裂缝性碳酸盐岩储气库物理模拟研究进展

裂缝性碳酸盐岩储层普遍具有双重介质特征,裂缝孔隙网络系统中的多相流体渗流复杂,国内外相关研究成果少。裂缝性碳酸盐岩储气库的物理模拟试验主要包括微观可视化和岩心,从宏观和微观两方面研究该类型储气库的气水两相渗流过程中的气、水两相渗流规律及注采运行机理。总结出一套现阶段针对裂缝性碳酸盐岩储气库的物理模拟评价手段,并分析了该类型储气库物理模拟研究的发展趋势,对于修正储气库库容参数,指导储气库正常高效运行具有重要意义。     

水淹枯竭气藏型储气库多周期注采气水相渗变化规律

储气库注采过程中气水过渡带上两相交互驱替的渗流特征,直接影响其注采能力和库容量,有必要开展多周期的注采气水相渗变化实验,研究气水过渡带上多周期气水交互驱替的气水运移规律和分布规律。结果表明:多周期气水互驱后,气相相对渗透率升高,水相相对渗透率降低,导致气体指进更加严重,水的残余量增大;随着注采周期的增加,气水相渗在两相区的残余气饱和度增加,加之残余水饱和度本身仍占大部分,造成储气库库容量和运行气量的损失;在多周期气水互驱过程后,束缚水对气相的渗透率影响不大,残余气对水相渗透率影响显著。     

多周期注采条件下储气库油管的屈曲行为

储气库注采井油管是注采气过程的双重通道,因储气库在运行过程中具有注采气量大、运行时间长、强注强采及多周期注采等特点,油管长期处于复杂的力学环境中,极易发生屈曲行为,导致失效风险升高.为此,结合气藏型储气库运行特征,建立多周期注采条件下储气库油管屈曲受力和变形量理论模型,并以某储气库实际注采井为例,开展油管屈曲行为判断与...     

地下储气库的损耗构成与变化规律

根据地下储气库天然气损耗构成要素,统计分析了地下储气库天然气损耗的构成比例,其中垫底气损耗所占比例较大,占总损耗气量的96.88%。对某地下储气库6个注采周期天然气损耗数据进行了研究,得出地下储气库累积总损耗气量和累积注气量的关系符合指数关系。运用回归公式预测了未来10年某地下储气库天然气损耗量,分析了天然气损耗率的变化规律。研究结果对提高储气库运行效率和管理水平具有指导意义。     

水侵砂岩气藏型储气库注采气能力预测方法

注采气能力预测是水侵砂岩气藏型地下储气库多周期运行动态跟踪评价的一个重要环节,可为地下储气库优化配产配注及方案调整等提供科学依据。针对水侵砂岩气藏型地下储气库气水多相渗流的特点,从总垫气量和工作气量变化率的定义出发,基于盘库技术指标的计算方法,提出了地下储气库多周期注采气能力预测的数学模型。所建立的预测模型除考虑地下储气库扩容对注采气能力的影响外,还考虑了气水互驱过程中存在的注入气损耗,从而使预测数据的规律性和可靠性大大增强。应用实例表明:该模型预测精度高、适用性好,完全能够满足地下储气库矿场的应用需求。     

含水层储气库注采效应的数值模拟

以适于建造地下含水层储气库的某区地质资料为背景,采用气水二相渗流理论及数值模拟方法,对含水层储气库在注采气过程中储层平均压力和气泡体积的变化特征,以及储层构造特征、储层非均质性、注采方案对注气效果的影响等问题进行了研究。结果表明:在含水层储气库注采过程中存在压力相移现象;对于储层岩性特征为层状分布的含水层,应分层注采和分层管理;用泡沫作为气驱前缘可提高严重非均质性单一储层气体的波及效率;在注气过程中应注意利用重力排驱机理,采用合理的注气工作制度有利于储气量的提高;储集层在断层或断层与断层交接的部位是发生气体泄漏的危险区域。     

地下储气库天然气泄漏损耗与动态监测判定

地下储气库的注采运行,需要持续监测储气库内天然气的运移和渗漏情况,校核储气量,以保证储气库的供气能力。从地质层面,储气库的泄漏损耗主要包括内部渗漏、外部泄漏、垫层气量增加;从工程层面,储气库泄漏损耗主要包括注采井泄漏,地面管道和设备泄漏,注采气系统放空。储气库注采过程动态监测内容主要有:采气井和注气井压力、温度等动态参数,盖层的密封性,固井质量和套管的密封性。介绍了中子测井、温度测井、转子流量计等监测手段。提出了通过监测关井压力和地层压力随库存量的变化曲线动态判定储气库泄漏情况的方法,为我国储气库的工程实践提供了理论依据和技术支持。     

