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世界最深储气库是这样炼成的
华北油田苏桥储气库群建设纪实
  新闻来源:石油商报 2018-11-26 15:27  

  前言:11月16日11时18分,随着陕京二三线配套系统最后一道进站阀门的开启,标志着华北油田苏桥储气库群2018年采气工作正式启动,开始为京津冀百姓传送“清洁气”。就在不久之前的8月31日,顾辛庄储气库顺利投产,标志着历经多年建设,苏桥储气库群终于全面投入生产运行,天然气保供能力再上一个台阶。其地上部分由1座数字化集注站、一座110千伏变电站、13座井场构成,地下工程包括苏1、苏20、苏4、苏49、顾辛庄5座地下库藏、多条连接集注站和单井的输气管道和一条连接集注站和陕京干线的813毫米双向输送管线。

  意义重大 “不可能”也要建

  2010年,根据党中央、国务院关于天然气市场开发和储气库建设的批示精神,华北油田做出了“油气并举,发展储气库事业”的战略经营决策,储气库建设序幕拉开。

  “在这里不可能建库。”在前期论证苏桥储气库群建设的可行性时,一位国际知名储气库专家做出了这样的论断,其理由是苏桥储气库群地层埋深4900米以上,最深达5500米,地层温度超过150度。这样的深度和温度,在世界储气库建设史上绝无仅有;枯竭气藏地层压力系数低,由此带来的钻遇地层复杂、地层垮塌、井漏等钻井事故频发、固井质量难以达标等问题使建库难上加难。但是华北油田决定在此建库也有充分的考量,首先,苏桥地区地处京津冀腹地,可有效缓解京津冀地区冬季用气紧张的形势;其次,陕京二三线途径该地,注气气源充足。再次,锁定的油气藏圈闭密封性较好,分布相对集中,有利于形成规模性储气库群。

  世上本没有路,走的人多了就成了路。储气库人就是这样的开拓者,为了建成全世界最深的储气库殚精竭虑、上下求索。

  建储气库 先过固井关

  固井是储气库建设的核心工艺,由于冬采夏注的特点,储气库井需要承受双向交变压力,必须全井段实施水泥浆封固。但在裂缝性储层、底水凝析气藏的地质构造下,要将地下5000米左右的井段全部封固,且达到理想的固井质量谈何容易。

  最初的一年多时间里,没有经验可以借鉴,苏桥储气库群钻完井施工几乎停滞不前。一次次技术交流讨论、问题会诊,会议室的灯光经常通宵达旦。

  地质所所长宋长伟告诉记者:“我们经过大量的理论研究和实践总结,梳理出影响固井质量的十项因素,并制定出应对措施,同时使用了中国石油钻井研究院针对苏桥储气库研发的耐高温高压和交变应力的弹性水泥浆体系,钻完井工程质量得到明显改善。”以2012年9月完钻的苏4K-3X井为突破口,苏桥储气库固井平均合格率达96.3%,优质率达81.9%,储气库建设提速。

  老井利用 开国内先河

  为节约建库成本,提高资源利用率,苏桥储气库群建设采取老井利用的方式。技术人员对27口老井的各项资料进行逐一分析,通过测井和电子探伤等方式确定固井质量和套管的剩余强度等指标,选出可以作为注采井、采气井、监测井或观察井的可利用老井21口,对其余6口进行永久性封堵。

  利用老井作为储气库井在国内尚属首例。工程所书记张亚明说起当初老井利用作业时仍然感慨万千,“更换套管头是老井利用的最大难点。”但这样一个焊成一体的大铁块如何拆卸更换?在一年多的时间里,技术人员与套管头生产厂家、相关技术人员反复沟通交流,最终决定采取对原各层套管头进行切割,重新造扣的方式更换新套管头。在他们的缜密计算和全程坚守下,储气库井老井利用第一个套管头更换取得成功。

  地面建设 克服万难干

  由于苏桥储气库群埋深大、压力高,对集注站的建设提出了更高要求。工程所所长王培森告诉记者,进口的12台大功率高压注气压缩机,每台重达80多吨,基础修筑和吊装工作难度巨大。苏桥储气库群总库容67亿立方米,设计工作气量23.32亿立方米。为了匹配如此大的工作气量,放空火炬高达105米,需要经过3次大型吊装拼接而成。

