王建夫 張志勝 安國印 王文權(quán) 巴金紅 尹 浩 康延鵬

1. 中國石油儲(chǔ)氣庫分公司 2. 國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司西氣東輸分公司

3. 中國石油華北油田公司 4. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院

0 引言

鹽穴地下儲(chǔ)氣庫（以下簡稱鹽穴儲(chǔ)氣庫）作為一類重要的儲(chǔ)氣設(shè)施，在季節(jié)調(diào)峰和長輸管道應(yīng)急方面發(fā)揮了重要作用[1-2]。由于鹽穴儲(chǔ)氣庫存儲(chǔ)氣量巨大且一般位于人口較為稠密的地區(qū)，一旦發(fā)生天然氣泄漏爆炸事故，將造成巨大的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失。例如，2001年1月美國堪薩斯州Yaggy儲(chǔ)氣庫泄漏爆炸，損失約600×104m3的天然氣，導(dǎo)致2死1傷，數(shù)百居民被疏散[3]。2021年6月，湖北省十堰市燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿试斐芍卮笕藛T傷亡，更是給儲(chǔ)氣庫安全生產(chǎn)敲響了警鐘。

目前，鹽穴儲(chǔ)氣庫開展的安全監(jiān)測手段主要有地表沉降監(jiān)測、微地震監(jiān)測和帶壓聲吶測井等[4-7]。2006年至今，中石油金壇鹽穴儲(chǔ)氣庫已連續(xù)進(jìn)行14次地面沉降監(jiān)測，庫區(qū)沉降基本穩(wěn)定，未發(fā)生超量沉降及突發(fā)性災(zāi)害沉陷[5]。2016年利用微地震監(jiān)測技術(shù)對造腔和注氣過程進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)果表明造腔活動(dòng)未產(chǎn)生腔體較大的破裂或垮塌，注氣壓力上升可導(dǎo)致斷層活動(dòng)[6]。對投產(chǎn)鹽腔每5年進(jìn)行一次帶壓聲吶測腔監(jiān)測，2015年JZ井聲吶測腔發(fā)現(xiàn)腔頂發(fā)生約5 m垮塌[7]。但以上監(jiān)測手段主要是針對鹽腔形態(tài)、裂縫、腔體垮塌等，無法監(jiān)測腔體或井筒等注采系統(tǒng)的微泄漏情況。

氣體示蹤檢測技術(shù)是將氣體示蹤劑加入密閉容器內(nèi)，通過物理或化學(xué)檢測手段獲取容器外部示蹤劑的濃度及分布，來評(píng)價(jià)容器的泄漏狀態(tài)，可有效監(jiān)測鹽穴、井筒或地面管線的密封性。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于油氣藏監(jiān)測中，主要用于二氧化碳、空氣泡沫等氣驅(qū)井組間的連通情況，判斷受效方向等[8-10]，國內(nèi)尚未見該技術(shù)在鹽穴儲(chǔ)氣庫微泄漏監(jiān)測中的研究和應(yīng)用情況。

為此，筆者依托高分辨質(zhì)譜儀建立了SF6痕量氣體示蹤劑檢測方法（檢測設(shè)備主要由在線冷凍大氣采樣器、在線多氣氛反應(yīng)熱解/熱脫附爐等組成），并經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證了技術(shù)的可行性。進(jìn)而利用該監(jiān)測方法在金壇鹽穴儲(chǔ)氣庫開展了鹽腔微泄漏監(jiān)測、腔體間連通性監(jiān)測、環(huán)空帶壓井筒微泄漏監(jiān)測和井口及地面管線微泄漏監(jiān)測現(xiàn)場試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)可為其他儲(chǔ)氣庫提供借鑒。

