盐穴造腔回声法界面检测波形特征研究

发布时间：2020-06-15 11:41

【摘要】：盐穴型储气库发展前景广阔,在盐穴造腔过程中,能否控制好阻溶剂和卤水分界面的位置,对于腔体稳定性的好坏至关重要。利用回声法进行界面检测具有操作简便、成本低和对井筒无干扰等优点,但在使用过程中存在波形特征识别难度大的问题,有关回声法界面检测波形特征的研究尚不明确。本文主要针对这一问题进行深入研究,首先利用Gambit软件建立了回声法检测盐穴造腔界面的数值模拟模型,并利用Fluent软件分别进行了不同压差、不同介质和不同工况条件下的数值模拟实验,而后通过波形模拟实验平台对数值模拟结果进行了验证。最终结果表明,利用回声法可以准确识别盐穴造腔过程中氮气-卤水界面的位置,不同工况条件下的波形特征各具特点,波形特征主要由声波传播介质的特性阻抗和井筒变径位置处的截面积比决定。在归纳总结波形特征的基础上,利用回声法在国内某井进行了盐穴造腔界面检测的现场应用,使用效果良好。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE972.2
【图文】：

（a）单井单腔 （b）单井双腔 （c）双井单腔图 1.1 造腔方式示意图Fig. 1.1 The sketch map of cavity1.2.2 造腔循环方式盐穴造腔是盐穴型储气库建造过程中最重要的环节，造腔循环方式一般分为两种：正循环和反循环，如图 1.2 所示。水溶造腔过程中，需要在生产套管中下入两根同心管柱，外层尺寸较大的为中间管，内层尺寸较小的为中心管[25]。图（a）为正循环水溶造腔过程，淡水由中心管泵入到地下盐层处，待卤水接近饱和状态后，通过中心管和中间管的环空返排到地面。溶腔过程自下至上进行，即淡水先溶解盐层底部的盐矿，而后卤水由盐层顶部排出，最终可以形成，底部直径大、顶部直径小的梨形腔体形态[25]。正循环造腔方式的特点是：控制腔体形态比较容易，腔体稳定性较高，但是溶腔速度慢，水资源利用率不高，图（b）为反循环水溶造腔过程，淡水由中心管和中间管的环空泵入到地下盐层处，待卤水接近饱和状态后，通过中心管返排到地面。溶腔过程自上至下进行，即淡水先溶解盐层顶部的盐矿，而后卤水由盐层底部排出，最终可以形成，底部

（a）正循环 （b）反循环图 1.2 造腔循环方式示意图Fig. 1.2 The sketch map of water soluble cavity1.2.3 界面检测盐穴储气库水溶建腔过程中，为了使腔体形态按照既定目标发展，需要利用某种介质将腔体上部与下部的淡水或者淡卤水阻隔开，使腔体上部充满该介质，而此介质既不溶于水、也不溶于盐层。因此，可以有效保护腔体顶部及上部裸眼段暂时不被溶解，阻溶剂一般选用柴油、氮气或天然气。同时，为了防止腔体上溶过快，丢失有效体积，必须严格控制气-水（油-水）界面的位置[25-28]，保证腔体形态按照既定目标发展，这样一方面可以最大限度地有效利用盐层发展腔体体积，另一方面使得腔体向最佳形状发展，从而保证腔体稳定性。德国和美国早在 19 世纪 90 年代便开展了阻溶剂方面的研究，德国的Neuehuntorf NK III 盐穴型储气库成功使用氮气作为阻溶剂[29,30]。使用氮气作为阻溶剂具有环境友好、成本低等优势，国内在这方面的相关设计和试验也正在进行[31]

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本文编号：2714364