SY/T 7752-2024 盐穴型储气库建库地质设计技术要求

　　ICS 75.020CCSE16

　　中华人民共和国石油天然气行业标准

　　SY/T 7752—2024

　　盐穴型储气库建库地质设计技术要求

　　Geological design technical requirements for salt caverngasstorageconstruction

　　2024-09-24发布2025-03-24实施

　　国家能源局发布

　　SY/ T7752—2024

　　目次

　　前言 Ⅱ

　　1范围 1

　　2规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4基础资料 1

　　5 地质特征综合评价 1

　　5.1构造描述与评价 1

　　5.2 含盐地层展布及可溶性分析 2

　　5.3 盖层、隔夹层密封性及地层稳定性评价 2

　　6 建库地质方案设计 2

　　6.1腔体形态设计 2

　　62单腔造腔地质设计 3

　　6.3单腔库容指标设计 3

　　6.4单腔注气排卤地质设计 5

　　6.5老腔利用方案设计 5

　　6.6 储气库建设方案设计 5

　　6.7 注采运行方案设计 6

　　6.8监测方案设计 6

　　附录A (资料性)单腔造腔数值模拟方案预测指标表 7

　　附录B (资料性)腔体稳定性评价判据 8

　　参考文献 9

　　SY/T7752—2024

　　前言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由石油工业标准化技术委员会储气库专业标准化技术委员会(CPSC/TC25)提出并归口。

　　本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院、中国石油天然气股份有限公司储气库分公司、中国石油天然气股份有限公司华北油田江苏储气库公司、中国石油集团工程技术研究院有限公司、国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司、中国科学院武汉岩土力学研究所、中国石油化工股份有限公司天然气分公司、中海石油气电集团有限责任公司。

　　本文件主要起草人：完颜祺琪、冉莉娜、郭凯、李康、垢艳侠、张玲、白松、文序、张国钧、贾建超、李景翠、张宏、李龙、李小明、马洪岭、李银平、王斌、丁双龙、秦余福、孙景耀、仲米虹、蒋时馨。

　　盐穴型储气库建库地质设计技术要求

　　1范围

　　本文件规定了盐穴型储气库建库地质设计的基础资料、地质特征综合评价、建库地质方案设计技术要求和方法。

　　本文件适用于盐穴型储气库工程项目建库地质方案设计。

　　2规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 14505岩石和矿石化学分析方法总则及一般规定

　　GB/T33684地震勘探资料解释技术规程

　　DZ/T 0212.3—2020 矿产地质勘查规范盐类第3部分：古代固体盐类

　　SY/T5974钻井井场设备作业安全技术规程

　　SY/T7642储气库术语

　　3术语和定义

　　SY/T7642界定的术语和定义适用于本文件。

　　4基础资料

　　基础资料应包括但不限于以下内容：

　　a)地质资料：盐岩矿体区域地层、构造、沉积、地震数据体及成果报告，水文地质、工程地质及单井钻井地质及工程总结报告，测井及综合录井成果图，取心与岩性描述报告、岩心分析 化验报告、地应力测试报告;

　　b)盐矿开采资料：盐矿矿权归属资料，水源与卤水出路，盐矿开采历程及现状，单井采盐动态及测腔资料;

　　c)调峰需求资料：调峰目标区用气结构及数据，气源组分及组成，日应急保供气量及应急天数，战略储备需求等资料。

　　5地质特征综合评价

　　5.1构造描述与评价

　　5.1.1 地震构造解释应按GB/T 33684的相关规定执行，应描述含盐地层的空间展布与断裂系统的发 育状况。

　　5.1.2应评价含盐地层构造埋藏深度、地层厚度与展布范围对建库区块与层段确定的影响。

　　5.1.3应评价断裂系统及微小断层对建库区封闭性与地层稳定性的影响。

　　5.2含盐地层展布及可溶性分析

　　5.2.1含盐地层展布

　　5.2.1.1应利用钻井取心、测井、地震等资料对盐层与夹层进行识别。

　　5.2.1.2应根据单井测井解释及地震反演成果，绘制含盐地层厚度等值线图、主要隔夹层厚度等值线图、不同盐层(盐群)组合的盐层与夹层累计厚度及含盐率等值线图，分析含盐地层平面展布规律。

