地下鹽穴儲(chǔ)油庫采出工藝研究

韓秀麗

（中國石油中油遼河工程有限公司 遼寧盤錦 124010）

1 概述

鹽巖在我國分布很廣。埋藏很深的鹽巖，孔隙率和滲透性幾乎為零，具有很好的氣密性和液密性。鹽巖與各種油品或液化氣接觸時(shí)，不發(fā)生化學(xué)變化，不溶解，不影響油品或液化氣的質(zhì)量。鹽巖中沖刷出來的洞穴可作為儲(chǔ)油容器，沖洗所得的鹽水還可作為化工原料。因此，在鹽巖中構(gòu)筑地下油庫是一種理想的儲(chǔ)油方法。

鹽穴儲(chǔ)油庫就是利用水溶開采方式在地下鹽層內(nèi)形成較大的地下空間，用以儲(chǔ)存石油。地下鹽穴油庫最早于1952年出現(xiàn)在美國，由于其優(yōu)點(diǎn)很快得到推廣，在美國、加拿大、西歐等地區(qū)都有大量建造：美國目前約有1700個(gè)儲(chǔ)存天然氣、原油及各類烴類產(chǎn)品的鹽穴，其中有70%的鹽穴建在類似金壇的層狀鹽層中；加拿大有250多個(gè)鹽穴，儲(chǔ)存原油、天然氣、LPG以及各種液態(tài)化工原料，歐洲的德國和法國也有大量的鹽穴，這些鹽穴以儲(chǔ)存原油和成品油居多。

2 地下鹽穴儲(chǔ)油機(jī)理

2.1 鹽巖造腔

鹽腔的建造過程實(shí)際上就是一個(gè)水溶的過程，將淡水（地表水或地下水）用泵通過造腔管柱泵入鹽層，將鹽層融化，溶鹽后再從井下抽出，返出地面加以處理或利用。經(jīng)過連續(xù)循環(huán)，鹽層中的腔體越來越大，形成溶洞，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2 注油方法

地下鹽穴溶腔形成后，向溶腔中注入原油，將溶腔中的鹵水頂替出來，就完成了溶腔石油儲(chǔ)備庫的建設(shè)。

3 鹽穴儲(chǔ)油庫的采出工藝

3.1 鹽穴原油采出工藝

溶腔完成原油注入后，進(jìn)入生產(chǎn)。在正常生產(chǎn)過程中，需要從鹽巖庫提取油品，這就需要采用先進(jìn)成熟的技術(shù)和選擇合理的注采工藝參數(shù)，進(jìn)行注采方式和工藝的設(shè)計(jì)，確保儲(chǔ)備庫長期安全運(yùn)行。其中關(guān)鍵的儲(chǔ)油工藝是地面注采工藝方案、處理方案以及儲(chǔ)備庫地面集輸管網(wǎng)建設(shè)方案等一些列設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此如何將鹽穴儲(chǔ)存的原油采出來，對(duì)油庫的建設(shè)至關(guān)重要。

儲(chǔ)存在鹽穴中的原油，采出工藝的方法有飽和鹽水采出法、淡水替油法、壓縮氣體舉替法、浸沒式泵抽油法。下面就4種采油方式按照各自特點(diǎn)進(jìn)行論述，優(yōu)選出適用于不同地區(qū)鹽穴儲(chǔ)油庫的采出工藝。

3.2 采出工藝比較

3.2.1 飽和鹽水采出工藝

（1）飽和鹽水原理

向鹽穴注入飽和鹽水，利用鹽水和油品比重不同將油壓出地面。

（2）工藝流程

飽和鹽水儲(chǔ)罐（池）→注水泵→鹽穴油井→原油采出→原油儲(chǔ)罐→外輸泵→外輸

（3）地面設(shè)施

地面設(shè)施：注水系統(tǒng)主要包括鹵水儲(chǔ)水池、高壓注水泵、鹵水外輸泵、輸鹵水管線；原油系統(tǒng)主要包括原油儲(chǔ)罐、注油泵、原油外輸泵、輸油管線。以及配套的電氣、儀表、建筑結(jié)構(gòu)、防腐、通風(fēng)等公用設(shè)施。

3.2.2 淡水采油方式

（1）注淡水原理

把淡水注入地下鹽穴，將油替出，利用水和原油的比重差，將原油壓出地面。

（2）工藝流程

淡水儲(chǔ)罐（池）→注水泵→鹽穴油井→原油采出→原油儲(chǔ)罐→外輸泵→外輸

（3）地面設(shè)施

地面設(shè)施：注水系統(tǒng)主要包括淡水儲(chǔ)水池、鹵水儲(chǔ)水池、取水泵、高壓注水泵、鹵水外輸泵、淡水管道、輸鹵水管線；原油系統(tǒng)主要包括原油儲(chǔ)罐、注油泵、原油外輸泵、輸油管線。以及配套的電氣、儀表、建筑結(jié)構(gòu)、防腐、通風(fēng)等公用設(shè)施。

3.2.3 壓縮氣采油方式

注入壓縮氣原理：利用地面空氣壓縮機(jī)，注入壓縮氣體，將油品氣舉出地面。

工藝流程：空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)→鹽穴油井→原油采出→原油儲(chǔ)罐→外輸泵→外輸

