呼图壁储气库全周期交互注采动态评价方法

地下储气库兼具季节调峰和能源战略储备的双重功能,其气井兼具注气和采气功能,相比于采气过程,高压注气过程更具风险性,而且动态评价方法匮乏。注气动态评价是地下储气库安全运行的核心技术之一,其评价准确与否直接关系到储气库的达容效果和调峰能力。基于呼图壁储气库的交互注采运行规律,借鉴采气不稳定产量分析方法,提出一种适用于呼图壁储气库注气运行的渗流模型,通过一系列数学变换创建无因次注气分析图版和拟合方法,再将不稳定注气分析得到的井控半径、表皮系数、渗透率等储渗参数耦合到不稳定注气方程中,实现单井全生命周期的注采历史拟合,并根据应急调峰和地面配套实际情况进行单井压力预测。实践表明,此方法不仅实现了对储气库交互运行中注气能力的定量评价,还能够实现对压力的准确预测,为指导优化配注提供依据。

呼图壁储气库紫泥泉子组紫二砂层组储集层新认识

为保证北疆地区稳定供气和西气东输二线战略安全,选定呼图壁气田改建地下储气库。根据新的钻井取心及测井等资料,对储气库紫泥泉子组紫二砂层组储集层岩石矿物组成和物性变化等进行了分析,将储集层分为好储集层、中等储集层、较差储集层和差-非储集层,认为E1-2z1-12层属于中等储集层,从而为后期改建的地下储气库稳步运行与逐步扩容提供了依据。

新疆油田呼图壁储气库气井管柱腐蚀实验研究

新疆油田公司依据中石油股份公司储气库建设要求,启动了"呼图壁气田改建储气库"建设工作。储气库的主要气源是从土库曼斯坦进关的天然气,该天然气中CO2≤2%,CO2分压最大为0.68MPa,采出时在井口及井底,天然气的含水量普遍高于对应温度、压力下的天然气饱和含水汽量,即低于露点温度,会导致较为严重的CO2腐蚀。通过分析知道呼图壁气田影响二氧化碳腐蚀的环境影响因素主要有二氧化碳分压、地层水矿化度及Cl-含量、温度、流速等,由此设计了室内模拟实验条件;评价了P110、3Cr110、普通13Cr110、HP1-13Cr110抗CO2(含Cl-)腐蚀性能。得到了室内模拟条件下,不同目标管材的平均腐蚀速率与局部腐蚀速率,根据实验结果确定不同管材的腐蚀状况,为储气库气井管柱的选材提供依据。

呼图壁储气库监测井完井技术及应用

呼图壁储气库作为中国枯竭气藏型储气库库容最大、调峰能力最强的储气库,在季节调峰和战略储备方面发挥着重要作用。自2013年投运以来,为实现高效注采、安全平稳运行目标,新疆油田公司储气库作业区深化储气库地下情况研究,利用孔渗特征分析、岩心突破等实验和网罗全区监测井系统,更好实现动态监测,同时求取地层压力、温度、流体性质等动、静态资料,监测地层压力、温度变化,以及气液界面、流体运移等情况。

新疆油田呼图壁储气库气井二氧化碳腐蚀因素初探

呼图壁气田储气库的气源以土库曼斯坦进关的天然气为主,预计储气库采出阶段二氧化碳分压(Pco2)为0.68MPa,气井可能存在CO2严重腐蚀。因此,主要研究呼图壁气田影响二氧化碳腐蚀的环境因素,通过Predict2.0钢铁腐蚀预测软件对碳钢、低合金钢油管材质进行均匀腐蚀速率的理论模拟(包括温度、CO2分压、Cl-浓度、含油率、流速等环境影响因素),由此预测管柱的腐蚀状况。为储气库气井采取恰当的防腐措施提供依据。

呼图壁储气库多井试井分析

试井技术是获取储层渗流参数及地层压力的重要手段,呼图壁储气库单井不稳定试井受邻井干扰严重,利用常规单井试井解释方法难以获取准确的储层参数。通过建立同时考虑储层边界和井间干扰影响的多井试井模型,实施多井试井解释,获取准确的地层参数,指导储气库的运行。

