新疆呼图壁地下储气库建设及运行

（新疆油田公司工程技术研究院，克拉玛依市，834000）张怀文 高燕 陈浩 周江

新疆呼图壁地下储气库建设及运行

（新疆油田公司工程技术研究院，克拉玛依市，834000）张怀文 高燕 陈浩 周江

新疆呼图壁地下储气库是西气东输二线首个大型储气库，目的是满足天然气调峰、事故应急和战略储备。根据呼图壁储气库基本情况和储气库建设前期论证、方案编制、工程建设、运行管理等多个阶段的历程及工作开展情况，在工程建设阶段，重点介绍了新井钻、完井和老井封堵等。储气库投运后，如何持续推进储气库精细管理工作。

地下储气库；天然气；储气库建设；老井封堵；运行

天然气作为一种清洁能源，应用越来越广泛。特别是近几年来，随着人们对环境空气质量的重视，煤改气工作发展很快。新疆作为油气大省，近几年城市、乡镇煤改气也得到了快速发展，因此对天然气的需求越来越大，冬季尤甚——有时冬季用量甚至是夏季用量的6～10倍。天然气供需之间始终存在着不均衡性，随着发展，更进一步加剧了供需之间的矛盾。为了解决天然气供需之间出现的不均匀性，确保天然气管道系统满负荷高效运行和供气的稳定安全，满足天然气调峰、事故应急和战略储备等，必须建立适当的气体储藏系统。地下储气库是目前最安全可靠、储藏量大、经济有效的天然气储藏系统。按国际惯例,我国需建立年消费量15%～20%的地下储备库。新疆呼图壁地下储气库就是在此形势和发展的要求下，为调节西气东输二线输送的天然气建立的第一个大型储气库。

1 呼图壁地下储气库建设

1.1 呼图壁储气库概况

新疆呼图壁储气库是西气东输二线进入国门后首座大型储气库，是中国石油在新疆部署的第一个以调峰和储备为目的的大型天然气地下储气库。该储气库是在原呼图壁气田基础上改建的。呼图壁气田位于准噶尔盆地南缘，西距呼图壁县城约7km，东南距乌鲁木齐市约78km，目的层为紫泥泉子组，由下至上分为3段，储气层为紫2段，气藏中部深度3 585m，是新疆油田公司在准噶尔盆地南缘开发的第一个整装气田，该气田于1998年4月投入开发，至2013年累计采气约53×108m3，采出程度达42%，已处于稳产阶段的后期。

呼图壁储气库是按照新疆地区用气调峰、战略储备和应急状态的三重目标进行设计的，设计储气量达107×108m3，设计工作气量为45.1×108m3。每年调峰工作气量为20×108m3，每年储备工作气量为25.1×108m3。方案部署整个工程共建37口新井、35km单井注采管道、15.2km注采干线、3座集配站、1座集注总站、35.4km双向输气管道等。

1.2 呼图壁储气库建设

呼图壁储气库从计划到投入运行，经历了论证、方案编制和工程建设等多个阶段，重点是新井钻完井和老井封堵。

1.2.1 前期启动阶段

2009年12月底，中国石油勘探与生产分公司组织各油田公司和廊坊分院在全国范围内对储气库目标库址进行了摸底、排队和初步论证，形成了中国石油地下储气库建设总体规划和部署框架方案，其中新疆油田计划将呼图壁气田改建为地下储气库。

2010年2月初，新疆油田公司组织相关人员对地下储气库研究和建设情况进行了调研。并要求5月份提交研究报告，6月份进行建设工作的立项工作。通过调研及研究，相关科研人员按要求完成了总体方案部署研究、井位布井方案、新井钻完井工程研究、老井封堵研究等方案编制工作。

1.2.2工程建设阶段

呼图壁气田作为一个开发中后期的气田改建成储气库，按方案部署既要钻新井，又要对先前的部分不能继续使用且对储气库有影响的老井进行封堵。

（1）老井封堵

呼图壁气田原有老井13口，其中生产井5口、停产井3口、报废关井4口、污水回注井1口，经过进行老井修复利用可行性分析，认为这些老井不适宜修复利用。根据老井位置和检测评估结果，认为其中呼西1井不在构造内、呼003井位于构造上盘、呼1井未钻至气层，这3口老井不需封堵，所以仅需对呼2井、呼001井HU2004井等10口老井进行封堵。

由于这些老井具有封堵层位多、封堵难度大、工艺繁琐的特点。为此，科研人员仔细分析状况，对封堵工程设计进行反复的修改和论证，并为封堵施工做了充分的准备，安全谨慎施工，确保了封堵工作的顺利进行。

采用的封井工艺：针对产层、段铣段、井筒等不同封堵部位，采用不用功能的水泥浆体系，通过分段挤堵，带压候凝，堵后试压的工艺，保证封堵效果。

采用的堵剂体系：产层段采用微膨胀超细水泥堵剂，其特点是浆体颗粒平均粒径＜6.4μm，小于呼图壁储层平均喉道半径11.9μm，注入性能好；漏失性地层采用气井封窜堵漏剂，其特点是驻留能力强，适合漏失性地层和管外窜封堵，堵后抗气窜强度高；井筒采用G级微膨胀水泥浆体系，其特点是水泥石渗透率低，具有微膨胀性能，与套管壁面胶结强度高，能够满足盖层及井筒封闭的要求。

