2022-鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)腔體設(shè)計(jì)技術(shù)要求

ICS75.060

E24

備案號(hào)：SY

中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

SYXXXX-2020

鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)腔體設(shè)計(jì)技術(shù)要求

Technicalrequirementsforcaverndesignofsaltcaverngasstorage

（征求意見(jiàn)稿）

2020-XX-XX發(fā)布2020-XX-XX實(shí)施

XXXXX發(fā)布

目次

、，-、-.

刖B...............................................................................................................................................1

1范圍........................................................................2

2規(guī)范性引用文件..............................................................2

3術(shù)語(yǔ)和定義..................................................................2

4基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及要求..............................................................3

5設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求..............................................................4

6聲吶檢測(cè)及調(diào)整設(shè)計(jì).........................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

7設(shè)計(jì)文本結(jié)構(gòu)及要求..........................................................6

附錄A...............................................................................................................................................9

2

SYXXXX-202X

.、」.—i—

刖3

本文件按照GB/T1.1-2020給出的規(guī)則起草。

本文件由石油工業(yè)儲(chǔ)氣庫(kù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口。

本文件起草單位：中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院、中國(guó)石油天然氣股份有限公司

華北油田分公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司儲(chǔ)氣庫(kù)分公司、中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：完顏祺琪、李康、白松、何剛、丁國(guó)生、郭凱、王同濤、垢艷俠、冉莉娜、

鄭雅麗、張長(zhǎng)江、賈建超、邢紅艷、王文厚、于青青、趙艷杰、姜煒、吳張帆、馬洪嶺、施錫林、陳

鋒、李銀平。

1

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鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)腔體設(shè)計(jì)技術(shù)要求

1范圍

本文件規(guī)定了鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)腔體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料要求、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要求。

本文件適用于鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)單井雙管造腔鹽穴設(shè)計(jì)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

GB/T13025.4-2021制鹽工業(yè)通用試驗(yàn)方法水不溶物的測(cè)定

GB/T19420-2021制鹽工業(yè)術(shù)語(yǔ)

SY6806-2019鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程

SYXXX儲(chǔ)氣庫(kù)術(shù)語(yǔ)

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件，示意圖參見(jiàn)附錄A.lo

3.1

建槽期sumpstage

在靠近鹽層底部水溶出一個(gè)類似碗狀的鹽腔，用以堆放水溶造腔過(guò)程中的不溶物的造腔過(guò)程。

3.2

封頂期roofstage

鹽腔頂部經(jīng)過(guò)溶漓形成穩(wěn)定性良好的穹狀結(jié)構(gòu)的造腔過(guò)程。

3.3

造腔期mainstage

建槽期與封頂期之間的造腔過(guò)程。

3.4

鹽腔主體sa11cavitybody

鹽腔腔頂與鹽腔底槽之間的部分。

2

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3.4

單井雙管水溶造腔solutionminingbyconvectioninsinglewell

在雙層同心管柱處于密封狀態(tài)的鹽井中，從其中一層管內(nèi)注入淡水，溶鹽制鹵，鹵水從另一層管

內(nèi)反出地面的開(kāi)采方法。

3.5

上限壓力maximumoperationpressure

鹽腔使用過(guò)程中，在套管鞋處允許的最大壓力。

3.6

下限壓力minimumoperationpressure

鹽腔使用過(guò)程中，在套管鞋處允許的最小壓力。

3.7

上溶速率superdissoIutionrate

造腔過(guò)程中鹵水與鹽巖接觸面垂直向上的推進(jìn)速度。

3.8

側(cè)溶速率siderdissoIutionrate

造腔過(guò)程中鹵水與鹽巖接觸面水平方向的推進(jìn)速度。

3.9

側(cè)溶底角lateralangIeofrepose

石巖礦石溶解過(guò)程中在溶腔底部形成的側(cè)向安息角。

[來(lái)源：GB/T19420-20215.2.23]

4基礎(chǔ)資料及要求

4.1地質(zhì)資料包括但不限于區(qū)域內(nèi)鹽巖分布、斷裂系統(tǒng)發(fā)育情況、鹽巖礦床分布范圍、沉積背景、含

鹽地層密封性、含水層分布、地應(yīng)力分布、地震發(fā)生情況、臨井生產(chǎn)資料等。

4.2水溶實(shí)驗(yàn)