1 氣體示蹤微泄漏監(jiān)測原理

基于氣體示蹤的微泄漏監(jiān)測技術(shù)是通過在密閉容器外檢測示蹤劑含量來判斷容器是否發(fā)生微泄漏。示蹤氣體通常選擇六氟化硫（SF6），其為一種人工合成的惰性氣體，無色、無味、無毒、無腐蝕性、不燃、不爆炸，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，作為安全性保護(hù)氣被廣泛應(yīng)用于電力和電器工業(yè)中[11-12]，可作為鹽穴儲(chǔ)氣庫微泄漏監(jiān)測技術(shù)的氣體示蹤劑。

現(xiàn)有的氣體示蹤劑檢測方法檢測對象是氣體樣本，檢測能力較低，無法滿足大氣中痕量示蹤劑的檢出限要求。本文提出了一種新的檢測方法：①建立示蹤劑氣體吸附再解脫附的檢測流程，提高檢測能力；②對SF6進(jìn)行定性定量分析，獲得滿足現(xiàn)場微泄漏監(jiān)測要求的極低SF6含量的檢出限和標(biāo)準(zhǔn)氣體定量曲線；③進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證該方法的可行性。

1.1 痕量氣體示蹤劑檢測流程

痕量氣體示蹤劑檢測主要依托于氣相色譜—傅立葉變換靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜儀（型號(hào)：賽默飛Q Exactive GC Orbitrap）。該儀器采用先進(jìn)的靜電場軌道阱（Orbitrap）檢測技術(shù)，分辨率超過160 000 FWHM（m/z =127）且具有良好的靈敏度，滿足示蹤劑痕量氣體檢測要求。根據(jù)現(xiàn)場檢測要求研制了與之配套的在線冷凍大氣采樣器和在線多氣氛反應(yīng)熱解/熱脫附爐。檢測流程如圖1所示：①采用自主研發(fā)的在線冷凍大氣采樣器低溫采集監(jiān)測點(diǎn)的空氣樣本，將采集后的吸附柱兩端密封，放置于－20 ℃便攜式冷阱中保存；②采用多氣氛反應(yīng)熱解/熱脫附爐對低溫保存的吸附柱進(jìn)行大體積、快速熱脫附，釋放吸附的氣體示蹤劑；③脫附后的氣體載入氣相色譜—傅立葉變換靜電場軌道阱超高分辨質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測、記錄。

圖1 痕量氣體示蹤劑檢測流程圖

1.2 建立示蹤劑SF6檢測方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)步驟

1）配置標(biāo)準(zhǔn)氣體：用10 μL氣體進(jìn)樣器準(zhǔn)確抽取高純SF6氣體0.4 μL，注入2.0 mL高純氮?dú)饪掌恐?，制成濃度?.0×10－5V/V的一級(jí)SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體。再分別抽取一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氣1.0 μL、2.0 μL、4.0 μL、5.0 μL、8.0 μL注入同樣2.0 mL高純氮?dú)饪掌恐?，制成濃度分別為 1.0×10－8V/V、2.0×10－8V/V、4.0×10－8V/V、5.0×10－8V/V和8.0×10－8V/V的二級(jí)SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體。

2）使用在線冷凍大氣采樣器采樣：在－20 ℃采樣溫度下，以300 mL/min抽取室內(nèi)空氣，將二級(jí)SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體各取1 μL注入抽氣管口，混合氣通過填充固相吸附劑Matrix Carboxen 1000的分子篩吸附柱吸附SF6，在抽取40 L室內(nèi)空氣后停止，將吸附柱兩端密封即可獲得標(biāo)準(zhǔn)氣體吸附濃縮樣品。

3）吸附樣品熱脫附：將吸附柱去除封口后，放入在線多氣氛反應(yīng)熱解/熱脫附爐中，高純氦氣作為載氣，以流速1.2 mL/min通過吸附柱，熱解/熱脫附爐初始加熱溫度30 ℃，保持0.5 min后以100 ℃/min快速升溫至300 ℃，保持3 min進(jìn)行在線氣體熱脫附。

4）示蹤劑氣體檢測：脫附后氣體載入氣相色譜—傅立葉變換靜電場軌道阱高分辨質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測。

