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。

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。

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。

基于C-FRAM的油气藏型地下储气库设计期关键风险因素辨识方法

油气藏型地下储气库设计工作围绕运营阶段的功能实现与建设阶段的相应改增建任务开展,前期的储气库设计偏差可能会对储气库建设乃至投产运营产生深远的影响。功能共振分析方法(FRAM)主要用于分析扰动在系统中的传播路径。由于储气库设计期需要综合的信息繁多、跨度广泛,为考虑在复杂网络中各功能模块的影响力,首先针对储气库设计期功能的特点提出一种考虑功能模块中心性的系统功能共振分析方法(C-FRAM),然后以重庆相国寺储气库为例开展案例分析,最后提出对设计期储气库的规模部署与下游供应调峰需求、地质实施方案、老井利用等方面的建议。结果表明:引入功能模块系统中心性有助于修正储气库设计期关键风险因素排序。

地下储气库应急响应优化方法:基于智能体协同响应建模语言

地下储气库作为调节天然气供需、优化气源配置和保障供气安全的重要设施。传统的储气库应急响应机制常常依赖于各应急机构的经验和判断,缺乏一个系统化、科学化的决策支持方法来确保信息在应急过程中的高效传递,实现应急响应方案的最大收益。对此,提出了一种储气库应急响应优化方法,采用智能体协同响应建模语言,构建了储气库应急响应模型,提出了一种基于深度优先搜索策略的应急响应方案处置收益计算方法,利用收益率作为应急协同方案的鲁棒性指标,确定最优协同响应方案。最后以重庆相国寺储气库应急流程为例开展案例分析,结果表明,相比于原应急方案,最优协同响应方案的响应结束耗时减少38.4%,收益率提高26.61%。结合优化算法后的协同响应方案在缩短耗时、提高处置收益方面效果明显。

提高油气采收率全国重点实验室、国家能源页岩气研发(实验)中心、国家能源致密油气研发中心、国家能源地下储气库研发中心 2024年度开放课题申请指南

为了充分发挥国家级实验平台的优势,履行国家级平台的社会责任和义务,广泛开展与国内外有关单位的合作研究,中国石油勘探开发研究院将资助承建的提高油气采收率全国重点实验室、国家能源页岩气研发(实验)中心、国家能源致密油气研发中心、国家能源地下储气库研发中心4个国家级实验平台设立开放课题,现发布如下。一、平台简介提高油气采收率全国重点实验室原为提高石油采收率国家重点实验室,是2006年我国首批依托企业建设的36个国家重点实验室之一。实验室先后创立了中国陆相油藏精细水驱、化学驱、热采、CO_(2)驱油与埋存等理论技术体系,水驱、化学驱技术保持国际领先,是我国提高采收率技术发源地、引领者和主力军,开创并引领了我国CCUS (CO_(2)捕集、利用及封存)产业的发展。近年来,实验室紧密围绕国家油气重大需求和“双碳”战略,坚持“四个面向”,坚持“支撑当前、引领未来”,独创性地研发智能水驱、绿色化学驱、低碳热力驱等大幅度提高采收率技术和CCUS全产业链特色技术,积极承担重大科技攻关任务,努力提升国内油气供应能力,分享世界优质油气资源,带动国家固碳端碳增汇产业发展,在支撑我国提高采收率和CCUS理论技术创新发展和产业升级中发挥了重要作用。

地下储气库露点控制工艺适应性分析及应用

地下储气库核心装置是露点控制装置,不同类型储气库具有不同的采出气组分、含水量、含烃量,可选露点控制工艺路线差别较大,国产吸附剂品质不一,对工艺路线的选择有一定的限制。针对上述问题,结合油气田的露点控制工艺,分析论证出地下储气库露点控制工艺的总体思路;结合储气库特点、溶剂特点及吸附剂特性等对低温冷凝法、溶剂吸收法、固体吸附剂吸附法等工艺进行分析论证和优缺点对比,提出注乙二醇防冻剂+J-T阀节流制冷工艺、三甘醇脱水工艺、硅胶吸附工艺等3种露点控制工艺;以典型地下储气库工程实例进行技术经济比选,提出适用于油气藏、盐穴型、水层型地下储气库的露点控制工艺。研究结果可为后续地下储气库的建设和设计提供借鉴。

中原地下储气库项目档案管理实践

地下储气库被誉为天然气“地下银行”,是集季节调峰、事故应急、国家战略储备等功能于一体的能源基础性设施。“十四五”以来,中国石油化工股份有限公司中原油田分公司(以下简称“中原油田分公司”)已陆续建成白9块、卫11、文13西、文24等多个储气库,不仅担负起区域调峰保供重任,还为京津冀、雄安新区、黄河流域生态环境保护与高质量发展提供了安全、绿色、低碳的能源保障,是华北地区“国家级地下储气库调峰中心”。

