基于ANSYS的断层安全性评价方法及应用——以苏北盆地东台坳陷白驹含水层储气库为例

含水层储气库利用多孔介质储层储蓄天然气,选址的地理范围较广,不依赖于大型盐矿或者衰竭油气藏,对我国天然气战略具有重大意义。含水层储气库通过天然断层封堵天然气、固井技术实现周期性注采,达到调节季节性峰值的目的,受注采压力变化的影响,运行过程断层容易开启或破裂,导致天然气泄漏。因此,含水层储气库断层安全性评价至关重要,而常见的断层评价和数值模拟方法没有涉及到多孔介质储层,对其膨胀机理研究尚浅,不适合用于含水构造的断层安全性评价。基于含水层储气库的基本特征,借助ANSYS有限元模拟和静态力学分析总结出一套完整的断层安全性评价方法。以苏北盆地东台坳陷大丰—兴化探区白驹储气地质体为例,构建出地层—断层的3D实体模型,根据初始应力平衡分析和断层岩石样本的轴压实验论证模型的有效性,通过位移约束法模拟不同运行压力条件下目标断层的应力状态,预测运行压力的极限值为29.50 MPa,超过该值断层可能发生拉张破坏。     

含水层型地下储气库惰性气体作垫层气概述

地下储气库在天然气的开发和利用过程中起着重要的作用,对于新建储气库,垫层气的制作需要很大的投资。以廉价的惰性气体代替天然气作为部分垫层气具有重要的经济意义。介绍了国外以惰性气体作为垫层气的成功经验,阐述了惰性气体作为垫层气的运行机理及惰性气体与天然气相互混合的扩散原理,并提出了预防及减少混合的措施。     

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。     

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。     

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。     

盐穴储气库水平腔形态稳定性优选

目前盐穴储气库主要采用单井垂直造腔方式建造,但对于薄盐层,该方法造腔体积小,盐层利用率低,并不适用。采用双井水平造腔方式可有效解决上述问题,而水平腔形态对腔体的稳定性和储气能力至关重要。为了优选出最佳形态,提出了一种水平腔形态优选方法。通过造腔物理模拟实验获得不同形态的水平腔模型,并采用逆向工程建模,利用FLAC3D软件进行静力学和恒压流变稳定性评价优选。实验结果显示,水平腔形态可分为4类,“驼峰”型、“一端大一端小”型、“两端大中间细长”型、“平顶”型;根据变形、塑性区分布、体积收缩率综合评价,“驼峰”型腔体稳定性明显好于其他形态腔体。因此,建议现场采用水平多步法造腔方式,设计建造“驼峰”型水平腔,可提高腔体稳定性和储气能力。     

柴北缘地区区带评价与目标优选

本文参考近年柴达木盆地区域综合研究成果,对柴北缘地区重新进行了区带划分,并从构造、沉积、演化等方面对各个区带进行了综合评价与目标优选,指出了柴北缘地区下一步勘探的方向和目标:①马海—大红沟凸起在近年的勘探中已获得重大发现,但仍具有较大的勘探潜力,西段是柴北缘近期实现储量增长的现实地区,东段勘探潜力有限;②冷湖构造带利用攻关的新地震资料发现、复查了冷湖五号四高点、冷湖七号等一批有利目标,有望在东段(深层)获得新的突破,续写冷湖老油田的辉煌;③潜伏构造带油源条件优越,圈闭规模大,一旦获得成功,将形成油气大场面;④山前构造带是战略准备区,值得进一步做工作。     

基于水泥石拉伸试验的储气库水泥浆体系优选

目前国内外常用巴西劈裂抗拉强度作为评价储气库水泥环封隔完整性的关键指标之一,但其测试过程中受加载点应力集中的影响导致测值偏低,进而无法设计、优选出满足储气库封隔完整性要求的水泥浆体系。文章根据储气库注气过程中水泥环受周向拉伸应力的特点,研制了水泥石拉伸抗拉强度测试装置并提出了相应的测试方法,测试并分析了不同体系水泥石拉伸抗拉强度、巴西劈裂抗拉强度和抗压强度三者之间的关系,优选了满足XX储气库生产运行要求的水泥浆体系。研究结果表明：评价水泥环封隔完整性、优选水泥浆体系应采用拉伸抗拉强度作为关键指标之一,拉伸法解决了巴西劈裂法应力集中导致抗拉强度测值偏低的问题,其测得的抗拉强度比巴西劈裂法测得的要大40%,拉伸法拉压比为0.054～0.076,巴西劈裂法拉压比为0.038～0.055。该成果应用于XX储气库水泥浆体系优选研究,优选出10%胶乳水泥浆体系更能保证水泥环的封隔完整性,对储气库水泥浆体系优选研究和油气田“降本增效”具有重要借鉴意义。     

