（新疆油田公司工程技術(shù)研究院，克拉瑪依市，834000）張懷文 高燕 陳浩 周江

新疆呼圖壁地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)及運(yùn)行

（新疆油田公司工程技術(shù)研究院，克拉瑪依市，834000）張懷文 高燕 陳浩 周江

新疆呼圖壁地下儲(chǔ)氣庫(kù)是西氣東輸二線首個(gè)大型儲(chǔ)氣庫(kù)，目的是滿足天然氣調(diào)峰、事故應(yīng)急和戰(zhàn)略儲(chǔ)備。根據(jù)呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)基本情況和儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)前期論證、方案編制、工程建設(shè)、運(yùn)行管理等多個(gè)階段的歷程及工作開展情況，在工程建設(shè)階段，重點(diǎn)介紹了新井鉆、完井和老井封堵等。儲(chǔ)氣庫(kù)投運(yùn)后，如何持續(xù)推進(jìn)儲(chǔ)氣庫(kù)精細(xì)管理工作。

地下儲(chǔ)氣庫(kù)；天然氣；儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)；老井封堵；運(yùn)行

天然氣作為一種清潔能源，應(yīng)用越來越廣泛。特別是近幾年來，隨著人們對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的重視，煤改氣工作發(fā)展很快。新疆作為油氣大省，近幾年城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤改氣也得到了快速發(fā)展，因此對(duì)天然氣的需求越來越大，冬季尤甚——有時(shí)冬季用量甚至是夏季用量的6～10倍。天然氣供需之間始終存在著不均衡性，隨著發(fā)展，更進(jìn)一步加劇了供需之間的矛盾。為了解決天然氣供需之間出現(xiàn)的不均勻性，確保天然氣管道系統(tǒng)滿負(fù)荷高效運(yùn)行和供氣的穩(wěn)定安全，滿足天然氣調(diào)峰、事故應(yīng)急和戰(zhàn)略儲(chǔ)備等，必須建立適當(dāng)?shù)臍怏w儲(chǔ)藏系統(tǒng)。地下儲(chǔ)氣庫(kù)是目前最安全可靠、儲(chǔ)藏量大、經(jīng)濟(jì)有效的天然氣儲(chǔ)藏系統(tǒng)。按國(guó)際慣例,我國(guó)需建立年消費(fèi)量15%～20%的地下儲(chǔ)備庫(kù)。新疆呼圖壁地下儲(chǔ)氣庫(kù)就是在此形勢(shì)和發(fā)展的要求下，為調(diào)節(jié)西氣東輸二線輸送的天然氣建立的第一個(gè)大型儲(chǔ)氣庫(kù)。

1 呼圖壁地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)

1.1 呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)概況

新疆呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)是西氣東輸二線進(jìn)入國(guó)門后首座大型儲(chǔ)氣庫(kù)，是中國(guó)石油在新疆部署的第一個(gè)以調(diào)峰和儲(chǔ)備為目的的大型天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)。該儲(chǔ)氣庫(kù)是在原呼圖壁氣田基礎(chǔ)上改建的。呼圖壁氣田位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣，西距呼圖壁縣城約7km，東南距烏魯木齊市約78km，目的層為紫泥泉子組，由下至上分為3段，儲(chǔ)氣層為紫2段，氣藏中部深度3 585m，是新疆油田公司在準(zhǔn)噶爾盆地南緣開發(fā)的第一個(gè)整裝氣田，該氣田于1998年4月投入開發(fā)，至2013年累計(jì)采氣約53×108m3，采出程度達(dá)42%，已處于穩(wěn)產(chǎn)階段的后期。

呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)是按照新疆地區(qū)用氣調(diào)峰、戰(zhàn)略儲(chǔ)備和應(yīng)急狀態(tài)的三重目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)儲(chǔ)氣量達(dá)107×108m3，設(shè)計(jì)工作氣量為45.1×108m3。每年調(diào)峰工作氣量為20×108m3，每年儲(chǔ)備工作氣量為25.1×108m3。方案部署整個(gè)工程共建37口新井、35km單井注采管道、15.2km注采干線、3座集配站、1座集注總站、35.4km雙向輸氣管道等。

1.2 呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)

呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)從計(jì)劃到投入運(yùn)行，經(jīng)歷了論證、方案編制和工程建設(shè)等多個(gè)階段，重點(diǎn)是新井鉆完井和老井封堵。

1.2.1 前期啟動(dòng)階段

2009年12月底，中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)分公司組織各油田公司和廊坊分院在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)目標(biāo)庫(kù)址進(jìn)行了摸底、排隊(duì)和初步論證，形成了中國(guó)石油地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)總體規(guī)劃和部署框架方案，其中新疆油田計(jì)劃將呼圖壁氣田改建為地下儲(chǔ)氣庫(kù)。

