“Extreme utilization” theory and practice in gas storages with complex geological conditions

Based on more than 20-year operation of gas storages with complex geological conditions and a series of research findings, the pressure-bearing dynamics mechanism of geological body is revealed. With the discovery of gas-water flowing law of multi-cycle relative permeability hysteresis and differential utilization in zones, the extreme utilization theory targeting at the maximum amount of stored gas, maximum injection-production capacity and maximum efficiency in space utilization is proposed to support the three-in-one evaluation method of the maximum pressure-bearing capacity of geological body, maximum well production capacity and maximum peak shaving capacity of storage space. This study realizes the full potential of gas storage(storage capacity) at maximum pressure, maximum formation-wellbore coordinate production, optimum well spacing density match with finite-time unsteady flow, and peaking shaving capacity at minimum pressure, achieving perfect balance between security and capacity. Operation in gas storages, such as Hutubi in Xinjiang, Xiangguosi in Xinan, and Shuang6 in Liaohe, proves that extreme utilization theory has promoted high quality development of gas storages in China.

复杂地质条件储气库“极限动用”理论与实践

针对复杂地质条件储气库,基于20余年的运行实践,结合储气库系列攻关成果,揭示了储气地质体承压动力学机制,发现了“多轮相渗滞后”和“分区差异动用”气水互驱渗流规律,提出了以“储气库储气最多、井注入产出能力最大、空间利用效率最高”为目标的复杂地质条件储气库“极限动用”理论,形成了储气地质体极限承压、井极限产能、储气空间极限调峰能力三位一体的评价方法。实现了储气地质体在上限压力条件下获得最大储气空间(库容)、充分发挥地层-井筒气体流动协调的井极限产能以及满足有限时率不稳定渗流条件的最佳井网密度,获得下限压力条件下的最大调峰能力,达到安全和能力的双重极限效果。新疆呼图壁、西南相国寺、辽河双6等地下储气库的运行实践证明,“极限动用”理论有力推动了中国储气库业务高质量发展。

微地震监测在油气藏型储气库地质体完整性评价中的应用

油气藏型储气库是利用枯竭油气藏改建而成的地下储气空间,是最主要储气库类型。与国外油气藏型储气库相比,中国储气库地质体大多为复杂断块,具有埋藏深、储层渗透性差、非均质性强等特点。中国独特的复杂地质条件给储气库地质体安全运行带来巨大挑战,微地震监测技术可实时监测地层岩石破裂情况,是储气库地质体活动最直接的监测手段。为此,从微地震监测原理及储气库地质体完整性定义出发,针对储气库微地震监测数据特点对数据处理方法进行研究,并以新疆呼图壁储气库为例,开展微地震监测数据处理、解释,对呼图壁储气库地质体完整性进行评价。结果表明:①微地震监测技术在保障储气库地质体安全中具有重要作用,可实时监测断层、盖层、底层等岩石破裂活动;②在研究期内呼图壁储气库地质体较稳定,储层深度附近并未发生微地震事件明显聚集、大震级微地震事件等现象,但仍需长期监测;③可实现三维立体微地震监测,相比于常规方法,其监测范围更广、监测信息更丰富。

油气藏型储气库地质体完整性内涵与评价技术

地下储气库(以下简称储气库)全生命周期完整性管理已成为其长期安全有效运行的重要保障,目前我国油气藏型储气库完整性及其评价技术以地面设施和注采井为主,地质完整性评价对象与概念不明确且缺乏系统的评价技术。为此,在总结相关研究成果的基础上,提出了以储气地质体为评价对象的地质体完整性概念,建立了油气藏型储气库地质体完整性评价技术体系,并以新疆呼图壁储气库为实例开展了储气库地质体完整性评价。研究结果表明:①储气库地质体完整性是指在储气库运行过程中,储气地质体各组成部分能够满足运行要求、安全经济地完成季节与应急调峰任务的各项性能指标的完整程度,其内涵是在储气库运行生命周期内,地质体的储层以及盖层、断层和圈闭可以为用户持续稳定提供气量,并保证储气库安全运行,其核心是在储气库运行生命周期内保持天然气存储的可靠性、安全性和经济性的程度;②地质体完整性评价技术体系由圈闭有效性、盖层完整性、断层稳定性、储层稳定性4项评价技术构成;③评价结果显示,呼图壁储气库具有提高上限压力扩大调峰气量的潜力。结论认为,油气藏型储气库地质体完整性评价技术体系的建立,健全了储气库完整性评价技术系列,对油气藏型储气库长期安全有效运行、提高运行上限压力、增强调峰能力等具有指导作用和应用价值。

