裂缝性底水油藏储气库最大工作气量的预测方法

利用华北油田水驱开发晚期裂缝性碳酸盐岩块状底水油藏改建大型地下储气库，对保障京、津、冀等地区安全、平稳供气，具有重要意义。虽然前期对华北任11井裂缝性碳酸盐岩块状底水油藏改建地下储气库的可行性已开展了相关研究工作，但没有解决工作气量、气垫气量优化评价的关键技术问题。文章通过借鉴国外含水层储气库注采运行的经验，在物质平衡原理基础上，提出了描述裂缝性碳酸盐岩块状底水油藏改建地下储气库工作气量预测的数学模型。该模型能较准确地预测随油气界面下移，气库能达到的最大工作气量和相应气垫气量。通过实例求解得出注气增压系数对工作气量及其在库容量中所占的比例影响较大。随着注气增压系数的增大，工作气量及所占的比例迅速增加，气库效率随之提高，因此，提高注气增压系数是提高裂缝性碳酸盐岩块状底水油藏储气库效益的重要途径。     

中国地下储气库现状及技术发展方向

中国地下储气库建设经过多年探索,已经进入一个新的发展阶段。已经投产的11座地下储气库群设计工作气量达到180×10~8 m~3,在国内天然气调峰安全保供中发挥了重要作用。但国内地下储气库建设仍面临不少困难:①储气库工作气量增长速度慢,落后于调峰需求量增长的速度;②建设工程技术难度大,投资成本高;③安全运行压力大,风险识别和控制困难;④库址资源少,建库条件复杂;⑤尤其是在现有天然气价格体制下,储气库难以通过自身运营获得经营效益。究其原因,主要是已经形成的运营方式和建库技术尚不足以应对市场和复杂地质条件所带来的挑战。为破解这一系列难题,在开展市场化运作模式探索的同时,更需要加大技术攻关力度,加强研究地质评价与气藏工程、钻井完井工程、储气库注采工程、地面配套工艺及储气库完整性评价等多个方面的核心技术,大幅提高储气库建库效率,以促进我国地下储气库的可持续发展。     

复杂地质条件气藏储气库库容参数的预测方法

国内复杂地质条件气藏型地下储气库经过10余周期注采后工作气量仅为建库方案设计工作气量的一半,运行效率偏低。为此,利用气藏地质、动态及建库机理,建立了地下储气库注采运行剖面模型,根据气藏开发、气藏建库及稳定注采运行过程中纵向上流体的分布特征及其变化趋势,将地下储气库剖面分成4个区带(建库前纯气带、气驱水纯气带、气水过渡带及水淹带);按区带确定了影响建库有效孔隙体积的主控因素(储层物性及非均质性、水侵和应力敏感)及其量化评价方法,进一步考虑束缚水和岩石形变的影响,并引入注气驱动相,根据注采物质平衡原理建立了气藏型地下储气库库容参数预测数学模型。该模型涵盖了地质、动态及建库机理,从微观和宏观角度综合评价了影响建库空间的主控因素,大大提高了预测结果的准确度和精度,使建库技术指标设计更趋合理,目前已广泛应用于中国石油天然气集团公司气藏型地下储气库群的建设当中。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

砂岩气顶油藏改建储气库库容计算方法

利用华北油田水驱开发后期砂岩气顶油藏改建地下储气库，对保障京、津、冀等地区安全、平稳供气，具有非常重要的意义。虽然前期针对华北油田京58气顶油藏改建地下储气库已经开展了较深入的研究，但其库容设计存在一定局限和偏差，需要进一步深入评价。为此，依据油气藏物质平衡原理，分别提出了描述砂岩气顶油藏改建地下储气库气顶自由气库容、油层自由气库容、油层溶解气库容计算模型。通过实例求解得出气顶自由气库容量在很大程度上取决于油藏水驱过程中注入水对气顶原始含气孔隙体积的影响程度，而油层自由气库容量则取决于注气驱替效率和气驱波及体积的高低，油层剩余油溶解气量则与注入气体性质以及地层原油性质密切相关。     

