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天然气地下储气库的建造,是从根本上解决城市季节性调峰,平抑供气峰值波动的最合理,有效途径;之一,但由于实际储库地质构造的非均质性以及储层破除放传输流体能力的不同,。在调峰时必须对库内各注采井进行合理的配产,文章通过分析水驱气藏型地下储气库的注采动态特征,建立了库内注采井夏注冬采的数学模型,采用全隐式牛顿迭代法,以储库地层压力和含水饱和度为约束条件,数值模拟出各注采井的注采运行动态,并对其主要影响因素进行了分析,为实际地下储气库的优化运行提供了理论依据。     

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对于建造在枯竭油气田、含水层的地下储气库，在满足城市调峰的注采动态运行过程中，确保天然气回采率是保证储气库经济合理运行的基础。采用数值模拟与参数自动拟合相结合的算法，在动态确定储气库压力随时间的变化后，通过调整实际的注采量，使计算压力与实测压力吻合，所得到的计算注采量与实际注采量的差值，即为储气库的渗漏量。模拟实例的计算结果表明：所提出的方法能为实际储气库在动态运行时估算渗漏量、确定渗漏路线以及通过调整储运方式来减少渗漏量等提供理论依据。     

地下储气库注采动态预测模型

我国地下储气库建设才刚刚起步,目前尚缺乏一套相对成熟的地下储气库注采周期内动态模拟预测以及调峰气量计划配置的实用方法。从气体状态方程入手,推导出了一种预测地下储气库压力和注采气量关系的实用二元回归模型。经国内某地下储气库实例计算表明,该回归模型实用性较强,在地下储气库一个注采周期内的预测精度完全可以满足矿场要求,有利于运行管理部门优化配置地下储气库运行中的天然气供应、销售及储存。     

地下储气库注采循环过程中储层干化问题研究

地下储气库在注采循环过程中,井周围区域会发生储层干化,这会对储气库的正常运行产生影响。为此,在分析储层干化机理的基础上,基于大张坨储气库储层参数及地下温度压力条件,建立了单井控制区域的组分模型并模拟储气库周期性注采气过程。模拟结果表明:井周围储层干化的区域会逐年扩大,半径甚至超过百米;储层干化主要发生在注气周期,回采周期对储层的干化作用轻微;储层干化的速率及波及区域的大小取决于注采井的年循环气量及注入和采出天然气中水蒸气含量的差异;不同回采周期采出的天然气中水蒸气的含量呈现规律性变化,从开始接近干气逐渐升高到地下温度压力条件下饱和水蒸气含量,且该过程逐年后延。该研究结果为深入研究储层干化现象对储气库正常运营的影响奠定了基础。      

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利用开采后已枯竭的油气田建造天然气地下储气库，是平抑城市供气峰值波动的最合理有效的手段之一。在储气库进行注采动态运动时，避免注入气与垫层气发生混合是至关重要的技术问题，通过舂别建立三维两相渗流模型和气体扩散模型，采用跳跃式的求解方法，首先采用有限差分的分数步长算法，求解出库内各点瞬态压力分布，再由达西定律确定出速度分布，然后采用循征线中心差分格式求解气体扩散数值模型，动态确定出垫层气的需求量和注采天然气所需的最佳储气压力、残存气与储存天然气的混合而导致的回采气体浓度的变化，为保证储库满负荷的优化运行提供科学依据。     

CO_2作垫层气时储气库敏感性参数分析

天然气地下储气库在能源结构调整及天然气的调峰中起着决定性的作用。用CO_2作储气库垫层气既可实现碳的地质埋存,又可提高天然气采收率,节约资金。在储气库注采运行过程中,储气库储层压力、流体饱和度等会发生周期性变化,流体渗流能力不断变化,作垫层气的CO_2气体与天然气的混气问题将不可避免。为指导储气库最优运行控制,必须研究垫层气与天然气混气现象的生成与发展,分析其主要影响参数及影响方式。采用数值模拟方法建立储气库机理模型,对垫层气注入方式、注入比例、储层渗透率等主要因素对垫层气与天然气的影响进行分析。结果表明,垫层气注入量、混气压力、注采速度等因素对混气有着明显的影响。研究结果对于储气库的最优运行控制,避免过度混气,影响采出气质量具有指导意义。     