2010年2月初，新疆油田公司組織相關(guān)人員對(duì)地下儲(chǔ)氣庫(kù)研究和建設(shè)情況進(jìn)行了調(diào)研。并要求5月份提交研究報(bào)告，6月份進(jìn)行建設(shè)工作的立項(xiàng)工作。通過調(diào)研及研究，相關(guān)科研人員按要求完成了總體方案部署研究、井位布井方案、新井鉆完井工程研究、老井封堵研究等方案編制工作。

1.2.2工程建設(shè)階段

呼圖壁氣田作為一個(gè)開發(fā)中后期的氣田改建成儲(chǔ)氣庫(kù)，按方案部署既要鉆新井，又要對(duì)先前的部分不能繼續(xù)使用且對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)有影響的老井進(jìn)行封堵。

（1）老井封堵

呼圖壁氣田原有老井13口，其中生產(chǎn)井5口、停產(chǎn)井3口、報(bào)廢關(guān)井4口、污水回注井1口，經(jīng)過進(jìn)行老井修復(fù)利用可行性分析，認(rèn)為這些老井不適宜修復(fù)利用。根據(jù)老井位置和檢測(cè)評(píng)估結(jié)果，認(rèn)為其中呼西1井不在構(gòu)造內(nèi)、呼003井位于構(gòu)造上盤、呼1井未鉆至氣層，這3口老井不需封堵，所以僅需對(duì)呼2井、呼001井HU2004井等10口老井進(jìn)行封堵。

由于這些老井具有封堵層位多、封堵難度大、工藝繁瑣的特點(diǎn)。為此，科研人員仔細(xì)分析狀況，對(duì)封堵工程設(shè)計(jì)進(jìn)行反復(fù)的修改和論證，并為封堵施工做了充分的準(zhǔn)備，安全謹(jǐn)慎施工，確保了封堵工作的順利進(jìn)行。

采用的封井工藝：針對(duì)產(chǎn)層、段銑段、井筒等不同封堵部位，采用不用功能的水泥漿體系，通過分段擠堵，帶壓候凝，堵后試壓的工藝，保證封堵效果。

采用的堵劑體系：產(chǎn)層段采用微膨脹超細(xì)水泥堵劑，其特點(diǎn)是漿體顆粒平均粒徑＜6.4μm，小于呼圖壁儲(chǔ)層平均喉道半徑11.9μm，注入性能好；漏失性地層采用氣井封竄堵漏劑，其特點(diǎn)是駐留能力強(qiáng)，適合漏失性地層和管外竄封堵，堵后抗氣竄強(qiáng)度高；井筒采用G級(jí)微膨脹水泥漿體系，其特點(diǎn)是水泥石滲透率低，具有微膨脹性能，與套管壁面膠結(jié)強(qiáng)度高，能夠滿足蓋層及井筒封閉的要求。

2013年5月16日，隨著呼001井的產(chǎn)層封堵完成，呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)所有10口需封堵的老井全部完成了產(chǎn)層封堵工作。封堵工作的高質(zhì)量完成，確保了儲(chǔ)氣庫(kù)的完整性和封閉性；

（2）鉆、完新井

方案部署整個(gè)工程鉆、完新井37口，其中注采井30口（直井26口，水平井4口），監(jiān)測(cè)井5口，污水回注井2口。

2011年6月，呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)第一口注采井HUK18井開鉆，標(biāo)志著儲(chǔ)氣庫(kù)注采系統(tǒng)建設(shè)開始啟動(dòng)。

在鉆、完井過程中，新疆油田公司和西部鉆探公司非常注重固井質(zhì)量。由于呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)為氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)，鉆井的固井質(zhì)量是儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)的重中之重。如果固井質(zhì)量不過關(guān)，地層中儲(chǔ)存的天然氣就可能沿套管外竄到淺層或地表，成為安全隱患。為了加強(qiáng)鉆完井技術(shù)管理，新疆油田公司和西部鉆探公司共同成立聯(lián)合專家組，并引進(jìn)第三方監(jiān)管，以地質(zhì)工程一體化強(qiáng)化溝通協(xié)調(diào)。通過采取前所未有的嚴(yán)格措施，有效控制各施工環(huán)節(jié)，在提高水泥漿配比、縮短凝固時(shí)間等一系列技術(shù)措施保障下，使固井質(zhì)量大幅提高，確保了固井質(zhì)量。在完成的120井次固井施工中，一次合格率100%，優(yōu)質(zhì)率為36.7%，注采井固井質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

截至2015年4月，呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)已完鉆注采井29口，地面具備投產(chǎn)條件井24口。

2 呼圖壁地下儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行

地下儲(chǔ)氣庫(kù)建成投入運(yùn)行的標(biāo)志就是注采井的成功注氣和采氣。

2013年6月9日呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)開始注氣，并一次性投產(chǎn)成功，3座集配站已全部投用，累計(jì)投用注氣井16口，日注氣總量達(dá)1 123×104m3。2013年10月30日，呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)按計(jì)劃全線關(guān)井停止注氣，第一輪注氣周期平穩(wěn)注氣142d，累計(jì)注氣12.09× 108m3。

2013年11月8日正式投入調(diào)峰采氣運(yùn)行。截至2014年3月16日呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)第一周期采氣結(jié)束，共采氣68d，階段采氣量為2.67×108m3。