4.2.1應(yīng)提供庫(kù)區(qū)或本井含鹽地層的不溶物含量，不溶物含量可根據(jù)測(cè)井曲線確定，或根據(jù)GB/T

13025.4-2012《制鹽工業(yè)通用試驗(yàn)方法水不溶物的測(cè)定》方法測(cè)試大量巖心樣品后獲得。

4.2.2應(yīng)根據(jù)庫(kù)區(qū)水溶實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，提供鹽層上溶速率、側(cè)溶速率、側(cè)溶角。

4.3單井?dāng)?shù)據(jù)

4.3.1老井老腔資料

應(yīng)收集本區(qū)鹽化企業(yè)老井資料、儲(chǔ)氣庫(kù)生產(chǎn)井資料，包括但不限于聲吶測(cè)腔解釋報(bào)告、造腔生產(chǎn)

日志、完井地質(zhì)總結(jié)、井史資料等。

3

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4.3.2本井?dāng)?shù)據(jù)

應(yīng)收集本井鹽巖分布、斷裂系統(tǒng)發(fā)育情況、鹽巖礦床分布范圍、沉積背景、含鹽地層密封性、含

水層分布、地應(yīng)力分布、地震發(fā)生情況、完井地質(zhì)總結(jié)、井史等資料。

4.3.2應(yīng)提供項(xiàng)目名稱、井號(hào)、井別、井型。

4.3.3應(yīng)提供井位坐標(biāo)：井位坐標(biāo)應(yīng)寫(xiě)明坐標(biāo)格式，對(duì)于定向井應(yīng)給出井口坐標(biāo)和靶心坐標(biāo)。

4.3.4應(yīng)提供完鉆井深：完鉆井深應(yīng)根據(jù)完鉆原則綜合確定。

5設(shè)計(jì)原則、內(nèi)容及要求

5.1設(shè)計(jì)原則

5.1.1穩(wěn)定性：鹽腔形態(tài)應(yīng)滿足穩(wěn)定性評(píng)價(jià)要求，保證在設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力區(qū)間內(nèi)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5.1.2密封性：鹽腔應(yīng)具備良好的密封性，保證腔體的完整性。

5.1.3經(jīng)濟(jì)性：鹽腔的建造應(yīng)充分利用含鹽層，保證腔體體積最大化。

5.1.4腔體設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合庫(kù)區(qū)老井、資料井及實(shí)驗(yàn)參數(shù)，采用造腔數(shù)值模擬軟件設(shè)計(jì)。

5.2腔體位置設(shè)計(jì)

鹽腔位置設(shè)計(jì)包括脖頸預(yù)留長(zhǎng)度、鹽腔腔頂位置、鹽腔腔底位置、頂板預(yù)留厚度。

5.2.1脖頸預(yù)留厚度

腔頂與套管鞋之間應(yīng)保留一定厚度的鹽層作為脖頸，以防止腔頂應(yīng)變影響套管完整性。脖頸的厚

度應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)確定，宜大于15m。

5.2.2鹽腔腔頂、腔底位置

鹽腔腔頂應(yīng)為脖頸底界。

鹽腔底板厚度宜大于5m。

5.2.3頂板預(yù)留厚度

頂板預(yù)留厚度宜大于5m。

5.3鹽腔形態(tài)設(shè)計(jì)

5.3.1鹽腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鹽腔造腔宜分為建槽期、主體期、封頂期三個(gè)階段，對(duì)應(yīng)的鹽腔形態(tài)宜設(shè)計(jì)為腔底、主體、腔頂

三部分。腔底用于容納造腔過(guò)程中堆積掉落的不溶物殘?jiān)?，腔底形態(tài)通常為倒三角形；主體宜設(shè)計(jì)為

圓柱形，以增大鹽腔體積；腔頂宜設(shè)計(jì)為穹頂形，不宜設(shè)計(jì)為平頂狀，以保障鹽腔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

5.3.2最大直徑設(shè)計(jì)

4

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鹽腔最大直徑應(yīng)綜合鄰井礦柱距離、造腔效率、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)考慮。鹽腔最大直徑宜大于60m,小于

100m。

5.3.3鹽腔高度設(shè)計(jì)

鹽腔高度為腔頂埋深與腔底埋深之差。

5.3.4鹽腔體積預(yù)測(cè)、殘?jiān)叨阮A(yù)測(cè)

