中國石化攻關形成了系列儲氣庫建庫關鍵技術

中國石化攻關形成了系列儲氣庫建庫關鍵技術

需求枯竭氣藏變身天然氣“地下糧倉”

　　復雜油氣藏型儲氣庫建庫技術與應用

　　■技術1：水侵儲氣庫庫容參數(shù)及注采能力優(yōu)化技術

　　通過開展多區(qū)帶、多周期氣水互驅滲流試驗，建立了多周期注采孔滲時變新模型，揭示了水侵對庫容參數(shù)多周期時變機理，建立了分區(qū)帶時變水侵儲氣庫庫容預測新模型、分段應力敏感一體化注采能力預測新模型，支撐儲氣庫建設關鍵參數(shù)預測與設計。該技術應用于文23、文96儲氣庫。

　　■技術2：碳酸鹽巖儲氣庫儲蓋組合裂縫地質重構與圈閉動態(tài)密封性評價技術

　　按照“靜態(tài)表征-機理試驗-時變模擬”的分步進階研究思路，實現(xiàn)碳酸鹽巖儲氣庫儲蓋組合裂縫地質重構。通過進一步研究形成以蓋層交變載荷試驗評價為基礎、四維動態(tài)密封性模擬為手段的碳酸鹽巖儲氣庫動態(tài)密封性評價技術。該技術指導了中原油田普光分公司清溪儲氣庫方案設計。

　　■技術3：凝析氣藏注氣提采與儲氣庫協(xié)同新模式

　　首次制定了凝析氣藏協(xié)同建庫分段技術對策，細分為注氣提采-協(xié)同-儲氣三個階段：提采期維持較高壓力“循環(huán)注氣”采油；協(xié)同期高于最大反凝析壓力夏注冬采，注氣驅油實現(xiàn)氣油同采；儲氣期單井吞吐籠統(tǒng)注采實現(xiàn)最大調(diào)峰。優(yōu)化了不同階段的運行參數(shù)，創(chuàng)建了凝析氣藏注氣提采與儲氣庫協(xié)同的新模式。該技術支撐建成了中原白9凝析氣藏協(xié)同儲氣庫。

　　五年攻關形成關鍵技術

　　本世紀初，我國開始大規(guī)模使用天然氣。冬季是天然氣需求高峰期，儲備調(diào)峰能力不足會導致天然氣局部暫時短缺。地下儲氣庫建設因此得到重視。

　　歷經(jīng)百年建設，國外已建成700余座儲氣庫，并基本形成一套較為成熟的篩選、評價、建設及管理技術體系。全球約10%的用氣量由儲氣庫供應，其中，西歐國家和俄羅斯分別占比約20%和30%。

　　20世紀90年代后期，我國開始加大力度研究建設地下儲氣庫技術，并優(yōu)先建設了一批地質條件相對較好、可快速形成儲備能力的儲氣庫。2000年，我國在大港油田利用枯竭氣藏建成了大張坨地下儲氣庫?！笆濉蹦?，中國石油建成23座儲氣庫；中國石化亦開始布局，并建成文96儲氣庫?！笆濉币詠?，天然氣消費年均增速達14%，對外依存度攀高至46%，天然氣安全供應面臨巨大挑戰(zhàn)。同時，國家節(jié)能減排相關政策相繼落地，北方地區(qū)冬季用氣壓力陡增。

　　為保障人民群眾溫暖過冬，中國石化石油勘探開發(fā)研究院組織成立地下儲氣庫研究團隊，經(jīng)過5年攻關，形成了地下儲氣庫系列關鍵技術，把枯竭氣藏改建成天然氣“大糧倉”，助力國家能源保供穩(wěn)儲。

　　2022年春季，石勘院聯(lián)合中原油田、勝利油田、西北油田、東北油氣共同完成的“復雜地質條件油氣藏型儲氣庫建庫關鍵技術與應用”經(jīng)集團公司鑒定整體達到國際領先水平，相關技術成果支撐了8座儲氣庫的建設，合計形成日均4167萬立方米的調(diào)峰能力，可滿足8000多萬戶家庭的冬季用氣需求。

