地下盐穴储气库气密封测试参数设计方法研究

于鹏亮

（北京普瑞浩特能源科技有限公司，北京 100012）

气密封测试旨在评价盐穴储气库的密封性能。盐穴储气库建造完成后必须进行气密封测试，以便判断盐穴储气库是否具备储气条件，同时确定其最终储气能力[1]。世界范围内普遍采用性能稳定的氮气作为检测介质，以便安全、有效地模拟极限条件下的天然气的泄漏情况[2]。若腔体状态完好，在采用氮气作为检测介质时，气液界面处的注水压力与氮气压力始终保持平衡状态。据此，可以对气密封测试过程中的主要参数[3]进行设计和优化（见图1、图2）。

图1 气密封测试原理图Fig.1 The testing schematic for gas tightness test

1 平衡方程

假设腔体状态完好，则在气密封测试过程中，腔体所承受的压力始终远小于地层破裂压力，因而腔体在此过程中只发生弹性变形和蠕变两种形变[4]。

而在注入卤水过程中，套管鞋处的压力：

式中：Pb-井口预升压卤水压力，MPa；ρb-预升压所用卤水密度，kg/m3；Hcs-套管鞋深度，m。

而在注气过程中，要使氮气替换卤水占据位置，则气液界面处气、液压力必须达到平衡，因此有：

式中：h-界面深度，m；PN2-井口氮气压力，MPa；ρ¯N2-氮气柱的平均密度，kg/m3。

其中：

图2 气密封过程中盐腔形变示意图Fig.2 The simple diagram of deformation for cavern during the gas tightness test

2 主要参数设计方法

2.1 井口卤水压力

日常操作时，套管鞋处的许用压力，称之为最大操作压力或MOP[5-7]。最大操作压力与地层的破裂压力梯度和许用系数有关：

式中：α-许用系数，通常取0.8～0.85；Gpa-地层破裂压力梯度，MPa/m；Hcs-套管鞋深度，m。

理想情况下，应泵注卤水使套管鞋处的压力等于MOP，并使测试过程中套管鞋处的压力保持在MOP 的1～1.2 倍之间。……