兴隆台潜山储气库城区气井安全控制探究

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1、兴隆台潜山储气库城区气井安全控制探究摘要：本文针对兴隆台潜山储气库注气压力高、气井工况复杂、临近城区等难点进行分析，从安全角度考虑：对完井管柱管径、材质与扣型进行优选；并结合管柱功能要求进行了安全控制系统设计。确定直井推荐使用油管，材质为L80-13Cr,扣型采用VAM-TOP；并结合井下安全阀、可取式封隔器等工具设计了可针对气井泄露、憋压、着火等安全事故的控制系统。本研究从整体上降低了城区气井安全隐患，为地面管线铺设等工程提供准确预测和必要理论依据，提高储气库生产和管理水平，具有广泛的应用前景和较髙的社会效益。关键词：冲蚀效应复杂应力安全控制前言

2、由于我国的天然气资源分布不均衡，部分地区'‘气荒”现象严重。为了平衡我国季节性用气不均衡性，国家能源局于2010年大力推进国内天然气储气库建设工作。为贯彻国家振兴东北老工业基地的战略方针，尽快满足东北地区乃至北京对天然气的需求，中国石油拟建设东北天然气管网，满足东北地区和北京冬季天然气需求。兴隆台潜山储气库是兴隆台潜山为依托，针对目前潜山天然能量有限、压力加速下降、产量递减快、油水界面上升等棘手问题，因此从稳产百万吨与提高采收率的需求，兴隆台潜山利用现有井网拟考虑采取顶部注气、下部采油，由气驱开发逐步过渡到储气库。前期利用秦沈管线气源采取气驱采油，

3、从2017年开始应急调峰，气驱开发阶段（2013年至2032年）累积注气91.63X108m3,累积调峰量为28.00X108m3o气驱开发结束后，建成储气库时，可实现最大库容量31.15X108m3,运行压力19〜30MPa（按垂深3000m计算）下，工作气量可达11.63X108m3o1油藏概况1.1地质概况兴隆台潜山位于辽宁省盘锦市兴隆台区，构造上位于渤海湾盆地辽河西部凹陷南部兴隆台〜马圈子潜山构造带东北部，与盘山洼陷、陈家洼陷、冷家断阶带、马圈子构造四周相接，表现为“北东成带，东西分块”的构造格局。油水界面统一为-4670m,潜山带含油面积

4、55.49平方公里，2010年12月上报探明石油地质储量1.27亿吨。图1-1兴隆台潜山带太古界潜山顶面构造图1.2储层物性2安全控制面临的挑战2.1井口压力高具体计算参数与结果见下表2-1o2.2气井工况复杂国内储气库设计寿命一般为30年，以百年大计考虑，其运行期间，地层压力短时间内周期性变化，注采井井筒要求承受高强度冲蚀作用，加之腐蚀性气体等复杂工况存在，对储气库井的使用寿命和安全性提出了更高的要求。造成复杂工况的原因：(1)注釆交变应力造成的油管、套管、井下工具等损坏。(2)封隔器等井下工具失效、生产产量过大造成的油管冲蚀、控制/卸压设备失灵

5、、密封失效等设计缺陷、设备缺陷或疲劳损伤。(3)设计材质不合理、酸性气体、井底出砂等造成的腐蚀、破坏问题。2.3井控等级高兴隆台潜山储气库多数井地面所在区域处于开发区与居民生活区附近，人口稠密、生态和环境敏感的地区，加之井口注采气压力高，稍有不慎将造成重大安全事故，因此对储气库完井管柱的安全考虑与井控风险级别还要更加谨慎。3技术思路及研究计算1.1标准依据(1)兴隆台潜山注采试验方案(油藏工程)；(2)《天然气开发管理纲要及六个管理规定》；(1)SY/T6463-2000《采气工程方案设计编写规范》;(2)《油藏型储气库钻完井技术要求(试行)通知》

6、油勘【2010]106号；(3)VAM-T0P扣结构标准《VAM-T0P:Theindustryreferenceforpremiumconnections》；(4)《APISPEC5CT油管和套管规范》；(5)石油与天然气工业标准(住友)《Sumitomoproductsfortheoilandgasindustries》；(6)《API6A19TI1井口装置和采油树设备规范》。3.2技术路线图3.3管径优选一冲蚀流量研究冲蚀是指材料受到小而松散的粒子流冲击时，表面出现破坏的一类磨损现象。高速气体在管内流动时发生显著冲蚀作用的流速称为冲蚀流速，研

7、究表明：当气体流速低于冲蚀流速时，冲蚀不明显；当气体流速高于冲蚀流速时，会产生明显的冲蚀，严重影响气井的安全生产。气体流速如超过一定范围，随着流速增加，冲蚀加剧。如果气体流速增加3.7倍，则冲蚀程度增加5倍。特别是气体含有二氧化碳、硫化氢等酸性气体时，应特别注意冲蚀对管体造成的损坏。对于注气井注入气量基本固定，因此，冲蚀流速受注气管柱直径影响最大。在进行油管尺寸设计时，应尽量选用较大直径的油管，即有利于减少冲蚀的影响，又有利于增加产气量，发挥地层自然能量的作用。油管直径的计算公式为：3.8安全控制系统设计与研究(1)井口控制系统采用液压控制，液压回

8、路控制地面安全阀(SSV)和井下安全阀(SCSSV)o(2)当温度达到12CTC(火灾)，易熔塞熔化的时候，ESD将自动关