地下储气库冬季调峰双目标优化模型

城市冬季天然气的消耗量决定了天然气地下储气库的动态采出量．由于储库地质构造的非均质性以及储层存储和传输流体能力的不同，若库内各单井的采出量不合理，可能导致局部压力降过大，降低储层原有的渗流特性，使岩石骨架上覆压力增高过猛，底水锥进．通过所建立的天然气地下储气库注采动态数学模型，分别以储库最大采气量和最小地层压降为目标函数，以库内各井采出量为优化运行变量，并建立相应约束条件，利用系统动态模拟与多目标优化方法相结合，在各个单目标优化计算结果的基础上，对系统进行多目标优化计算，建立了储库冬季的最佳运行模式．实例计算表明：多目标优化结果综合了储库运行过程的各种要求，比单目标优化更经济合理，为实际地下储气库优化运行提供了理论分析依据．     

底水驱天然气地下储气库单井运行动态的模拟分析

天然气地下储气库的运行,准确的确定库内各单井的运行动态非常重要。通过建立单井二维气水两相径向模型,采用全隐式牛顿迭代解法,数值模拟出在满足城市调峰需求时储库内单井的动态特征。模拟实例的计算结果表明：储库注采运行初期,压力变化较快后趋平衡,且采出同量气体△p升高变化大。该模型对改善储库的储存效果,提高采收率,具有很大的理论指标意义。     

底水驱枯竭气藏型天然气地下储气库注采动态的数值模拟

通过建立底水驱枯竭气藏型天然气地下储气库的注采动态数学模型,采用分数步长解法,以储库平均地层压力和含水饱和度的动态变化为目标函数,数值模拟出储气的历史过程,预测储库的储存容量,研究储库注采的动态特征。     

含水层型地下储库惰性气体作垫层气数值模拟

以廉价的惰性气体代替天然气作为含水层型地下储气库垫层气时,不同气体之间的相互掺混会影响回采气的质量,因此,确定储库内气体浓度动态分布情况非常重要.通过建立气水渗流模型及气体扩散模型,采用有限元法,对封闭边界条件储库的建库及工业运行过程进行模拟,分别对单井注氮单井注采天然气及从边缘井注氮中心井注采天然气这两种情况下,储库压力、含水饱和度、气体浓度的动态变化情况进行分析.单井情况下,停止回采时,回采气中氮气浓度达9.665%,说明由于对流及扩散作用,氮气与天然气存在一定程度的混合.多井情况下,停止回采时,氮气浓度只有0.094%,说明多井注采可以有效抑制天然气与氮气的混合.     

天然气地下储气库垫层气与工作气混合的模拟研究

天然气地下储气库的建筑是调节城市用气不均衡性、平抑供气峰波动的最合理有效的手段之一,在储气库进行注采动态运行时,避免注入气与垫层气发生混合是关键技术问题,本文通过分别建立三维两相渗流模型和三维气体扩散模型,采用跳跃式的求解方法,首先求出库内各点瞬态压力分布,再根据达西定律确定出速度分布,最后通过求解三维气体扩散数值模型,可动态的确定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。     

天然气地下储气库最优设计方案的确定

天然气地下储气库的建设是一项大型、复杂、具有多目标性的工程项目，必须在建设前期对各种设计方案进行充分的技术和工程论证，从中确定出最优设计方案。将灰色系统理论与物元分析法有机地结合起来，将各种方案的评价指标按其属性分为三类，对储库各方案特征量所具有的灰数特性和各影响因素间的不相容性加以分析，提出基于灰色物元分析方法来研究天然气地下储气库的设计方案，进而确定最优方案。算例计算结果客观，符合工程实际。为科学地确定实际地下储库最优设计方案提供了理论依据。     

考虑裂缝变形的地下储气库数值模拟研究

在Warren-Root双孔模型的基础上,考虑了枯竭裂缝性油藏型储气库运行过程中,压力反复升降使介质发生不完全可逆变形对储气库孔隙度和渗透率的影响,建立考虑介质变形的枯竭裂缝性油藏型地下储气库的数学模型,应用该模型进行了实例计算.算例分析表明:随储气库运行时间的增加,考虑变形的储气库压力和注气井井底流压逐渐升高、孔隙度和渗透率逐渐降低;而未考虑变形的储气库压力在一定范围内波动,注气末井底流压基本保持不变;在模拟储气库运行4年后,考虑变形计算的储气库压力比未考虑变形储气库压力高1.2 MPa,注气井井底流压高2.96 MPa,孔隙度是原始孔隙度的0.96,渗透率是原始渗透率的0.87,由此可见裂缝性油气藏型地下储气库的地层变形不能忽略,建议在天然气地下储气库矿场应用和理论研究时考虑裂缝变形对储气库的影响.     

R油藏改建地下储气库单井注采能力分析

单井注采能力分析是改建地下储气库优化单井产能参数的一项重要研究内容.以R油藏建库为研究对象,采用节点分析方法,模拟计算管流动态.根据协调点、冲蚀临界流量、携液临界流量以及地层压力、地层破裂压力和地面压缩机额定功率的边界限制分别预测了不同油管尺寸的采气能力和注气能力.为合理选择完井油管尺寸和在注采过程中控制井口压力提供了参考.研究结果表明:R油藏改建库采用国际上目前普遍采用的184.2mm油管,其采气能力在185×104～390×104m3/d,注气能力在25×104～295×104m3/d.     

