中國石化攻關(guān)形成了系列儲(chǔ)氣庫建庫關(guān)鍵技術(shù)

中國石化攻關(guān)形成了系列儲(chǔ)氣庫建庫關(guān)鍵技術(shù)

需求枯竭氣藏變身天然氣“地下糧倉”

　　復(fù)雜油氣藏型儲(chǔ)氣庫建庫技術(shù)與應(yīng)用

　　■技術(shù)1：水侵儲(chǔ)氣庫庫容參數(shù)及注采能力優(yōu)化技術(shù)

　　通過開展多區(qū)帶、多周期氣水互驅(qū)滲流試驗(yàn)，建立了多周期注采孔滲時(shí)變新模型，揭示了水侵對(duì)庫容參數(shù)多周期時(shí)變機(jī)理，建立了分區(qū)帶時(shí)變水侵儲(chǔ)氣庫庫容預(yù)測(cè)新模型、分段應(yīng)力敏感一體化注采能力預(yù)測(cè)新模型，支撐儲(chǔ)氣庫建設(shè)關(guān)鍵參數(shù)預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)。該技術(shù)應(yīng)用于文23、文96儲(chǔ)氣庫。

　　■技術(shù)2：碳酸鹽巖儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)蓋組合裂縫地質(zhì)重構(gòu)與圈閉動(dòng)態(tài)密封性評(píng)價(jià)技術(shù)

　　按照“靜態(tài)表征-機(jī)理試驗(yàn)-時(shí)變模擬”的分步進(jìn)階研究思路，實(shí)現(xiàn)碳酸鹽巖儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)蓋組合裂縫地質(zhì)重構(gòu)。通過進(jìn)一步研究形成以蓋層交變載荷試驗(yàn)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)、四維動(dòng)態(tài)密封性模擬為手段的碳酸鹽巖儲(chǔ)氣庫動(dòng)態(tài)密封性評(píng)價(jià)技術(shù)。該技術(shù)指導(dǎo)了中原油田普光分公司清溪儲(chǔ)氣庫方案設(shè)計(jì)。

　　■技術(shù)3：凝析氣藏注氣提采與儲(chǔ)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(shù)對(duì)策，細(xì)分為注氣提采-協(xié)同-儲(chǔ)氣三個(gè)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(qū)油實(shí)現(xiàn)氣油同采；儲(chǔ)氣期單井吞吐籠統(tǒng)注采實(shí)現(xiàn)最大調(diào)峰。優(yōu)化了不同階段的運(yùn)行參數(shù)，創(chuàng)建了凝析氣藏注氣提采與儲(chǔ)氣庫協(xié)同的新模式。該技術(shù)支撐建成了中原白9凝析氣藏協(xié)同儲(chǔ)氣庫。

　　五年攻關(guān)形成關(guān)鍵技術(shù)

　　本世紀(jì)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(chǔ)備調(diào)峰能力不足會(huì)導(dǎo)致天然氣局部暫時(shí)短缺。地下儲(chǔ)氣庫建設(shè)因此得到重視。

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

　　20世紀(jì)90年代后期，我國開始加大力度研究建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫技術(shù)，并優(yōu)先建設(shè)了一批地質(zhì)條件相對(duì)較好、可快速形成儲(chǔ)備能力的儲(chǔ)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(chǔ)氣庫。“十二五”末，中國石油建成23座儲(chǔ)氣庫；中國石化亦開始布局，并建成文96儲(chǔ)氣庫?！笆濉币詠?，天然氣消費(fèi)年均增速達(dá)14%，對(duì)外依存度攀高至46%，天然氣安全供應(yīng)面臨巨大挑戰(zhàn)。同時(shí)，國家節(jié)能減排相關(guān)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(chǔ)氣庫研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過5年攻關(guān)，形成了地下儲(chǔ)氣庫系列關(guān)鍵技術(shù)，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(chǔ)。

　　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(fù)雜地質(zhì)條件油氣藏型儲(chǔ)氣庫建庫關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”經(jīng)集團(tuán)公司鑒定整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平，相關(guān)技術(shù)成果支撐了8座儲(chǔ)氣庫的建設(shè)，合計(jì)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(xué)家工作室項(xiàng)目群“復(fù)雜油氣藏型儲(chǔ)氣庫建庫與高效運(yùn)行技術(shù)”成功立項(xiàng)。“儲(chǔ)氣庫方案編制與建設(shè)只是第一步，其后是數(shù)十年的多周期注采運(yùn)行。我們要持續(xù)攻關(guān)儲(chǔ)氣庫安全穩(wěn)定運(yùn)行監(jiān)測(cè)與管理技術(shù)，為保障能源安全、推動(dòng)綠色發(fā)展貢獻(xiàn)中國石化力量。”集團(tuán)公司首席科學(xué)家曾大乾說，“為保障地下儲(chǔ)氣庫高效安全運(yùn)行，有效延長(zhǎng)儲(chǔ)氣庫使用壽命，我們正在開展面向儲(chǔ)氣庫地質(zhì)體全要素的安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究?！?/p>

