本专有技术针对盐穴储气库水溶造腔阶段高能耗的生产痛点，在现有造腔技术的基础上进行集成创新。盐穴储气库造腔基于盐岩易溶于水的物理性质，通过钻井建立地面到地下盐岩层的通道，向盐体钻井导眼中注入淡水(或乏水)淋洗盐岩形成卤水采出，经建槽期、建腔期、建顶期等阶段逐步形成具备一定体积和形态要求的腔体，作业周期往往较长。盐岩层一般埋藏较深，多井同时造腔时注水泵扬程高、排量大，造腔能耗居高不下。以国家管网金坛储气库为例，2022年单位造腔体积耗电量达65.9kW・h/m3，高能耗推高了建库成本，也与国家“双碳”战略相悖。为此，技术团队结合地质资料与水溶试验数据，通过数值模拟优化、流程改进及设备集成创新，形成了这套节能降耗技术。
技术核心原理是基于盐岩溶蚀动力学规律，利用三维对流-扩散动力学分析与流体力学等理论，精准把控盐岩溶解速率影响因素，通过优化循环方式、设备配置和参数调控，实现能耗与造腔效率的平衡。盐岩溶蚀速度受卤水浓度差、流体速度、盐岩倾角等多因素影响，通过动态调节不同造腔阶段的注水量、循环方式等关键参数，最大化提升溶蚀效率，减少能源浪费。
工艺过程采用分阶段精准调控模式：建槽期采用正循环方式，以10~40m3/h的小排量注入流体，快速形成初始腔体;主体造腔阶段切换为反循环，将排量逐步提升至80~120m3/h，利用水流自上而下的流动过程中侧向溶蚀，扩大腔体体积，逐步提高卤水浓度，缩短造腔周期。在卤水循环流程中，设置自动反冲洗机制，当管道压力异常或流量下降时，通过自动化阀组切换流体流向，利用乏水溶解管壁结晶盐层，保障管道通畅，降低管道摩阻。注水泵组采用多级离心泵的大小组合方案，搭配变频调控系统，根据造腔井数和阶段动态调整流量与压力，确保泵组始终处于高效运行区间。此外，借助WinUbro溶腔数值模拟软件，对造腔全过程进行精细化模拟，优化注水量，实现一次循环卤水浓度达标，避免二次循环造成的能耗浪费。
该技术具有四个显著特点：一是创新正反循环协同工艺，建槽期正循环控制形态，造腔期反循环提升效率，相比单一循环工艺，造腔效率提升9%、能耗降低10%，腔体形态合格率达40%;二是大小泵组合与变频调控集成，实现注水参数“精准化、柔性化、高效化”调节，适配不同阶段流量需求;三是卤水管道自动反冲洗系统，通过自动化阀组远程切换流程，响应速度较人工操作提升超80%，有效解决结晶堵塞问题;四是全周期数值模拟优化，依托地质与试验数据构建三维模型，精准匹配注水量与溶蚀需求，一次循环卤水浓度可达≥295g/L。
技术水平达到国内外先进水平，相较于国外优质岩层和直排卤水的技术方案，更适配国内地质条件，解决了排量低、浓度不达标、能耗高的弊端。应用后节能效果显著，金坛储气库改造后，单位造腔体积耗电量降至48.1kW・h/m3，较改造前降幅达27.0%，远超行业平均节能水平。
该技术适用于盐穴储气库单井单腔造腔工程，双井对流造腔、大井眼单井造腔可参照使用，对不同地质条件和造腔阶段均有良好适应性，既适用于新建工程，也可用于现有系统改造。目前已成功应用于金坛储气库二期工程，该储气库设计库容26.39亿方，二期工程一阶段29口井中16口已投产，注水泵、冲洗切换阀组等运行良好，验证了技术的可靠性与实用性。
技术应用产生的经济效益十分可观，按金坛储气库年造腔100×104m3计算，单位造腔体积节约能耗17.8kW・h/m3，按0.7元/kW・h的电费标准，每年可节省电费1246万元，显著提高储气库效益。同时，技术减少了电力消耗和温室气体排放，契合国家节能减排政策，助力储气库行业绿色可持续发展，应用前景广阔。
(来源：中国石油和化工勘察设计协会) |