大庆喇嘛甸地下储气库建设与管理

天然气地下储气库具有优化供气系统、减少干线和压气站投资、季节用气调峰、事故应急、战略储备等优点。大庆喇嘛甸地下储气库是在一个带油环气顶上建设的，是我国投产最早的地下储气库之一，既能保证储气库运行，又能正常开采油环在油气分离处设立了缓冲带。从论述地下储气库库址优选入手，就喇嘛甸地下储气库建设中涉及的库容量测算、注采气系统节点分析、动态系统监测及调整技术等一套系统的储气库开发技术论证，对我国今后地下储气库的设计、建设、运行管理和分析评价等具有一定的指导作用。多年的注采实践证明：利用地下储气库储采天然气，有效解决了大庆地区冬、夏季用气不均衡、保护了油气资源的综合开发和环境。     

地下储气库注气过程一体化压力及地层参数计算方法

为了掌握地下储气库注气过程中的压力动态变化情况,解决持续注气导致的地层参数难以确定的问题,依据现场静、动态资料,基于一种改进粒子群优化算法,综合储层压力、井底压力和井口压力的计算方法,建立了一种地下储气库注气过程一体化压力及地层参数计算方法。首先,利用计算储层压力、井底压力和井口压力的方法计算出井口压力;然后,应用改进粒子群优化算法,不断调整、优化压力和地层参数,使计算的井口压力与实测井口压力达到最优拟合,进而得到储层压力、井底压力,以及储层平均渗透率、探测半径等地层参数。利用该方法计算了呼图壁储气库3口注采井的井口压力和储层的平均渗透率,3口注采井计算井口压力与实测井口压力的决定系数分别为0.988 9,0.989 3和0.978 4,计算出的储层渗透率与试井解释的渗透率基本一致,说明该计算方法的计算结果可靠。研究结果表明,利用地下储气库注气过程一体化压力及地层参数计算方法,可以了解地下储气库注气过程中的压力变化情况,有助于指导地下储气库的安全运行。      

用CO2作垫层气的混气机理及运行控制的可行性

〗随着“西气东输”等全国性供气管网系统的形成，城市季节性用气调峰矛盾日益突出，建立适合我国国情的天然气地下储气库新技术理论、新方法，使储气库经济高效运行，是目前迫切需要解决的具有重要前瞻意义和经济价值的预研性应用基础研究课题。采用CO₂作地下储气库垫层气，既可节省沉积资金，又可实现碳隔离储存，减少温室效应。为此，对以CO₂作为垫层气的最佳热力学条件及来源，CO₂在不同工况下与天然气扩散混合的混沌特性，以及CO₂替代气所占垫层气比例，最佳注采井位置、注采量、注采时间等问题研究的可行性进行了分析。研究成果不仅对创新和完善渗流扩散耦合理论、填补储气系统理论空白有重要学术价值，而且为今后我国碳隔离储存和储气库建设运行提供了理论依据和技术支持。     

气顶油藏型地下储气库注采动态预测方法

气顶油藏型地下储气库建设及运行在我国刚刚起步,尚缺乏现场实用的运行注采动态分析与预测方法。为此,根据气顶注采气过程中气相与油相的压力响应特征,引入了周期可变动用剩余油量与地层压力的关系,真实还原了剩余油量在注采气过程中对地下储气库运行的影响,建立了周期注采气动态预测数学模型,得到了一个完整注采周期内气顶自由气、地层剩余油的动用量以及与之相对应的库容参数预测指标。实例计算结果表明:(1)一方面,周期可动用剩余油量对气顶自由气动用量的影响不能忽略,可动剩余油的弹性作用使气顶内部压力响应特征产生了较为复杂的改变,有可能导致气顶油藏型地下储气库建库周期较气藏型地下储气库长;(2)另一方面,随着注采周期的延长,储气库内动用自由气、剩余油的动用量逐步增长,但趋势渐缓,从而使注入气向剩余油溶解扩散造成的损耗气量始终保持在较低水平,不会对储气库的稳定运行造成负面影响。     

