一种盐穴储气库的建造方法及盐穴储气库

申请号 CN202410154439.3 申请日 2024-02-04 公开(公告)号 CN118008242A 公开(公告)日 2024-05-10
申请人 陕西北元化工集团股份有限公司; 发明人 熊磊; 刘延财; 宁小钢; 李樊; 慕毅;
摘要 本 申请 公开了一种盐穴储气库的建造方法及盐穴储气库,属于地下 能源 储备领域,解决了现有盐穴储气库的建造方法局限性大,且建造的盐穴储气库使用时需极高的运行压 力 来维持腔体 稳定性 的问题。从地面钻取至少一个延伸至下盐岩层内的第一直井。在下盐岩层内钻取 水 平井。对水平井进行溶腔形成初始腔体。排出初始腔体中的部分卤水降低初始腔体的内压。对最终腔体进行密封检漏试验。封堵第一直井并钻取至少一个与最终腔体连通的第二直井。排出最终腔体内的卤水以获得盐穴储气库。本申请不被上盐岩层和下盐岩层的厚度限制,克服了 现有技术 的局限性,同时盐穴储气库在使用时,不需要极高的运行压力,有效解决了盐穴压气蓄能储库对 密封性 和稳定性的要求。
权利要求

1.一种盐穴储气库的建造方法,其特征在于,包括:
从地面钻取至少一个延伸至下盐岩层(1)内的第一直井;
在所述下盐岩层(1)内钻取平井,并使所述水平井与所述第一直井连通;
对所述水平井进行溶腔形成初始腔体(2);
当所述初始腔体(2)达到预设体积后,对所述初始腔体(2)进行密封检漏试验;
对所述初始腔体(2)进行尺寸预测,模拟计算得出所述初始腔体(2)顶板的垮落条件与极限;
排出所述初始腔体(2)中的部分卤水降低所述初始腔体(2)的内压,以使所述初始腔体(2)顶板的岩层垮塌至与上盐岩层(3)连通得到最终腔体(4);
对所述最终腔体(4)进行密封检漏试验;
封堵所述第一直井并钻取至少一个与所述最终腔体(4)连通的第二直井;
排出所述最终腔体(4)内的卤水以获得盐穴储气库。
2.根据权利要求1所述的盐穴储气库的建造方法,其特征在于,所述对所述水平井进行溶腔形成初始腔体(2),具体包括:
在所述第一直井内下放第一技术套管(6),并将所述第一技术套管(6)和所述第一直井的井体固定;
通过所述第一技术套管(6)向所述下盐岩层(1)内注入淡水,以对所述下盐岩层(1)溶腔形成所述初始腔体(2)。
3.根据权利要求1所述的盐穴储气库的建造方法,其特征在于,所述对所述初始腔体(2)进行尺寸预测,模拟计算得出所述初始腔体(2)顶板的垮落条件与极限,具体包括:
通过采盐量、岩盐特性及溶盐规律对所述初始腔体(2)进行尺寸预测;
模拟计算得出所述初始腔体(2)顶板的垮落条件与极限,具体包括所述初始腔体(2)顶板垮落所需的最小内压、顶板冒落的高度及体积。
4.一种盐穴储气库,采用权利要求1~3任一项所述的盐穴储气库的建造方法建造,其特征在于,包括水平井、第一技术套管(6)、第一排卤管(5)、封堵塞(8)、至少一个第二直井、第二技术套管(10)、第二排卤管(9)和两个第一直井;
两个所述第一直井均从地面延伸至下盐岩层(1)内,两个所述第一直井间隔设置;
所述水平井位于所述下盐岩层(1)内,且所述水平井的两端分别与一个所述第一直井连通;
每个所述第一直井内分别固定一个第一技术套管(6);其中一个所述第一技术套管(6)用于向所述水平井内注入淡水,以对所述水平井进行溶腔形成初始腔体(2),另一个所述第一技术套管(6)用于返出卤水;
每个所述第一技术套管(6)内分别设置一个所述第一排卤管(5);
所述第一排卤管(5)用于排出所述初始腔体(2)中的部分卤水降低所述初始腔体(2)的内压,以使所述初始腔体(2)顶板的岩层垮塌至与上盐岩层(3)连通得到最终腔体(4);
所述封堵塞(8)设置在所述第一直井内,用于在所述最终腔体(4)形成后封堵所述第一直井;
