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。     

高邮凹陷南断阶特低渗透油藏储层微观孔隙结构特征及分类评价

针对高邮凹陷南断阶特低渗透油藏储层物性较差、不同区块开发难易程度差异较大等问题,综合应用恒速压汞、核磁共振、离心实验及油水驱替等实验技术对储层微观孔隙结构、油水渗流机理及核磁共振可动流体百分数等进行了系统研究,并根据五元分类系数法对不同区块进行了储层评价和分类优选.结果表明,南断阶特低渗透油藏泰州组储层物性优于阜宁组,不同渗透率储层喉道发育特征差异较大而孔道分布特征基本相同,渗透率越小则微孔隙越发育;储层主流喉道半径与渗透率之间具有较好的指数关系.泰州组和阜宁组储层可动流体百分数平均值分别为67.2％和32.9％,阜宁组可动流体百分数从大到小依次为陈2、竹墩、许庄、方巷和徐31区块.水驱过程中油相渗透率随含水饱和度的增加而急剧减小,但水相渗透率增加幅度很小,水驱油效率平均值为54.1％;水驱后储层较大孔隙空间仍含有一定量残余油,而微小孔隙中的原油基本未被驱替出来.研究区特低渗透油藏不同区块储层开发难易程度从低到高依次为:竹墩区块泰州组,陈2、许庄、竹墩、方巷和徐31区块阜宁组.     

低渗火山岩气藏可动流体T2截止值实验研究

使用核磁共振岩样分析技术与离心实验,确定出吉林、大庆和新疆3个地区低渗火山岩气藏储层标定可动流体T2截止值的合适离心力为2.76MPa,该离心力同时也是储层可动用流体对应的下限离心力.对3个地区102块不同岩性火山岩岩芯核磁实验研究表明:低渗火山岩气藏储层可动流体T2截止值分布范围很宽,不同地区和不同岩性火山岩储层T2截止值差别很大,102块岩芯T2截止值平均值为49.31 ms,大于低渗砂岩但小于碳酸盐岩储层T2截止值;低渗火山岩T2截止值随岩芯渗透率的变化差异较大,与储层孔隙空间类型及孔喉连通性等因素密切相关.3个地区火山岩储层T2截止值从大到小依次为大庆、吉林和新疆火山岩,其中大庆流纹岩T2截止值平均值最大并且分布范围最宽,新疆玄武岩和安山岩最小.     

特低渗储层不同渗流介质应力敏感特征及其评价方法研究

 地层岩石的渗透率应力敏感特征对于地下油气资源开发、核废料地下处置等具有极为重要的影响。选取大庆油田外围特低渗油藏及长庆油田某露头储层砂岩岩石进行不同渗流介质(氮气、盐水、煤油)渗透率应力性试验,分析岩样渗透率、孔喉变形、流体压缩性及流固耦合作用机制等因素对应力敏感性的影响。试验结果表明,特低渗储层岩石不同渗流介质渗透率应力敏感性具有明显的差异,气测渗透率与束缚水状态下的油相有效渗透率在有效应力增加初期(2～16 MPa变化区间)急剧减小,但有效应力增加后期水测与油测渗透率仍具有较为明显的减小趋势。1×10－3 μm2是特低渗岩石气测与水测渗透率应力敏感性强弱对比发生变化的临界渗透率。有效应力作用下作为主要渗流通道的较大孔喉首先被压缩变形是导致渗透率在有效应力加载初期急剧减小的主要原因,不同渗流介质压缩性和流固耦合作用机制差异是导致气、液渗透率应力敏感性差异的主要原因。特低渗油藏储层应力敏感性评价中应以油相作为渗流介质进行评价试验。提出区分岩芯与油气储层2种不同的渗透率应力敏感性试验及其评价方法。在实际油藏储层有效应力变化范围内,特低渗储层渗透率应力敏感性较弱。     

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...     