2013年5月16日，随着呼001井的产层封堵完成，呼图壁储气库所有10口需封堵的老井全部完成了产层封堵工作。封堵工作的高质量完成，确保了储气库的完整性和封闭性；

（2）钻、完新井

方案部署整个工程钻、完新井37口，其中注采井30口（直井26口，水平井4口），监测井5口，污水回注井2口。

2011年6月，呼图壁储气库第一口注采井HUK18井开钻，标志着储气库注采系统建设开始启动。

在钻、完井过程中，新疆油田公司和西部钻探公司非常注重固井质量。由于呼图壁储气库为气藏型储气库，钻井的固井质量是储气库建设的重中之重。如果固井质量不过关，地层中储存的天然气就可能沿套管外窜到浅层或地表，成为安全隐患。为了加强钻完井技术管理，新疆油田公司和西部钻探公司共同成立联合专家组，并引进第三方监管，以地质工程一体化强化沟通协调。通过采取前所未有的严格措施，有效控制各施工环节，在提高水泥浆配比、缩短凝固时间等一系列技术措施保障下，使固井质量大幅提高，确保了固井质量。在完成的120井次固井施工中，一次合格率100%，优质率为36.7%，注采井固井质量达到国内领先水平。

截至2015年4月，呼图壁储气库已完钻注采井29口，地面具备投产条件井24口。

2 呼图壁地下储气库运行

地下储气库建成投入运行的标志就是注采井的成功注气和采气。

2013年6月9日呼图壁储气库开始注气，并一次性投产成功，3座集配站已全部投用，累计投用注气井16口，日注气总量达1 123×104m3。2013年10月30日，呼图壁储气库按计划全线关井停止注气，第一轮注气周期平稳注气142d，累计注气12.09× 108m3。

2013年11月8日正式投入调峰采气运行。截至2014年3月16日呼图壁储气库第一周期采气结束，共采气68d，阶段采气量为2.67×108m3。

2014年4月11日，呼图壁储气库启动第二周期注气工作，到10月14日结束，共计注气187d，累计注气17.68×108m3。

自进入2015年1月以来，随着冬季用气高峰的到来，呼图壁储气库积极发挥应急调峰作用，日采气量一度高达753×104m3。

截至2015年6月26日，呼图壁储气库已实现安全平稳运行747d，共投产注采井24口，日均注气904×104m3，最高日注气1 182×104m3，累计注气突破40×108m3大关，达40.78×108m3，累计采气7.26× 108m3。

以上储气库的注采历程，标志着地下储气库的建成和安全平稳运行。

2.1 储气库注气工艺

将西气东输二线来自土库曼斯坦的天然气通过双向输气管线输入集注站，经旋流分离器分离出气体中携带的液滴及砂粒后，进入注气压缩机进行增压，增压后天然气通过注气干线输至集配站，计量后分输至各注采井，注入储气库储气层。

2.2 储气库采气工艺

当需要动用储气库天然气时，就可开井生产。流程是将各单井采出的高压天然气通过注采管道输至集配站，经初级节流、轮井分离、计量后汇合经集气干线输至集注站，然后通过输气管线将天然气输出。

2.3 储气库运行管理

（1）为了确保呼图壁储气库成功、平稳、安全运行，新疆油田公司提前完成了呼图壁储气库注采系统投产运行方案编制和评估工作，完成了管理运行制度和操作规程的编制工作，并提前进行了员工培训等工作，为储气库投产运行奠定了坚实基础；

（2）通过第一周期的注、采气运行，获得了大量的采气动态资料和监测数据，为储气库采气动态分析及后续周期注采运行提供了科学依据。在储气库第二周期注气前，呼图壁储气库作业区深化注采规律研究，持续推进储气库精细管理。通过优化方案，逐步扩大有效动用体积，降低天然气储采损耗；通过开展压缩机组运行状态监测分析，降低运行费用；按照动态监测方案，及时做好注气、平衡、采气期动态监测，不断深化隔夹层、水体规模和能量认识，总结注采规律，核实能力，复核库容，监测边底水，评价封闭性，逐步实现地层压力达到调峰值；

（3）实施精品检修、完善储气库管理。为对上一运行周期内设备出现的问题进行及时整改、对设备设施进行保养和维护、保障下一个注采周期设备的安全平稳运行，在每年注、采气平衡期内须对注采系统进行全面检修，以确保储气库集注站露点单元、凝析油单元、辅助单元、各单井井场及集配站的工艺设备、仪表自动化、电器、安全环保等4大部分得到更好的保养和维护，从而保障下一个注采周期设备的安全平稳运行。

3 结语

新疆呼图壁地下储气库作为西气东输二线首座大型储气库、也是中国石油目前规模最大、建设难度最大的储气库的建成与投运，标志着我国储气库建设能力的提高和技术水平的日臻成熟。呼图壁储气库的成功投运，不仅将有效缓解北疆冬季用气紧张的局面，对保障西气东输稳定供气、北疆天然气平稳供应和国家能源战略储备发挥重要作用，而且还将为今后我国其他相似类型储气库的建设提供可借鉴的成功经验与教训，这无疑会有力促进我国地下储气库建设，从而不断满足日益增长的天然气储气需要。

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