至少一个所述第二直井从地面延伸至与所述最终腔体(4)连通;
所述第二技术套管(10)固定在所述第二直井内;
所述第二排卤管(9)设置在所述第二技术套管(10)内,且所述第二排卤管(9)的一端位于所述最终腔体(4)内。
5.根据权利要求4所述的盐穴储气库,其特征在于,所述第一技术套管(6)包括插接环(61)、定结构(62)、密封件(63)和多个套管节段(64);
位于底端的所述套管节段(64)的第一端和所述第一直井的底部接触,第二端开设有沿其轴向延伸的第一环形槽(641);
位于中间的所述套管节段(64)的第一端连接有所述插接环(61),所述插接环(61)能够插入所述第一环形槽(641)内;
位于中间的所述套管节段(64)的第二端开设有沿其轴向延伸的第二环形槽(642),所述第二环形槽(642)和所述第一环形槽(641)的形状及大小均一致;
位于顶端的所述套管节段(64)端部连接有插接环(61),所述插接环(61)能够插入所述第二环形槽(642)内;
所述锁定结构(62)设置在所述套管节段(64)上,所述锁定结构(62)用于锁定插入所述第一环形槽(641)或所述第二环形槽(642)的所述插接环(61);
在每两个相邻的所述套管节段(64)之间分别设置一个所述密封件(63)。
6.根据权利要求5所述的盐穴储气库,其特征在于,所述锁定结构(62)包括多个锁定件(621);
每个所述插接环(61)上分别设置多个锁定槽(611),多个所述锁定槽(611)沿所述插接环(61)的周向间隔设置;
多个所述锁定件(621)沿所述套管节段(64)的周向间隔设置,且每个所述锁定件(621)分别和一个所述锁定槽(611)相对应;
所述锁定件(621)包括第一弹性件(6211)和滚珠(6212);
所述第一弹性件(6211)设置在所述套管节段(64)上,并处于压缩状态;
所述滚珠(6212)和所述第一弹性件(6211)的靠近所述插接环(61)的一端连接,当所述锁定槽(611)和所述滚珠(6212)对应时,所述滚珠(6212)在所述第一弹性件(6211)的作用下伸入所述锁定槽(611)内。
7.根据权利要求5所述的盐穴储气库,其特征在于,还包括扶正机构(7);
每个所述套管节段(64)的外壁分别安装一个所述扶正机构(7),所述扶正机构(7)用于扶正所述套管节段(64),以使所述第一技术套管(6)的中心和所述第一直井的中心重合。
8.根据权利要求7所述的盐穴储气库,其特征在于,所述扶正机构(7)包括第一环形座(71)、第二环形座(72)、驱动结构(73)和多个弓形弹片(74);
所述第一环形座(71)套设在所述套管节段(64)的顶端,所述第一环形座(71)和所述套管节段(64)的外壁固定连接;
所述第二环形座(72)套设在所述套管节段(64)的底端,所述第二环形座(72)和所述套管节段(64)的外壁滑动连接;
多个所述弓形弹片(74)沿所述套管节段(64)的周向间隔设置,每个所述弓形弹片(74)的两端分别与所述第一环形座(71)和所述第二环形座(72)连接,且每个所述弓形弹片(74)均设置有向外凸起的弧度;
所述驱动结构(73)设置在所述套管节段(64)上,用于带动所述第二环形座(72)向靠近所述第一环形座(71)的方向移动。
9.根据权利要求8所述的盐穴储气库,其特征在于,所述驱动结构(73)包括多个驱动件(731);
多个所述驱动件(731)沿所述套管节段(64)的周向间隔设置在所述套管节段(64)上,并位于所述第二环形座(72)的背离所述第一环形座(71)的一端;
所述驱动件(731)包括固定座(7311)、第二弹性件(7312)、拉(7313)和推杆(7314);
所述固定座(7311)固定在所述套管节段(64)的外壁;
所述固定座(7311)上设置有安装孔,所述安装孔沿所述套管节段(64)的轴向延伸;