气藏型地下储气库的库存量曲线特征与达容规律

中国石油天然气集团公司2010年启动的第二批地下储气库正在陆续建成投产,地下储气库开始进入达容阶段,需要提前了解和掌握地下储气库库容量的达容规律和达容特征。为此,论述了气库达容物质平衡原理、气库达容库存量曲线特征和气库达容的普遍性规律,以气藏物质平衡理论为基础,阐述了地下储气库的库容参数与压力的对应逻辑关系,建立了库容量计算方程,定义了库容参数,以国内第一批地下储气库即大港储气库群的扩容达容生产实践为依据,建立了地下储气库逐步扩容达容的库存量曲线的基本模式,从技术上论述了库存量曲线的物理意义、曲线特征、关键点参数,并介绍了应用地下储气库生产动态资料绘制库存量曲线的方法,以气库物质平衡理论结合地下储气库扩容达容的库存量曲线特征,系统总结了地下储气库由开始扩容到多周期达容的普遍规律,为指导和掌握地下储气库的扩容达容规律提供了理论知识与技术方法。

基于Pipephase的地下储气库地面注入系统研究

随着传感技术和信息技术的快速发展和普及,石油和天然气行业以及天然气储存领域的信息不断增加。为了掌握储气库地面工程的运行规律并提高生产管理水平,我们对地下储气库地面注入系统进行了详细的研究。根据理想气体的状态方程,提出了注气井腔体压力的计算公式,并使用实际数据进行了验证。同时以井口压力计算公式为约束条件,并综合利用Pipephase模拟软件,模拟研究了单井腔体体积、注入流量对注入井腔体压力,注入站出口压力随注入时间变化的影响规律。最后利用Excel回归得到了注入井腔体压力和注入流量随注入时间变化的关系式。研究结果不仅可以为地下储气库地面系统建设和运行提供依据,也是数字化转型和智能化运营的基本保障。

中国石油地下储气库智能化建设进展及展望

在当前能源转型与安全形势日益严峻,中国石油地下储气库的智能化建设尤为重要。在可再生能源的快速发展面前,传统的储气方式已无法满足市场多元化的需求,亟需运营智能化手段提升管理的效率与安全性。地下储气库在平衡供需、保障能源安全方面发挥着关键的作用,也是实现气体资源合理利用的基础。搭建智能监控平台,实时的数据采集与分析,更好地掌握了储气库的运行状态,优化调度与维护,还能提高设备的可靠性,提升管理的科学化水平。不断引入智能传感器与自动化控制系统等新技术,提升储气库的自动化与智能化水平。同时,基于大数据分析的决策支持系统,提供了更为精准的依据,促进资源的高效利用。总之,中国石油地下储气库的智能化建设是适应时代发展的选择,将推动能源转型、保障能源安全。

地下储气库建设与环境保护协同机制探讨

地下储气库对于确保能源供应稳定具有举足轻重的作用。但在其建设与运营过程中,也可能对生态环境带来不容忽视的影响。因此,建立地下储气库建设与环境保护的协同机制显得尤为关键。本文将深入探讨地下储气库建设可能产生的环境影响,阐明协同机制的重要性,并针对如何平衡储气库建设与生态保护提出切实有效的建议和措施,以期实现双赢。

地下储气库成本动因及弹性管控分析

论文根据储气库业务的特点,分析了传统成本管理模式的局限,并提出转向战略成本管理模式的重要性,通过对生产过程中相对固定支出、与经营量直接相关变动支出、与经营量不直接相关的变动支出进行深入分析,从而可以更准确地了解成本构成和变化规律,建立弹性管控机制,进而采取有效措施进行成本优化。论文提出了弹性优化的主要措施,包括制定科学计划优化固定成本、源头把控优化动力材料成本、持续优化变动经营成本以及严格考核落地。最后,论文强调了开展企业战略成本管控的重要性,并提出了一系列深入分析和弹性管控措施,以助力企业实现高质量发展。

地下储气库与天然气驱油协同建设实践与认识

油藏型地下储气库(以下简称储气库)协同天然气驱油一体化建设是近年发展起来的一种新的储气库建库模式。为了进一步明确协同型储气库的优劣及应用前景,在分析储气库建设、天然气驱油现状的基础上,阐述了协同型储气库建库的技术原理、阶段划分和关键技术,从建库周期、工作模式、运行方式和风险评估4个方面与气藏型、盐穴型和含水层型储气库进行了对比,分析了一体化建库的优势和实施效果,并展望了应用前景。研究结果表明:①天然气驱油具有重力分异、混相驱替、压力扰动和纳米驱油机理作用,能够大幅度提高油藏的原油采收率;②协同型储气库建设包括驱油、协同和储气库3个阶段,其关键技术包括气窜防控、干预混相、井筒安全和地面集输与流体分离等;③协同型储气库具有建库周期短、油气双效益、周期应力弱等优势;④在试验区开展的一系列储气库协同天然气重力驱油建设试验已经取得了良好的效果,原油产量提高了3倍,中心井组采收率提高了30%,已累计注气7.6×10^(8)m^(3),累计产油114×10^(4)t,累计储气5.1×^10(8)m^(3),天然气调峰保供能力超过100×10^(4)m^(3)/d。结论认为,协同型储气库具有驱油和储气双重功能,能够大幅度提高原油采收率和天然气调峰保供能力,是油气上游业务提质增效的重要方向,值得大规模工业化推广。