　　枯竭油氣藏重獲新生

　　將枯竭油氣藏改建為地下儲(chǔ)氣庫，是增加天然氣調(diào)峰儲(chǔ)備能力的最優(yōu)解。2020年，集團(tuán)公司編制了“十四五”及中長(zhǎng)期地下儲(chǔ)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(chǔ)氣能力的目標(biāo)。

　　石勘院儲(chǔ)氣庫研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新建立了復(fù)雜地質(zhì)條件下儲(chǔ)氣庫庫址評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，研發(fā)了國內(nèi)首個(gè)儲(chǔ)氣庫庫址智能篩選軟件平臺(tái)，全面支撐中國石化庫址資源篩選評(píng)價(jià)，先后優(yōu)選了勝利永21、江蘇朱家墩等55個(gè)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(chǔ)氣庫選址以淺層簡(jiǎn)單構(gòu)造、中高滲儲(chǔ)層、整裝枯竭氣藏或大型海相鹽穴為主，我國建庫地質(zhì)條件呈構(gòu)造復(fù)雜、儲(chǔ)層物性差、壓力低等特點(diǎn)。中國石化可建庫目標(biāo)地質(zhì)條件普遍具有埋藏深、斷裂發(fā)育、非均質(zhì)性強(qiáng)、水淹嚴(yán)重、凝析油含量高等問題，同時(shí)，建庫目標(biāo)類型多樣，包括復(fù)雜斷塊邊底水型、高壓裂縫型、凝析氣藏協(xié)同型等。

　　“地下儲(chǔ)氣庫建設(shè)絕不是簡(jiǎn)單的氣體回注儲(chǔ)層，而是需要統(tǒng)籌考慮動(dòng)態(tài)密封性、庫容設(shè)計(jì)、注采能力、鉆井工藝、地面集輸?shù)南到y(tǒng)復(fù)雜工程，要積極主動(dòng)破解儲(chǔ)氣庫建設(shè)關(guān)鍵問題，以創(chuàng)造性思維加快推動(dòng)復(fù)雜類型儲(chǔ)氣庫建設(shè)。”石勘院儲(chǔ)氣庫研究中心主任劉忠群說。

　　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(chǔ)層中相互驅(qū)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)常“聞水色變”。將枯竭含水氣藏改建為地下儲(chǔ)氣庫的過程中，氣水互驅(qū)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(jì)算結(jié)果偏大、注采能力預(yù)測(cè)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(yán)重，儲(chǔ)氣庫建設(shè)難度極大。一方面，水侵氣藏儲(chǔ)氣庫存在多輪次氣水互驅(qū)和相滲滯后現(xiàn)象，常規(guī)注采能力預(yù)測(cè)方法無法準(zhǔn)確計(jì)算；另一方面，地下儲(chǔ)氣庫多周期注采作業(yè)，儲(chǔ)層氣水反復(fù)交替驅(qū)替，動(dòng)態(tài)庫容評(píng)價(jià)困難?！眻F(tuán)隊(duì)成員楊小松說。

　　石勘院儲(chǔ)氣庫研究團(tuán)隊(duì)加大氣水互驅(qū)注采物理模擬試驗(yàn)研究力度，改進(jìn)了常規(guī)單巖芯驅(qū)替試驗(yàn)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(qū)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(qū)滲流試驗(yàn)，明確了多周期水侵對(duì)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(yīng)力變化的時(shí)變預(yù)測(cè)新模型；明確了有效滲透率小于5毫達(dá)西的儲(chǔ)層，多周期滲透率降低5%~40%。通過建立分區(qū)帶庫容預(yù)測(cè)解析模型及數(shù)值模型，文23和文96儲(chǔ)氣庫庫容率提升10%，注氣壓縮機(jī)的轟鳴聲點(diǎn)燃了老氣田新的盈利增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　高壓禁區(qū)突圍成功