水侵枯竭气藏型储气库运行初期合理配注方法

在早期建设的水侵枯竭气藏型地下储气库投产之初,以节点压力综合评价方法确定的注气能力来进行配注。但由于对储气库短期高速渗流特征认识不清,注气量大且速度过快,导致气驱水前缘非均匀稳定外推,对有效库容恢复和扩容达产效率均会产生不利影响。为此,通过室内机理分析和注采动态跟踪研究,明确了地层亏空程度、气水分布特征、地层倾角、注气井控半径是影响储气库配注的主要地质因素。利用气水地层渗流基本理论和物质平衡原理,以注气驱替气水界面稳定运移气体临界渗流速度和注气井控范围内地层吸气能力为约束,借鉴国外储气库注气量优化设计经验,建立了水侵枯竭气藏型储气库投产运行初期合理配注方法,成功指导了国内某地下储气库投产方案的设计。该储气库实际运行效果表明:经过3个周期运行,注气驱替效果好,稳定扩容,达容率超过85%,预计第4周期将达到90%。结论认为,所建立的配注方法具有一定的适用性,为国内同类型储气库投产方案设计提供了科学依据。     

致密气藏束缚水分布规律及含气饱和度研究

油气藏储层含气(油)饱和度是储量计算、储层评价及制定合理开发方案的关键参数之一.针对致密砂岩气藏孔喉细微、毛管力和束缚水饱和度较高的特点,经气水离心实验优选认为,2.07 MPa是致密砂岩气藏岩样的合适离心力,传统使用的0.69 MPa及适合于低渗油藏的1.38 MPa离心力均不适用于致密气藏.结合毛管压力方程,计算得到致密砂岩气藏储层有效渗流喉道半径下限为0.07μm.结合低磁场核磁共振弛豫谱技术,发现致密气藏束缚水并不完全分布在微孔隙中,被小喉道所控制的较大孔隙中仍含有约16.39%的束缚水,这与该类储层喉道半径较小、孔喉半径较大有关.与密闭取心岩样核磁共振实验结果对比表明,优选离心力2.07 MPa的离心实验结果与气藏原始状态束缚水分布规律及原始含气饱和度具有很好的一致性.致密气藏束缚水饱和度较高,初始含气饱和度仅为26.76%.     

复杂储层岩石微观非均质性分形几何描述

储层岩石的微观非均质性是影响油气藏开发特征与最终采收率的关键因素之一.使用恒速压汞测试数据,以毛管压力一进汞饱和度数学模型分别计算了低渗砂岩和低渗火山岩岩心这两种复杂储层岩石的分形维数.计算结果表明所研究的低渗火山岩岩心在一定的孔隙尺度范围内具有良好的分形几何特征,分形维数介于2和3之间;随着分形维数的增大,中高渗砂岩岩心微观非均质性增强,低渗砂岩岩心和火山岩岩心微观非均质性变弱;喉道分布图很好地证明了分形维数可以定量地描述储层岩石孔隙结构的微观非均质性;数学拟合表明分形维数与低渗岩心渗透率具有很好的相关性,分形维数越大,岩心渗透率越小.     

气藏型地下储气库地质体注采运行风险分级与管控

地下储气库（以下简称储气库）是由储气地质体、储气库井、地面设施组成的储气系统,其中储气地质体是必不可少的重要组成部分。目前气藏型储气地质体在完整性评价方面中研究较多,对风险分析与风险等级划分尚属空白。为此,在分析气藏型储气构造密封性失效的风险的基础上,完善了气藏型储气地质体的概念,然后对储气构造的危害因素进行识别、分析、等级划分。研究结果表明：(1)气藏型储气地质体是由储气构造和监测构造组成的地下三维空间内地层、构造、流体等的集合体;(2)气藏型储气地质体的风险评价技术系列由储气构造密封性失效、储气空间体积减少两项风险分析技术构成;(3)气藏型储气地质体风险等级从低到高可划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级,分别对应可接受、可容忍、不可接受三类风险。结论认为,气藏型储气地质体风险分析与分级体系的建立,弥补了储气库风险分析缺少地质体的缺陷,为气藏型储气库安全运行管理提供了重要支撑,有力地保障了“天然气银行”的正常运行。     

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。