1.2.2 示蹤劑SF6定性定量分析

經(jīng)檢測，SF6用于定性定量的特征碎片離子（SF5）質(zhì)譜峰的理論分子量為126.963 54 u，氣體示蹤劑定性準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)實(shí)際測得的分子量為126.963 45 u（圖2），實(shí)際誤差值為0.09 mmu，定性分辨率159 670 FWHM，定性精度0.71×10－6，完全滿足儲(chǔ)氣庫微泄漏監(jiān)測對氣體示蹤劑精確定性分析的要求。

圖2 實(shí)測氣體示蹤劑定性、定量質(zhì)譜峰圖

由于使用的高分辨質(zhì)譜儀具有優(yōu)秀的降噪抑噪能力，其待測物的響應(yīng)背景噪聲往往為0，因此必須采用統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的檢出限（DL，Detection Limit），見式（1）。由統(tǒng)計(jì)學(xué)形式指定的檢出限和定量限采用相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD，Relative Standard Deviation）見式（2），可間接測量質(zhì)譜儀所檢測到的定量物質(zhì)的離子計(jì)數(shù)值，避免了當(dāng)選擇無基線噪聲區(qū)域的測量峰面積去推斷靈敏度時(shí)造成的不確定性，確保無論在高背景噪聲下，還是在低背景噪聲下定量檢出限均嚴(yán)格有效。

式中DL表示示蹤劑檢出限，V/V；RSD表示重復(fù)n次進(jìn)樣所測得的響應(yīng)值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差；ta表示T檢驗(yàn)下單側(cè)置信度99%自由度n－1時(shí)的置信因子；Ni表示標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的濃度，V/V；Xi表示第i次檢測標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)峰面積；表示n次檢測的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)峰面積的平均值；n表示檢測次數(shù)。

經(jīng)過7次重復(fù)檢測，獲得不同濃度下的SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體檢測峰面積（Xi），并計(jì)算獲得平均峰面積（）、標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）（表1）。檢出限是按照多次測定痕量濃度2.5×10－16V/V的SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體之后，在被測定的SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體痕量濃度下所產(chǎn)生的信號(hào)能以95%置信度區(qū)別于空白樣品而被測定出來的最低分析的量，通過式（1）和（2）計(jì)算獲得SF6檢出限為DL＝4.26×10－17V/V，該檢測濃度完全滿足現(xiàn)場痕量示蹤劑的檢測要求。同時(shí)，建立了SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體的定量曲線（圖3），ni= 3.014×10－19Xi＋ 8.331×10－18，R2= 0.994 7，曲線擬合程度較高，可準(zhǔn)確定量分析SF6濃度。

表1 不同痕量濃度SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體的峰面積表

圖3 痕量SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體定量擬合曲線圖

1.3 現(xiàn)場驗(yàn)證

基于氣體示蹤技術(shù)的儲(chǔ)氣庫微泄漏需要超高靈敏度的檢測技術(shù)，因此，需要驗(yàn)證該技術(shù)對天然氣微泄漏監(jiān)測的可行性?，F(xiàn)場驗(yàn)證試驗(yàn)是在給定的井場放置示蹤氣體泄漏源，設(shè)定示蹤氣體SF6的泄漏速度為1.0 mL/min，持續(xù)泄漏5 d后在無風(fēng)或微風(fēng)天氣分別在距泄漏源1 m、10 m、30 m、50 m處抽取地表空氣40 L進(jìn)行檢測（圖4），檢測結(jié)果見表2。從圖4、表2可看出，示蹤氣體濃度和泄漏點(diǎn)距離有一定的負(fù)相關(guān)性，距離越遠(yuǎn)，檢測到的示蹤劑濃度越低，表明該方法可以指示泄漏點(diǎn)位置區(qū)域。由于距泄漏點(diǎn)50 m的檢測點(diǎn)是位于農(nóng)田田埂下方的凹陷處，該處示蹤劑濃度是距泄漏點(diǎn)30 m處的3.8倍，表明示蹤氣體SF6在低洼地方可以形成聚集，有更強(qiáng)的示蹤性。試驗(yàn)結(jié)果表明：可以通過監(jiān)測示蹤氣體SF6在地表大氣中的含量來監(jiān)測鹽穴儲(chǔ)氣庫天然氣的泄漏情況，并獲取泄漏點(diǎn)位置，評(píng)價(jià)腔體或庫區(qū)天然氣的泄漏狀態(tài)。

