中国石油大港油田公司天津储气库分公司 天津市 300280
摘要：科技的进步，促进工程建设事业得到快速发展。地下储气库是目前世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段，具有存储量大、储气成本低、安全系数大等优点，而钻井完井工程是地下储气库建设中耗资最大、历时最长的环节，且井筒完整性直接影响地下储气库长期运营的安全性和可靠性。目前，我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共32座，初步形成了我国储气库特色钻井完井技术体系，包括枯竭气藏储气库的井型优化设计、超低压地层防漏堵漏与储层保护、韧性水泥浆固井、大流量注采完井和老井评价及再利用，盐穴储气库钻井完井、建腔及腔体形态控制、老腔改造利用技术和注采井筒完整性等特色技术，但与国外相比，在井眼尺寸、井型设计、工艺技术水平等方面均存在较大的差距，需要开展枯竭气藏储气库大井眼水平井钻井完井、盐穴储气库丛式定向井钻井、含水层储气库钻井完井和注采井筒完整性等技术攻关，形成完善的地下储气库钻井完井技术体系，以满足我国储气库高质量发展及国家能源战略的需求。本文就我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议展开探讨。
关键词：中国；地下储气库；钻井
引言
在地下储气库、气田、小型LNG等众多调峰方式中，前者是当今世界最主要的天然气储存方式和调峰手段。随着我国天然气工业的快速发展，天然气季节性调峰矛盾日益突出，如何实现地下储气库业务可持续发展已成为我国天然气产业面临的主要问题之一。
1不同类型地下储气库发展历程
地下天然气储库可以修建在枯竭油气藏、盐岩或含水层中。枯竭油气藏地质资料丰富、储存容量大、储存成本低；盐岩层储气库垫层气量小、注采速率高；含水层储气库可选岩层范围大、储存量大。1915年，世界上最早尝试采用地下空间储气出现在加拿大安大略省Welland气田，而真正意义上采用地下储气库则出现在1916年的美国纽约州Zoar气田，这也是世界上首个采用枯竭油气田建成的地下储气库。此后，加拿大、欧洲和前苏联国家也逐步采用枯竭油气藏作为地下储气库。据世界天然气联盟统计结果，2014年全世界约有480座枯竭油气藏储气库。1946年，世界上最早的含水层储气库出现在美国肯塔基州。目前世界上约有90座含水层储气库，美国、独联体、法国、德国和意大利是使用含水层储气库较多的国家。盐岩储库被广泛存储包含烃类产品在内的各种物品。加拿大在20世纪40年代末、美国在20世纪50年代开始采用盐岩储存液化石油气；1961年在美国密西根州Marysville出现了世界上最早采用废弃岩穴建造的地下盐岩储气库；1963年加拿大在萨斯喀彻温省Melville修建了世界上首座人工设计建造的盐岩地下储气库。此后，在亚美尼亚、法国、德国等国家陆续修建了盐岩地下储气库。截止目前，世界上有88座盐岩地下储气库，美国、加拿大是使用盐岩地下储气库较多的国家，而西欧有不少盐岩地下储气库处于评估阶段。此外，也有采用废弃矿井、人工开挖洞室储存天然气的案例。美国科拉罗多Leyden煤矿和比利时Anderlues和Peronnes煤矿曾改造为地下储气库，但都由于泄露问题而关闭。法国北部May-sur-Orne一个铁矿和英国Killingholme地下人工开挖洞室用来储存液化石油制品。据国际天然气联盟统计，2014年全世界不同类型地下储气库工作气量占比，枯竭气藏、含水层、盐岩和枯竭油藏地下储气库占比分别为76%、13%、6%和5%。从20世纪90年代开始，地下储气库建设经历了较快的发展阶段。1996—1997年，世界上约有580座地下储气库，工作气量约为2624亿m3；2005—2006年，储气库数量增加至627座，总工作气量为3193亿m3；2014年地下储气库数量超过630座，总工作气量超过3500亿m3，其中北美地区约占38%、独联体国家地区约占32%、欧洲地区约占28%。