PDsys系统圈闭目标评价优选在河南探区的应用

为编制有预见性的、科学的、可操作的年度勘探计划,推广应用了PDsys系统,旨在改变勘探目标的评价方法和手段,将目标评价从定性评价变为定量分析。通过对河南探区进行勘探风险评价及相应的评价取值标准研究和效益评价及参数预测,得到排队优选结果,可为勘探部署和勘探投资决策提供依据。     

利用地应力评价地下储气库断层密封性方法及应用

目前对不同地区不同类型地下储气库圈闭密封性的评价方法差异较大,尤其在圈闭断层动态密封性方面,没有一套系统的、完整的评价方法和体系.在调研大量国内外储气库密封性评价文献的基础上,结合国内27座已建储气库的密封性评价实例,提出了一种利用应力场评价储气库圈闭断层动态密封性的方法.从地质力学角度考虑,通过分析注采过程中应力场的...     

江陵凹陷西南部复Ⅱ、复Ⅲ、采穴断块圈闭评价与优选——勘探目标评价优选系统软件应用实例

复Ⅱ、复Ⅲ和采穴断块与已获油气重大突破的复I断块（鄂深8井）同属一个二级构造单元（万城－采穴断凸带）。应用“勘探目标评价优选系统软件”对尚未进行钻探工作的复Ⅱ、复Ⅲ及采穴断块进行地质风险评价及圈闭储量预测，结果表明，采穴断块是地质评价最好，预测储量最大的圈闭，其次是复复Ⅱ断块和复Ⅲ断块，建议2001年优先对采穴断块进行钻探。     

基于模糊综合评判法的地下储气库方案优选

地下储气库的设计方案涉及因素多,必须对方案从整体上进行综合评价,建立正确的决策模型,从而客观合理确定优选方案.介绍了改进层次分析法及模糊综合评价法的原理,提出了将改进层次分析法和模糊综合评价相结合的决策模型.将该决策模型应用于北京某地下储气库方案优选,在优选过程中考虑了影响地下储气库建设方案的8个主要因素,对备选的6个方案建立了“优、良、中、差”4个评价等级,利用改进的层次分析法确定了各因素的权重,并对各方案进行了模糊综合评价.结果表明该决策模型所选方案与实际所选方案一致,说明了该决策模型的适用性.     

储气库井柔性水泥浆体系适应性评价实验

国内外储气库井对柔性水泥浆体系配方未形成统一的评价方法,文章选取国内外成熟的柔性水泥及
常规气井的水泥浆体系配方６套,通过对比抗压应力应变曲线、杨氏模量与泊松比、水泥石抗拉强度测试、水泥石
胶结强度模拟测试及水泥石循环加载测试性能指标,并结合国内关于储气库柔性水泥的相关要求,得出储气库井
柔性水泥浆体系适应性评价关键技术指标,对储气库井、大规模体积压裂井现场推广应用具有一定的借鉴意义。     

油气藏型储气库地质体完整性内涵与评价技术

地下储气库(以下简称储气库)全生命周期完整性管理已成为其长期安全有效运行的重要保障,目前我国油气藏型储气库完整性及其评价技术以地面设施和注采井为主,地质完整性评价对象与概念不明确且缺乏系统的评价技术。为此,在总结相关研究成果的基础上,提出了以储气地质体为评价对象的地质体完整性概念,建立了油气藏型储气库地质体完整性评价技术体系,并以新疆呼图壁储气库为实例开展了储气库地质体完整性评价。研究结果表明:①储气库地质体完整性是指在储气库运行过程中,储气地质体各组成部分能够满足运行要求、安全经济地完成季节与应急调峰任务的各项性能指标的完整程度,其内涵是在储气库运行生命周期内,地质体的储层以及盖层、断层和圈闭可以为用户持续稳定提供气量,并保证储气库安全运行,其核心是在储气库运行生命周期内保持天然气存储的可靠性、安全性和经济性的程度;②地质体完整性评价技术体系由圈闭有效性、盖层完整性、断层稳定性、储层稳定性4项评价技术构成;③评价结果显示,呼图壁储气库具有提高上限压力扩大调峰气量的潜力。结论认为,油气藏型储气库地质体完整性评价技术体系的建立,健全了储气库完整性评价技术系列,对油气藏型储气库长期安全有效...     