储气库注采阶段硫化氢运移规律的数值模拟

为了保证地下储气库安全连续供气,以陕X地下储气库为例,研究储气库中硫化氢在注采过程中的运移规律。基于相关气体的PVT实验结果,首先利用ECLIPSE软件中的PVTi模块建立组分模型,然后建立目标区块的地质模型和数值模拟模型进行分析。得出一定注采制度下硫化氢的运移规律:1注气阶段,硫化氢向井区东部区域、西南部区域以及中部S006井、S007井附近区域运移;2采气阶段,S003井与S005井硫化氢采出速度与采出总量明显高于其余井,表明硫化氢向S003井和S005井方向运移,因此,需要做好S003井与S005井的防腐与安全生产工作,从而保障陕X地下储气库的安全供气。     

地下盐穴储气库周期注采运行稳定性评价

地下盐穴储气库库容量大、运行时间长、注采运行频繁,针对储气库周期注采运行稳定性的分析至关重要。以中国某地下盐穴储气库为例,根据实际注采运行数据,利用Flac3D有限差分软件模拟注采运行过程,通过分析盐岩扩容损伤、塑性区分布、水平位移、体积收缩率,得到了盐岩性质、矿柱稳定性、注采气对腔体稳定性的影响。结果表明:在7年的周期注采后,盐腔周围未发生扩容损伤破坏,安全系数大于5;两腔之间矿柱塑性区未发生连通,矿柱稳定;盐腔体积收缩率最大为1.78%,腔体的年体积收缩率符合安全标准,储气库处于稳定状态。     

交变载荷对储气库注采井出砂规律的影响

储气库生产压力周期性变化使骨架岩石受到交变载荷的作用,岩石在强注强采交变载荷作用下会出现损伤使其力学性质发生变化,影响井壁与骨架岩石的稳定性从而引起出砂。通过实验模拟强注强采交变载荷作用下注采井出砂规律,采用岩石损伤量、加载次数及加载频率等参数修正出砂指数公式,分析注采井出砂风险并预测出砂时间,可得注采周期对注采井出砂的影响规律。修正后的出砂指数公式能够预测注采井的出砂周期和出砂程度,有效指导储气库注采井先期防砂完井方式的选择,合理制定生产制度控制注采井出砂,保证储气库稳定运行。     

边水凝析气藏型储气库多周期工作气量计算方法

含有边水的凝析气藏型储气库运行投产后,在多周期扩容过程中,由于季节调峰需求,储气库的采气阶段并不能完全按照上下限压力运行,并且由于气水关系复杂和凝析气相态变化,导致储气库工作气量参数计算较为困难。基于物质平衡原理,推导考虑边水侵入、凝析气相态变化及岩石压缩性的边水凝析气藏型储气库物质平衡方程,通过计算各注采周期内储气库可动用的含气孔隙体积,建立了边水凝析气藏型储气库多周期工作气量的计算方法,结合国内某地下储气库进行了实例验证,结果表明模型计算工作气量值与实际工作气量吻合较好。该方法提高了储气库工作气量的计算准确度,对储气库多周期盘库和高效运行管理提供了技术支撑。     

水驱气藏型地下储气库注气过程优化方案

通过建立水驱气藏模型天然气地下水储气库的注采动态数学模型，确定了地下储气库注气时的压力、含水饱和度变化的动态特征。以储气压缩机站的功率最小消耗量为目标函数，以给定时间内城市剩余天然气总额和注入时各单井压力、含水饱和度的限制为约束条件，确定了储气加内各单井的最佳注入量，编制了夏季储气加最优运行方案，可为地下储气库实际注气过程的优化运行提供理论依据。     

储气库系统注采可靠性评价方法

随着全球储气库投产数量日益增长,储气库安全运行及注采能力逐渐成为业界关注的重点。依据可靠度与储气库工艺运行的相关理论,综合采用蒙特卡罗、K/N冗余系统等多种方法对储气库注采可靠性进行研究。研究内容包括储气库系统可靠性评价指标的建立、储气库系统可靠度计算、储气库系统注采工艺流程简化与计算、影响储气库注采能力的主要设备可靠度计算模型的建立。应用研究成果对某储气库注采过程中的相关设备、单元及系统可靠度进行计算,结果能够反映储气库设备、单元及系统注采可靠度随工艺参数及运行时间的变化规律,对于指导储气库合理、安全运行,提高储气库注采能力具有重要的工程意义。     

碳酸盐岩底水气藏型储气库动态特征及水淹机制

储气库注采气能力、库容及工作气量是衡量储气库能力的重要指标,储气库动态特征分析是评价储气库能力的重要手段。基于某碳酸盐岩底水含硫气藏改建储气库(A储气库)的多周期注采生产情况,通过系统分析储气库运行动态特征,评价了水平井注采气生产能力,利用两种方法对储气库库容进行复核,分析了气藏H2S质量浓度变化,评价了脱硫运行方式,结果表明:该储气库单井产能高,库容落实程度高,具备高效开发潜力,但仍需探索脱硫运行方式。研究分析了A储气库生产中出现的AH1井水淹停产问题的形成机制,提出了恢复气井生产能力的具体方案,并成功应用于现场。研究成果对中国碳酸盐岩底水气藏型储气库生产运行及能力评价具有指导作用。(图1,表5,参20)     

