复杂油气藏型地下储气库气藏工程关键参数设计方法

我国地下储气库（以下简称储气库）建库目标包括复杂断块、强水侵、异常高压、高含油凝析气藏等复杂类型,普遍具有埋藏深、构造复杂、储层物性差、非均质性强等特点。常规气藏工程参数设计方法不适用,尤其在圈闭密封性分析、库容参数设计及注采能力评价等方面具有一定特殊性。为此,从建库目标地质特征出发,通过聚焦难点、自主创新、攻克技术瓶颈,形成了复杂断块储气库四维动态密封性评价技术,建立了异常高压储气库库容参数预测方法及水侵储气库分区带多因素耦合注采能力预测模型,论证了凝析气藏“提采—协同—储气”建库新模式和优化技术对策。研究结果表明：(1)通过物理模拟实验揭示了复杂断块储气库盖层疲劳损伤和断层滑移机理,实现了动态密封性指标定量化评价,为复杂断块型储气库库址筛选奠定了基础;(2)针对超高压裂缝型储气库岩石强应力敏感特性,建立了考虑压缩系数变化和束缚水膨胀的有效库容预测新方法,并形成了考虑周期时变和水侵影响的强水侵储气库不同区带多周期注采能力预测方法,实现了建库参数科学设计;(3)建立了凝析气藏提高采收率协同储气库建设新模式,明确了“提采—协同—储气”合理转换时机,形成了分阶段建库参数设计方法和井网部署对...     

中石化地下储气库建库关键技术研究进展

随着天然气需求量的增加和天然气对外依存度的上升,为了保障安全、平稳、连续、可靠的天然气供应,我国加大了地下储气库(以下简称储气库)的建设力度及相关技术攻关。为此,梳理了中国石油化工集团有限公司(以下简称中石化)储气库建设现状,分析了面临的机遇与挑战,总结了中石化储气库建库关键技术的研究进展。研究结果表明:①中石化储气库建设起步较晚,但发展潜力大;②中石化建库地质条件复杂,相对较差,但库址资源靠近消费区;③初步形成了包括库址筛选与评价、储气库动态密封性评价、地质重构、有效库容评价、库容参数与建库方案优化设计、全生命周期完整性评价等一系列复杂地质条件气藏型储气库建库关键技术;④同时开展了含水圈闭资源筛选、含水圈闭改建储气库地质评价、有效气顶形成机理、关键库容参数优化等关键技术研究,探索了含水层储气库建库关键技术;⑤攻关了盐穴储气库腔体设计与稳定性评价、多夹层垮塌与腔体形态控制等关键技术,厚夹层盐穴储气库建库技术取得突破性进展。结论认为,一系列建库关键技术有力地支撑了中石化储气库的建设和发展,助推了中石化天然气业务的快速有效发展。     

缝洞型碳酸盐岩地下储气库高速注采渗流特征及库容动用机理

四川盆地是中国重要的天然气产能基地，目前已开发相当规模的碳酸盐岩气藏，该类气藏储层缝洞系统发育并具有超低孔隙度、低渗透率特征，气藏枯竭后可改建为地下储气库（以下简称储气库），以满足天然气高峰使用时期和冬季天然气保供的需求。但国内尚无此类型储气库成熟的建库经验，而缝洞型储气库的高速注采渗流特征是验证建库和用库的可行性的重要依据。为此，以中国石油西南油气田公司筹建的首座缝洞型储气库——牟家坪储气库为例，基于地震、露头等数据资料，设计了具备储层特征的缝洞组合方案，并构建了三维数字岩心模型，然后基于模型开展数值仿真模拟，计算其在高速开采过程中各区域气体压力和流速变化规律，最后从微观尺度分析了缝洞型储气库的渗流特征和库容动用机理。研究结果表明：(1)储层渗透率越高，缝洞内气体动用越快，渗流滞后的效应越显著；(2)同一缝洞组合条件下，气体流速和开采量与开采压力梯度成正比，开采压力梯度对气体渗流特征有着显著影响；(3)缝洞系统中存在狭窄裂缝，裂缝开度越小，缝洞间渗流滞后效应越明显；(4)缝洞组合和形态结构越复杂，渗流滞后越显著。结论认为，该方法能够为研究缝洞型碳酸岩盐储气库注采渗流特征和库容动用机理...     