圖4 現(xiàn)場驗(yàn)證試驗(yàn)示意圖

表2 試驗(yàn)場地的地表大氣中SF6的檢測濃度表

2 現(xiàn)場應(yīng)用

中石油金壇鹽穴儲(chǔ)氣庫位于江蘇省金壇市直溪鎮(zhèn)，建庫鹽層區(qū)域面積11.2 km2，建庫深度約1 000 m，鹽層最厚區(qū)域達(dá)180～230 m[13-14]。經(jīng)過10余年建設(shè)，截至2020年，已累計(jì)建成鹽腔超過40個(gè)，形成庫容約12×108m3，是亞洲規(guī)模最大的鹽穴儲(chǔ)氣庫。針對金壇鹽穴地下儲(chǔ)氣庫的特點(diǎn)，筆者利用基于氣體示蹤的微泄漏監(jiān)測技術(shù)開展了鹽腔微泄漏監(jiān)測、腔體間連通性監(jiān)測、環(huán)空帶壓井筒微泄漏監(jiān)測和井口及地面管線微泄漏監(jiān)測試驗(yàn)。

現(xiàn)場試驗(yàn)分為以下3個(gè)階段：①試驗(yàn)前檢測目標(biāo)井示蹤劑背景值；②選擇注入井注入示蹤劑；③檢測目標(biāo)井示蹤劑含量。第一階段測量結(jié)果顯示目標(biāo)井示蹤劑背景值均為0，可認(rèn)為儲(chǔ)氣庫礦區(qū)內(nèi)自然條件下無示蹤劑SF6。第二階段注入示蹤劑，根據(jù)注氣特點(diǎn)設(shè)計(jì)井場示蹤劑注入流程如圖5所示，試驗(yàn)前所有閘閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。步驟為：①打開閘閥2，采用井場天然氣放空裝置放空閘閥1與閘閥2之間的管線；②待放空后，關(guān)閉閘閥2和放空裝置，從閘閥1和閘閥2間的壓力表考克處連接示蹤劑鋼瓶，注入SF6示蹤劑；③示蹤劑注入完成后，關(guān)閉壓力表閥門，打開閘閥2及與井口之間的所有注入閘閥，閘閥1保持關(guān)閉狀態(tài)；④啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，待天然氣進(jìn)口壓力高于井口壓力后，緩慢打開閘閥1，推動(dòng)示蹤劑進(jìn)入鹽腔。結(jié)合監(jiān)測計(jì)劃，本次選擇了6口井注入示蹤劑，其中A～E井為新腔井，F(xiàn)井為老腔井，注入結(jié)果如表3所示。第三階段根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容，開展了目標(biāo)井示蹤劑含量檢測和分析。

表3 示蹤劑注入情況表

圖5 井場注示蹤劑示意圖

2.1 鹽腔微泄漏地面監(jiān)測

鹽腔具有極低的滲透率、良好的蠕變行為，是理想的石油和天然氣等碳?xì)浠衔锏牡叵聝?chǔ)備場所[15]。但也存在天然氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)，主要有以下4種類型（圖6）：①泥巖夾層密封性不足引起氣體近水平滲漏；②鹽腔與斷層連通引起斷層泄漏；③蓋層被突破失效導(dǎo)致氣體上竄；④井筒完整性失效導(dǎo)致氣體逃逸。而天然氣泄漏可能導(dǎo)致災(zāi)難性事故發(fā)生，為此，開展了鹽腔微泄漏地面監(jiān)測試驗(yàn)。

