气藏型地下储气库建库注采机理与评价关键技术

气藏型地下储气库是目前全球最主要的地下储气库类型,其工作气量约占全球各类储气库总工作气量的75%。为了提高气藏型地下储气库(以下简称储气库)建库地质方案设计的科学性和可靠性、优化储气库运行参数,从储气库多周期大流量强注强采的基本特点出发,综合采用物理模拟和数值模拟两种技术手段,重点研究了复杂地质条件气藏改建储气库圈闭动态密封性和气水高速交互渗流机理,建立了盖层、断层动态密封性评价和库容参数评价的关键技术。研究结果表明:(1)储气库注采工况交变应力对盖层原始静态毛细管密封和力学完整性具有不同程度的弱化作用,采用动态突破压力、剪切安全指数等指标可以全面量化评价圈闭的密封性;(2)基于高速注采互驱实验揭示的孔隙局部动用机理,建立了以有效含气孔隙为基础的储气库库容量设计方法。矿场应用实例表明,该技术应用于大型多层H储气库,有效指导了储气库建库地质方案设计,该储气库经过5个周期注采后达容率为91.8%,调峰能力由投产初期的2.7×10~8 m~3快速增至36.3×10~8 m~3,运行指标与方案设计吻合程度高。     

基于微重力监测技术的地下储气库库容动用评价方法

地下储气库（以下简称储气库）高速、频繁交替注采过程中的库容动用情况及圈闭动态密封性是储气库注采运行安全管理的重中之重。为了直观评价库容动用效果,以及高速往复注采过程中气水界面变化情况及圈闭动态密封性,以目前中国库容量最大、调峰能力最强的新疆H储气库为研究对象,在国内首次利用微重力监测技术在新疆H储气库西部气水混合区进行微重力监测现场试验,并评价储气库注采交互驱替过程中天然气富集区、气驱前缘及气水界面变化情况。研究结果表明：(1)利用微重力监测技术监测储气库注采层内因流体密度变化产生的重力异常,对储气库内流体的动态变化特征具有一定的指示性;(2)通过监测区微重力数据采集、注采层剩余重力异常提取与分析,可有效评价储气库注采层内流体富集特征;(3)采用层密度反演边缘检测技术,可辅助圈定储气库气水界面,评价注采交互驱替过程中气驱前缘的动态变化;(4)实际生产动态资料验证,该技术的评价结果与生产动态相吻合,说明微重力监测结果对储气库库容动用情况可进行有效判断。结论认为,微重力监测技术可直观评价储气库库容动用效果和气水边界变化情况,进而评价储气库高速往复注采过程中的圈闭动态密封性,对优化调整储气库...     

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。     

新疆H气田改建地下储气库的密封性评价

中国石油新疆油田公司选定H气田改建地下储气库,而该气田是否适合改建地下储气库其密封性则是关键因素。为此,针对该区古近系紫泥泉子组气藏主要发育的4条近东西向南倾的逆断裂,就其断层的断距、断层两盘岩性的对接关系,结合生产动态特征定性研究了断层在侧向和垂向上的密封性,并采用泥岩涂抹因子计算法对断层的密封性进行了定量评价。此外,还利用地质综合分析法从宏观上对气藏盖层的密封性进行了评价,同时通过实验从微观角度研究了盖层的密封性（评价参数包括孔隙度、渗透率、突破压力、微观结构等）。结果表明：气藏断层和盖层的密封性好,符合改建地下储气库的要求。     

文96地下储气库运行动态分析与评价

中石化第一座地下储气库—文96地下储气库,是由文96枯竭气藏改建而成。通过对文96储气库运行动态资料的分析,研究枯竭气藏改建储气库的动态运行特征和规律,评价储气库注采能力的变化,以指导制定合理的注采方案。     

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...     

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...     

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...     

海上废弃气藏改建地下储气库可行性——以琼东南盆地H气田为例

目前离岸远、水深较深的海上废弃气藏改建地下储气库的研究尚处于起步阶段。为此,以琼东南盆地H气田岩性气藏为例,以气藏构造特征、密封性评价、储层特征及气藏特征等静态特征研究为基础,结合气藏开发过程中产能评价、动储量评价、连通性分析研究,开展储气库库容参数、注采能力、工作气量、井数及井网等储气库运行参数设计论证,最后以数值模拟为手段,依据设计注采方案,模拟储气库运行指标。分析及模拟结果表明：(1)该区块是一个圈闭封闭性好,储层内部连通,属于高渗—特高渗气藏,圈闭内充满气,无可动水的常压高温岩性气藏,区块储气规模大,产能高,不产地层水,低含凝析油;(2)储气库运行压力介于23～34.5 MPa之间,库容量75.1×10⁸m³,工作气量26.1×10⁸m³,注采井数仅需10口,最低外输压力15.3 MPa,区块日均采气量2 094×10⁴m³,调峰日采气量达3 200×10⁴m³。结合海上配套工艺技术,认为其设计井数少、工...     