国外盐穴地下天然气储气库建库技术发展

建设与开发更多的地下盐穴天然气储气库，是21世纪天然气库发展的一个趋势。成熟的国外盐穴储气建库技术，主要包括盐穴储气库的选址技术、造腔淋洗技术、几何形状的控制技术、密封技术、盐穴储气库的稳定技术及检测技术。     

天然气顶部重力驱油储气一体化建库技术

基于天然气驱油重力、混相、降黏和渗吸机理,提出了天然气驱油储气一体化建库技术,同时对该技术的技术内涵、储气库选址原则、运行参数优化流程及优点进行了系统阐述。一体化建库可充分利用天然气驱油的重力、混相、降黏和渗吸等机理,既能大幅度提高原油采收率,又可逐步协同建成战略储气库,实现采油与天然气调峰双赢。与气藏型储气库相比,一体化建库具有增加原油产量和天然气储转费两种盈利模式,效益更好;同时,一体化建库在建库初期保持高压注气,投产初期为小吞小吐,中后期过渡到大吞大吐,周期应力变化不强,克服了气藏型储气库始终保持大吞大吐运行、注采周期内存在高强度应力变化的缺点。一体化建库的关键技术为油藏选址及评价,重力驱油、驱油压力优化和储气库运行参数优化等。经前期先导试验证实,该技术已初步取得成功,是中国快速发展储气库建设的新思路。图16表3参25     

气藏型储气库建库评价关键技术

从储气库与气藏在开采方式和运行规律方面的差异性出发,考虑气藏型储气库建库评价技术的特殊性和复杂性,提出了储气库特色建库评价关键技术,并进行了矿场应用实例分析。通过总结国内第1批商业储气库建设运行经验,深入研究储气库短期大流量往复注采的内在机理,提出圈闭动态密封性、建库有效孔隙空间、高速不稳定渗流有限供给等理念,创建了圈闭密封性评价、库容参数设计、注采井网优化和监测方案设计4项储气库特色关键技术,分别解决储气库保存条件、容量大小、高效注采、安全运行方面的技术瓶颈,丰富和完善了气藏型储气库建库地质方案设计技术体系。这些技术成功指导了某气藏建库地质方案设计和现场工程实施,扩容达产效果好,实际动态与方案设计指标吻合程度高。     

中国地下储气库现状与发展展望

地下储气库包括枯竭油气藏、含水层、盐穴和矿坑等四种类型，经过50多年的发展已经成为一种成熟的应用技术，目前地下储气库技术正朝着以下趋势发展：①加强气库的上下游协调优化，提高储气库的协调能力；②加强地下储气库优化管理，提高储气库的利用效率；③在油藏和含水层储气库领域进行实验和摸索；④盐穴储气库建库技术将得到进一步发展。中国地下储气库技术发展已有近10年的历史，在气藏改建储气库方面技术基本成熟，但在油藏改建储气库、含水层建设储气库和盐穴建库方面还存在着技术不完善等方面的不足。由于中国主要天然气消费区建库目标资源缺乏，因而储气库的建设在技术和建库目标资源两个方面还存在一定的挑战。未来15年内，中国的天然气需求激增将促进储气库需求量的不断加大，预计将有300×10⁸m³工作气的储气库建库需求量，应在满足调峰和应急供气的基础上向战略储备延伸，并在中国中东部形成区域协调的地下储气库群。     

地下盐穴型储气库建库技术方案工程投资对比

盐穴型储气库是地下储气库的重要组成形式,与枯竭油气藏改建储气库相比,盐穴型储气库具有建设周期较长、单井吞吐量大、注采转换灵活等特点.经过多年的研究与实践,目前国内外形成了三种成熟的盐穴型储气库建库技术:大井眼建库技术、常规井眼建库技术和双井单腔建库技术,三种建库技术具有各自的特点.盐穴型储气库工程投资主要包括前期评价费...     