低渗凝析气藏注干气吞吐模拟研究

应用数值模拟技术,在当前井底压力基础上对比分析不同初始含水饱和度及裂缝参数下的单井吞吐实施效果。研究表明:储层初始含水饱和度越高,越能增大凝析油采出程度;裂缝的存在会降低凝析油和天然气的采出程度;发育有裂缝的储层,随着裂缝半长增加,凝析油和天然气的采出程度都是先增加后减小;在相同的裂缝长度下,共轭缝的吞吐效果逐渐变差;随着裂缝宽度的增加,凝析油和天然气的采出程度先减小后增加。提出以衰竭生产相同时间作为评价注气吞吐效果的基础,以注气前产量作为吞吐结束的标准。     

储气库的储量估算

在设计地下储气库时,储气库的储气量是设计工程师们考虑的重要因素之一.在现有气藏的理论指导下,针对计算储气库的动态储量的方法(物质平衡法、产量递减分析法、不稳定试井分析法等)所存在的局限性,提出了一种适用一般情况的新方法:首先从分析储气库中盖层的岩石应力出发,计算出岩石的破裂压力(即为储气库储存天然气时的极限压力),而储气库的最大储气压力是极限压力的0.7～0.8倍,从而确定储气库的最大储量以及储气库的动态储量,并以实例验证该方法的可行性,为确定储气库的储量提供了一种新思路.     

基于溶解度实验的硫沉积模型及应用研究

四川东北部相继发现了普光、罗家寨等一大批高含硫气藏.高含硫气藏在气体开采过程中,随着地层压力不断下降,元素硫达到临界饱和态后将从气相中析出,并在储层孔隙及喉道中沉积,从而导致地层孔隙度和渗透率降低,严重时造成气井停产.根据硫在天然气中的溶解机理以及物质平衡原理建立了高含硫气藏硫沉积预测模型,以罗家寨气田罗7井为例,预测了不同压力范围下的含硫饱和度以及硫沉积对气井产量的影响.研究结果表明,当地层压力下降到40 MPa时,气井产量下降了82.5%,地层压力下降到37 MPa时,气井将停产.     

Performance analysis for underground gas storage reservoir in depleted gas field

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单井控制饱和凝析气藏衰竭开发动态预测

根据地下烃组分和水组分摩尔数守恒,按达西定律,考虑重力、毛管力以及界面张力的影响,也考虑地层岩石和地层水的微可压缩性以及储层岩石各向异性和非均质性;利用平衡常数理论划分拟组分,结合拟组分相平衡计算原理,建立了一个多组分三相二维单井渗流数学模型.采用IMPES方法对所建立的数学模型进行差分得相应的数值模型;采用牛顿迭代法将非线性方程线性化,再用线松弛法和直接解法对差分方程组进行求解.用FORTRAN语言编制计算程序.将研究结果用于单井控制饱和凝析气藏模拟计算,着重评价了采气速度对饱和型凝析气藏稳产年限和采出程度等开发动态的影响,从而为单井控制饱和凝析气藏开发方案优选,气井合理生产制度调整提供了依据.     

相渗曲线对凝析气井动态影响研究

采用新疆吉拉克气田真实油气流体、生产井段岩芯,测试了高温高压平衡油气相渗曲线、常规相渗曲线以及改进的考虑束缚气影响常规相渗曲线;建立了单井模型,分析了不同相渗曲线对凝析气井生产动态的影响.研究表明:采用不同油气相渗曲线(平衡相渗、改进相渗、未考虑束缚气影响的常规相渗)对单井动态进行预测,所得结果表明三种相渗预测的气采收率相近,油采收率依次下降,近井地带凝析油饱和度依次上升;对正确选择相渗曲线认识气田开发,指导气田的后期开发方案部署具有重要意义.     

CO2做低渗气藏储气库垫层的气水边界稳定性分析

将低渗透枯竭气藏改建为地下储气库的关键问题之一是气水界面的稳定性.为分析以CO_2做垫层气的低渗透气藏改建储气库在扩容建库和季节调峰时气水界面的稳定运移,根据枯竭气藏储层的特点,建立基于低渗透微裂缝储层的双重孔隙介质模型.以中原油田文23改建储气库的地下储层为研究对象,讨论扩容建库时CO_2垫层气的注入方式对气水界面稳定性的影响,以及储气库季节调峰时气水界面的运移特性.研究表明:在扩容建库阶段,CO_2连续注气驱水能快速扩容,但降低了气水界面和储层内压力场稳定性;间歇注气扩容方式在4个周期后扩容速率降低了4.8%,但更好地保证气水界面的稳定运移和储层内压力场的稳定;在季节调峰阶段,溶解态和超临界态CO_2的相互转换更好地保证气水边界和储层内压力场的稳定,同时提高储层空间利用率.     

多孔介质中油气体系相平衡规律研究

油气体系和储层多孔介质是一个相互作用的系统，当地层压力低于饱和压力时，储层中同时存在气、液、固（指岩石）三相，在多孔介质中，由于孔隙半径小，因而毛细管压力应予以考虑，在建立了考虑毛细管压力的相平衡计算模型之后，针对二个凝析气藏，一个黑油油藏和一个挥发油藏，分别对其油气体系的毛细管压力，饱和压力和恒组成膨胀过程中液相含量进行了相态模拟模拟计算，总结出毛细管压力对油气体系相平衡的影响规律。     

核磁共振技术在页岩游离气计算中的应用

相较于煤层气,游离气在页岩气中所占比例较大,以测定吸附气含量为主的煤层气含气量测定方法不能完全适用于页岩气。通过分析页岩核磁共振实验结果,研究页岩孔隙特征。结合样品体积、密度等,利用页岩孔隙度、流体丰度等数据计算样品中储气空间的大小,而后根据气体偏差因子、储层压力、储层温度计算标准状态下页岩游离气含量,计算样品中含水饱和度、含气饱和度、含油饱和度等参数。在实验过程中,对核磁共振实验初始状态及浸泡状态实验进行优化,提高数据的准确性和可靠性。