　　普光氣田為“川氣東送”的主要?dú)庠?，長(zhǎng)期肩負(fù)著保障經(jīng)濟(jì)民生用氣的重任。近年來，隨著天然氣消費(fèi)量迅猛增長(zhǎng)，如何在普光地區(qū)建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫，從而保障普光氣田和川氣東送管線平穩(wěn)運(yùn)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(tuán)隊(duì)反復(fù)評(píng)價(jià)篩選庫址，瞄準(zhǔn)了位于普光氣田南部的清溪場(chǎng)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(chǔ)氣庫在國內(nèi)尚屬首次，儲(chǔ)層中裂縫十分發(fā)育，對(duì)建庫方案設(shè)計(jì)要求極高。”團(tuán)隊(duì)成員張廣權(quán)說。

　　在儲(chǔ)氣庫動(dòng)態(tài)密封性評(píng)價(jià)研究方面，他們從裂縫應(yīng)力敏感機(jī)理研究入手，形成了碳酸鹽巖裂縫三軸交變力學(xué)擴(kuò)展-滲透耦合試驗(yàn)技術(shù)，揭示了交變載荷裂縫形變滲透機(jī)理；開展了灰?guī)r蓋層循環(huán)加卸載模擬試驗(yàn)，揭示了不同壓力下蓋層損傷機(jī)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(zhuǎn)摩擦強(qiáng)度試驗(yàn)，并確定了斷層注氣活化壓力分布特征。研究成果指導(dǎo)了清溪儲(chǔ)氣庫運(yùn)行上限壓力設(shè)計(jì)。

　　在裂縫型儲(chǔ)層地質(zhì)重構(gòu)研究方面，團(tuán)隊(duì)基于成像測(cè)井解釋、巖芯及野外露頭觀察與分析，建立了儲(chǔ)層段“構(gòu)造+溶蝕雙成因高角度裂縫”模式，指導(dǎo)開展三屬性聯(lián)合儲(chǔ)蓋組合裂縫重構(gòu)研究；基于“小尺度螞蟻體追蹤+張量場(chǎng)裂縫表征+疊前相對(duì)阻抗方位各向異性”三種裂縫地震屬性，有效預(yù)測(cè)了清溪儲(chǔ)氣庫裂縫發(fā)育特征。2021年底，清溪儲(chǔ)氣庫施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)傳來捷報(bào)，清儲(chǔ)1井成功鉆遇17米裂縫型儲(chǔ)層，準(zhǔn)確入靶天然氣儲(chǔ)集層。

　　凝析協(xié)同獲益豐盈

　　在我國，早期凝析氣藏改建儲(chǔ)氣庫均按照傳統(tǒng)方案實(shí)施籠統(tǒng)注采。以大張坨儲(chǔ)氣庫為例，單井需承擔(dān)注氣與采氣作業(yè)，導(dǎo)致注入氣將凝析油推向地層深處，同時(shí)注入氣對(duì)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(chǔ)氣庫過程中，借鑒注氣提高凝析油采收率的經(jīng)驗(yàn)提高建庫效益呢？

　　團(tuán)隊(duì)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(chǔ)氣調(diào)峰協(xié)同考慮，對(duì)“注氣提采、協(xié)同建庫、儲(chǔ)氣調(diào)峰”三階段技術(shù)對(duì)策及各階段運(yùn)行參數(shù)缺乏研究，導(dǎo)致凝析氣藏型儲(chǔ)氣庫普遍效益偏低。曾大乾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)積極探索凝析氣藏提采協(xié)同建庫技術(shù)研究。

　　他們?cè)O(shè)計(jì)了凝析氣藏提采-協(xié)同-儲(chǔ)氣協(xié)同建庫全周期模擬試驗(yàn)，預(yù)測(cè)可提高凝析油采收率12個(gè)百分點(diǎn)。張廣權(quán)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(chǔ)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(chǔ)氣庫注氣吞吐調(diào)峰兩個(gè)階段，還有過渡協(xié)同期。在協(xié)同期內(nèi)，利用儲(chǔ)氣庫氣源進(jìn)一步注氣驅(qū)油提高凝析油采收率，同時(shí)兼顧儲(chǔ)氣庫調(diào)峰?！?/p>

　　團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中原油田制定了提采-協(xié)同-儲(chǔ)氣建庫技術(shù)政策，優(yōu)化了不同階段的運(yùn)行參數(shù)，創(chuàng)建了凝析氣藏注氣提采與儲(chǔ)氣庫協(xié)同的新模式，支撐建成了凝析氣藏協(xié)同儲(chǔ)氣庫，填補(bǔ)了凝析氣藏協(xié)同建庫技術(shù)空白。(賈躍瑋 張廣權(quán))

　　轉(zhuǎn)自：中國石化報(bào)

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