　　5.2.1.3应利用测井解释成果绘制连井剖面图，分析含盐地层纵向展布规律。

　　5.2.2含盐地层可溶性

　　5.2.2.1 应利用岩心、测井等资料描述含盐地层的岩石矿物成分及其特征，绘制NaC1,Na₂SO₄、CaSO₄及水不溶物的平面等值线图与连井剖面图。

　　5.2.2.2 应按GB/T 14505中的方法测定岩样的NaCl、Na₂SO₄、CaSO₄ 及水不溶物等矿物成分及其含量;无取心资料的井，应利用测井资料建立岩电关系，预测单井矿物成分及其含量。

　　5.2.2.3 应按DZ/T 0212.3—2020中附录C的方法测定岩样的水溶速率及侧溶角。

　　5.2.2.4宜利用老腔生产与探测资料，分析预测成腔段中隔夹层的可溶性。

　　5.2.2.5宜利用不溶物沉降实验测定岩样的残渣堆积系数或利用声呐测腔结果推算成腔段的残渣堆积系数，评价含盐地层的可溶效率。

　　5.3盖层、隔夹层密封性及地层稳定性评价

　　5.3.1应利用地质统计法，从岩性、厚度、分布连续性等宏观特征及物性、比表面和孔径分布、扩散系数等微观特征对盖层和隔夹层进行静态密封性评价。

　　5.3.2宜结合注采运行工况，开展疲劳损伤及拉张破坏等实验，对盖层和隔夹层进行动态密封性评价。

　　5.3.3应利用埋藏深度、岩性、厚度、分布及岩石物理力学参数，对盖层的稳定性进行评价。

　　5.3.4应通过含水层与隔水层的水文地质特征分析，对含盐地层稳定性和密封性进行评价。

　　5.3.5宜分析盐矿地面塌陷、冒卤等事件原因，评价水溶造腔对地层稳定性的影响。

　　6建库地质方案设计

　　6.1腔体形态设计

　　6.1.1通用要求

　　6.1.1.1应充分利用盐岩资源，扩大储气空间体积。

　　6.1.1.2应满足腔体密封性和稳定性的要求。

　　6.1.2设计方法

　　根据建库层段的地质结构，设计不同腔体形态，建立地质力学模型开展稳定性评价，结合水溶速率、稳定性评价结果，储气空间体积及预测的造腔周期推荐最优方案。

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　　6.2单腔造腔地质设计

　　6.2.1通用要求

　　6.2.1.1满足设计腔体形态及卤水浓度要求的基础上，应缩短造腔周期，减少作业次数。

　　6.2.1.2单腔模拟预测腔体形态、体积与设计符合率不应小于90%。

　　6.2.2设计方法

　　6.2.2.1将不溶物含量、水溶速率等参数按设计建腔层段地质结构剖面进行赋值，建立造腔数值模拟模型，开展腔体形态与体积发展过程的模拟预测。

　　6.2.2.2数值模拟预测应根据腔体形态发展过程中的高度、直径及体积，划分造腔阶段。对不同造腔阶段，按循环方式、两口距、阻溶剂位置、注水排量等参数组合方案开展模拟预测，形成多套模拟预测方案，方案指标见附录A。对模拟预测方案进行优化对比，结合腔体形态及体积符合率，推荐最优方案。

　　6.3 单腔库容指标设计

　　6.3.1上限压力设计

　　6.3.1.1通用要求

　　应满足腔体稳定性及密封性的要求。

　　6.3.1.2设计方法

　　6.3.1.2.1通则

　　宜采用上覆地层压力折算法、地应力法、稳定性评价法等方法设计上限压力。上限压力取值不应超过各种方法设计值的最小值。

　　6.3.1.2.2上覆地层压力折算法

　　上限压力应按套管鞋处上覆地层压力的80%取值，其中套管鞋处上覆地层压力按公式(1)进行计算。

　　P=pgh……………(1)