2我国地下储气库钻井完井技术
2.1井型及井身结构优化技术
针对储气库井筒完整性要求高和大流量注采的工况条件，在精细化地质描述和地层压力精确预测的基础上，形成了以丛式定向井、大井眼、储层专打、长寿命为特点的井型及井身结构优化技术：井型主要采用定向井、直井和丛式定向井，井身结构以三开、四开为主，如辽河油田双六和大港油田板南的储气库井均采用了三开井身结构，呼图壁储气库井多采用四开井身结构；为满足大流量注采的要求，储气库井的井眼尺寸比常规开发井大一级，生产套管直径多为177.8mm、部分为244.5mm，油管直径多为114.3mm、部分为177.8mm。表层套管封堵地表浅水层，技术套管封堵孔隙压力不同的地层或易塌易漏等复杂地层，储层采用专打的方式，生产套管采用气密封扣，对管柱材质要求高。发布了《地下储气库注采管柱选用与设计推荐做法》（SY/T7370—2017）和《枯竭型气藏储气库钻井技术规范》（SY/T7451—2019）等石油天然气行业标准，形成了储气库钻井完井标准体系，有力保障了200余口注采井的建井质量。
2.2储气库钻完井技术
国内储气库钻完井技术经过10多年的发展，取得了不错的成绩。但是面对以华北苏桥为代表的深层储气库，在大井眼钻完井施工过程中，还是出现了不少问题，钻井复杂事故频出，钻井周期长、成本高。以气藏型储气库低压力系数下钻完井防漏堵漏和大井筒水平井、定向井钻完井及固井为代表的关键技术亚待攻关。此外，随着盐穴储气库不断向深层发展，大井筒条件下的深部盐层钻井完井与固井技术也巫待解决。在钻井完井装备方面，国外为了保证井筒完整性而采用了焊接套管工艺，而国内目前还尚未尝试，相关的设备和经验还不具备。在盐穴造腔的钻完井工程方面，国内仍主要采用直井单腔的造腔钻完井工艺，为突破地面条件的限制，需要攻克大斜度井和丛式井的钻完井和造腔工艺的技术难题。
2.3固井技术
储气库井筒水泥环在交变应力条件下，很容易产生微裂缝、微环空，产生气窜和套管带压风险。为了提高固井质量，主要采取以下措施：（1）储气库注采井设计上要控制单层套管下入深度；（2）重视每一层套管的固井质量，水泥返至地面；（3）采用韧性膨胀水泥，减少应力交变对水泥环的影响；（4）采用自愈合水泥技术，填充后期产生的微裂缝；（5）固井质量检测要求高，国外普遍采用超声波成像测井方法（如IBC）。通过运用上述措施，建井质量控制上取得了很好的效果。
2.4盐穴造腔及腔体形态控制技术
针对国内层状盐层薄且夹层多、溶腔形状控制难的问题，采用正反循环造腔技术，采取循环参数设计及控制、管柱调整、油垫控制、顶板保护等措施，形成了盐穴单井造腔及腔体形态控制配套技术，并研制了井下工具、编制了设计软件。在造腔和投产后，应用声纳测腔手段对溶腔的形状与体积进行检测与评价。在溶腔过程中采取避免水击、压力激动和盐岩蠕变的措施以保持腔体的稳定。
结语
国内地下储气库建设处于早期发展阶段，应遵循客观发展规律，面对当前地下储气库建设运营、政策管理和经济效益方面的挑战，要积极应对。首先应强化战略布局，加大库址筛选力度；其次建立专业技术和管理团队，加大地下储气库技术科研攻关力度；最后随着国内天然气市场化进程的推进及相关法规政策的完善，引进多元化建设主体，采取“仓储式”的经营模式将是今后地下储气库业务发展的主要趋势。
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