．5 老井數(shù)量眾多

對于中國地大物博，在技術(shù)不是很發(fā)達的時期建立了很多老井，由于當時技術(shù)不夠完善，很多設施不夠科學，這樣的老井處理難度很大。對這些老井進行分析后發(fā)現(xiàn)，與當時并沒有規(guī)范的規(guī)程以及統(tǒng)一的驗收制度，不同的老井情況有很大的區(qū)別，針對這些老井也不能采取相同的評價方式，這給工作人員的處理技術(shù)增大了難度。老井的井下復雜情況比較多，實現(xiàn)老井的封堵工作是十分困難的，有些已經(jīng)封堵的儲氣庫老井在運行了相應的時間之后，在井口還會出現(xiàn)帶壓現(xiàn)象。[2]

3．2．6 關(guān)鍵工具以及裝備不夠完善

對于任何科學技術(shù)的發(fā)展，具有獨立知識產(chǎn)權(quán)是十分重要的，對于中國儲氣庫建設的研究來說，中國是缺乏關(guān)鍵的設備以及技術(shù)工具。例如在檢測油套管蓋器密封性以及檢測多傳感油水界面時，所應用到的關(guān)鍵設備以及技術(shù)還是依賴其他國家先進技術(shù)的，在這一問題上，是需要中國加強完善的。[3]

4 對于中國儲氣庫建設提出的幾點建議

4.1 適當借鑒國際上的先進技術(shù)

儲氣庫的建設問題上，其他國家起步比較早，有許多國家已經(jīng)擁有了比較完善的鉆井技術(shù)規(guī)范并且具有科學統(tǒng)一的檢測標準。[4]針對其他國家的先進技術(shù)和科學制度，我們應該根據(jù)中國的實際情況合理的借鑒采納，并且可以吸收其他國家的優(yōu)秀資源，盡早的建立起適合中國國內(nèi)地質(zhì)特點的相應技術(shù)規(guī)范，使中國儲氣庫建設工作各個流程都有統(tǒng)一標準以及處理依據(jù)，能夠有效的提升中國儲氣庫建設的質(zhì)量以及效率。

4.2 科學利用中國建設經(jīng)驗

雖然中國儲氣庫的研究與建設工作起步比較晚，但是確實也經(jīng)歷了20 余年的發(fā)展與建設，雖然各項標準都不夠完善，但是在中國建設過程中，儲氣庫的建設質(zhì)量和要求都在逐年提升。[5]由于中國地勢比較復雜，全國各地差異比較大，因此也積累了對不同地區(qū)、不同地質(zhì)水平的建設經(jīng)驗，對于這些寶貴的資源，必須要加以研究利用，為形成中國獨特儲氣庫建設工作提出依據(jù)，推動中國儲氣庫建設技術(shù)發(fā)展。

4.3 完善管理制度

在儲氣庫的建設以及管理工作上，需要建立完善的管理系統(tǒng)。事實上，與其他房地產(chǎn)建設管理機制類似，應該建立一個包含業(yè)主、設計部門、監(jiān)督管理部門以及施工方共同協(xié)調(diào)的工作機制，并且對于各個方面的思想要加以統(tǒng)一，對施工過程的管理要逐步加強，通過部門責任制保證施工的質(zhì)量水平。

4.4 增大核心技術(shù)研發(fā)力度

在儲氣庫的建設過程中，需要應用到很多不同的工程技術(shù)，其中有一半以上的技術(shù)需要依賴于其他國家的先進技術(shù)。以中國儲氣庫建設發(fā)展經(jīng)驗來看，低壓儲氣庫鉆井防漏堵漏和儲層保護技術(shù)迫切需要的。[6]目前中國的儲氣庫鉆井施工是以固井作為核心部分的。此外，應該積極開展儲氣庫固井工藝和水泥漿體系、鹽穴氣庫雙井建腔鉆采工程技術(shù)、含水層儲氣庫鉆完井技術(shù)、儲氣庫井筒完整性檢測技術(shù)、油套管氦氣氣密封檢測裝備研制等的專項研究，為中國儲氣庫的建設提供技術(shù)支撐，保證中國儲氣庫建設的質(zhì)量。

5 結(jié)語

石油天然氣是保證中國工業(yè)發(fā)展的必需能源，在中國不斷加大工業(yè)發(fā)展力度的同時，也應該重視儲氣井等設施的建設工作。當中國不斷加大力度發(fā)展高精尖技術(shù)的科學技術(shù)研究時，應該重視儲氣井建設的相關(guān)技術(shù)的科研工作。只有技術(shù)規(guī)范達到要求的水準，才能夠部保障中國石油天然氣的開采與供應，為中國工業(yè)以及經(jīng)濟的發(fā)展提供基礎力量。