枯竭油气藏型储气库地层压力的计算方法

储层压力的动态变化是影响储气库注采能力的关键环节。为了研究储气库注采过程中地层压力随库容量的动态变化关系,结合生产数据和物质平衡原理,建立了3种评价储气库地层压力随库容量动态变化的快速计算方法,即生产数据拟合法、定容法及动态计算法。利用3种方法对储气库的地层压力随库容量的变化及地层压力在一个动态注采周期的变化进行计算,同时比较分析了定容法和动态计算法对储气库地层压力预测结果产生差异的原因,在此基础上对储气库注、采气量波动及注采周期对储气库地层压力的影响进行了敏感性分析。结果表明:3种方法都可以用于对储气库地层压力变化的动态预测,方法 1的准确性依赖于生产数据的获取及生产数据变化趋势分析;方法2适用于边水、油环的变化可以忽略的储气库地层压力预测;方法 3适用于对多种类型的储气库进行地层压力预测,但需要的地层参数相对较多。地层压力受日注采气量波动影响较小,受注采周期的影响较大。     

枯竭气藏型储气库注采动态模拟的优化分析

以枯竭气藏型天然气地下储气库注采动态模拟的优化模型为基础，在满足城市调峰量和库内各井井口压力限制的条件下，取储库内平均地层压力变化极小值为目标函数，科学分配各井最佳注采量，为天然气地下储气库注采动态优化运行提供了理论依据，例举了算例，分析了其计算结果。     

地下储气库设计技术及其应用

根据地下储气库必须具备气体“注得进、采得出、存得住”以及短期高产、高低压往复变化、长期使用的特点,介绍了地下储气库设计中涉及到的6项主要技术,使用这些技术,成功地设计了工作气量为6×10~8m~3,日调峰气量为500×10~4m~3的大张坨地下储气库运行方案。在2001年第一个注采运行周期中,该储气库全面达到了方案设计指标。     

枯竭油气藏型储气库用CO_2作垫层气的研究现状与展望

采用CO2作为天然气地下储气库的垫层气,对于减少建库成本,节约资金,实现碳的有效地质埋存具有重要的战略意义与社会意义。基于文献调研,对CO2与天然气的物理性质、作垫层气的CO2与工作气的混气机理、CO2作垫层气的储气库的渗流扩散耦合问题及最优运行控制方式的研究现状进行总结,并对其发展前景作了展望,提出了今后研究的重点、难点,包括:1实验研究CO2、地层水、储层岩石相互作用机理,混气区变化特征及气-气互驱渗流特征;2建立考虑CO2及天然气混合的吸附、扩散、对流三维气-气驱动及气-液流动的综合模型,补充并完善目前国际上流行的商品化数值模拟软件对以CO2作垫层气的储气库运行的适应性;3研究多次注采过程中气库的库容变化规律,优化气库运行控制,保证气库安全高效运行。     

动态校核枯竭气藏型地下储气库的存气量

利用城市附近枯竭气藏建立的用于调峰的地下储气库，在运行过程中常发生渗漏，导致地下储气库的实际存气量低于帐面上的存气量。将数值模拟法与参数自动拟合法相结合，动态确定储气库压力随时间的变化状况，通过调整实际注采量，拟合计算压力与实测压力，得出储气库渗漏量，由帐面上的存气量减去渗漏量，即可以算出储气库的实际存气量。模拟算例的计算结果表明，该方法能在储气库动态运行时校核实际存气量，确定渗漏路线，并通过调整储运方式减少渗漏，为提高注采率提供理论依据。     

盐穴地下储气库注采方案

盐穴地下储库的天然气注采性能是衡量储气库效能的重要指标,也是影响储气库稳定性的重要因素。依据实测地层信息建立两种不同形状的储库模型,基于天然气的市场需求规律制定盐穴储气库的注采方案,进行30年的蠕变模拟运行,研究注采方案变化对盐穴体积收缩、塑性区发展及盐穴腔壁位移量的影响。结果表明:形状差异对盐穴腔体性质的影响不明显;体积收缩随着时间的延长而增大,但增大速度逐渐变缓,低压运行期是引起盐穴腔体收缩的主要阶段;紧急采气后的低压运行期会对盐穴腔体产生不利影响,建议对不同盐穴轮流紧急采气以降低单个盐穴腔体紧急采气频率,或者采用在采气结束后立刻跟进注气的方法,保证盐穴的长期有效运行。