呼图壁储气库天然气脱水工艺优化

基于呼图壁储气库集注站采出天然气处理的工艺流程,针对供应西气东输二线的天然气节流后压力不足,应急工况下水露点存在一定风险的问题,对现有天然气脱水工艺流程进行改造。采用PR状态方程进行工艺模拟,用HYSYS软件分别建立三甘醇脱水和丙烷制冷脱水两种仿真模型,对主要工艺参数进行敏感性分析。结果表明,降低三甘醇循环量、重沸器温度和汽提气量能够降低三甘醇脱水工艺的能耗;降低丙烷制冷脱水工艺的天然气预冷温度和丙烷冷凝温度,提高丙烷蒸发温度,有助于压缩机节能降耗。综合两种方案技术经济特性,推荐采用丙烷制冷脱水工艺以满足外输天然气水露点控制要求和压力要求。

胺基抑制剂在呼图壁储气库HUK25井的应用

胺基抑制剂SIAT含有极性胺基,易被粘土优先吸附,可固定粘土片层的间距,降低粘土水化膨胀,具有良好的抑制效果。胺基抑制剂与呼图壁储气库原设计钻井液体系具有良好的配伍性,提升了原有体系的抑制性。针对安集海河组地层的水敏性起到了积极的抑制作用,有效的保证了井眼稳定,对后续的电测、下套管等作业提供了良好的井眼。胺基抑制剂在呼图壁储气库的成功应用,将为南缘顺利钻穿安集海河组地层提供一种新的思路,为大面积推广使用该处理剂起到了积极的作用。

基于高精度时变微重力方法研究呼图壁储气库地下介质密度变化特征

文中利用呼图壁地下储气库7期流动重力资料,采用经典平差整体计算,得到研究区域内各监测点的相对重力变化量,结合储气库注采压力的相关数据,获取该区域重力场时空变化特征与注采压力之间的响应关系图像,最后以呼图壁地下储气库地表观测的重力场动态变化数据为基础,采用地下密度变化异常体空间分布的紧凑重力反演算法模拟计算呼图壁储气库地下物质的密度时序变化及库体的形态构造的分布特征。研究表明,根据不同时期地下储气库注采变化量的差异,模拟计算得到呼图壁储气库地下密度变化的最佳深度约为3500m,其地下物质介质密度变化的最大值约为±0.7kg/m^(3)。不同时期的密度变化图像也可清晰地反映出该储气库内部的构造结构呈NW-SE走向,且库体内构造形态结构分布与呼图壁储气库地质构造的分布特征基本吻合。

呼图壁储气库勺型水平井钻井关键技术

呼图壁储气库受地面条件限制,为有效动用井口下方优质储气层,采用勺型水平井钻井技术,增大水平段长度和储层接触面积,有效提高单井注采能力。勺型水平井由于井眼轨迹及钻具受力复杂,钻井摩阻、扭矩较大,且呼图壁地区反向大尺寸井眼造斜,给水平井井壁稳定性、井眼轨迹控制、降摩减阻及钻井提速等带来了更大的难度。通过井壁稳定性分析,确定最大水平主应力方向为23°,沿最大水平主应力方向钻进井眼最稳定;通过优选钻井液体系、优化通井钻具组合、降摩减阻等措施,确保了反向造斜段套管的安全下入;通过井眼轨迹优化、“一趟钻”PDC钻头及旋转导向技术,实现了四开一趟钻,保证了呼图壁勺型水平井7#的顺利实施,水平段长度较同时期相邻水平井增加了245 m,平均机械钻速提高了9.6%,钻井周期缩短了3.0%。呼图壁储气库勺型水平井的成功实施,为呼图壁储气库高效开发提供强有力的技术保障,也为国内各油气藏型储气库建设提供了借鉴。

呼图壁储气库试气技术

呼图壁储气库是目前我国最大的储气库,地层压力系数低,射孔及完井过程工艺复杂、周期长,储层保护难度大。针对呼图壁储气库注采气井试气作业,对井筒作业及试气工程工艺技术进行了分析,对特殊工艺及取得的经验进行了总结,打造了储气库"气藏—井筒—地面"一体化模式,旨为该地区后续试气施工提供了经验借鉴。