　　2022年11月，中國石化首席科學家工作室項目群“復雜油氣藏型儲氣庫建庫與高效運行技術”成功立項?！皟鈳旆桨妇幹婆c建設只是第一步，其后是數(shù)十年的多周期注采運行。我們要持續(xù)攻關儲氣庫安全穩(wěn)定運行監(jiān)測與管理技術，為保障能源安全、推動綠色發(fā)展貢獻中國石化力量。”集團公司首席科學家曾大乾說，“為保障地下儲氣庫高效安全運行，有效延長儲氣庫使用壽命，我們正在開展面向儲氣庫地質體全要素的安全運行監(jiān)測與評價技術研究。”

　　枯竭油氣藏重獲新生

　　將枯竭油氣藏改建為地下儲氣庫，是增加天然氣調(diào)峰儲備能力的最優(yōu)解。2020年，集團公司編制了“十四五”及中長期地下儲氣庫發(fā)展規(guī)劃，確立2025年形成80億立方米工作氣量、2035年建成300億立方米儲氣能力的目標。

　　石勘院儲氣庫研究團隊創(chuàng)新建立了復雜地質條件下儲氣庫庫址評價指標體系，研發(fā)了國內(nèi)首個儲氣庫庫址智能篩選軟件平臺，全面支撐中國石化庫址資源篩選評價，先后優(yōu)選了勝利永21、江蘇朱家墩等55個枯竭油氣藏資源并分批納入候選庫址資源，力求使枯竭油氣藏重獲新生。

　　國外儲氣庫選址以淺層簡單構造、中高滲儲層、整裝枯竭氣藏或大型海相鹽穴為主，我國建庫地質條件呈構造復雜、儲層物性差、壓力低等特點。中國石化可建庫目標地質條件普遍具有埋藏深、斷裂發(fā)育、非均質性強、水淹嚴重、凝析油含量高等問題，同時，建庫目標類型多樣，包括復雜斷塊邊底水型、高壓裂縫型、凝析氣藏協(xié)同型等。

　　“地下儲氣庫建設絕不是簡單的氣體回注儲層，而是需要統(tǒng)籌考慮動態(tài)密封性、庫容設計、注采能力、鉆井工藝、地面集輸?shù)南到y(tǒng)復雜工程，要積極主動破解儲氣庫建設關鍵問題，以創(chuàng)造性思維加快推動復雜類型儲氣庫建設?！笔痹簝鈳煅芯恐行闹魅蝿⒅胰赫f。

　　含水氣藏分區(qū)而治

　　由于氣水兩種不同相態(tài)的流體在儲層中相互驅替，水體能量、地層壓力、飽和氣體三者“糾葛”不斷，科研人員在氣藏開發(fā)過程中經(jīng)?！奥勊儭?。將枯竭含水氣藏改建為地下儲氣庫的過程中，氣水互驅造成部分原始含氣孔隙被水體占據(jù)，有效孔隙體積減少，常規(guī)方法庫容計算結果偏大、注采能力預測困難。

　　“以文96、文23等斷塊水侵型氣藏為代表，我國中東部地區(qū)陸相枯竭氣藏水侵嚴重，儲氣庫建設難度極大。一方面，水侵氣藏儲氣庫存在多輪次氣水互驅和相滲滯后現(xiàn)象，常規(guī)注采能力預測方法無法準確計算；另一方面，地下儲氣庫多周期注采作業(yè)，儲層氣水反復交替驅替，動態(tài)庫容評價困難?！眻F隊成員楊小松說。

　　石勘院儲氣庫研究團隊加大氣水互驅注采物理模擬試驗研究力度，改進了常規(guī)單巖芯驅替試驗裝置，建立了多層、分區(qū)并聯(lián)多巖芯水侵注采模擬系統(tǒng)，劃分了純氣帶、氣驅水純氣帶、氣水過渡帶，開展了多區(qū)帶、多層、多周期水氣互驅滲流試驗，明確了多周期水侵對不同區(qū)帶含氣空間的影響；建立了滲透率、孔隙度隨不同注采周期、不同應力變化的時變預測新模型；明確了有效滲透率小于5毫達西的儲層，多周期滲透率降低5%~40%。通過建立分區(qū)帶庫容預測解析模型及數(shù)值模型，文23和文96儲氣庫庫容率提升10%，注氣壓縮機的轟鳴聲點燃了老氣田新的盈利增長點。