所述第二弹性件(7312)的第一端固定在所述安装孔内,所述第二弹性件(7312)的第二端固定连接所述拉块(7313);当所述第二弹性件(7312)处于压缩状态时,所述拉块(7313)能够容纳在所述安装孔内;
所述推杆(7314)的一端和所述拉块(7313)固定连接,所述推杆(7314)的另一端穿过所述第二弹性件(7312)伸出所述固定座(7311)。

说明书全文

一种盐穴储气库的建造方法及盐穴储气库

技术领域

[0001] 本申请涉及地下能源储备技术领域,尤其涉及一种盐穴储气库的建造方法及盐穴储气库。

背景技术

[0002] 压气蓄能被认为是最具发展潜的大规模储能技术之一,其中储气库是重要的组成部件,其中应用最广泛的是盐穴储气库。我国盐矿的主要特征是岩层底层一般纯度较底,杂质含量高且夹层众多,普遍存在5m‑10m的夹层,甚至存在超过10m的厚夹层。
[0003] 由于可垮塌掉落的夹层极限层厚为10m左右,所以目前在建造盐穴储气库过程中遇到厚度大于10m的厚夹层时,通常利用厚夹层上方和下方的盐岩层分别建造一个盐腔形成盐穴储气库,同时保证建腔过程中厚夹层不垮塌,虽然能够扩大有效储气空间,但是该方法具有一定的局限性,只适用于厚夹层上下方盐岩层较厚的地区。另外,使用该方法建造的盐穴储气库使用时需要极高的运行压力来维持腔体的稳定性,且运行压力远超压气蓄能地面设备的成熟技术。发明内容
[0004] 本申请实施例通过提供一种盐穴储气库的建造方法及盐穴储气库,解决了现有盐穴储气库的建造方法局限性大,且建造的盐穴储气库使用时需要极高的运行压力来维持腔体的稳定性的问题。
[0005] 第一方面,本发明实施例提供了一种一种盐穴储气库的建造方法,该方法包括:
[0006] 从地面钻取至少一个延伸至下盐岩层内的第一直井;
[0007] 在所述下盐岩层内钻取平井,并使所述水平井与所述第一直井连通;
[0008] 对所述水平井进行溶腔形成初始腔体;
[0009] 当所述初始腔体达到预设体积后,对所述初始腔体进行密封检漏试验;
[0010] 对所述初始腔体进行尺寸预测,模拟计算得出所述初始腔体顶板的垮落条件与极限;
[0011] 排出所述初始腔体中的部分卤水降低所述初始腔体的内压,以使所述初始腔体顶板的岩层垮塌至与上盐岩层连通得到最终腔体;
[0012] 对所述最终腔体进行密封检漏试验;
[0013] 封堵所述第一直井并钻取至少一个与所述最终腔体连通的第二直井;
[0014] 排出所述最终腔体内的卤水以获得盐穴储气库。
[0015] 结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述对所述水平井进行溶腔形成初始腔体,具体包括:
[0016] 在所述第一直井内下放第一技术套管,并将所述第一技术套管和所述第一直井的井体固定;
[0017] 通过所述第一技术套管向所述下盐岩层内注入淡水,以对所述下盐岩层溶腔形成所述初始腔体。
[0018] 结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述对所述初始腔体进行尺寸预测,模拟计算得出所述初始腔体顶板的垮落条件与极限,具体包括:
[0019] 通过采盐量、岩盐特性及溶盐规律对所述初始腔体进行尺寸预测;
[0020] 模拟计算得出所述初始腔体顶板的垮落条件与极限,具体包括所述初始腔体顶板垮落所需的最小内压、顶板冒落的高度及体积。
