异常高压枯竭气藏型储气库地质体四维地质力学分析——以西南X储气库为例

异常高压气藏开发阶段压力变化幅度较大,且其改建储气库后交变注采阶段上限压力无法达到原始地层压力,在其地质力学问题评价时,常规方法不适用,缺乏系统的评价技术。为了更好地保障异常高压气藏型储气库安全、高效的运行,以X异常高压枯竭气藏为对象,选取开发末期储层压力场和地质力学数值模拟得到的应力、应变场进行数据交互传递,建立圈闭地应力-储层渗流动态耦合模型,采用有限差分与有限元结合的方法,以储气库圈闭为基本评价单元,系统、准确地评价圈闭地质体的四维地质力学问题,形成异常高压枯竭气藏型储气库圈闭地质体四维地质力学问题评价技术,为同类气藏改建储气库后的地质力学问题评价提供技术支撑。

浅层枯竭型气藏储气库钻井关键技术

由枯竭型气藏改建而成的S储气库具有埋藏浅、衰竭程度高、压力系数低、运行周期长等特点,主要技术难题为储层保护和井筒完整性。针对S储气库的地质特点和生产要求,通过对井身结构、钻井液屏蔽暂堵体系、套管选材和气密封扣、水泥浆体系等方面进行研究,形成了浅层枯竭型气藏储气库钻井配套技术,并安全高效地应用于18口注采井及监测井的钻完井作业。现场试气压力恢复数据解释储层表皮系数为负值,储层保护效果明显;施工后环空各压力系统不互窜,井筒完整性良好。气库目前注采正常,运行良好,为国内类似储气库建设提供一定的借鉴。

底水驱枯竭气藏型天然气地下储气库注采动态的数值模拟

通过建立底水驱枯竭气藏型天然气地下储气库的注采动态数学模型，采用分数步长解法，以储库平均地层压力和含水饱和度的动态变化特征为目标函数，数值模拟出储气的历史过程，预测储库的储存容量，研究储库注采的动态特征。

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。

枯竭型气藏储气库完井工艺技术优化研究

在地下储气库、气田、小型LNG等众多调峰方式中,地下储气库仍是当今世界最主要的天然气储存方式和调峰手段。继西南地区第一座储气库—相国寺储气库建立以来,目前正启动相国寺储气库扩容工程,未来的十年内西南油气田将新建5个储气库,形成工作气量达100×10^8 m^3,日调峰采气量超过8300×10^4 m^3的储气库群。针对枯竭型气藏储气库,具有地层压力系数低的特点,在考虑完井工艺时不仅要充分发挥注采井的产能,保证储气库的应急调峰能力,同时还要保障注采井安全、高效注采,增加气井寿命。储气库在强注强采工况下,管柱会发生高频振动,导致管柱螺纹和封隔器疲劳失效,需进一步开展光纤监测管柱振动的研究。结合枯竭型气藏的特点,通过总结相国寺和国外储气库注采井完井方式、油管选择、注采管柱结构、井下工具及井口装置等工艺技术,为新建储气库完井设计提供依据。

枯竭气藏型储气库储层应力敏感性实验研究

枯竭气藏型储气库储层在储气库“强注快采”、“大吞大吐”运行时,对储层压力反复升降过程中应力敏感性的认识不清,结合目标储气库地质、开发特征,通过室内实验开展工况条件下多周期注采循环岩石渗透率应力敏感性评价、孔隙度应力敏感性评价,为储气库注采参数优化和库容评价提供依据。实验结果表明,多轮次注采压力升降过程中,气库储层岩石渗透率下降,但随着注采轮次的增加,渗透率下降幅度减小,存在明显的渗透率滞后效应。岩心渗透率、孔隙度和压缩系数的应力敏感性较弱,从应力敏感性角度分析,枯竭气藏适宜选做储气库库址,并能有效运行。

枯竭型砂岩气藏改建地下储气库可行性研究

枯竭型砂岩气库工程一般由枯竭型砂岩气藏为址改建,目前是世界上最为普遍的储存运输方式和天然气储备更新手段,具有可存储空间面积大、储气设备维护成本低、安全系数较高等众多显著技术优点。而气库选址及注采井钻井系统工程开发建设又是我国大规模地下枯竭型砂岩气储集气库的建设工程中耗资量大、历时跨度是最长的复杂的地下工程建设管理环节,注采井钻井系统工程井筒完整性可有效的直接影响整个地下石油枯竭型砂岩气及长期安全生产管理运营及工作场所的运行总体安全性度和系统可靠性。我国在通过相当长时间里的大型科技研究攻关工程和建设实践,目前也已基本上初步系统地建立了包括设计、枯竭型砂岩气库注采井钻完井技术、气库动态分析评价及气库监测技术评价等一系列特色技术环节的枯竭型砂岩储气库技术体系。