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。     

天然气注储协同提高凝析气藏采收率关键技术

塔里木盆地牙哈深层碎屑岩凝析气田循环注气开发近20年，即将肩负着提高采收率与储气库调峰的双重重任，但该气藏凝析油含量(671 g/m³)高于大张坨、呼图壁等凝析气藏储气库，因此建库过程中必须考虑凝析油气的开发和天然气的注储协同运行，实现资源利用最大化。为此，系统梳理了牙哈凝析气藏建库注储协同所面临的难题，在继承气藏型储气库建库技术的同时，创新提出天然气注储协同技术并形成了提高凝析油采收率等关键核心技术。研究结果表明：(1)注储协同提高采收率技术是天然气重力驱提高采收率技术和气藏型储气库建库技术的耦合，分为“重力泄油协同扩容、高速交变建库达容”2个阶段；(2)发展了凝析气藏渗流多周期交变压力下储采理论方法，论述了凝析气藏注储协同建设地层封闭与库容能力评价技术、注储协同提高凝析油采收率技术；(3)按照“重力辅助、干化保压、兼顾富气”的开发原则，预计采用该项技术分两期运行30年，最终可形成库容量165.6×10⁸ m³、总工作气量50.4×10⁸ m³的储气库，同时较循环注气可再提高...     

异常高压含水凝析气藏有效库容影响因素

有效库容是储气库的关键参数,有效库容评价影响储气库的功能定位、调峰规模、建库参数设计以及整体建库方案设计。异常高压含水凝析气藏改建储气库时,异常高压、水侵和反凝析现象影响库容。由于气藏异常高压,储气库设计上限压力为58.00 MPa,远低于原始地层压力,气体体积系数不同,储气库库容也不同;储气库注采运行过程中,水体往复运移对储集空间动用效率具有较大的影响;储气库交替注采过程中,当地层压力低于露点压力时,凝析油析出对库容有一定的影响。针对这一问题,研究建立了改进的物质平衡和数值模拟双模型,以气藏动态储量为基础,定量分析了异常高压、反凝析、水侵等因素对库容的影响,并建立了一套考虑多因素影响的储气库有效库容评价方法。该成果现场应用于轮南59石炭系气藏建库,准确评价了该储气库的有效库容,为轮南59石炭系气藏改建地下储气库建库参数研究奠定基础。     

我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议

地下储气库是目前世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段,具有存储量大、储气成本低、安全系数大等优点,而钻井完井工程是地下储气库建设中耗资最大、历时最长的环节,且井筒完整性直接影响地下储气库长期运营的安全性和可靠性。目前,我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共32座,初步形成了我国储气库特色钻井完井技术体系,包括枯竭气藏储气库的井型优化设计、超低压地层防漏堵漏与储层保护、韧性水泥浆固井、大流量注采完井和老井评价及再利用,盐穴储气库钻井完井、建腔及腔体形态控制、老腔改造利用技术和注采井筒完整性等特色技术,但与国外相比,在井眼尺寸、井型设计、工艺技术水平等方面均存在较大的差距,需要开展枯竭气藏储气库大井眼水平井钻井完井、盐穴储气库丛式定向井钻井、含水层储气库钻井完井和注采井筒完整性等技术攻关,形成完善的地下储气库钻井完井技术体系,以满足我国储气库高质量发展及国家能源战略的需求。      