[0021] 第二方面,本发明实施例提供了一种盐穴储气库,采用上述的盐穴储气库的建造方法建造,该盐穴储气库包括水平井、第一技术套管、第一排卤管、封堵塞、至少一个第二直井、第二技术套管、第二排卤管和两个第一直井;两个所述第一直井均从地面延伸至下盐岩层内,两个所述第一直井间隔设置;所述水平井位于所述下盐岩层内,且所述水平井的两端分别与一个所述第一直井连通;每个所述第一直井内分别固定一个第一技术套管;其中一个所述第一技术套管用于向所述水平井内注入淡水,以对所述水平井进行溶腔形成初始腔体,另一个所述技术套管用于返出卤水;每个所述第一技术套管内分别设置一个所述第一排卤管;所述第一排卤管用于排出所述初始腔体中的部分卤水降低所述初始腔体的内压,以使所述初始腔体顶板的岩层垮塌至与上盐岩层连通得到最终腔体;所述封堵塞设置在所述第一直井内,用于在所述最终腔体形成后封堵所述第一直井;至少一个所述第二直井从地面延伸至与所述最终腔体连通;所述第二技术套管固定在所述第二直井内;所述第二排卤管设置在所述第二技术套管内,且所述第二排卤管的一端位于所述最终腔体内。
[0022] 结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一技术套管包括插接环、定结构、密封件和多个套管节段;位于底端的所述套管节段的第一端和所述第一直井的底部接触,第二端开设有沿其轴向延伸的第一环形槽;位于中间的所述套管节段的第一端连接有所述插接环,所述插接环能够插入所述第一环形槽内;位于中间的所述套管节段的第二端开设有沿其轴向延伸的第二环形槽,所述第二环形槽和所述第一环形槽的形状及大小均一致;位于顶端的所述套管节段端部连接有插接环,所述插接环能够插入所述第二环形槽内;所述锁定结构设置在所述套管节段上,所述锁定结构用于锁定插入所述第一环形槽或所述第二环形槽的所述插接环;在每两个相邻的所述套管节段之间分别设置一个所述密封件。
[0023] 结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述锁定结构包括多个锁定件;每个所述插接环上分别设置多个锁定槽,多个所述锁定槽沿所述插接环的周向间隔设置;多个所述锁定件沿所述套管节段的周向间隔设置,且每个所述锁定件分别和一个所述锁定槽相对应;所述锁定件包括第一弹性件和滚珠;所述第一弹性件设置在所述套管节段上,并处于压缩状态;所述滚珠和所述第一弹性件的靠近所述插接环的一端连接,当所述锁定槽和所述滚珠对应时,所述滚珠在所述第一弹性件的作用下伸入所述锁定槽内。
[0024] 结合第二方面,在一种可能的实现方式中,该盐穴储气库还包括扶正机构;每个所述套管节段的外壁分别安装一个所述扶正机构,所述扶正机构用于扶正所述套管节段,以使所述第一技术套管的中心和所述第一直井的中心重合。
[0025] 结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述扶正机构包括第一环形座、第二环形座、驱动结构和多个弓形弹片;所述第一环形座套设在所述套管节段的顶端,所述第一环形座和所述套管节段的外壁固定连接;所述第二环形座套设在所述套管节段的底端,所述第二环形座和所述套管节段的外壁滑动连接;多个所述弓形弹片沿所述套管节段的周向间隔设置,每个所述弓形弹片的两端分别与所述第一环形座和所述第二环形座连接,且每个所述弓形弹片均设置有向外凸起的弧度;所述驱动结构设置在所述套管节段上,用于带动所述第二环形座向靠近所述第一环形座的方向移动。
[0026] 结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述驱动结构包括多个驱动件;多个所述驱动件沿所述套管节段的周向间隔设置在所述套管节段上,并位于所述第二环形座的背离所述第一环形座的一端;所述驱动件包括固定座、第二弹性件、拉推杆;所述固定座固定在所述套管节段的外壁;所述固定座上设置有安装孔,所述安装孔沿所述套管节段的轴向延伸;所述第二弹性件的第一端固定在所述安装孔内,所述第二弹性件的第二端固定连接所述拉块;当所述第二弹性件处于压缩状态时,所述拉块能够容纳在所述安装孔内;所述推杆的一端和所述拉块固定连接,所述推杆的另一端穿过所述第二弹性件伸出所述固定座。