新疆油田呼图壁储气库钻井技术实践

呼图壁储气库是国家投资的国家资源储备和能源建设的大型重点项目,主要用于季节调峰和战略储备。设计新钻注采井30口(其中直井26口、水平井4口)、监测井5口、污水回注井2口。储气库强注、强采,对固井质量和井筒的完整性要求高。因此,呼图壁储气库建设钻完井施工技术要求有效控制各施工环节,采用先进、适用、可靠性高的技术和装备,以确保储气库的安全、高效运行。在钻井施工中针对钻井施工难点,通过优选钻头、优化钻具组合和钻井参数,优选钾基聚磺屏蔽钻井液体系等工艺完成了HUk20、21、24、25井的施工任务,加快了储气库钻井速度、为国家能源储备和能源建设做出了应有的贡献,为施工同类型的井提供了成功的经验。

新疆呼图壁储气库工程安全仪表系统设计

近年来,中国向国外大规模引进(西二线、西三线)天然气,安全平稳供气面临极大挑战。储气库由于在调峰和保障供气安全方面具有不可替代的作用和明显优势,它的建设越来越受到国家政府的重视。本文以安全仪表系统(SIS)定义入手,着重介绍了新疆呼图壁储气库SIS系统的设计内容,为今后更好的做好储气库控制系统的安全性设计提供借鉴。

呼图壁储气库试井资料解释方法探讨

呼图壁储气库测试资料受井间、边界以及其它因素干扰较为普遍,变井储和边界干扰问题突出。常规试井解释软件无法准确利用不稳定试井模型解释出准确的地层压力及储层渗流参数,测试时由于单井间压力差异大,部分井也出现压力上升的异常现象,不稳定试井解释困难。现研究了储气库试井资料的特点和规律,分析了目前呼图壁储气库试井资料解释中存在的问题,尝试利用Swift试井解释软件平台解释了部分存在干扰影响的实例井。与其它试井解释软件相比,Swift试井解释软件平台在呼图壁储气库资料解释中具有更好的适用性,能够有效地解决压力及其导数曲线末端严重上翘或下坠的资料解释问题。