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大张坨储气库地处我国天津市大港区南5公里的独流碱河的滞洪区内，构造位置处于大港油田板桥油气田构造带的西部，是一个正在进行循环注气开发的凝析气藏－－大港油田板桥油气田B52气藏－－的基础上改建而成的地下储气库，目的层为沙河街组沙一下段板二油组的砂岩储层。该气藏1994年投入循环注气开发，2000年改建为我国第一个天然气地下储气库，并于2000年12月投入冬季调峰生产，已完成了二个冬季调峰采气、一个注气周期的生产，目前正进行注气生产。通过对大张坨储气库运行资料的分析，系统总结了有水气藏改建储气库的生产运行特点和动态规律，对我国其他储气库的建设和运行管理有指导作用。     

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建设天然气地下储气库具有优化供气、减小于线和压气站投资、调节季节用气、事故应急、战略储备,以及避免油气田初期资源浪费等好处。中国的第一个天然气地下储气库是大庆油田1965年正式投运,1985年食用的萨中东2－1地下储气库。文章介绍大庆油田天然气储气库库址优选标准和从大庆油区优选出的可用于地下储气库改建的喇嘛甸含油气构造、朝51含气构造、四站含气构造。分别对这些油气构造从构造特征、储层特征、盖层隔层密封性、库容等方面进行了地质论证,并计算了储气库库容。其中的喇嘛甸北块天然气地下储气库是目前中国唯一正在运行的地下储气库。     

中国天然气调峰保供的策略与建议

目前中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。为此,在分析中国天然气储运设施调峰保供主要影响因素的基础上,从资源、市场需求及国家能源改革政策等方面阐述了构建中国特色综合调峰保供体系的必要性。研究结果表明:(1)中国天然气储运设施受制于地下储气库建库地质条件复杂、气田放大压差式调峰影响气田开采寿命、LNG调峰成本和安全风险较高、进口管道气存在着中断风险等影响因素,天然气调峰设施建设进度落后于市场发展速度,难以满足天然气调峰需求量的快速增长;(2)多种类型储气设施并存、多渠道资源供气是未来中国天然气调峰保供的常态,需要建立天然气需求淡季重储存、旺季强优化的调峰保供体系,以满足北方供暖区天然气需求量季节性峰谷差巨大的市场。进而提出了中国天然气调峰保供的应对策略与建议:(1)加快推进全国天然气输配管线建设,实现互联互通;(2)因地制宜地发展适合中国国情的天然气调峰设施;(3)大力发展地下储气库,使其成为天然气调峰的首要方式;(4)充分发挥LNG的调峰优势,适度发展LNG调峰设施,提升海陆四大能源通道的综合利用水平;(5)加大天然气供给侧保障力度,确保国产天然气的供应主体地位;(6)积极利用经济杠杆,采取不同的定价机制,确保供气安全。     

板814断块改建地下储气库的可行性

已建的大港地下储气库群为京津地区的发展发挥了巨大作用，但今后不断增长的天然气需求决定了寻找并建设新储气库的紧迫性。总结了地下储气库的优选标准，从油气藏的构造、断层及盖层的封闭性、储集层的物性与储气库容量估算、老井处理等方面，综合评价了大港板桥地区板814断块改建地下储气库的可行性；指出板814断块从地质、老井处理以及地面环境等方面适合建设地下储气库；根据储气库规划设计的原则，确定了板814断块改建地下储气库的规划设计方案，并得出结论：改建时只需新钻5口定向井（2口注采井，3口排水井），可充分利用板中北储气库的压缩机和地面管线资源，节约大量的投资。     

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地下储气库在燃气的开发和利用过程中担当重要角色,可以优化供气系统,满足天然气调峰、事故应急和战略储备,用作一种潜在的价格套利与贸易保值的工具等,具有其它储设施无法比拟的优势。地下储气库调峰量占当年气量的11％。建造地下储气库应当首选枯竭的油气藏,但对一些无此地质条件的地区来说,则应首先考虑利用地下含水层来建造储气库。尤其对“西气东输”工程所经过的长江三角洲地区来说,选择利用含水层储气方案是适宜的,从外国引进天然气,也必须会涉及到用含水层储气的问题。文章就如何利用地下含水层建造储气库的基本内容和研究方向进行系统、简要的论述。     