[0027] 本发明实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
[0028] 本发明实施例提供了一种盐穴储气库的建造方法,该方法包括:从地面钻取至少一个延伸至下盐岩层内的第一直井。在下盐岩层内钻取水平井,并使水平井与第一直井连通。对水平井进行溶腔形成初始腔体。当初始腔体达到预设体积后,对初始腔体进行密封检漏试验。对初始腔体进行尺寸预测,模拟计算得出初始腔体顶板的垮落条件与极限。排出初始腔体中的部分卤水降低初始腔体的内压,以使初始腔体顶板的岩层垮塌至与上盐岩层连通得到最终腔体。对最终腔体进行密封检漏试验。封堵第一直井并钻取至少一个与最终腔体连通的第二直井。排出最终腔体内的卤水以获得盐穴储气库。本申请实施例先在下盐岩层内形成初始腔体,然后降低初始腔体的内压,以促使下盐岩层顶板的岩层垮塌,直至开采的空间被冒落的岩块充满并与上盐岩层连通,用上盐岩层作为最终腔体的顶板。本申请实施例提供的盐穴储气库的建造方法不被上盐岩层和下盐岩层的厚度限制,克服了现有技术的局限性,同时采用该方法建造的盐穴储气库在使用过程中,不需要极高的运行压力,有效解决了盐穴压气蓄能储库对密封性和稳定性的要求。附图说明
[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030] 图1为本申请实施例提供的盐穴储气库的建造方法流程框图
[0031] 图2为本申请实施例提供的盐穴储气库的建造方法的初始腔体成型图;
[0032] 图3为本申请实施例提供的盐穴储气库的建造方法的初始腔体排卤水图;
[0033] 图4为本申请实施例提供的盐穴储气库的建造方法的最终腔体成型图;
[0034] 图5为本申请实施例提供的盐穴储气库的结构示意图;
[0035] 图6为本申请实施例提供的盐穴储气库的第一技术套管和扶正机构的结构示意图一;
[0036] 图7为本申请实施例提供的盐穴储气库的第一技术套管和扶正机构的结构示意图二;
[0037] 图8为本申请实施例提供的盐穴储气库的套管节段和扶正机构的结构示意图。
[0038] 图标:1‑下盐岩层;2‑初始腔体;3‑上盐岩层;4‑最终腔体;5‑第一排卤管;6‑第一技术套管;61‑插接环;611‑锁定槽;62‑锁定结构;621‑锁定件;6211‑第一弹性件;6212‑滚珠;63‑密封件;64‑套管节段;641‑第一环形槽;642‑第二环形槽;7‑扶正机构;71‑第一环形座;72‑第二环形座;73‑驱动结构;731‑驱动件;7311‑固定座;7312‑第二弹性件;7313‑拉块;7314‑推杆;74‑弓形弹片;8‑封堵塞;9‑第二排卤管;10‑第二技术套管;11‑厚夹层;12‑岩层上覆。

具体实施方式

[0039] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0040] 在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
[0041] 如图1所示,本发明实施例提供了一种盐穴储气库的建造方法,该方法包括以下步骤:
[0042] 步骤101:从地面钻取至少一个延伸至下盐岩层1内的第一直井。在实际应用中,第一直井的井身依次穿过岩层上覆12、上盐岩层3和厚夹层11至下盐岩层1内。具体地,当设置一个第一直井时,第一直井为斜直井;当设置两个第一直井时,其中一个为斜直井,一个为竖直井。
[0043] 步骤102:在下盐岩层1内钻取水平井,并使水平井与第一直井连通。