2014年4月11日，呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)啟動(dòng)第二周期注氣工作，到10月14日結(jié)束，共計(jì)注氣187d，累計(jì)注氣17.68×108m3。

自進(jìn)入2015年1月以來，隨著冬季用氣高峰的到來，呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)積極發(fā)揮應(yīng)急調(diào)峰作用，日采氣量一度高達(dá)753×104m3。

截至2015年6月26日，呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)已實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)運(yùn)行747d，共投產(chǎn)注采井24口，日均注氣904×104m3，最高日注氣1 182×104m3，累計(jì)注氣突破40×108m3大關(guān)，達(dá)40.78×108m3，累計(jì)采氣7.26× 108m3。

以上儲(chǔ)氣庫(kù)的注采歷程，標(biāo)志著地下儲(chǔ)氣庫(kù)的建成和安全平穩(wěn)運(yùn)行。

2.1 儲(chǔ)氣庫(kù)注氣工藝

將西氣東輸二線來自土庫(kù)曼斯坦的天然氣通過雙向輸氣管線輸入集注站，經(jīng)旋流分離器分離出氣體中攜帶的液滴及砂粒后，進(jìn)入注氣壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，增壓后天然氣通過注氣干線輸至集配站，計(jì)量后分輸至各注采井，注入儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)氣層。

2.2 儲(chǔ)氣庫(kù)采氣工藝

當(dāng)需要?jiǎng)佑脙?chǔ)氣庫(kù)天然氣時(shí)，就可開井生產(chǎn)。流程是將各單井采出的高壓天然氣通過注采管道輸至集配站，經(jīng)初級(jí)節(jié)流、輪井分離、計(jì)量后匯合經(jīng)集氣干線輸至集注站，然后通過輸氣管線將天然氣輸出。

2.3 儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行管理

（1）為了確保呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)成功、平穩(wěn)、安全運(yùn)行，新疆油田公司提前完成了呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)注采系統(tǒng)投產(chǎn)運(yùn)行方案編制和評(píng)估工作，完成了管理運(yùn)行制度和操作規(guī)程的編制工作，并提前進(jìn)行了員工培訓(xùn)等工作，為儲(chǔ)氣庫(kù)投產(chǎn)運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；

（2）通過第一周期的注、采氣運(yùn)行，獲得了大量的采氣動(dòng)態(tài)資料和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為儲(chǔ)氣庫(kù)采氣動(dòng)態(tài)分析及后續(xù)周期注采運(yùn)行提供了科學(xué)依據(jù)。在儲(chǔ)氣庫(kù)第二周期注氣前，呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)作業(yè)區(qū)深化注采規(guī)律研究，持續(xù)推進(jìn)儲(chǔ)氣庫(kù)精細(xì)管理。通過優(yōu)化方案，逐步擴(kuò)大有效動(dòng)用體積，降低天然氣儲(chǔ)采損耗；通過開展壓縮機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析，降低運(yùn)行費(fèi)用；按照動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方案，及時(shí)做好注氣、平衡、采氣期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，不斷深化隔夾層、水體規(guī)模和能量認(rèn)識(shí)，總結(jié)注采規(guī)律，核實(shí)能力，復(fù)核庫(kù)容，監(jiān)測(cè)邊底水，評(píng)價(jià)封閉性，逐步實(shí)現(xiàn)地層壓力達(dá)到調(diào)峰值；

（3）實(shí)施精品檢修、完善儲(chǔ)氣庫(kù)管理。為對(duì)上一運(yùn)行周期內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)整改、對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)、保障下一個(gè)注采周期設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行，在每年注、采氣平衡期內(nèi)須對(duì)注采系統(tǒng)進(jìn)行全面檢修，以確保儲(chǔ)氣庫(kù)集注站露點(diǎn)單元、凝析油單元、輔助單元、各單井井場(chǎng)及集配站的工藝設(shè)備、儀表自動(dòng)化、電器、安全環(huán)保等4大部分得到更好的保養(yǎng)和維護(hù)，從而保障下一個(gè)注采周期設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

3 結(jié)語

新疆呼圖壁地下儲(chǔ)氣庫(kù)作為西氣東輸二線首座大型儲(chǔ)氣庫(kù)、也是中國(guó)石油目前規(guī)模最大、建設(shè)難度最大的儲(chǔ)氣庫(kù)的建成與投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)能力的提高和技術(shù)水平的日臻成熟。呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)的成功投運(yùn)，不僅將有效緩解北疆冬季用氣緊張的局面，對(duì)保障西氣東輸穩(wěn)定供氣、北疆天然氣平穩(wěn)供應(yīng)和國(guó)家能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備發(fā)揮重要作用，而且還將為今后我國(guó)其他相似類型儲(chǔ)氣庫(kù)的建設(shè)提供可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，這無疑會(huì)有力促進(jìn)我國(guó)地下儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)，從而不斷滿足日益增長(zhǎng)的天然氣儲(chǔ)氣需要。

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