水侵气藏型储气库全周期高效建设微观模拟实验

借助微观可视化模型与微流控技术,开展了水侵气藏型储气库初期建库阶段注气驱水及循环储采阶段采气底水上侵、储气排驱水体的模拟实验,分析气液界面稳定机制、气液渗流与赋存规律,探索储气库全周期高效运行的优化调控方式。研究表明:储气库初期建库阶段应调控注气速度,充分发挥重力作用保证气液界面宏观稳定运移,大幅度提高气体的波及能力,为储气库后续循环储采阶段提供更大的储气孔隙空间。储气库循环储采阶段,恒定的储采气速度导致孔隙空间利用率低,逐渐提高储采气速度,从“小吞小吐”逐渐过渡到“大吞大吐”,可以持续打破孔喉内流体的平衡受力状态,扩大储气孔隙空间与流动通道,有利于储气库扩容增效和调峰保供。

压气储能地下储气库衬砌裂缝分布特征及演化规律研究

地下储气库衬砌的主要作用是将内压传递给围岩,且同时作为柔性密封层的附着基层。高内压作用下衬砌开裂可导致密封层出现反射型裂缝,进而引起高压气体的泄漏。为深入认识地下储气库衬砌的开裂特征,开发了基于FLAC3D平台的衬砌裂缝分析程序,研究了衬砌配筋方式、配筋率、钢筋保护层厚度、围岩类别和温压循环荷载作用等因素对衬砌开裂演化特征的影响。研究成果表明:对衬砌采取合理的配筋方式和改善围岩质量的措施可有效控制衬砌裂缝的宽度;采用分区配筋的方式可有效控制圆形断面隧洞式储气库衬砌中的最大裂缝宽度,同时降低衬砌的配筋量。空气压力和温度同步变化引起的热力耦合效应还有助于减小衬砌中出现的裂缝宽度。

中石化地下储气库建库关键技术研究进展

随着天然气需求量的增加和天然气对外依存度的上升,为了保障安全、平稳、连续、可靠的天然气供应,我国加大了地下储气库(以下简称储气库)的建设力度及相关技术攻关。为此,梳理了中国石油化工集团有限公司(以下简称中石化)储气库建设现状,分析了面临的机遇与挑战,总结了中石化储气库建库关键技术的研究进展。研究结果表明:①中石化储气库建设起步较晚,但发展潜力大;②中石化建库地质条件复杂,相对较差,但库址资源靠近消费区;③初步形成了包括库址筛选与评价、储气库动态密封性评价、地质重构、有效库容评价、库容参数与建库方案优化设计、全生命周期完整性评价等一系列复杂地质条件气藏型储气库建库关键技术;④同时开展了含水圈闭资源筛选、含水圈闭改建储气库地质评价、有效气顶形成机理、关键库容参数优化等关键技术研究,探索了含水层储气库建库关键技术;⑤攻关了盐穴储气库腔体设计与稳定性评价、多夹层垮塌与腔体形态控制等关键技术,厚夹层盐穴储气库建库技术取得突破性进展。结论认为,一系列建库关键技术有力地支撑了中石化储气库的建设和发展,助推了中石化天然气业务的快速有效发展。

盐岩地下储气库风险评价层次分析模型及应用

国内盐矿具有埋藏浅、盐层薄、夹层多、品位低等特点,导致盐岩地下储气库建设和运营面临诸多技术风险。在盐岩地下储气库风险因子模糊综合评价基础上,建立了层状盐岩储气库破坏、油气泄漏、地表沉降的3大事故风险层次分析模型,并构建了风险因子对3大事故影响程度判断矩阵;将建立的模型用于评价江苏金坛盐岩地下储库气的运营风险状况,确定出储气库3大事故风险因子影响权重分布和风险等级。研究结果表明:(1)储气库破坏应重点控制低压运行压力、运行时间和矿柱应力状态;(2)储气库泄漏应重点控制套管靴位置、夹层结合面滑动、高压运行压力和管道阀门受损;(3)储气库地表沉降应重点控制顶板厚度、低压运行压力和运行时间;(4)储气库破坏和泄漏属中等风险水平,储气库地表沉降属高风险水平。油气储库3大事故风险因子权重分布和风险等级的确定,为盐岩地下储气库风险调控提供了理论指导。