相国寺储气库注采气井的安全风险及对策建议

四川盆地相国寺地下储气库是我国西南地区第一个储气库，其安全平稳运行关系到整个西南地区的用气需求和经济发展。国内外地下储气库事故的统计分析结果表明，注采气井的安全风险相对较大。目前相国寺储气库地层运行压力为11．7～28．0MPa，CO2分压为O．53MPa，加之生产前期天然气中还含有钻井液、盐酸、凝析水以及少量H2S等物质，腐蚀环境也较为复杂。为此，根据相国寺注采气井油、套管的材质、固井水泥体系、井下安全阀和封隔器的类型，结合相关文献和实验资料，开展了注采气井的安全风险分析。结果表明：注采气井的油管和套管主要因腐蚀、冲蚀和应力变化的影响导致失效；水泥胶结质量和测井方法的影响将导致固井质量存在缺陷；井下安全阀主要因液压系统和控制线路故障、冲蚀和人为操作不当等原因导致失灵；封隔器主要因应力变化、腐蚀及密封元件变形等原因导致封隔失效。根据存在的这些安全风险，提出了相应的对策措施建议，可为相国寺及类似地下储气库的安全生产和管理提供参考。

CO_2作垫层气时储气库敏感性参数分析

天然气地下储气库在能源结构调整及天然气的调峰中起着决定性的作用。用CO_2作储气库垫层气既可实现碳的地质埋存,又可提高天然气采收率,节约资金。在储气库注采运行过程中,储气库储层压力、流体饱和度等会发生周期性变化,流体渗流能力不断变化,作垫层气的CO_2气体与天然气的混气问题将不可避免。为指导储气库最优运行控制,必须研究垫层气与天然气混气现象的生成与发展,分析其主要影响参数及影响方式。采用数值模拟方法建立储气库机理模型,对垫层气注入方式、注入比例、储层渗透率等主要因素对垫层气与天然气的影响进行分析。结果表明,垫层气注入量、混气压力、注采速度等因素对混气有着明显的影响。研究结果对于储气库的最优运行控制,避免过度混气,影响采出气质量具有指导意义。

相国寺地下储气库钻井难点及技术对策

相国寺储气库是我国西南地区第一个开建的储气库,是典型的枯竭型碳酸盐岩油气藏。储气库具有运行周期长,注采井要求强注强采,周期循环等特殊要求,因此对注采井井筒完整性要求非常高。相国寺储气库除对注采井井筒完整性要求高外,其构造本身目前有多个产层压力系数低于 1. 0; 出露地层老,极易井漏; 属典型的高陡构造,自然井斜规律性强; 井漏与垮塌并存; 构造内煤矿、石膏矿多,属风景区和自然保护区,对安全钻井带来极大难度。文章针对相国寺储气库钻井难点,提出了优化井身结构设计、优选气体钻井方式、合理部署丛式井组和优化井眼轨迹、采用管外封隔器和柔性水泥浆体系、采用防砂筛管完井等技术对策。该储气库的建成,将为西南地区储气库建设起到非常重要的示范作用,并提供很好的技术支撑。

呼图壁储气库注采气井射孔工艺技术的研究与应用

呼图壁储气库是2010年由中石油股份公司启动的国内六大储气库建设项目之一,于2011年下半年开始投入开发。为确保储气库气井满足长期大排量注采并安全有效运行30年的设计要求,按照前期项目可行性研究及工程方案设计,储气库注采直井均设计采用气密封防腐油管、永久封隔器及井下安全阀,并采用射孔方式进行完井。由于呼图壁气田目前已处于开发后期,地层压力系数低(0.46),射孔及完井过程工艺复杂、周期长,储层保护难度大,根据储气库气井完井结构特点,结合射孔作业的不同点火工艺技术分析,设计出适用于呼图壁枯竭型气藏储气库注采直井射孔完井的工艺技术,现场应用成功实施。

砂岩枯竭型气藏改建地下储气库方案设计配套技术

在当前的技术条件支持下,已建成并正常运行的地下储气库工作气量比例仅占整体天然气消费量的5%以下,与市场需求之间存在较大的差异。虽然地下储气库的建设量、建设规模正持续提升,但还未形成与之相对应的配套技术,故而对整个地下储气库的运行产生了极为不良的影响。文章主要针对这一实际情况,以砂岩枯竭型气藏作为研究对象,探讨改建地下储气库方案设计相关配套技术,以期有助于推进地下储气库建设工作。