[0044] 步骤103:对水平井进行溶腔形成初始腔体2。
[0045] 对水平井进行溶腔形成初始腔体2,具体包括:
[0046] 在第一直井内下放第一技术套管6,并将第一技术套管6和第一直井的井体固定。具体地,第一技术套管6和第一直井的井体通过水泥固定。
[0047] 通过第一技术套管6向下盐岩层1内注入淡水,以对下盐岩层1溶腔形成初始腔体2。
[0048] 步骤104:当初始腔体2达到预设体积后,对初始腔体2进行密封检漏试验。在实际应用中,密封检漏试验可以为通井、水试压或气密封测试。
[0049] 步骤105:对初始腔体2进行尺寸预测,模拟计算得出初始腔体2顶板的垮落条件与极限。
[0050] 对初始腔体2进行尺寸预测,模拟计算得出初始腔体2顶板的垮落条件与极限,具体包括:
[0051] 通过采盐量、岩盐特性及溶盐规律对初始腔体2进行尺寸预测。在实际应用中,还可以通过声呐探测预测初始腔体2的尺寸。
[0052] 模拟计算得出初始腔体2顶板的垮落条件与极限,具体包括初始腔体2顶板垮落所需的最小内压、顶板冒落的高度及体积。
[0053] 步骤106:排出初始腔体2中的部分卤水降低初始腔体2的内压,以使初始腔体2顶板的岩层垮塌至与上盐岩层3连通得到最终腔体4。具体地,可以通过抽卤或者注气排卤的方式排出初始腔体2中的部分卤水。在实际应用中,通过排出初始腔体2中的部分卤水,可以释放初始腔体2内的高压空气,以使上覆岩层失去平衡从紧靠下盐岩层1的顶板岩层开始冒落,并逐渐向上发展,直至开采空间被冒落的岩块充满并与上盐岩层3连通。
[0054] 步骤107:对最终腔体4进行密封检漏试验。最终腔体4的密封检漏试验通过氮气增压装置实现。具体地,先向最终腔体4内注入氮气,然后通过界面测井仪持续记录气水界面的深度,以判定腔体是否处于密封状态。
[0055] 步骤108:封堵第一直井并钻取至少一个与最终腔体4连通的第二直井。在实际应用中,采用水泥封堵第一直井。
[0056] 步骤109:排出最终腔体4内的卤水以获得盐穴储气库。
[0057] 本发明实施例提供了一种盐穴储气库的建造方法,该方法包括:从地面钻取至少一个延伸至下盐岩层1内的第一直井。在下盐岩层1内钻取水平井,并使水平井与第一直井连通。对水平井进行溶腔形成初始腔体2。当初始腔体2达到预设体积后,对初始腔体2进行密封检漏试验。对初始腔体2进行尺寸预测,模拟计算得出初始腔体2顶板的垮落条件与极限。排出初始腔体2中的部分卤水降低初始腔体2的内压,以使初始腔体2顶板的岩层垮塌至与上盐岩层3连通得到最终腔体4。对最终腔体4进行密封检漏试验。封堵第一直井并钻取至少一个与最终腔体4连通的第二直井。排出最终腔体4内的卤水以获得盐穴储气库。本申请实施例先在下盐岩层1内形成初始腔体2,然后降低初始腔体2的内压,以促使下盐岩层1顶板的岩层垮塌,直至开采的空间被冒落的岩块充满并与上盐岩层3连通,用上盐岩层3作为最终腔体4的顶板。本申请实施例提供的盐穴储气库的建造方法不被上盐岩层3和下盐岩层1的厚度限制,克服了现有技术的局限性,同时采用该方法建造的盐穴储气库在使用过程中,不需要极高的运行压力,有效解决了盐穴压气蓄能储库对密封性和稳定性的要求。
[0058] 本发明实施例提供了一种盐穴储气库,采用上述的盐穴储气库的建造方法建造,该盐穴储气库包括水平井、第一技术套管6、第一排卤管5、封堵塞8、至少一个第二直井、第二技术套管10、第二排卤管9和两个第一直井。两个第一直井均从地面延伸至下盐岩层1内,两个第一直井间隔设置。水平井位于下盐岩层1内,且水平井的两端分别与一个第一直井连通。在实际应用中,第一直井的井身依次穿过岩层上覆12、上盐岩层3和厚夹层11至下盐岩层1内。具体地,两个第一直井一个为斜直井,另一个为竖直井。