基于IAOA-KELM的储气库注采管柱内腐蚀速率预测

针对储气库注采管柱的内腐蚀速率预测问题,建立了基于阿基米德优化算法(Archimedes Optimization Algorithm,AOA)与核极限学习机(Kernel Extreme Learning Machine,KELM)相结合的模型提高腐蚀速率预测精度。通过引入佳点集、改进密度降低因子、采用黄金正弦算法缩小搜索空间,提高局部开发能力,利用改进阿基米德优化算法(Improved Archimedes Optimization Algorithm,IAOA)优化KELM正则化系数(C)和核函数参数(γ),进而建立IAOA-KELM储气库注采管柱内腐蚀速率预测模型;使用MATLAB软件运用该模型对某注采管柱内腐蚀数据集进行学习与预测,将IAOA-KELM模型与KELM、粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)-KELM、AOA-KELM结果进行预测误差对比。结果表明,IAOA-KELM模型的预测值与实际值较为拟合,其E RMSE为0.65%,E MAE为0.39%,R 2为99.83%,均优于其他模型。研究表明,IAOA-KELM模型能够更为准确地预测储气库注采管柱内腐蚀速率,为储气库注采管柱的运维及储气库的健康管理提供参考。

地下储气库建设技术研究现状及建议

为了及时把握地下储气库建设技术研究现状,系统地梳理了枯竭油气藏储气库、盐穴储气库、含水层构造储气库的建设及垫底气的设计、提高地下储气库有效储量和生产能力的相关技术、地面系统自动化控制等地下储气库通用技术研究现状及其应用情况。结论认为,我国地下储气库建设技术的研究现状可概括为:国内枯竭气藏建库技术基本成熟;枯竭油藏建库技术尚在摸索之中;盐穴储气库建库技术取得了长足的进步;含水层构造储气库的研究才刚起步。进而提出了我国今后一段时期地下储气库建设的相关建议:①枯竭油气藏仍是我国地下储气库建设的主要类型,应关注相关技术的发展;②盐穴储气库的相关技术需要持续关注,但应当将主要研究力量放在相对薄弱的技术环节上;③我国含水层构造储气库的建设应学习、消化国外相关技术,针对具体的地质条件,加快对注排机理、渗透机理、建库方式、建库周期、井网部署、方案设计和施工技术等的研究;④应高度重视地下储气库建设相关标准、规范的建立;⑤应高度重视地下储气库运行的风险管理。

天然气地下储气库类型及建设关键技术论述

随着社会的发展,世界各国对于天然气的需求量越来越大,这就要求采用各种技术措施来提高气藏采收率;而对于各个时期的供气需求差异,又必须采取相应的储气措施满足不同时期对天然气需求量。目前,世界上非常流行的一种方法是建立地下储气库,以此来满足地区间的季节调峰供气、事故应急供气和战略储备供气等需求。因此,对孔隙型、洞穴型地下储气库以及储气库钻井技术、注气/采气技术进行了深入研究分析,能够为地下储气库建设提供一套理论基础和指导意义,对地下储气库建设意义重大。

高速注采储气库井套管螺纹密封性研究

套管螺纹密封性是影响周期性高速注采作业的储库气井安全性的关键因素,因此保证储气库井的密封性完整极其重要。需要重点研究储气库井注采过程中对其套管柱密封性的影响,特别是循环注采过程中产生的交变载荷对储气库套管柱特殊螺纹接头密封结构性能的影响。基于有限元法理论,针对中国北部某储气库井所选用的特殊螺纹接头,结合储气库井实际工况和现场数据,建立套管接头螺纹有限元计算模型,研究了循环注采条件下,温度、注采压力、轴向载荷及点蚀对储气库套管螺纹密封状态的影响。结果表明,温度对套管螺纹接头的结构完整性和密封完整性影响较小,注采压力、轴向载荷和点蚀对其影响较大,需控制在一个较低值。研究可为储气库井套管柱密封失效判定及其套管柱设计提供参考。

国内地下储气库库址变化新趋势与发展建议

“十四五”期间,国内地下储气库巨大的调峰缺口与资源劣质化形成鲜明对比,储气库建设面临库址资源缺乏、技术难度升级等技术挑战。通过系统调研分析全球储气库类型及特征,提出了国内储气库库址变化新趋势;从建库新模式、理论技术、配套政策等方面探索了储气库建设发展对策,并针对国内天然气资源与市场分离、多调峰方式并存、储气库类型地域差异等特点,构建了储气库建设总体布局与数字化发展方向。研究得出,国内储气库库址呈现多样化、大型化、复杂化和数字化4大新趋势;通过采用大面积低渗透岩性气藏“三区带”和油藏气驱采油与储气库协同建库的新模式,能够激活一批库址资源,极大提升调峰能力;攻关储气地质体动态密封性评价、高速交互注采渗流机理与库容设计、复杂盐层造腔新工艺及提高空间动用等新技术,能大幅提升运行效率、降低安全风险。研究结果为充分挖掘库址资源、指导复杂储气库高效设计提供了科学支撑。