  在集注站参观时,作业区生产技术组副组长牟文满向记者介绍了采气的流程工艺,“苏桥储气库群原本是底水凝析气藏,在采气的过程中带出许多杂质,需要经过水、凝析油和气体的三相分离,进而再分离气体中的轻烃组分,得到纯净的干气才能外输。”

  苏桥天然气注采作业区党总支书记朱军介绍说:“一个占地200多亩的集注站要容纳注、采两套系统,再加上配套处理工艺多,导致站内管线复杂,在地面建设过程中监督、协调施工队伍的任务艰巨,为了保障工程进度,储气库建设者们经常处于“5+2”、“白加黑”的工作状态。”2013年6月,苏桥储气库群集注站如期投入使用,一期注气试运投产,开启了储气库群边建设边生产的崭新发展阶段。

  生产运行 摸石头过河

  由于苏桥储气库群采取边建设边生产的独特运行方式,在紧张而富有探索性的工作中,队伍业务素质迅速提高,注采效率有效提升,库群投产以来实现了连续5年安全生产。

  “别的储气库没有这么高的压力,”作业区安全员郑学智告诉记者:“因为注、采是两套流程,我们每年都会在注采转换之前开展全面的安全培训,根据苏桥储气库群特点,编写详细的安全生产手册,使每项工作都有章可循。”同时,针对在气井生产中普遍存在的环空带压问题,华北油田与西南石油大学开展联合攻关,测算单井各级环空的最高承压值,把气井环空压力控制在合理范围,通过定期处理,保障安全生产。

  储气库人从学习交流中总结,从生产实践中改进,形成了一套完整的技术支撑体系。截至目前,已有8项华北油田公司企业标准和《油气藏型储气库注采井钻完井验收规范》1项中国石油天然气集团有限公司企业标准。

  调峰保供 他们有信心

  地质所副所长赵春楷说:“只有摸清楚储气库的脾气秉性,才能安全地把储气库的调峰保供能力最大化。一旦接到应急保供任务,也能心里有数。”从2016年起地质所组织实施了多项采气试验,包括通过在不同的工作制度下录取参数,计算单井产能;测试低部位井最佳的控水采气速度;确定储气库群的最大生产能力。今年年初,储气库开展提气试验,生产能力突破500万立方米/天,可以满足1千万户居民的生活用气需求。“2018年,苏桥储气库群第六注采周期累计注气达6.8亿立方米,同比增加21%,预计采气量超过5亿立方米,可有效缓解京津冀地区的用气紧张形势。”说起今年的注采形势,储气库管理处处长王平信心满满。

  储气库大事记

  2010年2月8日

  华北油田成立储气库项目管理部,华北油田地下储气库建设前期可研工作正式开始。

  2011年3月31日

  苏1、苏49等5个气藏生产井关闭,苏桥储气库群工程建设全面启动。

  2012年9月

  苏4K-3X井首次使用国产弹性水泥浆体系实现高质量固井。

  2013年6月14日

  苏桥储气库群集注站投入使用,苏1、苏20两座储气库一期注气试运投产。

  2013年12月

  苏4储气库采气投产。

  2014年5月5日

  苏桥储气库群累计注气量突破1亿立方米。

  2016年3月

  并入陕京二线、三线,向北京供气。

  2016年10月

  苏49储气库注气投产。

  2016年11月

  启动各种类型采气期现场试验,获得储气库群的各类生产数据,为安全高效采气提供依据。

  2017年9月

  国产大功率高压注气压缩机投用。

  2018年2月

  开展现场提气试验,库群日最高采气量达到512万立方米。

  2018年9月

  顾辛庄储气库注气投产,至此苏桥储气库群5座储气库全部投入使用。

  结语

  苏桥储气库人是中国储气库建设的开拓者,苏桥储气库群是中国储气库技术的试验田。正因为难度最大、条件最苛刻,我国研发的分别用于堵漏、钻井和固井的3套材料体系在苏桥得到应用;国产大功率高压往复式注气压缩机在苏桥进行试验。而现在,苏桥又参与到储气库、井筒、地面设施“三位一体”完整性风险管控体系的建设探索当中。

  对储气库人来说,他们用8年时间攻克了一道道世界级难题,在京畿大地建起了世界上最深的地下储气库,为我国储气库建设积累了宝贵的经验。

 
  【作者: 记者 张鹏程 通讯员 赵艳梅 关闭窗口
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