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??Because the difference of gas consumption between in winter and in summer is about seven times,only depending on the adjustment ability of the gas transmission pipeline itself is far to solve so great contradiction between the gas supply and the gas consumption.For this reason,it is urgently necessary to build an underground gas storage to solve the unbalance between the supply and the demand.Against this background,the building of Dazhangtuo underground gas storage—a project of the first large scale underground gas storage in China is proposed.In this paper,through investigating and analyzing the foreign and domestic relevant data,the principle of selecting geological structure for building the underground gas storage is summarized;taking the research of the geological design plan for Dazhangtuo underground gas storage for example,the storage volume is ascertained by using multiple methods on the basis of the thorough geological analysis and evaluation of the structure,trap,fault,reservoir and cap rock,etc.of this gas reservoir;the basical running targets of the gas storage are designed by combining with the gas consumption law in Beijing city and applying the material balance principle and numerical simulation technique;the rational gas well's productivity is determined by utilizing well testing data and the nodal method calculation software and based on this,the running program of the gas storage is designed and optimized.The designed targets are as follows:The working gas volume is 6.0×10⁸m³ and the daily peak shaving volume is 500×10⁴m³.     

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中国天然气工业将把局限在一个城市内的独立的燃气管网带入跨区域的、全国联网的、甚至与国际天然气管网相连接的天然气网络大系统，这就要求我国目前的燃气系统在功能上要有实质的进步，包括系统的信息采集与处理，建立运行在城市间的天然气网络优化调度系统，季节调峰和事故应急功能的地下储气库等。所有这些功能都离不开对燃气负荷的研究，时序模型的研究对于城市燃气负荷预测有重要的意义。文章对短周期负荷的数学模型进行了深入的研究，提出了用Fourier级数描述的数学模型，并给出了判断隐含周期项数和计算模型参数的方法。     

有效的天然气调峰储气技术——地下储气库

有效的天然气调峰技术可确保输气干线高效运行,实现安全平稳供气。为此,分析了国内天然气调峰储气技术的发展状况,指出地下储气库调峰具有库容大、安全性好、储转费低等优点,可从根本上解决城市季节性用气调峰问题,是最主要和经济的城市供气调峰方式;地下储气库应距离城市用户及输气干线较近,其中气藏建库是最经济的储气方式。同时介绍了地下储气库地面工艺技术,探讨了地下储气库新技术的发展趋势,提出了对中国地下储气库建设的建议：①继续增大国家整体储气系数,除满足常规调峰外,在条件许可的情况下,扩大应急供气和战略储备系数;②继续优选建库目标及库址,降低储转气成本,提高气库利用率;③尽快形成调峰供气定价机制,实现地下储气库商业化运作,建议研究天然气储气支持政策,按天然气“季节差价”收取调峰储气费;④利用干线气源的高压力,有条件的分输站利用压差设置LNG液化装置,实现液化调峰;⑤合理布局LNG接受站、LNG液化厂,增加LNG储存及气化设施,实现LNG与地下储气库调峰的相互配合,二者优化运行,最大限度地满足用户调峰需求。     

中低渗枯竭气藏改建地下储气库难点及对策

枯竭油气藏是改建地下储气库的最佳类型,但在天然气用户区域,很多中低渗枯竭油气藏的储层条件不够理想。中低渗枯竭气藏改建储气库存在气井单井产能低、储层改造难度大、有效期持续时间短等难点。针对上述问题,在中低渗枯竭气藏改建储气库时,采取的主要措施是提高垫气比例,控制水体的侵入,利用水平井注采提高单井注采气能力,采用欠平衡钻井等方式加强储层保护,并且避免利用中低渗储气库进行日调峰,尽量使储气库的调峰平稳运行。通过这些措施,中低渗枯竭气藏改建储气库基本上可以满足局部地区季节调峰的需要。