碳酸盐岩气藏改建储气库可行性综合地质分析——以川东地区WSC石炭系气藏为例

储气库建设是季节调峰和确保稳定供气的重要工程,而开展储气库可行性综合地质分析是储气库评价的基础,国内相关研究较少。基于川东地区WSC石炭系气藏的地质特征和现有勘探生产资料情况,建立了断层发育的裂缝性碳酸盐岩储层改建储气库的思路和流程。通过对研究区石炭系气藏沉积和储层分布特征分析认为,总体发育以Ⅱ、Ⅲ类储层为主的裂缝孔隙型储层,储层物性以黄二段下部的1亚段最好,南部的池30-池10-池18井区为最有利储层发育区,区内发育的9条大断层控制了构造圈闭的形态和规模。在储层特征研究的基础上,综合盖层完整性、断层稳定性和储层稳定性等方面进行综合地质分析,认为研究区盖层的遮盖力强、突破压力大、断层封闭性好、储集空间孔隙度渗透率高,综合储层物性特征评价、断层和盖层封闭性的评价结果,认为研究区石炭系气藏的地质条件良好,在地质评价角度上适宜改建储气库。

储气库井完整性管理关键要素研究

储气库作为我国天然气调峰及储备的重要设施,在能源战略中具有关键性意义。然而,当前储气库井的完整性管理面临着相关标准繁多、管理要素复杂等难题,限制了储气库井完整性管理的发展。针对上述问题,系统调研梳理了国内外储气库相关法律法规及标准规范,以储气库井完整性为研究目标,构建了储气库井完整性管理技术体系,并挖掘了储气库井完整性管理的关键要素。针对各关键要素,开展了标准规范的对标分析研究,制定了推荐执行标准,为储气库井完整性管理提供了理论和决策支持,从而保障储气库的安全运行。研究成果可为推动储气库井完整性管理的进一步发展提供借鉴与指引。

盐岩储气库稳定性评估模型与应用研究

为了解决盐岩储气库稳定性评估的模糊性和不确定性问题,降低事故发生的概率,提高判断准确度,将功效系数法引入盐岩储气库系统的评估与控制中,提出一种基于集成赋权-功效系数法的盐岩储气库稳定性评估模型。在所建评估体系下,运用反熵权法(AEW)、决策试验和评价试验法(DEMATEL)、改进组合数的有序加权平均C-OWA算子计算指标权重,三者优势互补,削弱了单一赋权方法的不足,并利用乘法合成原理获得综合权重。通过计算盐岩储气库的总功效系数值,评估整个系统的风险等级,最后利用实例,验证了模型的适用性与有效性。验证结果表明:该模型赋权方法可靠,计算结果贴近实际情况,能有效评估盐岩储气库的状态。

储气库注采工艺优化研究与应用

储气库建设对供气管网安全、平衡供气具有重要战略意义,在天然气调峰中起到举足轻重的作用。目前,储气库工艺存在压缩机组中体放空对空排放安全隐患和增压气润滑油超标、采出气轻烃超标、甘醇再生系统尾气对空排放、集输管线积盐腐蚀等问题。针对中体放空,设置放空引射装置,将排放物引至火炬集中排放,避免可燃气体站内聚集的隐患;针对润滑油含量超标(体积比为16×10^(−6)),设置高压除油器,降低增压气油含量,消除二次污染;通过对脱水装置吸收塔和再生装置优化,避免甘醇起泡失活;通过对甘醇再生气系统改造,实现再生气回收利用,降低环境污染,节约能耗。

储气库井在CO_(2)腐蚀作用下的环空带压安全管控

为加强储气库井在长期注采周期中的安全运行,考虑CO_(2)腐蚀对储气库井管柱的影响,建立管柱均匀腐蚀预测模型和剩余强度计算模型,在此基础上对储气库井A环空带压临界值进行计算,建立A环空带压临界控制图版。研究结果表明:在注采阶段,随着井深增大,油管柱腐蚀速率减小,而套管柱腐蚀速率先增大后减小;由于地层水和离子影响,采气阶段管柱衰减速率大于注气阶段;A环空带压临界值随油管的抗外挤强度减小而减小,油管的抗外挤强度为A环空带压临界值的主要影响因素;在储气库井正常运行时,选择初始壁厚更厚、初始强度更高的油管能够有效降低A环空带压临界值减小的速率。研究结果可为储气库井环空带压管理方案提供理论参考。

