地下储气库技术--

孔隙型地下储气库的构造
枯竭气田是地下储气库的首选对象，也可把 半枯竭气田转换为地下储气库。
3· 枯竭气田型和凝析气田型储气库的优点 2
• 储气空间大，并具有良好的渗滤条件。 • 具有良好的圈闭条件，储气安全性、可靠性高。 • 可利用气田中未采尽的天然气作为垫层气。 • 储气压力高、储气量大，特别适合季节性调峰。 • 勿需地质勘探。 •可利用原有部分气井和地面设施，建库投资较低。 • 试注/采把握大，建库风险小且周期较短。 • 可充分利用原气田的地质资料和开采过程中积累的气 田动态资料，从而为储气库优化运行提供依据。
地下储气库技术概况
内容提要
• 地下储气库的作用
• 地下储气库的类型
• 孔隙型地下储气库
• 盐穴型地下储气库
• 地下储气库的费用
• 地下储气库新技术简介
一、地下储气库的作用
• 供气系统调峰
• 供气系统整体优化
• 事故应急供气
• 天然气战略储备
• 天然气贸易套利
• 租赁储气库容
二、地下储气库的类型
四、盐穴型地下储气库
4· 盐矿藏的形态 1
• 大范围蒸发盐层，在志留纪(Silurian age) 地层中就存在这种盐层。 • 盐丘(dome)，例如美国的墨西哥湾沿岸地区 就存在这种盐层。
4· 储气盐穴的类型 2
• 采盐盐穴 优点：节省造穴工程量，建库时间短、费用低。 缺点：建库时需对盐穴井位、井身结构、井筒 和套管的规格与材质、固井质量、盐穴顶部和 底部预留盐岩厚度、盐穴几何形状与尺寸、盐 穴容积等方面进行全面检查和论证，而且即使 论证的结论为可行，也要对原有盐穴及其配套 设施做必要的调整、改造、更换和修补。 • 专用盐穴 优点：质量好，能最大限度满足调峰要求。 缺点：造穴工程量大，建库时间长、费用高。
美国地下储气库的投资比例
枯竭油气田 含水层型
年份
设备 垫层气 设备 垫层气
1972
52
48
48
52
1978
49
51
45
55
1982
27
73
24
76
5· 储气库的单位费用 2
枯竭油气田型
含水层型
盐穴型
工作气容量，106Sm3
300～5000
200～3000
50～500
单位投资 美元/ Sm3工作气容量
浸溶法
正向冲洗法
反向冲洗法
五、地下储气库的费用
5· 储气库的总费用 1
•建设投资。主要包括征地、勘探、钻井、冲洗盐穴 、 开凿岩洞、井下设施、地面系统、进/出库的联接管道、 垫层气等方面的费用。 •运行费用。主要包括人员工资和福利、维护修理、 压缩机能耗、气体处理、消耗品等方面的费用。 •工作气的财务费用（financial cost），即工作气占用的 流 动资金的利息。
• 钻井(包括生产井和观测井)及地面系统建设 。
3· 含水层型储气库的建设程序 7
• 进行泵抽水试验(pump test)，据此评价含水层 储气区的原始渗透性，并判断水是否能穿过盖层。 • 分阶段试注天然气，测试注气过程中地下水的 运移规律、气体漏失及压力变化等情况，在此基 础上找出储气库的合理注气参数及运行条件。 • 制定储气库的运行方案，进入正式运行阶段。
• 地下水完全包围储气空间。
• 储气含水层与生活/工业用水或其它水源不联通。 • 储气含水层无地面露头，对地面水体及环境不会造成 不良影响和污染 。
3· 含水层型储气库的建设程序 7
• 水文地质和工程地质勘察 。 • 三维地震勘探或重力勘探，了解含水层构造形态 及有关地质参数。
• 钻井取岩芯，对岩芯进行化验、测试和分析，并 对探井进行各种测试，以验证、核实含水层的构造 形态及有关地质参数。 • 建立储气库的地质构造模型，对储气库工程进行 可行性研究。
3· 含水层型储气库的特点 5 主要缺点：
• 勘察、选址难度大、工作量大、时间长，从开始 勘探到完成首次注气可能需要长达15年时间。 • 钻井工程量较大，且观测井所占比例比枯竭油气 田型储气库大。 • 需要分阶段进行较长时间的试注、试采，以观察 和检测水运移情况以及漏气对环境的影响程度。 • 需配套建设注/采气、天然气净化、供水、供电、 通信、道路等设施。
