摘要：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。

摘要：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,对保障储气库全生命周期安全高效运行具有重要保障作用。

摘要：为了解决层状盐岩盐层展布不均、造腔机理复杂、造腔过程控制难、盐腔运行安全稳定性差、老腔改造利用难度大等技术难题,从盐穴地下储气库盐层利用最大化、提高造腔效率、缩短建库周期、保证腔体安全的设计目标出发,依托江苏金坛盐穴储气库的设计经验与现场实践,全面更新设计理念,提出了选址评价、造腔设计与控制、稳定性评价与库容参数设计、老腔筛选及利用、气库运行及监测等5项关键技术序列,丰富和完善了盐穴储气库建库评价技术体系。上述5项关键技术在金坛盐穴储气库建设中的实际应用效果表明:(1)地质方案实钻符合率高;(2)造腔形态符合设计预期;(3)腔体变形收缩率符合稳定性评价结果预期;(4)老腔改造利用成功;(5)部署监测网络保障了盐穴储气库的运行安全,为长江三角洲地区天然气调峰保供发挥了重要作用。结论认为,该项研究成果指导了盐穴地下储气库的建库方案设计及工程实施,为同类储气库的建设提供了理论支撑与技术保障。

摘要：为了满足我国南方非油气主产区和天然气主要消费市场寻找有利盐矿建设盐穴地下储气库的需求,解决盐穴储气库库址筛选条件不清、建库条件评价的内容与深度不一致的问题,在分析国内外盐穴地下储气库资料的基础上,提出了地质、地表条件相结合的库址筛选原则,创建了盐穴地下储气库建库条件评价体系;然后利用上述筛选原则和评价体系对长江三角洲、中南地区、东南沿海等3大天然气主要消费市场的部分盐矿进行了筛选排序;进而对其中条件较好的淮安盐矿进行了建库条件评价。研究结果表明:①盐穴储气库库址筛选的原则包括构造、埋深、含盐地层厚度、氯化钠含量、顶板和储量等6项地质原则和地表条件、水源与卤水、与管网距离等3项其他原则,利用上述原则可以对筛选目标进行快速地优选排序;②建库条件评价体系包括对构造、含盐地层特征、密封性与稳固性、可溶性、储气规模以及地表条件等的综合评价。结论认为,所建立的评价新技术可以有效地指导盐穴地下储气库的选址与评价,为盐穴储气库的方案设计提供了依据和有力的技术支持,所提出的厚夹层利用先导性建议现场实施效果好;该项研究成果对于加快我国地下储气库的建设具有积极的意义。

摘要：国内现役地下储气库(以下简称储气库)的工作气量和调峰能力等关键参数达标率偏低,究其原因有可能是未及时开展先导试验对关键参数进行现场验证与核实,对储气库高强度快速往复注采所引起的关键特性认识不清,从而降低了方案指标的可靠性。为此,参照气藏开发先导试验定义,涵盖试验依据、试验目的、实施节点、试验内容等,首次建立了复杂气藏改建储气库先导试验方案设计方法。研究结果表明:①先导试验的核心要求是“科学性、安全性、经济性”;②先导试验的主要内容包括圈闭密封性验证、有效建库空间定量评价、短期高速注采气能力核实、老井封堵工艺适应性评价和低压储层建井工艺适应性验证等5项;③先导试验方案包括优选试验井、部署现场试验和配套专题研究;④现场测试涵盖产能、连通性、边界和气液界面变化;⑤配套专题研究包括地质特征、注采机理、注采效果和钻采工艺。结论认为,该方法已成功应用于中国石油吐哈油田公司和中国石油吉林油田公司,指导了储气库先导试验方案设计和现场实施,为可研方案关键指标设计提供了新的认识和科学依据,有助于提升我国复杂气藏型储气库的设计水平和建库指标的可靠性。

摘要：中国盐穴储气库建设运行时间短,与国外具有成熟技术的盐丘型地层建库相比,多为复杂层状盐岩地层建库,存在盐层品位低、夹层多、形成的盐腔不规则等问题,对盐腔的稳定性和储库运行的安全性评价提出了更高的要求。利用大型物理模拟实验装置,根据岩石力学相似性原理,研制相似性材料和相似模型,对盐穴储气库的注采进行全周期模拟,用以研究盐穴储气库注采运行规律、盐腔周围应力—应变特征及盐腔变形特征。研究结果表明,实验过程中腔周应力和应变的反应较盐腔内气压变化滞后;采气降压时腔周应力增大,应变也随之增大,腔顶位置较其他部位更易出现应力集中的趋势,而腔腰和最大腔径处的变形相对较大。结合数值模拟研究和现场生产测试,对JT盐穴储气库的盐腔和盐柱受力与变形特征进行研究的结果表明,目前运行各阶段应力分布均为压应力,主要在盐腔顶部和盐腔中间位置发生应力集中,但无拉应力,未产生拉应力损伤破坏;内压最小时盐腔周围的安全系数都在1.5以上,压力最大时安全系数在3.0以上,这两种状态下均未发生扩容损伤破坏。研究成果对中国类似盐穴储气库运行方案的设计、稳定性评价及腔体损伤评估、灾害预防等具有重要的指导作用。

摘要：凝析气藏型储气库在注入干气后与原地气不断置换,组分和相态发生变化,对其深入研究是储气库注采优化控制、实现高效运行的关键。以新疆H储气库为研究对象,通过建立重力控制下的组分梯度分布模型,定量分析了多周期注入气在储层中的扩散特征、采出气组分变化及凝析油含量变化规律。结果表明:先期高部位注气及强注弱采有利于原地气被驱离近井地带;其后高部位采注比高,原地气置换彻底,低部位采注比低,重组分富集在低部位及气库西侧;单井凝析油含量变化特征受构造部位、注采策略、投产方式等因素综合影响;单井吞吐使原地气置换能力降低,凝析油采出能力随之降低;循环注气方式、以采投注、短期较高采注比均有利于含重组分的原地气加速置换。研究成果可为同类贫凝析气藏改建储气库的设计、注采运行制度的制定及现场调控等提供一定的理论指导。

摘要：针对盐穴储气库腔体底部残渣中的孔隙水占据了一定的储气空间的问题,通过残渣形成过程与受力状态的分析,制定机械加压的方式模拟残渣在上覆自重压力下的压实过程、气驱排水的方式模拟注气排卤过程的实验思路,来研究残渣空间利用的可能性。设计:实验压力加载至设备允许的安全压力8 MPa后气驱;实验压力加载至残渣最大自重压力1 MPa后气驱的两套实验方案。实验数据分析表明:腔体底部的残渣最大空隙率至少为42.8%~50.2%;随残渣堆积高度的增加堆积系数减小。堆积系数C与残渣高度h关系式可以表达为C=4.29×10^-5h^2-8.8×10^-3h+2.041;以最大残渣高度128 m为基础的气驱实验显示,气驱可增加利用体积1.4%~2.3%,表明通过注气排卤工艺可以腾出部分残渣空间增加储气体积。