鹽腔總體積應(yīng)根據(jù)鹽腔結(jié)構(gòu)、鹽腔直徑、鹽腔高度綜合確定；鹽腔有效體積應(yīng)根據(jù)鹽腔總體積、

鹽層不溶物含量、不溶物堆積系數(shù)等綜合確定

總體積、有效體積、殘?jiān)w積、堆積系數(shù)計(jì)算公式如下：

V總體積=V有效體積+V殘?jiān)w積xC不溶物堆積系數(shù)式（1）

V殘?jiān)w積=V總體積X（1-C不溶物含量）式（2）

5.4造腔參數(shù)設(shè)計(jì)

5.4.1造腔地質(zhì)參數(shù)

造腔地質(zhì)參數(shù)應(yīng)包括造腔段頂深、造腔段底深、造腔段不溶物含量、造腔段溫度、造腔段不溶物

堆積系數(shù)。

5.4.2造腔水溶參數(shù)

造腔水溶參數(shù)應(yīng)包括造腔段鹽巖上溶速率、側(cè)溶速率、側(cè)溶角。

5.4.3造腔階段

造腔階段數(shù)目應(yīng)結(jié)合鹽層厚度、腔體體積、鹵水濃度、階段產(chǎn)鹽量、鹽腔直徑、管柱堵塞情況等

因素確定。各階段應(yīng)設(shè)計(jì)循環(huán)方式、阻溶劑位置、中心管位置、中間管位置、注水排量、階段體積。

5.4.4建槽期

建槽期宜采用正循環(huán)造腔，防止因不溶物沉降而堵塞中心管；且正循環(huán)能夠增大腔體底部直徑，

形成一定體積的底槽，用來(lái)堆放含鹽地層中溶解掉落到腔底的不溶物殘?jiān)?/p>

5.4.5造腔期

造腔期宜采用反循環(huán)造腔，反循環(huán)能夠有效加快水溶造腔速率；造腔期宜采用設(shè)計(jì)最大注水排

量。

5.4.6封頂期

封頂期應(yīng)根據(jù)已建腔體形態(tài)，調(diào)整循環(huán)方式、阻溶劑位置、管柱位置以形成穹形腔頂。封頂期應(yīng)

加強(qiáng)阻溶劑位置監(jiān)測(cè)頻率，防止阻溶劑位置高于套管鞋，導(dǎo)致套管鞋處鹽巖被溶解。

5.4.7循環(huán)方式

5

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建槽期宜使用正循環(huán)造腔，主體期及封頂期宜使用反循環(huán)造腔；鹽腔整個(gè)造腔過(guò)程應(yīng)根據(jù)已建鹽

腔形態(tài)，采用正反循環(huán)結(jié)合的方式控制鹽腔總體形態(tài)。

5.4.8阻溶劑設(shè)計(jì)

阻溶劑選型應(yīng)滿足與鹵水、鹽巖不發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，且密度小于水。宜選用柴油或氮?dú)?。?/p>

溶劑位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求深度，防止阻溶劑上部鹽巖直接與腔內(nèi)鹵水接觸。

549管柱位置

建槽期宜正循環(huán)造腔，中間管宜位于阻溶劑以下2-3m,中心管宜位于殘?jiān)斆嬉陨?-5m,管柱兩

口距應(yīng)最大化，提高排鹵濃度；造腔期宜反循環(huán)造腔，管柱位置應(yīng)根據(jù)已造鹽穴形態(tài)、阻溶劑界面位

置、循環(huán)方式、中心管位置進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。封頂期應(yīng)根據(jù)已造鹽穴形態(tài)、阻溶劑界面位置、循環(huán)方

式、中心管位置進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。中心管首次位置應(yīng)位于底板頂部。

5.4.10注水排量

注水排量、注水濃度應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況及造腔管柱組合綜合確定。建槽初期宜采用小排量；造

腔期宜采用大排量；封頂期應(yīng)嚴(yán)格控制造腔注水量，避免出現(xiàn)平頂狀腔頂，降低腔體頂板穩(wěn)定性。

5.4.11階段體積設(shè)計(jì)

