一种大尺寸型盐水平连通井组水溶造腔模拟实验方法技术

一种大尺寸型盐水平连通井组水溶造腔模拟实验方法，涉及在薄盐层区域造腔的腔体形态扩展规律与控制、井下灾害防控的技术领域。本发明专利技术通过可视化模拟实际工程中不同注水流量、不同阶段、有无油垫、注采方向等情况，溶腔形态的发展规律，从而获取盐岩水平连通井组水溶造腔过程腔体形态控制的最优生产参数与工艺、获得井下灾害防控机理与技术手段，指导现场生产。

A Simulated Experimental Method for Water Cavity Formation of Large Scale Horizontal Connected Well Group

A simulation experiment method for water-forming cavity of large-scale horizontal connected well group involves the technical fields of cavity shape expansion law and control in thin salt bed area and underground disaster prevention and control. The present invention visually simulates the development law of cavity shape in actual engineering, such as different water injection flow rate, different stages, oil cushion or injection-production direction, etc., so as to obtain the optimum production parameters and technology of cavity shape control in water-forming process of salt rock horizontal connected well group, obtain the mechanism and technical means of downhole disaster prevention and control, and guide field production.

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸型盐水平连通井组水溶造腔模拟实验方法
本专利技术涉及在薄盐层中开展水平连通井组水溶造腔形态控制及灾害防控的
，更细致的是要解决薄盐层中水平连通井组腔体形态扩展规律与控制问题。
技术介绍
盐岩是地壳中密实度最好、孔隙度最低的岩石，属于一种特殊的化学沉积岩。盐岩的主要成分是NaCl，常常通过钻井水溶开采方法获取深部地层的盐矿资源。盐岩水溶开采后在深部地层中将形成巨大的采空区（俗称溶腔）。由于盐岩地层本身的致密性、良好塑性、损伤自愈合性质，盐岩溶腔常常被用来进行石油、天然气、无毒废弃物等物质的储存。在国外，盐岩储气储库普遍建造在厚度大、体量大、均质性好的盐丘地层（>500-1000m，最厚2km）或厚盐层（300-500m或更厚）中，所以普遍采用的单井水溶造腔法，易于形成高度（最高640m）和直井都较大的形态规则的巨型竖直溶腔。如，位于墨西哥湾的美国战略石油储备库就建造在盐丘地层中，总共有63个盐腔，储存的原油超过7亿桶。这些腔体都是高度达200m以上，体积达到几十万方的竖直柱形溶腔。然而，在我国需要建造盐岩油气储库的盐岩均为湖相沉积的薄层状盐岩，具有整体厚度小（一般<100-120m，甚至更薄），含有一定的杂质和夹层。在此类地层中依然沿用国外的单井竖直井造腔方法，存在一些难以克服的问题与不足，如下：1、限于盐层总厚度偏小，除掉腔体顶板/底板保护盐层，建造的腔体鲜有超过100m的腔体，整体经济性有限。