利用衰竭氣藏建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫的優(yōu)勢(shì)

利用衰竭氣藏建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫的優(yōu)勢(shì)

儲(chǔ)氣庫是下游用戶使用氣的重要保證，是國家能源安全的重要保障。這是推動(dòng)關(guān)聯(lián)公司天然氣業(yè)務(wù)快速、安全和有序發(fā)展的重要機(jī)會(huì)。建成后將有效緩解國內(nèi)天然氣供應(yīng)的峰谷差矛盾,最大限度發(fā)揮管輸能力,使上游氣田生產(chǎn)和用戶供氣合理調(diào)整,保證供氣安全、平穩(wěn)供氣。衰竭氣藏儲(chǔ)氣庫具有儲(chǔ)存量大、經(jīng)濟(jì)合理、安全系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn),在長慶已開采氣藏建設(shè)儲(chǔ)氣庫具先天優(yōu)勢(shì)。榆林氣田南區(qū)為低滲巖性氣藏,對(duì)于建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫而言,有地理?xiàng)l件優(yōu)越、儲(chǔ)層分布穩(wěn)定、不含H2S等優(yōu)點(diǎn);靖邊氣田陜Y井區(qū)為碳酸鹽巖氣藏,井區(qū)較小,采出程度高,單井產(chǎn)量高,但含有H2S,因此選擇在不同氣藏建立儲(chǔ)氣庫先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)有助于長慶儲(chǔ)氣庫群的選擇。目前兩座儲(chǔ)氣庫均已建成,榆林南X儲(chǔ)氣庫先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)已開展兩輪注采試驗(yàn),靖邊氣田陜Y儲(chǔ)氣庫準(zhǔn)備開展首輪注采試驗(yàn)。儲(chǔ)氣庫在“強(qiáng)注強(qiáng)采”的條件下不能破壞蓋層,確保儲(chǔ)氣庫的密封完整性,因此急需建立長慶儲(chǔ)氣庫合理注氣壓力的方法和標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)不同儲(chǔ)層類型的儲(chǔ)氣庫尋求合理的注氣壓力。1長寧儲(chǔ)氣庫高級(jí)試驗(yàn)區(qū)的總結(jié)1.1儲(chǔ)氣庫先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)X儲(chǔ)氣庫位于榆林氣田南區(qū),地層為上古生界二疊系山西組山2段,氣藏類型為砂巖巖性圈閉氣藏。山2氣藏埋藏深度為2650m~3100m,氣藏中深平均2841m,平均原始地層壓力27.2MPa,壓力系數(shù)0.94,屬于正常壓力系統(tǒng)。該儲(chǔ)氣庫先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力19.1MPa~27.2MPa,采用注采水平井進(jìn)行注采生產(chǎn)。目前共建設(shè)有注采水平井2口(1H井采用41/2″生產(chǎn)油管,2H井采用51/2″生產(chǎn)油管)、集注試驗(yàn)站1座(大型燃?xì)鈮嚎s機(jī)2臺(tái))及配套的地面管網(wǎng)。1.2儲(chǔ)氣庫先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)Y儲(chǔ)氣庫位于靖邊氣田潛臺(tái)西側(cè),地層為下古生界奧陶系馬家溝組馬五五段,氣藏類型為碳酸鹽巖巖性圈閉氣藏。馬五段氣藏埋藏深度為3470m~3480m,平均原始地層壓力30.4MPa,為正常壓力系統(tǒng)。