　　高壓禁區(qū)突圍成功

　　普光氣田為“川氣東送”的主要氣源，長期肩負著保障經(jīng)濟民生用氣的重任。近年來，隨著天然氣消費量迅猛增長，如何在普光地區(qū)建設地下儲氣庫，從而保障普光氣田和川氣東送管線平穩(wěn)運行成為亟待解決的難題。

　　圍繞普光地區(qū)潛在建庫資源氣藏，研究團隊反復評價篩選庫址，瞄準了位于普光氣田南部的清溪場異常高壓裂縫-孔隙型碳酸鹽巖氣藏?！案邏禾妓猁}巖氣藏改建儲氣庫在國內(nèi)尚屬首次，儲層中裂縫十分發(fā)育，對建庫方案設計要求極高。”團隊成員張廣權說。

　　在儲氣庫動態(tài)密封性評價研究方面，他們從裂縫應力敏感機理研究入手，形成了碳酸鹽巖裂縫三軸交變力學擴展-滲透耦合試驗技術，揭示了交變載荷裂縫形變滲透機理；開展了灰?guī)r蓋層循環(huán)加卸載模擬試驗，揭示了不同壓力下蓋層損傷機理與變化規(guī)律，建立了上限壓力隨多周期變化的新模型；完成了斷層旋轉摩擦強度試驗，并確定了斷層注氣活化壓力分布特征。研究成果指導了清溪儲氣庫運行上限壓力設計。

　　在裂縫型儲層地質重構研究方面，團隊基于成像測井解釋、巖芯及野外露頭觀察與分析，建立了儲層段“構造+溶蝕雙成因高角度裂縫”模式，指導開展三屬性聯(lián)合儲蓋組合裂縫重構研究；基于“小尺度螞蟻體追蹤+張量場裂縫表征+疊前相對阻抗方位各向異性”三種裂縫地震屬性，有效預測了清溪儲氣庫裂縫發(fā)育特征。2021年底，清溪儲氣庫施工作業(yè)現(xiàn)場傳來捷報，清儲1井成功鉆遇17米裂縫型儲層，準確入靶天然氣儲集層。

　　凝析協(xié)同獲益豐盈

　　在我國，早期凝析氣藏改建儲氣庫均按照傳統(tǒng)方案實施籠統(tǒng)注采。以大張坨儲氣庫為例，單井需承擔注氣與采氣作業(yè)，導致注入氣將凝析油推向地層深處，同時注入氣對凝析氣的置換不充分，采出氣以干氣為主，凝析油采出程度低。能否在凝析氣藏改建儲氣庫過程中，借鑒注氣提高凝析油采收率的經(jīng)驗提高建庫效益呢？

　　團隊研究發(fā)現(xiàn)，由于前期凝析氣藏建庫過程中未將提高凝析油采收率與儲氣調(diào)峰協(xié)同考慮，對“注氣提采、協(xié)同建庫、儲氣調(diào)峰”三階段技術對策及各階段運行參數(shù)缺乏研究，導致凝析氣藏型儲氣庫普遍效益偏低。曾大乾帶領團隊積極探索凝析氣藏提采協(xié)同建庫技術研究。

　　他們設計了凝析氣藏提采-協(xié)同-儲氣協(xié)同建庫全周期模擬試驗，預測可提高凝析油采收率12個百分點。張廣權介紹：“這種凝析氣藏注氣提采協(xié)同建庫方法，具備最大限度提高凝析油采收率和儲氣庫調(diào)峰功能。該方法除了經(jīng)歷常規(guī)凝析氣藏循環(huán)注氣提高凝析油采收率和儲氣庫注氣吞吐調(diào)峰兩個階段，還有過渡協(xié)同期。在協(xié)同期內(nèi)，利用儲氣庫氣源進一步注氣驅油提高凝析油采收率，同時兼顧儲氣庫調(diào)峰?！?/p>

　　團隊聯(lián)合中原油田制定了提采-協(xié)同-儲氣建庫技術政策，優(yōu)化了不同階段的運行參數(shù)，創(chuàng)建了凝析氣藏注氣提采與儲氣庫協(xié)同的新模式，支撐建成了凝析氣藏協(xié)同儲氣庫，填補了凝析氣藏協(xié)同建庫技術空白。(賈躍瑋 張廣權)

　　轉自：中國石化報

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