断陷盆地岩性圈闭成藏特征及地质风险评价研究

中国石化东部的济阳坳陷、东濮凹陷、南泌凹陷、苏北盆地、江汉盆地等，均为中新生界陆相断陷含油气盆地，具备相似的构造沉积特征和岩性油藏地质特征，具有建立统一的岩性圈闭地质风险评价方法和评价标准的地质基础。不同的地质条件在岩性圈闭成藏中所起的作用不同，研究5项评价条件及各项地质要素权系数时，应能充分体现这种差异。圈闭地质要素可以归纳为圈闭成藏要素和圈闭品位要素两大类，可分别采用钻探成功率分级法、累计概率曲线法、地质分析法建立分级评价标准。应用表明，建立的岩性圈闭地质风险评价方法和评价标准，能反映探区地质特点和勘探实际情况。     

胜利油田储气库技术进展及发展方向

天然气地下储气库是战略储备、应急调峰、保障国家能源安全的重要基础设施,是老油田产业布局优化及绿色低碳转型发展的方向之一。胜利油田地质条件复杂,气藏埋藏浅、规模小、分布零散,油藏及含水圈闭资源丰富,但密封性评价难。针对这些特点,自“十三五”以来,储气库相关研究取得较大进展,先后完成了疏松砂岩气藏、气顶油藏和水层等不同类型储气库的研究和方案设计,建成了中国首座水淹废弃气藏型储气库——永21 储气库,形成了具有胜利特色的水层型储气库目标筛选评价、水层型储气库注采运行优化设计、储气库圈闭密封性评价和储气库跟踪评价等关键技术。目前,其他类型储气库建设仍面临资料少、规模小、效益差、圈闭动态密封性评价难度大等问题和挑战,需要在油藏型储气库库址筛选评价、零散气砂体组合建库、高含水油藏协同建库等方面提出相应的技术对策和攻关方向,为胜利油田储气库规模建设、绿色发展提供技术支撑。     

川西地区陆相非构造圈闭类型划分及评价研究

非构造圈闭已成为目前世界油气勘探的重点和热点，不同的地质环境形成的非构造圈闭各异。川西地区由于特殊的成藏环境，形成的非构造圈闭类型多，机理复杂，对该区陆相非构造圈闭类型进行系统划分并进行合理的评价，对于勘探部署具有重要的指导作用。文中按形态（主）一成因（辅）综合分类原则，把川西地区非构造圈闭分为三大类，六亚类，根据实际成藏特征优选出了相应的评价方法技术，研制出了较为合理的评价模板，同时也可作为其他领域圈闭评价的参考。     

三维构造演化分析在断陷盆地深层断块目标优选中的应用

以南图尔盖盆地Akshabulak南次凹为例,介绍了三维构造演化分析在断陷盆地深层断块目标优选中的应用。通过三维构造演化分析的运用克服了研究区常规二维构造演化分析不能全面直观反映构造特征的缺点,从整体上更全面地认识了研究区不同地质时期的构造特征,综合烃源岩和油气成藏的认识,最终指出研究区南部的正反转构造带是下步勘探的有利区,其上的断块圈闭是下步勘探的最有利目标。     

钻探目标评价优选决策系统

钻探目标评价优选和部署决策是油气勘探工作关键环节之一,以勘探风险分析技术为基础,借鉴金融领域投资组合理论,结合我国圈闭评价技术标准,构建了钻探目标评价优选决策系统：①建立了以基础数据管理、成果数据管理、图形管理和文档管理为主要内容的综合性圈闭管理系统;②从钻探目标成藏过程出发,采用风险概率法,计算含油气概率,并根据资料置信程度建立了赋值原则和标准;同时,采用蒙特卡洛法模拟资源量分布,建立了圈闭群资源量计算方法以及计算参数合理性校验方法;最后,立足于勘探开发全过程,采用现金流法,重点关注油气发现风险和资源价值,针对圈闭和钻探目标分别提出预期收益计算方法;③采用“风险-价值”为核心的优选决策模型,建立了圈闭优选、预探井优选、预期收益-风险后价值排序以及投资组合优化和预探井部署方案油气储量规模预测方法,为预探部署提供依据。④建立了包括成藏规模对比、风险因素对比、含油气概率对比和失利因素分析4部分内容构成的钻后评估体系,首次引入了系统应用绩效评价,有利于加强预探项目的监督管理、提高评价人员的评价优选和部署决策水平。实际应用该系统,实现了不同地区、不同领域的钻探目标统一评价优选决策,为油公司规划编制和预探井部署提供了科学依据。     

中国地下储气库地质理论与应用

中国地下储气库经历了20余年的发展,由20世纪末的起步摸索期进入目前的快速发展阶段,亟需建立一套适用于中国复杂地质条件与大吞大吐、交变应力运行工况下的储气库地质理论。在借鉴国外储气库和总结中国储气库建设运行经验的基础上,提出了储气地质体与储气库地质理论的概念,创建了以储气地质体为评价对象、以储气圈闭构造地质学、储气空间储层地质学、交变载荷岩石力学、孔隙空间动用渗流力学等为主要内容的储气库地质理论体系,指导了地下储气库的选址评价、建库方案和扩容达产调整方案编制,对加快中国储气库建设,保障储气库长期安全高效运行意义重大,应用前景广阔。