儲(chǔ)氣庫先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力15.0MPa~30.4MPa,采用注采水平井進(jìn)行注采生產(chǎn)。目前共建設(shè)有注采水平井3口(3口井均51/2″生產(chǎn)油管)、集注試驗(yàn)站1座(大型電驅(qū)壓縮機(jī)3臺(tái))及配套的地面管網(wǎng)。2儲(chǔ)氣庫注氣壓力通過已知地層的破裂壓力,利用氣藏工程方法對(duì)注氣系統(tǒng)壓力節(jié)點(diǎn)分析,反推注氣井口壓力,結(jié)合儲(chǔ)氣庫壓力運(yùn)行范圍和地面配套設(shè)備及管網(wǎng)設(shè)計(jì)能力綜合考慮,提出長慶儲(chǔ)氣庫合理的注氣壓力。2.1破乳試驗(yàn)結(jié)果儲(chǔ)氣庫地層破裂壓力的確定有兩種方法:一是采用試氣測(cè)試破裂壓力值,二是利用地層長巖心做室內(nèi)突破壓力試驗(yàn),再通過兩種方法對(duì)比,選取合理的地層破裂壓力。2.1.1平均采集aa,l統(tǒng)計(jì)X儲(chǔ)氣庫試氣破裂壓力范圍在43.2MPa~48.2MPa,平均45.1MPa(見表1)。統(tǒng)計(jì)Y儲(chǔ)氣庫試氣破裂壓力范圍在41.86MPa~53.7MPa,平均47.1MPa(見表2)。2.1.2長巖心突破壓力試驗(yàn)對(duì)X儲(chǔ)氣庫評(píng)價(jià)井榆4井進(jìn)行長段儲(chǔ)層及上下圍巖取心,室內(nèi)進(jìn)行長巖心突破壓力試驗(yàn),結(jié)果顯示,其儲(chǔ)層、圍巖突破壓力均大于41MPa。綜合分析認(rèn)為:X儲(chǔ)氣庫破裂壓力為41MPa,Y儲(chǔ)氣庫破裂壓力為41.8MPa。2.2井底流壓不足儲(chǔ)氣庫注采井極限井底流壓是以地層破裂壓力為基準(zhǔn)的,一般情況下注采井井底流壓不能高于地層破裂壓力。通過調(diào)研國內(nèi)外儲(chǔ)氣庫相關(guān)資料,常規(guī)做法是選取井底流壓為破裂壓力的0.8倍,所以,X儲(chǔ)氣庫最大的井底流壓為32.8MPa,Y儲(chǔ)氣庫最大的井底流壓為33.5MPa。2.3th計(jì)算方法氣井的注入與采出過程中,涉及到井口與井底之間的壓力計(jì)算,對(duì)于干氣氣柱,常用2種方法計(jì)算:平均溫度平均偏差系數(shù)法和Cullender-Smith理論方法,因Cullender-Smith計(jì)算方法步驟簡單,結(jié)果精度高,本文選用Cullender-Smith理論方法。對(duì)于流動(dòng)氣柱,穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式為:式中:I1,I2,...,In是各壓力值相對(duì)應(yīng)的梯形法則分段值。對(duì)于上段油管:(pmf-ptf)(Imf+Itf)=0.03415γgh對(duì)于下段油管:(pwf-pmf)(Iwf+Imf)=0.03415γgh式中:ptf,pmf,pwf分別為井口,中點(diǎn)和井底的壓力,MPa;Ttf,Tmf,Twf分別為井口,中點(diǎn)和井底的溫度,K。由上式可得:對(duì)于pmf和pwf的計(jì)算,分別采用迭代法,直到滿足精度要求。2.4主缸性能2.4.1出口壓力范圍X儲(chǔ)氣庫目前有2臺(tái)3531kW燃?xì)鈮嚎s機(jī)組,入口壓力范圍4.0MPa~8.2MPa、出口壓力范圍15MPa~30MPa。結(jié)合先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)管網(wǎng)工況(進(jìn)氣壓力4.5MPa),單臺(tái)壓縮機(jī)性能參數(shù)(見表3)。2.4.2出口壓力范圍Y儲(chǔ)氣庫目前有3臺(tái)4500kW燃?xì)鈮嚎s機(jī)組,入口壓力范圍4.0MPa~8.2MPa、出口壓力范圍15MPa~30MPa。