我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议

地下储气库是目前世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段,具有存储量大、储气成本低、安全系数大等优点,而钻井完井工程是地下储气库建设中耗资最大、历时最长的环节,且井筒完整性直接影响地下储气库长期运营的安全性和可靠性。目前,我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共32座,初步形成了我国储气库特色钻井完井技术体系,包括枯竭气藏储气库的井型优化设计、超低压地层防漏堵漏与储层保护、韧性水泥浆固井、大流量注采完井和老井评价及再利用,盐穴储气库钻井完井、建腔及腔体形态控制、老腔改造利用技术和注采井筒完整性等特色技术,但与国外相比,在井眼尺寸、井型设计、工艺技术水平等方面均存在较大的差距,需要开展枯竭气藏储气库大井眼水平井钻井完井、盐穴储气库丛式定向井钻井、含水层储气库钻井完井和注采井筒完整性等技术攻关,形成完善的地下储气库钻井完井技术体系,以满足我国储气库高质量发展及国家能源战略的需求。     

气藏型储气库空间动用规律及扩容机理仿真模拟

采用一维长岩心和大型二维平板岩心模型开展了一维注气建库、单轮次注采模拟实验与二维平板岩心建库、多轮次注采模拟实验,研究了储集层物性、注采平衡时间等对储集层孔隙动用效率、有效库容形成及达容周期等的影响。研究表明：储集层物性、地层含水饱和度是影响气藏型储气库建库和运行的主要因素。气藏型储气库建库达容及运行过程中,储集空间可划分为高效、低效和无效3类工作区,储集层渗透率越高,孔隙动用效率越高,无效工作区越小或不存在无效工作区,注入气的损失越小,利用率越高。储集层物性越好,储集空间越大,最终形成的库容量越大。储集层含水饱和度越高,储气库建库达容及运行过程中气体损失越多,优化注采驱替排水,降低含水饱和度是减少储气库气量损失的有效途径。多轮次注采过程中,注采平衡时间存在合理区间,超过该合理区间,继续延长注采平衡期对储气库扩容贡献不大。     

地下储氢库发展现状及气藏型储氢库高效建库十大技术挑战

地下储氢技术利用地下构造空间实现氢气大规模高压气态储存，具有安全性高、成本低、规模大、周期长的优势，但中国地下储氢库研究起步较晚，尚无地下构造空间储氢实践，亟待形成完整的地下储氢库高效建库方案。为此，在总结国内外用于地下储氢构造空间的类型，回顾地下储氢技术发展历史与现状的基础上，系统梳理了气藏型储氢库高效建库亟待解决的十大技术挑战，研究结果表明：(1)气藏型地下储氢库的潜在库址与新能源发电资源具有高度的空间重合，便于绿电就地消纳，最适宜我国大规模发展；(2)气藏型地下储氢库高效建库需重点解决十大技术挑战，即完整性与选址地质评价、氢气与储层介质的反应机理、氢损耗及氢纯度对储氢效率的影响、垫层气类型与占比优选、注采渗流理论与库容设计、氢用特种管材及管道工程关键技术、建库及注采工程关键技术装备、运行期监测与动态分析、风险评估与应急处置方案、生命周期评估等。结论认为：(1)中国发展地下储氢库具有潜在枯竭/衰竭气藏库址众多的资源优势，复杂地质条件储气库创新实践的技术优势，氢能产业链上下游协同发展的产业优势和未来市场应用前景广阔的规模优势，具备实现工业化发展的条件和基础；(2)针对气藏型储氢库建库...     

川渝地区相国寺地下储气库库址选择

为确保川渝地区天然气季节性调峰和供气的安全性,充分发挥"中卫—贵阳联络线"管道系统的输气能力,迫切需要建设配套的地下储气库。川渝地区处于"中卫—贵阳联络线"中段,天然气需求旺盛,天然气资源较丰富,因天然气开发历史长,具有多个可用于建设地下储气库的枯竭性气藏。在借鉴和对比国内外地下储气库库址选择方法和建库经验的基础上,提出了适合川渝地区地下储气库库址优选的标准:地理位置优越、地质条件符合建库要求、注采能力和库容满足应急与调峰需要以及储气库气源有保障等。利用该标准对现有的几个气藏进行了筛选,其中相国寺气田石炭系枯竭气藏建设地下储气库地质上具有完整性,气库功能和气库库址具有明显优势,进而分析了用其建库的可行性;最后对相国寺地下储气库进行了初步规划设计。     