　　式中：

　　P。套管鞋处上覆地层压力，单位为兆帕(MPa);

　　p——上覆地层加权平均密度，单位为千克每立方米(kg/m³);

　　g— 重力加速度，取值9.8×10-⁶,单位为牛每千克(N/kg);

　　h——套管鞋深度，单位为米(m)。

　　6.3.1.2.3 地应力法

　　上限压力应按套管鞋处最小地层主应力的80%取值，其中套管鞋处最小主应力按公式(2)进行计算。

　　O=kh …………………………………………(2)

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　　式中：

　　0:——套管鞋处最小地层主应力，单位为兆帕(MPa);

　　k——最小地层主应力梯度，单位为兆帕每米(MPa/m);

　　h——套管鞋深度，单位为米(m)。

　　6.3.1.2.4稳定性评价法

　　稳定性评价方法应按以下步骤：

　　a) 根据地层岩性分层数据建立三维地质结构，按不同岩性赋值岩石力学及地应力参数，建立地质力学模型;

　　b)将腔体形态嵌入地质力学模型，开展不同运行压力的模拟计算，根据稳定性评价判据(参见 附录B), 优选上限压力。

　　6.3.2下限压力设计

　　6.3.2.1通用要求

　　应满足腔体稳定性及密封性的要求。

　　6.3.2.2 设计方法

　　应采用稳定性评价法设计下限压力，参照6.3.1.2.4步骤及方法。

　　6.3.3单腔库容量

　　单腔库容量应根据单腔有效体积与注入气组分，按公式(3)计算。

　　……………………………………(3)

　　式中：

　　Gcm——单腔库容量，单位为立方米(m³);

　　V——单腔有效体积，单位为立方米(m³);

　　Bg(max)——上限压力时天然气体积系数。

　　6.3.4 单腔垫气量

　　单腔垫气量应根据单腔有效体积与注入气组分，按公式(4)计算。

　　Gcmm=VJBg(cmim)……………………………………(4)

　　式中：

　　Gm——单腔垫气量，单位为立方米(m³);

　　Bg(pmim)——下限压力时天然气体积系数。

　　6.3.5单腔工作气量

　　单腔工作气量为单腔库容量与单腔垫气量的差值，应按公式(5)计算。

　　Gcwg=Gm-Gcmi ……………………………………(5)

　　式中：

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　　Gcwg——单腔工作气量，单位为立方米(m³)。

　　6.4 单腔注气排卤地质设计

　　6.4.1通用要求

　　6.4.1.1注气排卤阶段套管鞋处压力不应超过储气库的上限压力。

　　6.4.1.2在满足6.4.1.1的前提下，宜最大限度地排出腔内卤水。

　　6.4.2设计方法

　　6.4.2.1应根据腔体形态及空间利用方式，设计注气排卤方式及排卤管柱下深。

　　6.4.2.2 单井单腔宜采用单井注排方式，排卤管柱下深至残渣面之上，距离残渣面高度不宜大于2m。

　　6.5老腔利用方案设计

　　6.5.1老腔利用条件

　　6.5.1.1应满足稳定性和密封性要求。

　　6.5.1.2储气空间宜大于5×10⁴m³。

　　6.5.1.3老腔井口距地面建(构)筑物、设施的安全距离应满足SY/T 5974的相关要求。

　　6.5.1.4老腔在采盐过程中未发生地面塌陷等事件。

　　6.5.2老腔可用性评价方法

　　6.5.2.1应按以下步骤对老腔的可用性开展评价：

　　a) 利用水密封试压数据，评价井筒及腔体的密封性;

　　b) 利用声呐测腔资料、盐矿开采生产数据等，分析老腔腔体位置、形态及体积大小;