气藏型储气库微地震监测系统设计及应用

地下储气库（以下简称储气库）设计注采运行30~50年,安全问题是储气库注采运行的重中之重。为保障储气库长期安全平稳运行,除常规监测手段外,微地震实时监测技术是储气库断层、盖层、储层及井筒监测的有效手段。新疆H储气库是国内最大陆相储气库,断裂较多,砂体变化较快,针对不同观测系统,采用微地震实时监测系统可论证监测范围、最小震级、定位精度等,在此基础上优选最优的微地震监测系统设计方案。研究过程中监测井采用“6口浅井、3口半深井”的组合井监测方式,监测能级为-0.6~-0.5级,定位精度为30 m,地面监测系统利用太阳能供电,数据采集系统通过无线传输方式,并应用微地震数据体处理解释和观测系统,实现对储气库高强度注采运行过程中动态密封性的实时监测与分析。经过5年的现场监测实践证明,该监测系统现场应用方便,灵敏度高,监测反馈速度快,能够精确地识别生产活动引起的微地震事件,有效指导了储气库注采运行过程中参数优化调整,保障了安全平稳高效运行。     

相国寺石炭系气藏改建地下储气库运行参数设计

相国寺气田位于重庆市渝北、北碚区境内。该气田石炭系气藏地理位置优越,储层分布稳定,储层渗流性好,气质纯,气井产能高,井间连通性好,开发中表现出视均质气藏特征,盖层和断层封闭性好,水体能量有限,地层水不活跃,非常有利于改建地下储气库。为此,在比较了枯竭气藏改建地下储气库与气藏开发的异同之后,根据相国寺地下储气库的定位及调峰需求（主要用于解决川渝地区天然气市场的季节调峰问题,可为中卫-贵阳管线提供季节调峰,同时具备天然气战略储备应急能力）,利用该气藏丰富的静态资料和长期开发的动态资料,优化设计了储气库的上限压力、下限压力、库容量、工作气量、垫底气量、注采井数等关键运行参数。模拟结果表明：相国寺气田石炭系气藏改建地下储气库后,运行压力介于11.7～28.0 MPa,库容量可达40.5×10⁸ m³,垫底气量为17.7×10⁸ m³,工作气量为22.8×10⁸ m³,储气库具备较强的调峰能力。最后还对该储气库的注采方案进行了设计分析。     

大港油田地下储气库可行性研究

通过对大港油田已枯竭的板８２０气藏的更加深入的地质研究，重新评价了该气藏的储集层和盖层，论证了作为地下储气库的地质可行性；通过对开发史分析研究，论证了作为地下储气库的开发可行性，并计算了气藏开发动态储量。根据多年来对天津市供气规律，确定了储气库调峰周期和基本参数。设计了注采井生产能力和注采方案。根据经济评价，认为利用废弃气藏作为地下储气库经济效益显著。图２表１（郭海莉摘）     

含边底水火山岩气藏改建地下储气库的可行性——以徐深气田D区块为例

含边底水火山岩气藏改建地下储气库在国内目前还没有先例。为此,以松辽盆地徐深气田D区块边底水火山岩气藏为例,从气藏构造特征、盖层和断层密封性、储层物性、流体性质、水体规模、气井产能、储层连通性等方面探讨了建库的可行性。结果表明：①该区块盖层厚度大,分布稳定且岩性致密,多数断层活动相对较弱,不会对盖层密封性造成破坏,气藏原始气水界面分布比较接近,距离圈闭溢出点比较远,具有良好的圈闭密封性;②该区块气层单一,厚度较大,物性相对较好,总水体规模虽然较大,但有效水体规模适中;③该区块气井均具有一定产气能力和稳产能力,储层连通性整体较好,目前出水井主要位于气藏边部构造较低部位,气藏内部区域尚未发生严重水侵。结论认为,该区块具备改建地下储气库的可行性,但仍需要考虑和重视边底水水侵对地下储气库库容的影响这一不利因素。     