2、限于只有一个井眼，里面包含了复杂的管柱系统（中心管、中间管、技术套管），而注水采卤均在一套管柱系统完成，注水流量有限，溶蚀速率很小，导致很慢的造腔速率，建造一座体积15-20万方的腔体需要耗时5年左右时间。3、由于管柱尺寸小，流量小，导致管柱结垢、堵塞、管碰等事故频发，修井作业频繁，进一步增加了造腔成本、延长了建造周期。4、单井溶腔的流量有限，注入淡水的溶蚀影响范围有限，从而对腔体的轮廓控制也存在一定的难度，难以达到预定的腔体轮廓，影响后期整体稳定性。由此可见，采用单井水溶造腔方法，对于我国特有的薄盐层具有诸多缺点与不足。因此，业内人员提出了利用水平连通井组水溶开采工艺，建造水平溶腔来解决薄盐层中建造油气储库的问题。所谓水平连通井组水溶造腔，就是通过一直井、一斜井与目标盐层相连，利用水平连通技术，使斜井与直井的井眼相连，然后下入套管固井。注水可以从直井注，斜井采；也可以从斜井注、直井采。水平连通井组造腔对盐层的厚度没有特殊要求，在采卤行业，即便是厚度只有10-20m的盐层也可以采用该方法。当然，为了确保后期油气储备腔体具有较大的体积及足够的腔顶保护层，一般要求盐层厚度不小于60m。相比单井水溶造腔法，水平连通井组造腔方法的优越性极为明显：水平连通井组造腔有两套管柱系统，注水流量比单井要高很多，可以达到2-4倍；同时，由于注水管柱和采卤管柱的管口位置较远（一般>100-400m），淡水有足够的时间溶蚀盐岩和迁移，所以采得的卤水都完全饱和，由此，造腔效率显著高于单井；由于管柱系统的简化，管堵、结构、管碰等事故显著减少，节省了造腔成本。因此，水平连通井组对于我国薄盐层具有很好的适应性，可以缩短造腔时间，节省造腔成本，同时获得更大体积的溶腔，综合经济效益显著。但水平连通井组也面临一些问题，由于声呐测腔不能测试水平段的轮廓，故水平溶腔的腔体轮廓扩展规律未知，也就很难提出相应的腔体形态控制工艺技术，对如何获取形态规则、体积较大的储备腔，学术界仍然有争议。
技术实现思路
本专利技术针对薄盐层地层中的造腔问题，提出一种方便、高效的超大尺寸型盐水平连通井组水溶造腔模拟实验方法。本专利技术目的是解决如何使水平腔体形态规则、体积更大的技术瓶颈，解决腔体在水平区域难溶造成尺寸小的问题，以及防控腔体顶板上溶过快和水平通道与管路堵塞等井下灾害。本专利技术技术方案包括以下步骤：1）根据勘验的待进行储油气库造腔的盐岩区域地质构造及组分特征，配置盐粉，并压制大尺寸型盐试件；2）在型盐试件的同一个表面制出两个井眼槽、一个水平槽，并使水平槽的两端分别与两个井眼槽的下端相连接，由两个井眼槽和一个水平槽构成的井眼轨迹模拟现场水平连通井组的井眼轨迹；3）在制有两个井眼槽的型盐试件的表面密封粘结确保实验可视化的透明硬质板；4）通过两个井眼槽分别注入饱和卤水和油垫，直至把井眼槽灌满；5）造腔模拟阶段：通过一个井眼槽注入清水，通过另一个井眼槽采集卤水，在等间隔时间测试排出的卤水的瞬时浓度，并用摄像机记录对应时的腔体形状；待前一个造腔阶段完成后，根据已形成的腔体形态，改变注水排量、注水方向、油垫位置中的一项或两项，进入下一个造腔阶段；6）所有造腔阶段完成后，进行实验分析，并制定新的实验方案。造腔模拟须解决的主要问题包括：腔体形态控制问题、腔体管柱距离优化问题、腔体顶板上溶控制等问题，通过探索流量、油垫、出水口位置、倒井等技术参数的探索，为解决水平连通井组的腔体形态控制与灾害控制提供基础理论与技术准备。本专利技术提出了利用超大岩石压制模具，充分利用盐粉压缩重结晶形成盐岩的性质，压制了超大尺寸型盐，并利用该型盐进行水平连通井组的造腔仿真模拟实验，形成一种超大尺寸型盐水平连通井组造腔模拟实验方法，解决水平连通井组腔体发展不明、形态难控制的技术难题。本专利技术通过可视化模拟实际工程中不同注水流量、不同阶段、有无油垫、不同注水方式（直井或斜井）等情况下，溶腔形态的发展规律，从而获取薄盐岩水平连通井组水溶造腔工艺过程中最优生产参数，指导现场生产。