气藏型地下储气库地质体注采运行风险分级与管控

地下储气库(以下简称储气库)是由储气地质体、储气库井、地面设施组成的储气系统,其中储气地质体是必不可少的重要组成部分。目前气藏型储气地质体在完整性评价方面中研究较多,对风险分析与风险等级划分尚属空白。为此,在分析气藏型储气构造密封性失效的风险的基础上,完善了气藏型储气地质体的概念,然后对储气构造的危害因素进行识别、分析、等级划分。研究结果表明:(1)气藏型储气地质体是由储气构造和监测构造组成的地下三维空间内地层、构造、流体等的集合体;(2)气藏型储气地质体的风险评价技术系列由储气构造密封性失效、储气空间体积减少两项风险分析技术构成;(3)气藏型储气地质体风险等级从低到高可划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级,分别对应可接受、可容忍、不可接受三类风险。结论认为,气藏型储气地质体风险分析与分级体系的建立,弥补了储气库风险分析缺少地质体的缺陷,为气藏型储气库安全运行管理提供了重要支撑,有力地保障了“天然气银行”的正常运行。

影响地下储气库扩容的地质因素研究

本文以板876储气库为例,由影响地下储气库扩容的地质因素出发,对圈闭特征、储层物性特征、断层封闭性、水体特征、盖层特征等因素进行分析,总结了在我国类似地区建设地下储气库进行扩容时所应注意及可充分利用的地质条件,并对其他影响地下储气库扩容的因素作了简要分析。

中国地下储气库地质理论与应用

中国地下储气库经历了20余年的发展,由20世纪末的起步摸索期进入目前的快速发展阶段,亟需建立一套适用于中国复杂地质条件与大吞大吐、交变应力运行工况下的储气库地质理论。在借鉴国外储气库和总结中国储气库建设运行经验的基础上,提出了储气地质体与储气库地质理论的概念,创建了以储气地质体为评价对象、以储气圈闭构造地质学、储气空间储层地质学、交变载荷岩石力学、孔隙空间动用渗流力学等为主要内容的储气库地质理论体系,指导了地下储气库的选址评价、建库方案和扩容达产调整方案编制,对加快中国储气库建设,保障储气库长期安全高效运行意义重大,应用前景广阔。

盐穴储气库地质体完整性管理体系

在储气库完整性管理中储气库地质体的完整性管理必不可少。目前,储气库地质体完整性管理概念不清、界面模糊、体系不健全,且仅局限于气藏储气库完整性评价方面。为此,在分析气藏储气库地质体相关研究成果的基础上,提出盐穴储气库地质体概念,建立盐穴储气库地质体完整性管理体系。结果表明:储气库地质体完整性管理体系由以危害因素识别与资料分析为基础,风险评价与完整性评价为核心的4项内容组成;盐穴储气库地质体风险分析以盐腔体积收缩率、天然气渗漏量及地面沉降量3项指标的分析为主;盐穴储气库地质体完整性评价技术系列由盐腔与地面稳定性、断层稳定性、夹层与盖层完整性评价3项技术构成。盐穴储气库地质体完整性管理体系的建立弥补了储气库完整性管理体系中地质体管理的缺失,为储气库的安全运行管理提供了技术支撑与新的应用方向。