[0059] 如图2所示,每个第一直井内分别固定一个第一技术套管6。其中一个第一技术套管6用于向水平井内注入淡水,以对水平井进行溶腔形成初始腔体2,另一个技术套管6用于返出卤水。具体地,第一技术套管6和第一直井的井体通过水泥固定。
[0060] 如图3和图4所示,每个第一技术套管6内分别设置一个第一排卤管5。在实际应用中,第一技术套管6和第一排卤管5之间填充有保护液,以对第一技术套管6进行保护。
[0061] 在实际应用中,第一排卤管5用于排出初始腔体2中的部分卤水降低初始腔体2的内压,以使初始腔体2顶板的岩层垮塌至与上盐岩层3连通得到最终腔体4。在实际应用中,通过排出初始腔体2中的部分卤水,可以释放初始腔体2内的高压空气,以使上覆岩层失去平衡从紧靠下盐岩层1的顶板岩层开始冒落,并逐渐向上发展,直至开采空间被冒落的岩块充满并与上盐岩层3连通。
[0062] 如图4和图5所示,封堵塞8设置在第一直井内,用于在最终腔体4形成后封堵第一直井。至少一个第二直井从地面延伸至与最终腔体4连通。第二技术套管10固定在第二直井内。第二排卤管9设置在第二技术套管10内,且第二排卤管9的一端位于最终腔体4内。本申请实施例先在下盐岩层1内形成初始腔体2,然后降低初始腔体2的内压,以促使下盐岩层1顶板的岩层垮塌,直至开采的空间被冒落的岩块充满并与上盐岩层3连通,用上盐岩层3作为最终腔体4的顶板。本申请实施例提供的盐穴储气库不被上盐岩层3和下盐岩层1的厚度限制,克服了现有技术的局限性,同时该盐穴储气库在使用过程中,不需要极高的运行压力,有效解决了盐穴压气蓄能储库对密封性和稳定性的要求。
[0063] 如图6~8所示,第一技术套管6包括插接环61、锁定结构62、密封件63和多个套管节段64。位于底端的套管节段64的第一端和第一直井的底部接触,第二端开设有沿其轴向延伸的第一环形槽641。位于中间的套管节段64的第一端连接有插接环61,插接环61能够插入第一环形槽641内。位于中间的套管节段64的第二端开设有沿其轴向延伸的第二环形槽642,第二环形槽642和第一环形槽641的形状及大小均一致。位于顶端的套管节段64端部连接有插接环61,插接环61能够插入第二环形槽642内。锁定结构62设置在套管节段64上,锁定结构62用于锁定插入第一环形槽641或第二环形槽642的插接环61。在每两个相邻的套管节段64之间分别设置一个密封件63。具体地,插接环61插入第一环形槽641或第二环形槽
642内实现两个套管节段64的连接;锁定结构62用于锁定插入第一环形槽641或第二环形槽
642的插接环61,以保证两个套管节段64的连接强度;密封件63能够对两个套管节段64进行密封,以保证第一技术套管6的密封性,从而避免第一技术套管6内的淡水泄漏
[0064] 继续参照图8所示,锁定结构62包括多个锁定件621。每个插接环61上分别设置多个锁定槽611,多个锁定槽611沿插接环61的周向间隔设置。多个锁定件621沿套管节段64的周向间隔设置,且每个锁定件621分别和一个锁定槽611相对应。锁定件621包括第一弹性件6211和滚珠6212。第一弹性件6211设置在套管节段64上,并处于压缩状态。滚珠6212和第一弹性件6211的靠近插接环61的一端连接,当锁定槽611和滚珠6212对应时,滚珠6212在第一弹性件6211的作用下伸入锁定槽611内。具体地,套管节段64上开设有凹槽,第一弹性件
6211的一端固定在凹槽内,第一弹性件6211的另一端连接滚珠6212。当插接环61插入第一环形槽641或第二环形槽642时,插接环61与滚珠6212的表面接触,以对滚珠6212挤压使第一弹性件6211压缩;当插接环61插入到位后,锁定槽611和滚珠6212相对,滚珠6212在第一弹性件6211的作用下部分伸入锁定槽611内,以对插接环61锁定。