胜利油田储气库技术进展及发展方向

天然气地下储气库是战略储备、应急调峰、保障国家能源安全的重要基础设施,是老油田产业布局优化及绿色低碳转型发展的方向之一。胜利油田地质条件复杂,气藏埋藏浅、规模小、分布零散,油藏及含水圈闭资源丰富,但密封性评价难。针对这些特点,自“十三五”以来,储气库相关研究取得较大进展,先后完成了疏松砂岩气藏、气顶油藏和水层等不同类型储气库的研究和方案设计,建成了中国首座水淹废弃气藏型储气库——永21储气库,形成了具有胜利特色的水层型储气库目标筛选评价、水层型储气库注采运行优化设计、储气库圈闭密封性评价和储气库跟踪评价等关键技术。目前,其他类型储气库建设仍面临资料少、规模小、效益差、圈闭动态密封性评价难度大等问题和挑战,需要在油藏型储气库库址筛选评价、零散气砂体组合建库、高含水油藏协同建库等方面提出相应的技术对策和攻关方向,为胜利油田储气库规模建设、绿色发展提供技术支撑。

盐穴储气库溶腔促溶工具设计及流场优化分析

目前在盐穴储气库腔体的建造中,促溶工具缺乏参数优化过程,没有关于其技术参数与所形成腔体大小、形状之关系的阐释。为此,设计了延伸式快速溶腔促溶工具,利用Fluent软件对此工具的外流场进行仿真,研究喷嘴角度、入口排量和工具旋转速度对盐穴储气库前期的建槽大小、形状的影响。分析结果表明:该工具能实现工作状态可控、延伸自适应,且喷嘴可更换;45°喷嘴角度为建槽期的最佳建槽角度;入口排量越大,高速喷射流的喷射距离和喷射范围越大,但是当入口排量超过一定值时,其对喷射距离的增长幅值会快速减小;建议工具在工作时采用较低的转速,以减少单个高速喷射流的动能损耗。所得结论可为延伸式快速溶腔促溶工具的现场应用提供理论指导。

海上储气库先导试验地面工程建设实践与认识

N储气库是国内第一座海上储气库和第一座油藏改建储气库,先导试验阶段以经济效益为中心,优化方案和布局,充分利用油田已建设施,发挥已建系统潜力,通过加强设计管理、采购管理、施工管理、检测管理和HSE管理,成功达到了试验目的。在建设和运行实践中面对老旧系统评价治理、海上交通不便、压缩机采购周期长、生产运行不适应性等诸多难题,探索了利旧和租赁压缩机、合理协调海运、生产参数调整等管理办法,创新采用了浸泡清洗+钢丝球不卡堵清管、小管容短距离串联增注、气举排液快速建库等技术,在解决问题过程中积累了较丰富的经验做法,可为同类型储气库建设提供借鉴。

压缩空气储能地下储气库热力学改进模型研究

【目的】明晰地下储气库的热力学过程是压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)电站安全设计与运行调度的重要基础。【方法】现有地下储气库热力学模型在计算热量交换时,存在高压储气阶段热损失偏大和低压储气库阶段补热过多的不足。本文在全面分析地下储气库热力学模型理论基础合理性的前提下,先分析储气库热量计算偏差的形成根源;再提出改进模型。【结果】研究结果表明:现有的热力学计算解析模型忽略了CAES地下储气库在运行过程中温度分布的不均匀性,这种温度分布的不均匀导致储气室洞壁与压缩空气之间的对流换热模型失真,导致温度计算结果偏差大。考虑混合对流换热的改进模型二可以较好地解决储气阶段温度计算结果与真实结果之间偏差过大的问题。算例分析证明了改进模型二的合理性。【结论】本文的改进模型二可为CAES地下储气库容积优化设计与效率分析提供计算依据。

苏里格气田南区储气库下古生界岩溶古地貌测井建模动态研究

苏里格气田南区储气库奥陶系风化壳岩溶古地貌形态对天然气储集起着控制作用。通过对沉积、古地貌和今构造的进一步研究,以及对储层精细描述和三维地质建模研究。认为残余厚度法可用于研究区的古地貌分析方法,岩溶古地貌单元可划分为岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶盆地。

天然气地下储气库智能化建设关键技术及其发展趋势

中国储气库在数字化转型和智能化建设方面已经取得了重要成果,储气库智能化建设发展了油气藏-井筒-管网一体化耦合模拟和数字孪生等关键技术。搭建了智能储气库云平台框架,采用“数据+平台+应用”的建设模式,充分利用数据中心、物联网和工业互联网等新型基础设施,支撑各业务板块管理、研究、生产和服务等需求。储气库智能化建设研发了储气库信息化管理平台、储气库一体化综合管理平台、基于数字孪生一体化仿真的决策系统和储气库全生命周期数字化平台。智能储气库未来建设将重点发展地质体数字孪生、高精度建模、可视化动态展示、智能运营、实时智能风险预警、工业软件国产化以及北斗卫星导航系统、卫星互联网等新技术。