　　c) 建立地质力学模型，开展老腔腔体稳定性评价。

　　6.5.2.2水密封试压值宜设定为设计上限压力值的1.1倍。

　　6.5.3老腔改造方案设计

　　6.5.3.1应根据老腔原采卤生产井的井筒条件，选择套铣原井筒下套管固井或封堵原井筒钻更新井的改造方案。

　　6.5.3.2 老腔原采卤井生产套管尺寸不大于φ139.7mm且最大井斜角不大于30°,宜选择套铣原井筒下套管固井的改造方案，并提供井身结构设计所需的地质参数。

　　6.5.3.3 老腔原采卤井生产套管尺寸大于φ139.7mm或最大井斜角大于30°,宜选用封堵原井筒钻更新井的改造方案，并提供老井封堵层段、更新井井位。

　　6.6储气库建设方案设计

　　6.6.1井位部署

　　6.6.1.1应结合调峰需求和建库区块，设计新腔建造和老腔利用数量。

　　6.6.1.2根据稳定评价设计腔体间安全矿柱宽度，安全矿柱宽度宜大于腔体最大直径的2倍。

　　6.6.1.3腔体与断层的最小距离应满足腔体稳定性与密封性的要求。

　　6.6.1.4井口距地面建(构)筑物、设施的安全距离应满足SY/T 5974的要求。

　　6.6.2库容参数计算

　　应根据单腔库容参数、新腔和利用老腔的数量计算库容量、工作气量及垫气量。

　　6.7注采运行方案设计

　　6.7.1应根据储气库市场用气规律计算月用气不均匀系数[见公式(6)]和月调峰气量[见公式(7)]。

　　式中：

　　K——某月用气不均匀系数;

　　………………………………………

　　(6) Qm——某月平均日用气量，单位为万立方米(10⁴m³);Q——年平均日用气量，单位为万立方米(10'm³)。

　　………………………………

　　(7) 式中：

　　Qm——某月调峰用气量，单位为万立方米(10⁴m³);

　　Dm——某月天数，单位为天(d)。

　　6.7.2应根据计算的月调峰气量，设计注采运行周期。采气期调峰气量为正值，注气期调峰气量为负值，采气期和注气期之间宜设计平衡期。

　　6.7.3仅有冬季调峰需求的储气库，宜设计1个注采周期;冬季及夏季均有调峰需求的储气库，宜设计2个注采周期。

　　6.7.4应根据注采运行周期，设计单腔日注采气量，并利用数值模拟方法预测井口的温度及压力。

　　6.8监测方案设计

　　监测方案设计应满足注采运行过程中的腔体密封性和稳定性监测要求，包括但不限于：

　　a)盖层和浅层水监测;

　　b) 腔体的温度、压力及形态监测;

　　c) 建库区地面沉降及影响范围监测;

　　d) 腔周围岩形变及断层活化监测。

　　表A.1单腔造腔数值模拟方案预测指标表

　　阶段 阶段

　　水溶

　　时间

　　d 累计

　　水溶

　　时间

　　d

　　循环

　　方式

　　阻溶剂位置

　　m 造腔

　　外管

　　位置m 造腔

　　内管

　　位置m

　　注水排量m³/h

　　注水浓度g/L

　　注水

　　泵压

　　MPa

　　阻溶剂用量m³

　　排卤

　　浓度g/L

　　单腔

　　体积m³ 单腔

　　有效

　　体积

　　m³

　　残渣面位置

　　m 腔体

　　最大

　　直径m

　　阶段

　　采盐量

　　t

　　总采

　　盐量

　　t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计

　　SY/T 7752—2024

　　附录 B

　　(资料性)

　　腔体稳定性评价判据

　　B.1稳定性判据

　　B.1.1 腔体顶部剪切破坏强度应不超过套管鞋处套管破坏变形的应变值。

　　B.1.2腔周应力波及范围应不超过腔体间矿柱宽度的25%。

　　B.1.3预测单腔地面沉降应符合GB 50007的要求，沉降量按照GB 50007—2011中5.3.4执行。

　　B.2密封性判据

　　B.2.1相邻单腔夹层损伤区应不连通。

　　B.2.2 腔体顶部应力应不超过腔体顶部地层最小主应力的80%。

　　B.3可用性判据

　　运行前5年腔体年收缩率不宜超过5%,运行30年腔体年收缩率不宜超过20%。

　　SY/T7752—2024

　　参考文献

　　[1]GB 50007—2011 建筑地基基础设计规范

　　[2]SY/T7643—2021储气库选址评价推荐做法

　　[3]APIRP 1114:2013Recommendedpracticeforthedesignof solution-mined undergroundstoragefacilities

　　[4]APIRP 1115:2018Design andoperationof solution-mined salt caverns usedforliquidhydrocarbonstorage

　　[5]APIRP1170:2022Designandoperationof solutionminedsaltcaverns used for naturalgasstorage

　　[6]CAN/CSAZ341-18Storageof hydrocarbonsinundergroundformations