結(jié)合初期注氣管網(wǎng)工況(進(jìn)氣壓力4.2MPa),單臺(tái)壓縮機(jī)性能參數(shù)(見表4)。3主儲(chǔ)氣庫的合理注水壓力3.1每口注采井產(chǎn)能由于各儲(chǔ)氣庫配置的壓縮機(jī)數(shù)量不同,每口注采井產(chǎn)能也不同。因此,按單臺(tái)壓縮機(jī)最大注氣壓力和儲(chǔ)氣庫最大注氣壓力的處理氣量進(jìn)行計(jì)算井底最大流壓。3.1.1x儲(chǔ)氣庫3.1.1.注采井油管按照實(shí)際工況,單臺(tái)壓縮機(jī)最大注氣壓力為進(jìn)氣壓力4.5MPa、排氣壓力28MPa時(shí)處理氣量為86.24×104m3,注采井油管尺寸為139.7mm。用Cullender-Smith方法計(jì)算井底流壓為33.96MPa。3.1.1.井底流壓、底流壓按照實(shí)際工況,2臺(tái)壓縮機(jī)最大注氣壓力為進(jìn)氣壓力4.5MPa、排氣壓力28MPa時(shí)處理氣量為172.48×104m3,注采井油管尺寸為139.7mm。用Cullender-Smith方法計(jì)算井底流壓為34.42MPa。根據(jù)注采井的實(shí)施情況,2臺(tái)壓縮機(jī)可滿足對(duì)1口注采井注氣。3.1.2儲(chǔ)氣庫3.1.2.注采井油管按照實(shí)際工況,單臺(tái)壓縮機(jī)最大注氣壓力為進(jìn)氣壓力4.2MPa、排氣壓力28MPa時(shí)處理氣量為100.51×104m3,注采井油管尺寸為139.7mm。用Cullender-Smith方法計(jì)算井底流壓為35.28MPa。3.1.2.井底流壓及井底流壓按照實(shí)際工況,3臺(tái)壓縮機(jī)最大注氣壓力為進(jìn)氣壓力4.2MPa、排氣壓力28MPa時(shí)處理氣量為301.5×104m3,注采井油管尺寸為139.7mm。用Cullender-Smith方法計(jì)算井底流壓為37.23MPa。根據(jù)注采井實(shí)施情況,預(yù)測(cè)單口井在目前地層壓力條件、注氣壓力28MPa下最大可注入氣量為180×104m3,計(jì)算井底流壓為35.83MPa。3.2井底流壓和儲(chǔ)氣庫最大井底流壓根據(jù)地層破裂壓力論證,X儲(chǔ)氣庫最大的井底流壓為32.8MPa,Y儲(chǔ)氣庫最大的井底流壓為33.5MPa。結(jié)合計(jì)算井底最大流壓結(jié)果,推算井口壓力。3.2.1注氣管線沿程壓力單臺(tái)壓縮機(jī)注氣情況,井底流壓為32.8MPa時(shí),井口最大壓力為27MPa;2臺(tái)壓縮機(jī)共同運(yùn)行,井底流壓為32.8MPa時(shí),井口最大壓力為26.6MPa。目前X儲(chǔ)氣庫地面配套管網(wǎng)壓力設(shè)計(jì)均滿足工況下壓力節(jié)點(diǎn)要求,注氣管線沿程壓力損失不作考慮,注采井管柱攜液能力、沖蝕產(chǎn)量也符合實(shí)際生產(chǎn)。綜合考慮,X儲(chǔ)氣庫合理注氣壓力為26.6MPa。3.2.2注氣管線沿程壓力單臺(tái)壓縮機(jī)注氣情況,井底流壓為33.5MPa時(shí),井口最大壓力為26.5MPa;單井注氣量為180×104m3,井底流壓為33.5MPa時(shí),井口最大壓力為26MPa。目前Y儲(chǔ)氣庫地面配套管網(wǎng)壓力設(shè)計(jì)均滿足工況下壓力節(jié)點(diǎn)要求,注氣管線沿程壓力損失不作考慮,注采井管柱攜液能力、沖蝕產(chǎn)量也符合實(shí)際生產(chǎn)。綜合考慮,Y儲(chǔ)氣庫合理注氣壓力為26MPa。4井筒內(nèi)壓力節(jié)點(diǎn)確定(1)儲(chǔ)氣庫目的地層破裂壓力根據(jù)試氣實(shí)測(cè)