階段體積應(yīng)根據(jù)階段設(shè)計(jì)參數(shù)及腔體總體積與造腔階段數(shù)目確定。

5.4.12有效體積

應(yīng)根據(jù)階段體積、不溶物含量、不溶物堆積系數(shù)等因素計(jì)算有效體積。

5.4.13壓力控制

造腔全過(guò)程應(yīng)開(kāi)展套管鞋壓力計(jì)算，除氣密封測(cè)試外，造腔全過(guò)程中套管鞋處壓力不允許超過(guò)氣

庫(kù)運(yùn)行上限壓力。

6設(shè)計(jì)文本結(jié)構(gòu)及要求

6.1設(shè)計(jì)依據(jù)

應(yīng)明確設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)依據(jù)。

6.2設(shè)計(jì)原則

應(yīng)明確設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)原則。

6.3地質(zhì)及鉆完井情況

應(yīng)按照4.1要求，說(shuō)明本區(qū)的地質(zhì)特征。

應(yīng)按照4.4要求，說(shuō)明本井的鉆完井情況，并填寫(xiě)鉆井?dāng)?shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表格式可參考表B.1。

6.4設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

6

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應(yīng)按照5.2,明確設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并填寫(xiě)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表格式可參考表B.2。

6.5鹽腔總體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)

應(yīng)按照5.3要求，完成鹽腔總體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，并填寫(xiě)鹽腔總體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)表，設(shè)計(jì)表格式可參

考表B3o

6.6造腔階段參數(shù)設(shè)計(jì)

應(yīng)按照5.4要求，完成鹽腔造腔階段參數(shù)設(shè)計(jì)，并填寫(xiě)造腔階段參數(shù)設(shè)計(jì)表，繪制造腔設(shè)計(jì)示意

圖，設(shè)計(jì)表格式可參考表B.4。

6.7設(shè)計(jì)書(shū)示例

設(shè)計(jì)書(shū)格式示例參見(jiàn)附錄B。

7

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附錄A

（規(guī)范性）

鹽腔及其要素示意圖

鹽腔及其要素如圖A.1所示，該圖僅為示意圖，不含比例尺。

1一頂板；2—鹽腔度；3—底板；4—鹽穴最大直徑；5—礦柱寬度；6一上覆地層;

7一下伏地層；8—鹽層；9一套管鞋；10一脖頸；11—鹽腔；12一不溶物

圖A,1鹽腔及其要素示意圖

8

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附錄B

（規(guī)范性附錄）

鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)腔體設(shè)計(jì)格式

腔體設(shè)計(jì)

井號(hào)_________________________

井別_________________________

井型_________________________

（業(yè)主單位名稱）

（設(shè)計(jì)單位名稱）

（設(shè)計(jì)時(shí)間）

圖B,1封面

9

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目錄

1設(shè)計(jì)依據(jù).......................................XX

2設(shè)計(jì)原則.......................................XX

3地質(zhì)及鉆完井?dāng)?shù)據(jù)...............................XX

4設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)...................................XX

5鹽腔總體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)..........................XX

6造腔階段參數(shù)設(shè)計(jì)...............................XX

圖B.2目錄頁(yè)

10

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B.1設(shè)計(jì)依據(jù)

B.2設(shè)計(jì)原則

B.3地質(zhì)及鉆完井?dāng)?shù)據(jù)

表B.1地質(zhì)及鉆完井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

項(xiàng)目

井號(hào)井別井型

地理

位置

構(gòu)造

位置

基測(cè)線二維

本位置三維

數(shù)井口X東經(jīng)

經(jīng)緯度

據(jù)坐標(biāo)Y北緯

地面

磁偏角

海拔

完鉆

完鉆層位目的層

井深

套管

下深

B.4設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表B.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

序號(hào)參數(shù)取值

1造腔鹽層厚度（m）

2鹽層埋深（m）

3側(cè)溶速率（nun/h）

4上溶速率（nun/h）

5側(cè)溶角（°）

6堆積系數(shù)

7鹽層溫度（°C）

8鹽巖密度（kg/m3）

9不溶物含量霰）

11

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B.5鹽腔總體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)

表B.3設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

序號(hào)參數(shù)取值

1脖頸厚度(m)

2腔頂深度(m)

3腔底深度(m)

4腔體高度(m)

5腔體總體積(n?)

6腔體有效體積(n?)

7殘?jiān)w積5)

8腔體最大直徑(m)

B.6造腔階段參數(shù)設(shè)計(jì)

表B.4造腔階段參數(shù)

階

3黑

段

階

中

段

心階段

砥

造腔

有

注水總體效殘?jiān)披u

采

管

位

鹽

循環(huán)置溶蝕

階段

置

體

排量積位置濃度