圖6 鹽穴儲(chǔ)氣庫天然氣泄漏示意圖

經(jīng)現(xiàn)場勘查后，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選取A和E這2口井進(jìn)行地面區(qū)域監(jiān)測，腔體形態(tài)見圖6。監(jiān)測網(wǎng)格為中國結(jié)形狀（圖7-a），以井口作為坐標(biāo)中心點(diǎn)，每隔50 m設(shè)置1個(gè)采集點(diǎn)，共計(jì)25個(gè)采集點(diǎn)，整個(gè)現(xiàn)場采集覆蓋面積為1.2×105m2。采集氣體時(shí)從GPS測量儀上測得各個(gè)采集點(diǎn)坐標(biāo)，記錄工作時(shí)的風(fēng)力、風(fēng)向和地表溫度。采集時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行了調(diào)整，實(shí)際采集點(diǎn)分布如圖7-b、c所示。

圖7 地面采樣點(diǎn)分布圖

2020年9月19—20日、2020年9月28—29日在風(fēng)力較小的天氣分別進(jìn)行了A、E井背景值測量，均未檢測出SF6。2020年10月20日在A井注入示蹤劑29 kg，腔內(nèi)示蹤劑濃度為1.709×10－6L/L。2020年10月29日在E井注入示蹤劑41 kg，腔內(nèi)示蹤劑濃度2.314×10－6L/L。時(shí)隔約1個(gè)月后，2020年11月21—22日，同一檢測網(wǎng)格下分別進(jìn)行了2口井的示蹤劑濃度區(qū)域性檢測，結(jié)果均未檢測出SF6。示蹤劑注入前后均未檢測到SF6，表明兩個(gè)鹽腔氣密封性均較好，不存在天然氣泄漏情況，這也與現(xiàn)場多年安全運(yùn)行情況相符。

2.2 腔體間連通性監(jiān)測

當(dāng)相鄰腔體間礦柱寬度過低時(shí)，由于蠕變破壞或泥巖夾層穿刺漏失等原因，可能引起儲(chǔ)氣庫間串庫現(xiàn)象[16]。此時(shí)各個(gè)鹽腔之間將會(huì)失去獨(dú)立性，嚴(yán)重影響儲(chǔ)氣庫穩(wěn)定性和注采氣功能。為此，開展了腔體間連通性監(jiān)測試驗(yàn)。

F、G、H井為獨(dú)立的采鹵老腔改建的儲(chǔ)氣庫，F(xiàn)井處于G、H井的中間位置，距離G、H井較近且均為22.1 m（圖8）。老腔形態(tài)均比較規(guī)則，但由于腔體間距離較近，存在串庫風(fēng)險(xiǎn)，所以選擇該井組作為試驗(yàn)井組。監(jiān)測方案為F井作為示蹤劑注入井，G、H井作為示蹤劑檢測井。2020年9月28日在G、H井進(jìn)行了示蹤劑背景值測量，為了安全，并考慮到該井組剛經(jīng)歷過采氣，決定采取收集地面管線內(nèi)放空的天然氣來代替腔內(nèi)天然氣樣本的方法，結(jié)果未檢測到SF6。2020年10月30日將40 kg示蹤劑注入F井中。2020年12月4日進(jìn)行了G、H井示蹤劑檢測，采集天然氣樣本時(shí)，在井口泄壓口邊釋放天然氣邊抽取，最終抽取體積達(dá)到40 L，兩井均未檢測到SF6。示蹤劑注入F井前后，G、H井內(nèi)均未檢測到示蹤劑，試驗(yàn)結(jié)果表明F井與G、H井之間未發(fā)生腔體間連通。雖然腔體間距較小，但3口老腔改造井一直采用同注同采的方式運(yùn)行，運(yùn)行壓力也比較合理[14]，所以并未發(fā)生腔體間連通。