水淹气藏型地下储气库提高库存动用关键技术——以板中北储气库为例

国内已建的地下储气库（以下简称储气库）大部分是由水淹气藏改建而成,为了进一步提高水淹气藏型储气库库存动用程度,进而实现储气库达容达产高效运行,以板中北储气库为例,深度剖析注采气运行各项指标及周期扩容达产能力,分析了影响库存动用的因素,提出了提高库存动用关键技术和措施,优化了储气库运行的关键参数。研究结果表明：(1)水侵气藏流体分布复杂、注采速度、气井产水、压力差异、井网井距是影响储气库库存动用程度的主要因素;(2)建立了不同区带单井合理配注方法,实现储气库均衡驱替,提高储气库波及效率;(3)建立了含水气井产能修正数学模型,指导了含水气井的合理配产,延长了生产时间,提高了水淹区库存的利用率;(4)论证了合理井网井距,优化了注采结构和地面压缩机配置,地下地面整体联动,实现了储气库差异化、精细化注采气,提高了气驱扩容效率。结论认为,板中北水淹气藏型储气库库存动用关键技术的研究与应用,将储气库库存动用程度提高了近10%,有效指导了水淹气藏型储气库的高效运行,对同类储气库库存分析与动用提供了借鉴和参考。     

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。     

黄骅坳陷板南地区地下储气库群建设可行性研究

板南地区位于渤海湾盆地黄骅坳陷,其中包含多个油气藏。根据枯竭油气藏改建地下储气库的原则,优选出4个储层分布稳定、气层连续性好、埋藏深度适中、具有一定储量规模及集输和管理条件便利的气藏作为改建地下储气库的库址,结合对库址上已钻井情况、储集条件、油气藏特征、断层及盖层密封性等进行细致分析,综合评价了基于以上4个气藏建立地下储气库群的可行性,认为这些气藏具备改建成地下储气库的条件,并提出了储气库方案设计和监测方案。     

相国寺储气库固井井筒密封完整性技术

确保安全运行是相国寺储气库建设的首要原则,而井筒长期注采的密封性是保证储气库长寿命、安全运行的关键。文中从固井工艺技术、套管串密封完整性技术、水泥浆体系优化等方面入手,通过室内试验研究、软件模拟及现场试验,形成了地层动态承压试验、提高顶替效率、预应力固井、气密封性检测、管外封隔器以及韧性水泥浆等系列技术,能够保证注采井井筒的长期密封完整性,使固井质量满足相国寺储气库注采井固井的需求。相储8井准244.5 mm尾管固井施工综合运用了该套技术,CBL测井显示水泥胶结合格率达到93.1%,且固井后未发生环空带压现象。     

碳酸盐岩底水气藏型储气库气井水淹机制分析——以X储气库为例

X储气库是国内第一座由碳酸盐岩底水气藏改建的储气库,自2010年8月建成投产后,已运行了7个注采周期,较好的满足了首都及周边地区冬季天然气调峰需求。该文主要针对X储气库生产中注采井X1井水淹后出现"能注气不能采气"的问题,结合储气库运行动态特征初步评价了气藏水体的活跃性,在调研国内碳酸盐岩裂缝型底水气藏开发实践的基础上,系统分析注采井水淹停产的形成机制和过程,针对性的提出了恢复注采井生产能力的具体对策,并指导现场成功应用,经济和社会效益显著。这将进一步指导X储气库的生产运行,并对国内裂缝底水气藏型储气库水淹注采井生产运行具有借鉴作用。     

中国复杂地质条件气藏型储气库建库关键技术与实践

针对中国复杂地质条件和储气库周期性大流量强注强采交变载荷工况,建立了包括选址评价、指标设计、钻完井、地面工程、风险预警和评估等方面的气藏型储气库建库关键技术,并总结了矿场应用实效。建立了开发中后期构造破碎气藏建库选址圈闭密封性评价技术,提出了以非均质水侵储集层有效库容量设计为核心的建库关键指标设计方法,建立了适应超深超低压地层和交变载荷工况的安全钻井、高质量固井技术和高压大流量地面注采工程优化技术,实现了高压注气压缩机等储气库地面核心装备国产化,建立了储气库地下、地面全系统风险预警和评估技术。5项关键技术成功应用于新疆呼图壁等6座气藏型储气库群的选址、设计、建设和运行,方案设计主要指标与实际动态高度吻合,已建成调峰能力超过75.0×10~8 m~3,实现了建设和运行高效且零事故。     

碳酸盐岩油气藏改建储气库注采工程技术探讨

我国目前在建储气库大多是利用枯竭气藏改建储气库,利用枯竭油藏建设储气库目前正在摸索之中,而在碳酸盐岩油气藏中改建储气库则刚刚开始。在碳酸盐岩油气藏中改建储气库与常规气藏改建储气库在注采工艺方面有较大区别,本文针对碳酸盐岩储层特征和储气库注采(生产)要求,从完井类型、完井方式、注采能力等几个方面提出观点并进行分析,以满足碳酸盐岩油气藏型储气库注采(生产)要求。