利用背景噪声研究新疆呼图壁储气库周边浅层介质结构及其变化

呼图壁地下储气库依托于枯竭的呼图壁气田建设而成,是中国继大张坨储气库之后投入建设使用的第2个储气库,为我国目前容量最大的天然气储气库。它通过夏季储气、冬季采气实现天然气的供需平衡,有效解决了新疆地区,尤其是,天山北坡经济带面临的冬季"气荒"问题,并为保障西气东输稳定供气和国家能源战略储备发挥重要作用。该储气库地处准噶尔盆地南缘北天山山前坳陷带内的呼图壁背斜上,其所在的天山北侧活动构造带是我国主要的地震活动带之一。研究该地区局部的浅层速度结构和介质变化特性对于保证该储气库安全运营,监测区域地震活动性,评估场地效应等都具有重要的意义。前人对包括呼图壁储气库在内的天山造山带至准噶尔盆地转换区域的深部地质构造特征已经有了许多研究,但是,在该地区浅层速度结构和介质变化等方面的研究几乎是一片空白。地震背景噪声互相关是一种新近发展起来的方法,主要是通过对两个台站记录到的地震背景噪声进行互相关运算来得到两个台站间的格林函数,从而用于地下结构成像或者介质变化的研究中。近年来,高频背景噪声由于可能存在较多的体波成分,且高频面波可以较好地反映浅层介质信息而逐渐引起关注。因此,本文将以从背景噪声中提取的这种高频面波信号作为工具,围绕新疆呼图壁储气库地区浅层结构成像和介质变化两个关键的科学问题,开展了以下4个方面的研究工作:(1)新疆地区流动地震观测背景噪声特征。利用目前通用的台基噪声分析方法,通过计算单条记录的加速度功率谱密度并统计一定时间段内的功率谱概率密度函数,研究了该地区的噪声来源及其特征。结果表明,研究区域由于超厚沉积层和显著人为活动的影响,大部分台站的背景噪声水平在高频段接近甚至超过全球高噪声模型,部分台站在全频段均超过全球高噪声模型。噪声成分主要是高频人为噪声和微震噪声,其中,新疆由于距离海洋较远微震噪声相对较低,而人为噪声频带范围较宽,强度较大,甚至超过高噪声模型,有助于提取两接收点之间的高频面波格林函数,从而获取浅层的介质信息,说明在该地区进行高频面波成像及浅层介质变化研究是可行的。(2)新疆呼图壁地区高频噪声成像。利用背景噪声互相关方法计算了不同台站对之间的格林函数,然后利用多重滤波方法获取了对应的瑞雷面波频散曲线,给出了一个平均的剪切波速度模型,并反演了不同周期对应的二维群速度分布图像。平均剪切波速度模型对应于近地表区域剧烈变化且砂泥岩交互的岩性特征。420?500 m处出现一个明显的低速层,可能与松散砂砾层有关。该浅层速度模型对于研究呼图壁储气库的上覆地层特性,近地表场地效应评估,去除浅层影响都具有重要的参考价值;不同周期的群速度图像均显示呼图壁和呼图壁北断裂处于高、低群速度过渡带,由于呼图壁〇〇1号井北断裂的北部并没有路径覆盖,无法观测到其两侧的速度差异。此外,在储气库西南边的台站附近,存在着一些明显的高速异常,推断是由于接近造山带引起的。对比不同深度的群速度分布图像,除了随深度有一个增加的趋势之外,纵向差异性较小。(3)新疆呼图壁地区地下介质特性变化。利用背景噪声互相关方法对呼图壁储气库区域的地下波速变化进行了初步分析,发现了可能与储气库充放气和地下水位变化有关的波速变化。但是,由于本文所选用的时间长度有限,只观测到了一个季节性的周期变化,未来需要进一步进行更长时间的观测来分析各种可能的影响因素。在该区域附近布设了气枪信号发射台,气枪震源具有高度可重复性,目前为止已经积累了大量的实验数据,利用互相关检测气枪信号的直达波到时,能够监测地下介质的微弱波速变化。采用这种主动观测系统,与本文的被动成像结果进行比较,可以通过互相验证以精确分析地下介质变化的时空分布特征。(4)垂直井孔台站在近地表介质特性研究中的效果初探。利用云南普洱大寨井的地表与井下噪声记录,研究了深丼观测对噪声水平的影响。发现该井下地震计在降低频率大于1 Hz的噪声上有明显的效果,尤其对于5 Hz附近的噪声,可降低达40 dB之多;当频率大于10 Hz时,随着频率的增加,降低噪声的水平逐渐降低。事实上,井下观测除了具有压制噪声的作用之外,还具有其他一些独特的优势。利用正则反卷积方法对距离台站150km内的10个近震事件开展了分析,构建了自375 m深度至地表之间的格林函数,并从中识别出入射波及地表反射波,从而获得了浅层的平均速度结构。以其中一个地震事件为例计算得到的直达波和地表反射波的理论到时与反卷积结果获取的实际到时差基本一致,说明平均速度是可靠的。由钻孔地质资料估算的初始速度模型可以看出,该地区的地下浅层结构存在多个较大的波阻抗界面,当地震波在从井孔基部传播至地表的过程中,发生了多次反射,而传播至地表后,从地表反射回井下地震计的能量明显减小。这是导致反卷积波场上入射波和地表反射波之间存在多个峰值,而且地表反射波的振幅相对弱于入射波甚至无法识别的原因。该结果为在新疆呼图壁地区利用井下观测进行地下结构及其变化的研究提供了方法参考。

呼图壁储气库土壤气地球化学特征及应力状态变化响应

地震与构造活动能够引起地下气体释放。地球内部的物理化学场变化、板块间的相互作用均会使得地下深部气体逸出。在地下应力的作用下,地壳会产生大量裂缝,为地下气体的释放提供通道,尤其是在地壳薄弱带,如断裂带、板块边界、火山等处,集中释放地下气体。因此,土壤中气体的浓度可能会因为地下应力的变化而改变。已有大量断裂带土壤气测量结果验证了土壤气组分浓度高值点与断裂带位置具有一致性,同时,断裂带土壤气对地壳应力状态以及地震活动的响应较为灵敏,我国多年的地震监测实践表明,在地震前后常出现断层土壤气异常现象。断裂带土壤气中的汞、氡、氢气、二氧化碳等常被用来研究断层活动性以及断层结构特征等。目前,断层土壤气与介质中压力的变化关系成为研究方向之一。据悉,2013年开始建设的新疆呼图壁地下储气库,自建成以来一直按照年循环的“注入/采出”模式运行。储气库的定期加压存储与减压释放气体的变化过程,为研究应力变化引起的土壤气变化问题提供了天然试验场。