圖8 腔體流通性監(jiān)測示意圖

2.3 環(huán)空帶壓井筒微泄漏監(jiān)測

環(huán)空帶壓是鹽穴儲(chǔ)氣庫注采氣井的一個(gè)突出問題，較大的環(huán)空壓力可能存在生產(chǎn)安全隱患，但環(huán)空帶壓的原因一直難以判斷[17]。2018年金壇5口老腔改造井出現(xiàn)不同程度的環(huán)空帶壓現(xiàn)象，A環(huán)空（圖9）壓力分別達(dá)到了 3.8 MPa、4.5 MPa、3.8 MPa、6.6 MPa、10.0 MPa[18]。2019年金壇儲(chǔ)氣庫現(xiàn)場曾開展過分布式光纖測環(huán)空帶壓井油套管泄漏試驗(yàn)，但并未檢測出泄漏位置[19-20]。為了判斷環(huán)空帶壓是否由井筒泄漏產(chǎn)生，開展了新腔D井和老腔F井環(huán)空帶壓井筒微泄漏監(jiān)測試驗(yàn)，此時(shí)該兩口井A環(huán)空壓力較低，分別為1.0 MPa和0.2 MPa。

圖9 儲(chǔ)氣庫注采氣井環(huán)空示意圖

2020年9月29日對D井和F井開展了A環(huán)空示蹤劑背景值測量，均未檢測出SF6。檢測時(shí)打開井口A環(huán)空壓力表針型閥，邊釋放環(huán)空氣體邊采集樣本。10月27日對D井注入示蹤劑34 kg；10月30日對F井注入示蹤劑40 kg。11月23日對D、F井進(jìn)行環(huán)空氣體示蹤劑檢測，此時(shí)，環(huán)空壓力較低，僅釋放出少量氣體，測試結(jié)果為SF6含量為0，說明兩井井筒和封隔器處不存在泄漏。根據(jù)金壇儲(chǔ)氣庫實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，注采氣時(shí)A環(huán)空壓力會(huì)升高，曾發(fā)生注氣時(shí)某井的A環(huán)空壓力由2 MPa升至8 MPa的現(xiàn)象，而非注采氣期間A環(huán)空泄壓后則一直無環(huán)空壓力。綜上，認(rèn)為上述2口井環(huán)空帶壓不太可能是注采氣管柱泄漏引起的，很有可能因生產(chǎn)過程中注采氣管柱與生產(chǎn)套管間溫度/壓力升高導(dǎo)致[17]。

2.4 井口及地面管線微泄漏監(jiān)測

井口及地面管線是鹽穴儲(chǔ)氣庫注采氣系統(tǒng)重要的組成部分，一旦發(fā)生破裂或失效，將導(dǎo)致天然氣泄漏甚至大火或爆炸[21]。例如，2004年8月美國德克薩斯州Moss Bluff儲(chǔ)氣庫泄漏爆炸起火，大火燃燒6天，波及半徑120 m，方圓3英里（1 英里＝1 609.34 m）居民撤離，損失天然氣1.7×108m3[22]。金壇鹽穴儲(chǔ)氣庫已經(jīng)運(yùn)行超過10年，為了檢驗(yàn)井口及地面管線的完整性，開展了井口及地面管線的微泄漏監(jiān)測試驗(yàn)。