[0065] 在实际应用中,该盐穴储气库还包括扶正机构7。每个套管节段64的外壁分别安装一个扶正机构7,扶正机构7用于扶正套管节段64,以使第一技术套管6的中心和第一直井的中心重合。具体地,扶正机构7能够保证第一技术套管6的中心和第一直井的中心重合,从而使得第一技术套管6和第一直井之间具有较好的同心度,以保证混凝土填充的均匀性,进而提高固井质量
[0066] 如图6所示,扶正机构7包括第一环形座71、第二环形座72、驱动结构73和多个弓形弹片74。第一环形座71套设在套管节段64的顶端,第一环形座71和套管节段64的外壁固定连接。第二环形座72套设在套管节段64的底端,第二环形座72和套管节段64的外壁滑动连接。多个弓形弹片74沿套管节段64的周向间隔设置,每个弓形弹片74的两端分别与第一环形座71和第二环形座72连接,且每个弓形弹片74均设置有向外凸起的弧度。驱动结构73设置在套管节段64上,用于带动第二环形座72向靠近第一环形座71的方向移动。具体地,驱动结构73能够带动第二环形座72向靠近第一环形座71的方向移动,以使多个弓形弹片74能够向外撑出实现与第一直井井壁的顶紧,从而保证第一技术套管6的中心和第一直井的中心重合,结构简单且顶紧效率高。
[0067] 如图8所示,驱动结构73包括多个驱动件731。多个驱动件731沿套管节段64的周向间隔设置在套管节段64上,并位于第二环形座72的背离第一环形座71的一端。具体地,设置多个驱动件731可以保证第二环形座72均匀受力,以使多个弓形弹片74能够同时向外撑出实现与第一直井井壁的顶紧。
[0068] 继续参照图8所示,驱动件731包括固定座7311、第二弹性件7312、拉块7313和推杆7314。固定座7311固定在套管节段64的外壁。固定座7311上设置有安装孔,安装孔沿套管节段64的轴向延伸。第二弹性件7312的第一端固定在安装孔内,第二弹性件7312的第二端固定连接拉块7313。当第二弹性件7312处于压缩状态时,拉块7313能够容纳在安装孔内。推杆
7314的一端和拉块7313固定连接,推杆7314的另一端穿过第二弹性件7312伸出固定座
7311。如图6所示,当两个套管节段64未连接时,第二弹性件7312由于拉块7313的重力作用处于拉伸状态,推杆7314也随着拉块7313下移。如图7所示,两个套管节段64连接过程中,拉块7313会被下方的第一环形座71支撑而逐渐上升,拉块7313上升会带动推杆7314上升,推杆7314上升以推动上方的第二环形座72向靠近第一环形座71的方向滑动,以使多个弓形弹片74能够向外撑出;两个套管节段64完全连接后,拉块7313位于安装孔内,第二弹性件7312处于压缩状态。本申请实施例在两个套管节段64连接的过程中即可实现弓形弹片74的逐渐撑出,当两个套管节段64完全连接后弓形弹片74也完全撑出实现与第一直井井壁的顶紧,结构简单且成本低廉,不需要设置液压油缸等成本较高的结构。
[0069] 本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述,各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可,每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
[0070] 以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对本申请限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。
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