地面設(shè)施：壓縮空氣（氮?dú)猓┫到y(tǒng)主要包括空壓機(jī)、空氣凈化系統(tǒng)、制氮機(jī)、制氮壓縮機(jī)、壓縮空氣儲(chǔ)罐、氮?dú)饩彌_罐、過濾分離器；原油系統(tǒng)主要包括原油儲(chǔ)罐、注油泵、原油外輸泵、輸油管線。以及配套的電氣、儀表、建筑結(jié)構(gòu)、防腐、通風(fēng)等公用設(shè)施。

3.2.4 泵抽法采油方式

泵抽原理：在地下鹽穴內(nèi)設(shè)置浸沒式泵，用泵將腔體內(nèi)的油送至地面；

工藝流程：鹽穴油井→浸沒式泵→原油儲(chǔ)罐→外輸泵→外輸

地面設(shè)施：地面設(shè)施主要包括原油儲(chǔ)罐、注油泵、原油外輸泵、輸油管線，以及配套的電氣、儀表、建筑結(jié)構(gòu)、防腐、通風(fēng)等公用設(shè)施。

4 采出工藝的適應(yīng)性

從上面4種鹽穴儲(chǔ)油庫采油方法的流程和生產(chǎn)設(shè)施分析，可以看出各自適用的類型。

（1）飽和鹽水采油方式

該方式地面工藝成熟、安全、可靠，其特點(diǎn)是由于鹽水和原油有密度差且不相融合，適宜作替油介質(zhì)；液體不可壓縮，注入多少體積的鹽水可采出多少體積的原油，頂替效率高；飽和鹽水不溶蝕儲(chǔ)油腔體，能保證腔體穩(wěn)定；能按照原油的設(shè)計(jì)排量采油，滿足應(yīng)急需原油的要求。因此適用大多數(shù)鹽穴地區(qū)，也是目前最常用的儲(chǔ)油工藝方式。但是，飽和鹽水來源難度大，要確定建設(shè)工程當(dāng)?shù)厥欠裼凶銐虻娘柡望}水來源，再次儲(chǔ)油時(shí)飽和鹽水的處理難度大。

（2）淡水采油方式

該方式地面工藝成熟、安全、可靠，其特點(diǎn)是淡水來源廣泛，成本低。由于水和油有密度差，并且不相融合，適宜作替油介質(zhì)；液體不可壓縮，頂替效率高；能按照原油的設(shè)計(jì)排量采油，滿足應(yīng)急需用油的要求。

因此該方式適用部分鹽穴地區(qū)，適合可以擴(kuò)容的鹽穴。初期淡水造腔時(shí)不能儲(chǔ)油，待溶解一定容量時(shí)，經(jīng)過穩(wěn)定性分析，可以儲(chǔ)油。但是，淡水溶漓儲(chǔ)油腔體、改變腔體形狀和大小時(shí)，要有安全檢測設(shè)施，再次儲(chǔ)油時(shí)水的處理難度大。

（3）壓縮氣采油方式

該方式常用的氣體是壓縮空氣、氮?dú)猓ǔＳ玫獨(dú)?，因壓縮空氣采油時(shí)不安全）?？諝狻⒌?dú)鈦碓磸V泛，經(jīng)濟(jì)，氣體對(duì)鹽腔沒有溶蝕能力，不易破壞腔體，適合用作驅(qū)替介質(zhì)。儲(chǔ)油庫再次注油時(shí)，空氣、氮?dú)饪煞趴眨淮嬖邴}水處理的問題。

這種工藝需要大排量的地面氣體壓縮機(jī)、氣液分離設(shè)備和安全防護(hù)系統(tǒng)，配套工藝和設(shè)備復(fù)雜，對(duì)儲(chǔ)油庫的密封要求非常高，地面建設(shè)投資大、難度大。再者，氣體作為介質(zhì)，隨溶腔內(nèi)氣體壓力變化而變化，排替初期出油量大、后期出油排量變小。另外，這一工藝的設(shè)計(jì)難度大，生產(chǎn)操作不便。目前這種方式國內(nèi)沒有使用過。

（4）泵抽送采油方式

該方式工藝方法簡單、成本低、投資?。ǖ孛娼ㄔO(shè)簡單），能按照應(yīng)急設(shè)計(jì)排量采油，滿足應(yīng)急用油的需要，也不存在鹽水處理的問題。但是，當(dāng)油采空后鹽穴腔體的穩(wěn)定性破壞，只能一次使用，無法再次儲(chǔ)油。如果不是在戰(zhàn)爭等非常緊急情況時(shí)，不適用。

5 結(jié)論

通過對(duì)上面4種鹽穴儲(chǔ)油庫的采出工藝方法、流程、地面設(shè)施等分析、比較，可以發(fā)現(xiàn)較為容易的方式是注入鹽水置換法，該方法也是目前最常用、最成熟的儲(chǔ)油方式。

根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，如果建設(shè)地下鹽穴油庫已有鹽穴溶腔，可以采取以下措施：通過腔體穩(wěn)定性分析，進(jìn)行改建儲(chǔ)油庫；還可以擴(kuò)容的腔體，可在前幾周注采周期中采用淡水采油，這樣可以減少投資，縮短建設(shè)周期。

[1]郭光臣，董文蘭，張志廉.油庫設(shè)計(jì)與管理[M].山東：中國石油大學(xué)出版社，2006.

[2]《石油和化工工程設(shè)計(jì)工作手冊(cè)》編委會(huì).油氣儲(chǔ)庫工程設(shè)計(jì)[M].山東：中國石油大學(xué)出版社 2010.