新疆油田呼图壁储气库气井油套环空保护液性能研究与应用

呼图壁储气库气井完井工程中,采用向油、套管空间内注入环空保护液解决套管—油管环形空间内存在的二氧化碳腐蚀问题。研究了适用于储气库气井完井工艺的YJ-1油基环空保护液,室内对其主要性能进行了研究,结果表明,该体系具有稳定性好、高温下不自聚、无腐蚀以及施工安全。已应用于现场8井次。

新疆呼图壁地下储气库断层气体地球化学特征研究

Rn、CO_(2)、Hg、H_(2)等断层气体被广泛应用于断层活动性以及断层结构特征的研究。当前,研究介质中压力变化与断层气间的关系是断层气映震研究的主要技术方法之一。新疆呼图壁地下储气库自建成以来,每年以周期性循环“注入/采出”模式运行,该运行模式带来的储气库气压变化会影响周围地区的地震活动。同时,这一定期加压存储与减压释放气体的过程为研究应力变化引起的断层气变化提供了天然的实验场。通过对呼图壁储气库开展断层气定期流动测量以及定点连续观测,获取反复加载、卸载气体过程中储气库及周边区域断层气体Rn、CO_(2)、Hg、H_(2)浓度的变化特征,在储气库区域内观测到明显的Hg、H_(2)浓度高值现象,其最大值分别为190ng/m^(3)和725.40ppm,且其空间分布特征表现为在储气库加压存储过程中,储气库区域内注采井附近的气体浓度高于储气库区域外;此外,长期连续观测结果表明,断层气H_(2)与储气库的压力变化存在一定的关系,H_(2)对储气库内压力变化的响应更为灵敏。对呼图壁储气库应力变化引起的断层气变化特征进行分析,可以认识不同应力状态下断层气变化特征,为地震台站勘选与建设、震情跟踪以及异常落实等提供地球化学科技支撑。

2016年度呼图壁地下天然储气库对周缘微地震活动性的影响

呼图壁储气库是中国目前存储量最大的天然气储气库,位于新疆准噶尔盆地南缘,北天山山前坳陷带内的呼图壁背斜上.储气库靠近百万人口大城市乌鲁木齐,气库的注放气活动对其周缘地震活动的长期影响是事关生产和生活的重要安全问题.本文以呼图壁储气库为中心,在86.5°E—87.5°E,43.5°N—44.5°N的范围内,基于新疆维吾尔自治区地震局在该区域建立的密集流动台阵数据,应用模板匹配滤波技术对2016年全年的波形数据进行搜索识别,检测到遗漏地震事件151个,完善扩充了原有地震目录,使得该区域完备震级由1.1降到约0.7.通过分析新目录中404个地震的时空分布规律,我们发现2016年,即气库建成第三年以后,储气库的气压变化依然会影响周缘地区的地震活动.当储气库的气压增大到超过约22 MPa的阈值后,较小的气压波动也会导致该区域地震活动性明显增强;气压变化对距储气库中心最远约40 km范围内区域的地震活动存在较为明显的影响.

呼图壁地下储气库构造气体地球化学特征

动力加卸载过程中的断层气体运移和富集特征,是评价地下介质受力状态和构造活动程度的重要指标之一。呼图壁地下储气库为研究气体地球化学变化特征与应力应变之间的关系提供了天然的实验场地。呼图壁地下储气库加压存储阶段,土壤气中Rn、CO_2、Hg和H_2浓度的观测结果表明,在非储气库区和断层处,土壤气浓度及变化趋势为背景值特征,可能揭示出断层的活动状态较弱。而在储气库区内观测到了土壤气中H_2和Hg浓度显著升高的现象,最大值分别为5.551×10^(-4)和53ng/m^3,而且H_2和Hg浓度异常的测量位置较为一致。土壤气中Hg、H_2与Rn、CO_2的差异性变化趋势,可能与气体的产生机理和响应机制不同有关。土壤气中H_2和Hg的浓度可反映出地下储气库内的压力变化和裂隙通道,可揭示出储气库注气对断层活动性的影响程度。研究结果为分析呼图壁地下储气库注采气对断层活动性的影响提供了新的依据。