2020年9月29日對A、B、C、E井進(jìn)行了井口附近示蹤劑背景值檢測，未檢測到SF6。10月20日進(jìn)行了A、B、C井示蹤劑注入，10月29日進(jìn)行了E井示蹤劑注入。11月23日在B井井口進(jìn)行了示蹤劑檢測，檢測到SF6含量為1.797×10－13L/L，表明B井井口或地面管線存在微泄漏。為了驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性， 12月4日對A、B、C、E井井口進(jìn)行了示蹤劑檢測，檢測到SF6含量分別為1.441×10－13L/L、9.052×10－14L/L、1.299×10－13L/L、4.724×10－13L/L，表明上述4口井井口或地面管線確實(shí)存在微泄漏現(xiàn)象。原因?yàn)樵?口井在注入示蹤劑之后均進(jìn)行過采氣作業(yè)。例如，B井在注入示蹤劑后第一次檢測時(shí)正在進(jìn)行采氣，腔內(nèi)示蹤劑隨著天然氣流經(jīng)至井口及地面管線，在某些閘門或儀表與管線連接處發(fā)生微量泄漏。可以看出泄漏的SF6含量較低，介于1×10－13～5×10－13L/L，計(jì)算結(jié)果表明，示蹤劑泄漏量約1.0×10－6mL/min，天然氣泄漏量初步估計(jì)為1 mL/min，泄漏速率極低。根據(jù)天然氣爆炸極限濃度計(jì)算，當(dāng)天然氣泄漏量小于1 L/min，不存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)，處于安全可控范圍內(nèi)，所以認(rèn)為井口及地面管線不存在完整性破壞。

試驗(yàn)結(jié)果表明：氣體示蹤技術(shù)可在鹽腔微泄漏監(jiān)測、腔體間連通性監(jiān)測、環(huán)空帶壓井筒微泄漏監(jiān)測和井口及地面管線微泄漏監(jiān)測方面發(fā)揮重要作用，可實(shí)現(xiàn)鹽穴儲(chǔ)氣庫微泄漏監(jiān)測和評(píng)價(jià)。但是現(xiàn)場施工過程中也存在幾點(diǎn)問題，有待完善解決：①現(xiàn)場采集時(shí)吸附柱需要在－20 ℃下低溫保存，需要重量大的攜帶式冷阱、移動(dòng)電源等配套設(shè)備，采集不便，后期需要研發(fā)可移動(dòng)便攜式采集裝置；②示蹤劑注入前要選擇一段地面封閉管道進(jìn)行放空，浪費(fèi)了大量的天然氣資源，后期應(yīng)研發(fā)示蹤劑高壓注入裝置，在高壓下注入示蹤劑。

3 結(jié)論

1）依托于高分辨質(zhì)譜儀建立了由在線冷凍大氣采樣器、在線多氣氛反應(yīng)熱解/熱脫附爐組成的痕量氣體示蹤劑檢測方法。實(shí)驗(yàn)建立了示蹤劑SF6定性定量檢測方法，得到了SF6檢出限D(zhuǎn)L＝4.26×10－17V/V和SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體的定量曲線，并通過現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。

2）金壇儲(chǔ)氣庫腔體微泄漏監(jiān)測試驗(yàn)結(jié)果表明目標(biāo)鹽腔不存在天然氣泄漏現(xiàn)象；腔體間連通性監(jiān)測試驗(yàn)表明3口相鄰老腔間不存在連通現(xiàn)象；環(huán)空帶壓井筒微泄漏監(jiān)測試驗(yàn)結(jié)果表明目標(biāo)井不存在井筒泄漏，環(huán)空帶壓的原因不太可能是注采氣管柱泄漏引起，很有可能因油套間溫度/壓力升高引起；井口及地面管線微泄漏監(jiān)測試驗(yàn)結(jié)果表明4口目標(biāo)井存在微泄漏現(xiàn)象，檢測到SF6含量基本在1×10－13～5×10－13L/L，估算天然氣泄漏速率為1 mL/min，認(rèn)為井口及地面管線不存在完整性破壞。

3）本次試驗(yàn)對氣體示蹤技術(shù)在鹽穴儲(chǔ)氣庫微泄漏監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行了初步嘗試，下一步的研究重點(diǎn)是進(jìn)一步擴(kuò)大監(jiān)測區(qū)域，制定覆蓋全庫區(qū)大面積監(jiān)測方案。同時(shí)，設(shè)計(jì)自動(dòng)采集裝置，對庫區(qū)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。最終，開發(fā)微泄漏監(jiān)測評(píng)價(jià)軟件，建立一套有效的鹽穴儲(chǔ)氣庫微泄漏長期監(jiān)測系統(tǒng)和安全預(yù)警系統(tǒng)。