中国天然气地下储气库重大科学理论技术发展方向

加快推进天然气地下储气库（以下简称储气库）建设是持续提升储气调峰能力,助力“双碳”目标顺利实现,保障国家能源安全的重要举措之一。由于中国地质条件复杂,储气库选址、设计、建设与运行面临一系列重大科技挑战。为此,在概述国内外储气库理论技术发展历程的基础上,结合国内以陆相沉积、中深层复杂断块为主的建库目标,提出了储气库科学建设亟待创新的交变载荷储气地质体动态密封、高速注采渗流、大井眼注采井高质量建设和地下地面注采全系统完整性监测等重大理论技术问题,并系统阐述了我国储气库建设理论技术未来发展方向。研究结果表明：(1)深化以动态密封性评价为核心的储气库地质理论体系攻关;(2)持续开展中低渗储层高效建库理论和设计方法研究;(3)加强注采转换灵活、高效和低能耗地面关键装备制造技术研发和国产化;(4)创建以微地震监测为核心的地层—井筒—地面“三位一体”风险实时预警技术;(5)加快开展储气库数字化建设和智能化调峰运行技术攻关。结论认为,随着我国储气库类型多元化、储气空间日益复杂化、储气库功能多样化,开展储气库基础理论与关键技术攻关十分必要。新理论与新技术的创新与融合将大幅提升储气库运行效率、降低建库投资...     

地下储气库建设技术研究现状及建议

为了及时把握地下储气库建设技术研究现状,系统地梳理了枯竭油气藏储气库、盐穴储气库、含水层构造储气库的建设及垫底气的设计、提高地下储气库有效储量和生产能力的相关技术、地面系统自动化控制等地下储气库通用技术研究现状及其应用情况。结论认为,我国地下储气库建设技术的研究现状可概括为：国内枯竭气藏建库技术基本成熟;枯竭油藏建库技术尚在摸索之中;盐穴储气库建库技术取得了长足的进步;含水层构造储气库的研究才刚起步。进而提出了我国今后一段时期地下储气库建设的相关建议：①枯竭油气藏仍是我国地下储气库建设的主要类型,应关注相关技术的发展;②盐穴储气库的相关技术需要持续关注,但应当将主要研究力量放在相对薄弱的技术环节上;③我国含水层构造储气库的建设应学习、消化国外相关技术,针对具体的地质条件,加快对注排机理、渗透机理、建库方式、建库周期、井网部署、方案设计和施工技术等的研究;④应高度重视地下储气库建设相关标准、规范的建立;⑤应高度重视地下储气库运行的风险管理。     

盐穴储气库完井设计考虑因素及技术发展

盐穴储气库是我国重要的储气库类型,在我国南方地区具有广阔的建设空间,目前江苏省金坛市运行了国内第一座盐穴型储气库。上千万立方米天然气被高压储存在人工溶成的盐穴内,作为注(采)天然气唯一通道的注采井,其气密封性能是保证储气库安全运行的重要因素之一。为确保天然气的安全储存,根据国内盐穴储气库建设实际,吸收国外盐穴储气库的成熟设计理念,重点论述了在盐穴储气库完井阶段如何保证注采井的气密封性能,得出了盐穴注采井完井设计时需要考虑的重要因素,同时展望了盐穴储气库完井新技术,对今后国内盐穴储气库的完井设计具有指导作用。     

中国含水层储气库建设的发展前景

<正>天然气地下储气库(以下简称“储气库”)是将从天然气田(藏)中采出的天然气,重新注入地下具备封闭条件的储集空间中,从而形成的一种人工气田(藏)。地下储气库主要包括气藏、盐穴、含水层和矿坑等4种类型。其中,含水层型地下储气库(以下简称“含水层储气库”)是通过高压将天然气注入具备一定储存条件的地下含水储层中,通过注气驱水形成的一种人工气藏。