确定地下储气库工作气量的优化方法

块状底水砂岩油藏在开采后期改建地下储气库需要解决的核心关键技术之一就是如何确定最大库容量和最佳工作气量。通过借鉴国外含水层储气库注采运行的经验，在物质平衡原理基础上，提出了描述块状底水砂岩饱和油藏改建地下储气库注采运行的预测模型。该模型能够比较准确地预测建库能够达到的最大油气界面位置和库容，并在此基础上进一步预测最佳工作气量和相应的气垫气量。通过实例求解得出工作气体积与油气界面深度存在着极值关系：即在一定的增压系数范围内，存在一个油气界面的最佳深度，在这个深度时，工作气体积达到最大值；同时随着增压系数的增大，工作气与气垫气的体积比迅速增加，气库效率随之提高。因此提高增压系数是提高块状底水油藏储气库效益的重要途径。     

含水层储气库建库注气驱动机理数值模拟研究

含水层储气库建库注气与驱动机理数值模拟设计和模拟思路都有其特殊性和复杂性,目前国内对此研究很少。通过采用国外成熟的商业化数值模拟软件,对不同构造特点的含水层在建库过程中的气驱多相渗流特征、气水前缘运动规律和对库容的影响进行了研究;结果表明,在选择适宜的浅层含水构造改建地下储气库时,应优先考虑地层倾角较大的含水构造,以发挥气体垂直重力驱替的良好作用,同时注气驱替时应保持较低的注气渗滤速度,以改善气体的波及效果。     

北京地区地下储气库方案研究

在对京58气顶油藏地质及开采特征研究基础上,大量借鉴了国外建库的成功经验,并结合北京市用气的特点,进行了多种建库方案的模拟运行预测研究,且通过技术经济的综合评价确定了最优方案部署.方案部署结果表明,在京58气顶油藏建库是完全可行的.气库建成后工作气规模可以达到2.290×10⁸m³,最大日调峰气量可达300×10⁴m³,可以满足北京市近期对季节调峰气量的迫切需求.     

油藏改建地下储气库库容量计算方法

库容量计算是地下储气库(以下简称储气库)建库地质方案设计的核心研究内容之一,油藏建库由于存在气油水三相渗流和复杂的气—油组分交换相行为,其库容形成机理与气藏建库具有显著差别。为此,基于多轮气驱、相平衡实验和数值模拟等研究,剖析了油藏建库库容形成机理及其影响因素,结合建库不同阶段储层流体分布及运移特征,提出了将建库油藏纵向划分为气驱纯油带、气驱水淹带/油水过渡带和纯水带3个不同区带,进行差异化计算库容量的新思路,并建立了以“有效储气孔隙体积”为核心,综合考虑不同流体区带注气微观驱替效率、宏观波及系数、剩余油二次饱和溶解及其性质变化等多相渗流和相行为的油藏建库库容量多因素预测数学模型和计算方法。研究结果表明：(1)油藏水驱后气驱改建储气库,微观气驱效率和宏观波及系数是影响油藏建库库容规模的主控因素;(2)剩余油二次饱和溶解及其体积收缩对库容规模具有一定的影响,原油挥发性越强、建库稳定剩余油越多,剩余油二次饱和溶解和原油性质变化对库容量影响越显著;(3)冀东油田堡古2挥发性油藏建库次生气顶自由气有效库容量为18.61×10⁸ m³,其中气—油组分交...     

含水层储气库气驱多相渗流机理物理模拟研究

含水层储气库气驱多相渗流机理物理模拟研究与常规油气田气驱物理模拟研究不同,前者主要是解决储气库多次注采循环条件下的气驱渗流机理模拟,因此从实验的设计和流程都有其特殊性、复杂性,但目前国内外文献对此报道甚少。通过对含水层储气库物理模拟实验流程的自主设计和研发,主要解决了3个方面的室内物理模拟评价技术,包括多次注采循环岩石应力敏感性评价技术、多次气水互驱多相渗流特征评价技术和多次注采后库容及渗流特征评价技术等,指出该评价技术系列可以为今后我国含水层地下储气库的建设与运行打下较好的理论基础。