3· 枯竭油田型储气库的特点 4
地质构造、储气原理、建造步骤及运行特 性均类似于枯竭气田/凝析气田型储气库， 同时也具备枯竭气田型储气库的某些优点。
主要缺点
• 要把部分油井改造为天然气注/采井。
• 要把原油集输系统改造为天然气集输系统。
• 采气过程中会携带出轻质油，需配套新建轻质油 脱出及回收系统。 • 部分天然气会溶解于储层中残余的原油中。 • 储层中油、气、水三相流动可能降低其渗透性。
4· 建造盐穴的基本原则 3
• 只有当盐层中的不溶解物质含量低于25%时才 能采用浸溶（leach）法建造盐穴。 • 库址附近必须有充足的淡水或者轻度含盐的水。 • 有适于排放盐水的场所。 • 浸溶过程可分为5～8个阶段，可能延续几年。 • 各盐穴的间距必须大于规定的距离。
4· 建造盐穴的浸溶法 4
3· 建造枯竭气田/凝析气田型储气库的 3 基本设计步骤及有关技术问题
• 收集气田的现场资料： 地质资料，原始气藏压力，采出气量与气藏压力的关 系，气藏温度，气田中原有天然气的组分，原有气井 的数目、位置、深度和岩芯资料，每口井的运行记录， 储气层结构与等厚线，水驱程度，气井的流通能力与 机械状况，反映相邻储气层状况的区域图… • 评价气井的机械状况。 • 确定储气库的工作气容量。 • 确定所需的各类井数： 注气井、采气井、 注/采气井，观测井 • 考虑气体压缩、注气/采气管网及气体处理等问题 。
3· 含水层型储气库的垫层气比例 8
垫层气比例与含水岩层的渗透性密切相关。在一 年 的 注 / 采周 期 中 ，高 渗 透 率 ( 大 于 493.45×103μm2)储气层的垫层气比例仅为45%，而低渗透 率(低于49.35×10-3μm2)储气层的垫层气比例可 高达75%。 渗透率与垫层气比例的大致对应关系： 渗透率(10-3μm2) 垫层气比例 493.5～986.9 50%～40% 197.4～493.5 65%～55% 49.35 75%
• 建库周期较长，需试注、试采、检验和考核。
• 建库费用较高。
3· 含水层型储气库的特点 5 基本原理：用注入的天然气驱替含水层孔 隙中的水。在由盖层封闭起来的储气构造 中，实际占用的储气空间随储气量变化。 主要优点：寻找库址的地理范围大，在找 不到合适的枯竭油气田时，大型含水层不 失为季节性调峰和战略储气库的一种可行 选择。
3· 含水层型储气库的特点 5 主要缺点：
•垫层气比例高，一般占总储气容量的50%～60%。 •有一定数量的气漏失在地层中，漏失量一般控制 在储气量的3%以内。
•建库工程量大、投资高，运行费用也高 。
3· 含水层型储气库的选址条件 6
• 有一个聚集天然气的地下构造，构造内无断层。 • 储气岩层孔隙度通常为12%～25%，渗透率一般 应 大于0.5μm2 。最合适的岩石种类有：砂层、纯砂岩、 石灰岩、白云岩和白垩土。 •有一个充满水的低渗透率盖层。盖层通常为页岩。 • 含水层深度一般不小于305m。
0.035～0.212
Βιβλιοθήκη Baidu
0.247～0.424
0.353～0.671
单位运行费用 美元/ Sm3工作气
0.0106～0.0177
0.0106～0.0177
0.0106～0.0883
六、地下储气库新技术
孔隙型地下储气库
• 水平井技术 • 储气层模拟技术 • 储气层水力压裂技术 • 垫层气替换技术 盐穴型地下储气库 • 盐穴溶解过程计算机模拟与预测
孔隙型 枯竭气田型 枯竭凝析气田型 枯竭油田型 含水层型 洞穴型 盐穴型 岩洞型 废弃矿井型
三、孔隙型地下储气库
3· 地质构造的一般要求 1 •具有积聚气体的能力。 •储气空间为多孔岩层，且气体可通过气井 进/出该空间。 •储气空间渗透率不低于0.2μm2,孔隙率不 低于10%,厚度不小于4米。 •有充水的盖岩层，防止气体向上泄漏。 •具有较大深度，因而可达到较高储气压力。 •储气区四周被水包围以防气体泄漏。