在豆腐上打铁
2021.01.29 中国矿业新闻网
2020年9月23日，由中国煤炭地质总局江苏局勘探三队负责施工的“盐穴空气储能国家试验示范项目钻井工程”在常州市金坛直溪镇打下“第一钻”。
金坛、淮安、丰沛为江苏省三大岩盐产区，而金坛岩盐又有着“苏南第一矿”美誉。这里盐矿总面积超过60平方公里，储量超过160亿吨，矿体品位高，平均氯化钠含量高达85%，埋藏深度在800-1300米之间，盐层累计厚度143-237米，最大单层厚度52.91米。
金坛盐腔储气库项目施工现场
不同于其他矿种开采，岩盐开采主要采用钻井水溶开采。水溶开采有单井对流采卤、压裂连通采卤及水平对接连通采卤，其中以U型水平对接连通采卤井最为常见。其原理是在盐矿区域上方，相隔一段距离打一对竖井，底部通过水平定向钻进技术，将两口井对接，从一口井注水，另一口井抽取卤水。
地处常州的中国煤炭地质总局江苏局勘探三队，在金坛这片热土上，从钻探U型对接采盐井，到如今盐穴储气井施工，由于技术精湛、设备精力、高质高效，三队已成为中盐金坛盐化公司优质的合作伙伴。
岩盐独特的开采方式，使得抽卤完成后，岩盐溶解后形成巨大的溶腔，业内称之为盐穴或盐腔。金坛地区交通便利，加之其岩盐埋藏深、盐层厚、围岩气密性强、承压强度高等诸多优点，使得这里的盐穴具备建设地下储气库的先天优势，为长三角地区“西气东输”调峰提供了完美的地下“容器”。经测算，位于茅山脚下的金坛茅溪盐矿，其地下盐穴有22万立方米。
目前我国天然气供需矛盾较突出，供暖季天然气调峰保供压力较大。为解决这一供需错时矛盾，我国构建了地下储气库和LNG接收站为主，LNG调峰站及管网互联互通为辅的多层次储备体系。
相对于地面储气库，盐穴地下储气库具有注采率高、短期吞吐量大、垫层气量低、安全节地、可完全回收等优点，已在欧美天然气利用较发达国家普遍采用。
“早起的鸟儿有虫吃”，早在2013年，在全国地勘市场增长乏力之时，三队就未雨绸缪主动转型升级，积极拓展盐穴储气库井施工市场。相较于岩盐采卤垂直井，丛式井钻井对技术、工艺和装备要求更高，难度更大。在第三系浅软地层中钻井，由于地层松软未完全固结，岩盐矿藏埋深也较浅，丛式井建井面临着井口稳定难、井壁稳定难、造斜难度大等困难，犹如“在豆腐上打铁，用金刚钻绣花”，几乎是世界性难题。
江苏局三队作为首家非油气系统进入储气库施工领域的地勘单位，面临的困难可想而知。功夫不负有心人，在深井市场精耕细作多年，对金坛地区地层情况了然于胸的三队组织专家和技术能手，成功攻克大口径“S”型定向井轨迹控制、井身质量、超强抑制防塌泥浆体系配制、固井工艺、扭矩检测、井筒气密封测试等多项工艺与技术难题，开创了全国盐腔储气库大口径“S”型丛式定向井施工先河。
苏南地区人口稠密，地面土地成本高企。大口径“S”型丛式盐穴储气库井钻井在一个井场布置多口储气库井，通过大口径定向技术在不同位置建腔，大大节约了土地占用，无论对于天然气调峰还是储气库建设及运营成本来说，都具有显著社会与经济效益。
“在盐穴储气库井施工过程中，我们通过不断创新和探索新技术、新工艺，引入MWD无线随钻跟踪技术、增大无磁钻具水眼、同时在玄武岩地层打破常规采用PDC钻头加螺杆钻具复合钻进等技术创新，减少粗径钻具，增加钻速，降低泵压，提高钻效，使定向井一次成井井径由216mm扩大至444mm。”江苏局三队深井公司负责人李志强说，“同时在传统饱和盐水钻井液基础上，通过降低固相、加入成膜剂等措施，改进钻井液，控制失水量，有效杜绝‘大肚子’井眼现象，泥饼薄且能增强水泥环与钻井井壁的胶结性，经井筒气密性测试，井筒泄漏率稳定值均小于150L/d的欧洲标准。还积极探索非含盐地层采用盐水钻井液体系，实现了全井段一套泥浆体系，节约了施工成本，提高了工程质量。”
利用金坛盐矿建设的地下储气库，是国家“西气东输”工程输气管道中规模最大的一个，建成后将对长江三角洲地区调峰供气。按照规划，金坛地下储气库规模将达到10亿立方米左右，年调峰量6.67亿立方米。
截至目前，江苏局三队已在金坛完成大口径盐穴储气库井16口，申请取得国家专利授权7项，4项专利正在审核中，并形成了一套完整的超大口径定向施工技术体系和工艺标准。
掌握了大口径“S”型丛式定向施工的独门绝技，江苏局三队2020年4月份还一举中标了中盐金坛公司盐穴压缩空气储能国家试验示范项目，三队也成为国内首个涉足地下盐穴储能井施工领域的专业化队伍。
“该项目是我国乃至世界上首座在建盐穴非补燃压缩空气储能系统。三队本次中标的配套钻井工程主要为2口盐穴压缩空气储能新井施工和1口盐矿采卤老井封堵工程。”江苏局三队深井公司副总工程师陈峰的脸上洋溢着难以掩饰的笑容。
曾经，江苏局利用非开挖技术，参与“西气东输”（金坛段）工程输气管道铺设。在新的历史舞台上，江苏局为服务“长三角”地区能源调峰注入了新的内涵，作出了新的贡献。
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