通过以上模拟试验，能很好地展现不同参数影响下的腔体形态发展情况，有效研究水平连通井组水溶造腔的机理，分析各因素对造腔的影响规律，进而调整优化工艺参数，为指导现场施工制定行之有效的方案。取得一系列可用于实际操作的水平连通井组水溶造腔操作步骤和各造腔阶段的操作参数，以使水平连通井组水溶造腔方法可应用于薄盐层、多夹层区的盐层中，流场影响区域扩大，对流溶蚀速率高，从而将加快造腔速度。本专利技术提供的大尺寸型盐连通井组水溶造腔模拟实验方法，可用于研究盐岩水平连通井组水溶溶腔体溶蚀及发展机理，以及对实际工程中不同注水流量、不同阶段、有无油垫、不同注水方式（直井或斜井）、出水口位置改变等不同造腔参数与工艺研究，获取薄盐岩水平连通井组水溶造腔工艺过程中腔体形态发展与井下灾害控制方法，为薄盐层水平连通井组造腔与灾害控制提供最优生产参数与控制手段，有效指导现场生产。通过以上模拟试验，能很好的展现不同参数与工艺影响下的腔体形态发展情况，有效研究水平连通井组水溶造腔的机理，分析解决造腔过程中的各类问题所对应的技术参数与手段，以及解决各类井下灾害的防控机理，以促进水平连通井组水溶造腔方法在薄盐层地层中的技术升级与推广，促进我国水平井组的造腔速度，推进盐穴油气储备的国家重大需求。本专利技术提供的大尺寸型盐连通井组水溶造腔模拟实验方法，可用于研究盐岩水平连通井组水溶腔体腔体扩展规律与井下灾害防控，主要采取的手段包括模拟实际工程中不同注水流量、不同阶段、有无油垫、不同注水方式（直井或斜井）、出水口位置等因素下进行溶腔形态可视化模拟实验分析，实现工程实际与理论相结合，探究水平连通井组水溶造腔工艺过程中最优生产参数与工艺，探索对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸型盐水平连通井组水溶造腔模拟实验方法，其特征在于包括以下步骤：1）根据勘验的待进行储油气库造腔的盐岩区域地质构造及组分特征，配置盐粉，并压制大尺寸型盐试件；2）在型盐试件的同一个表面制出两个井眼槽、一个水平槽，并使水平槽的两端分别与两个井眼槽的下端相连接，由两个井眼槽和一个水平槽构成的井眼轨迹模拟现场水平连通井组的井眼轨迹；3）在制有两个井眼槽的型盐试件的表面密封粘结确保实验可视化的透明硬质板；4）通过两个井眼槽分别注入饱和卤水和油垫，直至把井眼槽灌满；5）造腔模拟阶段：通过一个井眼槽注入清水，通过另一个井眼槽采集卤水，在等间隔时间测试排出的卤水的瞬时浓度，并用摄像机记录对应时的腔体形状；待前一个造腔阶段完成后，根据已形成的腔体形态，改变注水排量、注水方向、油垫位置中的一项或两项，进入下一个造腔阶段；6）所有造腔阶段完成后，进行实验分析，并制定新的实验方案。

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸型盐水平连通井组水溶造腔模拟实验方法，其特征在于包括以下步骤：1）根据勘验的待进行储油气库造腔的盐岩区域地质构造及组分特征，配置盐粉，并压制大尺寸型盐试件；2）在型盐试件的同一个表面制出两个井眼槽、一个水平槽，并使水平槽的两端分别与两个井眼槽的下端相连接，由两个井眼槽和一个水平槽构成的井眼轨迹模拟现场水平连通井组的井眼轨迹；3）在制有两个井眼槽的型盐试件的表面密封粘结确保实验可视化的透明硬质板；4）通过两个井眼槽分别注入饱和卤水和油垫，直至把井眼槽灌满；5）造腔模拟阶段：通过一个井眼槽注入清水，通过另一个井眼槽采集卤水，在等间隔时间测试排出的卤水的瞬时浓度，并用摄像机记录对应时的腔体形状；待前一个造腔阶段完成后，根据已形成的腔体形态，改变...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海军，陈结，唐礼骅，刘伟，戴鑫，张格，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32