中国地下储气库业务面临的挑战及对策建议

在地下储气库、气田、小型LNG等众多调峰方式中,前者是当今世界最主要的天然气储存方式和调峰手段。随着我国天然气工业的快速发展,天然气季节性调峰矛盾日益突出,如何实现地下储气库业务可持续发展已成为我国天然气产业面临的主要问题之一。为此,调研了国外地下储气库的发展现状及趋势,分析了我国地下储气库发展所面临的挑战:①建设明显滞后,调峰能力不足;②优质库源缺乏,建库地质条件复杂,建库成本高;③建设处于初级阶段,安全、科学运行管理经验不足;④建设、管理、使用主体相对分离,难以最大限度地发挥作用;⑤未实行单独的核算,难以体现储气库的经济效益。进而借鉴国外地下储气库的发展经验,结合我国天然气产业发展的实际情况,提出了我国地下储气库业务发展的建议:①强化战略布局,继续加大库址筛选力度,稳步推进地下储气库建设;②建立地下储气库专业技术和管理团队,加大地下储气库技术科研攻关力度;③逐步形成配套的储气库建设经营管理模式。

中国地下储气库现状及技术发展方向

中国地下储气库建设经过多年探索,已经进入一个新的发展阶段。已经投产的11座地下储气库群设计工作气量达到180×10~8 m^3,在国内天然气调峰安全保供中发挥了重要作用。但国内地下储气库建设仍面临不少困难:①储气库工作气量增长速度慢,落后于调峰需求量增长的速度;②建设工程技术难度大,投资成本高;③安全运行压力大,风险识别和控制困难;④库址资源少,建库条件复杂;⑤尤其是在现有天然气价格体制下,储气库难以通过自身运营获得经营效益。究其原因,主要是已经形成的运营方式和建库技术尚不足以应对市场和复杂地质条件所带来的挑战。为破解这一系列难题,在开展市场化运作模式探索的同时,更需要加大技术攻关力度,加强研究地质评价与气藏工程、钻井完井工程、储气库注采工程、地面配套工艺及储气库完整性评价等多个方面的核心技术,大幅提高储气库建库效率,以促进我国地下储气库的可持续发展。

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。

基于模糊综合评判法的地下储气库方案优选

地下储气库的设计方案涉及因素多,必须对方案从整体上进行综合评价,建立正确的决策模型,从而客观合理确定优选方案。介绍了改进层次分析法及模糊综合评价法的原理,提出了将改进层次分析法和模糊综合评价相结合的决策模型。将该决策模型应用于北京某地下储气库方案优选,在优选过程中考虑了影响地下储气库建设方案的8个主要因素,对备选的6个方案建立了“优、良、中、差”4个评价等级,利用改进的层次分析法确定了各因素的权重,并对各方案进行了模糊综合评价。结果表明该决策模型所选方案与实际所选方案一致,说明了该决策模型的适用性。

砂岩枯竭型气藏改建地下储气库方案设计配套技术

我国地下储气库建设尽管发展迅猛,但水平仍处于起步阶段,较为成熟实用的地下储气库设计技术与方法尚不多见。为此,总结了中国石油大港油田公司利用砂岩枯竭型气藏改建6座地下储气库的地质方案设计配套技术。该技术创新了大型地下储气库地质方案设计方案,明确了方案设计应遵循的主要程序及主体内容,创建了7项行之有效的配套设计技术,提出了26项气库评价与运行指标,形成了较为系统的方案设计模式与技术系列,对我国正在火热推进的地下储气库建设工作具有指导和借鉴意义。

为解决北京市季节调峰的大张坨地下储气库

由于北京市冬夏季用气量差在 7倍左右 ,而仅仅依靠输气管线自身调节能力 ,远远不能满足相差如此悬殊的供气与用气矛盾 ,因此急需建立地下储气库解决供需不平衡问题。大张坨地下储气库的建设即是在此背景下提出的我国第一座大型地下储气库建设项目。文章通过国内外有关资料的调研分析 ,总结出地下储气库建库地质筛选原则 ;并以大张坨地下储气库地质设计方案研究为例 ,在对该气藏的构造、圈闭、断层、储层、盖层等进行深入的建库地质分析及评价基础上 ,综合利用多种方法落实了气库库容量 ,并结合北京市用气规律动用物质平衡原理和数值模拟技术设计了气库运行基本指标 ,同时利用试井资料及气井节点法计算软件确定了气井合理产能。在此基础上设计并优选了设计指标 :工作气量为 6 .0× 10 8m3 ,日调峰为 5 0 0× 10 4 m3