地下鹽穴儲油庫采出工藝研究

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，不發生化學變化，不溶解，不影響油品或液化氣的質量。鹽巖中沖刷出來的洞穴可作為儲油容器，沖洗所得的鹽水還可作為化工原料。因此，在鹽巖中構筑地下油庫是一種理想的儲油方法。

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

2 地下鹽穴儲油機理

2.1 鹽巖造腔

鹽腔的建造過程實際上就是一個水溶的過程，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。經過連續循環，鹽層中的腔體越來越大，形成溶洞，最終達到設計要求。

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備庫的建設。

3 鹽穴儲油庫的采出工藝

3.1 鹽穴原油采出工藝

溶腔完成原油注入后，進入生產。在正常生產過程中，需要從鹽巖庫提取油品，這就需要采用先進成熟的技術和選擇合理的注采工藝參數，進行注采方式和工藝的設計，確保儲備庫長期安全運行。其中關鍵的儲油工藝是地面注采工藝方案、處理方案以及儲備庫地面集輸管網建設方案等一些列設計的基礎，因此如何將鹽穴儲存的原油采出來，對油庫的建設至關重要。

儲存在鹽穴中的原油，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進行論述，優選出適用于不同地區鹽穴儲油庫的采出工藝。

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

飽和鹽水儲罐（池）→注水泵→鹽穴油井→原油采出→原油儲罐→外輸泵→外輸

（3）地面設施

地面設施：注水系統主要包括鹵水儲水池、高壓注水泵、鹵水外輸泵、輸鹵水管線；原油系統主要包括原油儲罐、注油泵、原油外輸泵、輸油管線。以及配套的電氣、儀表、建筑結構、防腐、通風等公用設施。

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

淡水儲罐（池）→注水泵→鹽穴油井→原油采出→原油儲罐→外輸泵→外輸

（3）地面設施

地面設施：注水系統主要包括淡水儲水池、鹵水儲水池、取水泵、高壓注水泵、鹵水外輸泵、淡水管道、輸鹵水管線；原油系統主要包括原油儲罐、注油泵、原油外輸泵、輸油管線。以及配套的電氣、儀表、建筑結構、防腐、通風等公用設施。

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，注入壓縮氣體，將油品氣舉出地面。

工藝流程：空氣壓縮機系統→鹽穴油井→原油采出→原油儲罐→外輸泵→外輸

地面設施：壓縮空氣（氮氣）系統主要包括空壓機、空氣凈化系統、制氮機、制氮壓縮機、壓縮空氣儲罐、氮氣緩沖罐、過濾分離器；原油系統主要包括原油儲罐、注油泵、原油外輸泵、輸油管線。以及配套的電氣、儀表、建筑結構、防腐、通風等公用設施。

3.2.4 泵抽法采油方式

泵抽原理：在地下鹽穴內設置浸沒式泵，用泵將腔體內的油送至地面；

工藝流程：鹽穴油井→浸沒式泵→原油儲罐→外輸泵→外輸

地面設施：地面設施主要包括原油儲罐、注油泵、原油外輸泵、輸油管線，以及配套的電氣、儀表、建筑結構、防腐、通風等公用設施。

4 采出工藝的適應性

從上面4種鹽穴儲油庫采油方法的流程和生產設施分析，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，其特點是由于鹽水和原油有密度差且不相融合，適宜作替油介質；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；飽和鹽水不溶蝕儲油腔體，能保證腔體穩定；能按照原油的設計排量采油，滿足應急需原油的要求。因此適用大多數鹽穴地區，也是目前最常用的儲油工藝方式。但是，飽和鹽水來源難度大，要確定建設工程當地是否有足夠的飽和鹽水來源，再次儲油時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；液體不可壓縮，頂替效率高；能按照原油的設計排量采油，滿足應急需用油的要求。

因此該方式適用部分鹽穴地區，適合可以擴容的鹽穴。初期淡水造腔時不能儲油，待溶解一定容量時，經過穩定性分析，可以儲油。但是，淡水溶漓儲油腔體、改變腔體形狀和大小時，要有安全檢測設施，再次儲油時水的處理難度大。

（3）壓縮氣采油方式

該方式常用的氣體是壓縮空氣、氮氣（常用氮氣，因壓縮空氣采油時不安全）。空氣、氮氣來源廣泛，經濟，氣體對鹽腔沒有溶蝕能力，不易破壞腔體，適合用作驅替介質。儲油庫再次注油時，空氣、氮氣可放空，不存在鹽水處理的問題。

這種工藝需要大排量的地面氣體壓縮機、氣液分離設備和安全防護系統，配套工藝和設備復雜，對儲油庫的密封要求非常高，地面建設投資大、難度大。再者，氣體作為介質，隨溶腔內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，這一工藝的設計難度大，生產操作不便。目前這種方式國內沒有使用過。

（4）泵抽送采油方式

該方式工藝方法簡單、成本低、投資小（地面建設簡單），能按照應急設計排量采油，滿足應急用油的需要，也不存在鹽水處理的問題。但是，當油采空后鹽穴腔體的穩定性破壞，只能一次使用，無法再次儲油。如果不是在戰爭等非常緊急情況時，不適用。

5 結論

通過對上面4種鹽穴儲油庫的采出工藝方法、流程、地面設施等分析、比較，可以發現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、最成熟的儲油方式。

根據項目的實際情況，如果建設地下鹽穴油庫已有鹽穴溶腔，可以采取以下措施：通過腔體穩定性分析，進行改建儲油庫；還可以擴容的腔體，可在前幾周注采周期中采用淡水采油，這樣可以減少投資，縮短建設周期。

[1]郭光臣，董文蘭，張志廉.油庫設計與管理[M].山東：中國石油大學出版社，2006.

[2]《石油和化工工程設計工作手冊》編委會.油氣儲庫工程設計[M].山東：中國石油大學出版社 2010.