地下储气库技术--

• 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。
四、盐穴型地下储气库
4·1 盐矿藏的形态 • 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。
4·2 储气盐穴的类型
• 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。
3·7 含水层型储气库的建设程序
• 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。
3·5 含水层型储气库的特点 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。
3·5 含水层型储气库的特点 主要缺点：
3·5 含水层型储气库的特点 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 。
3·6 含水层型储气库的选址条件
• 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。 • 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 。
浸溶法
正向冲洗法
反向冲洗法
五、地下储气库的费用
5·1 储气库的总费用
•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。
3·7 含水层型储气库的建设程序
• 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。 • 钻井(包括生产井和观测井)及地面系统建设 。
美国地下储气库的投资比例
枯竭油气田 年份 设备 垫层气 设备 垫层气 含水层型
1972
52
48
48
52
1978
Fra Baidu bibliotek
49
51
45
55
1982
27
73
24
76
5·2 储气库的单位费用
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
3·3 建造枯竭气田/凝析气田型储气库的 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 。
4·3 建造盐穴的基本原则
• 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。
4·4 建造盐穴的浸溶法
0.035～0.212
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
3·8 含水层型储气库的垫层气比例
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%
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。
3·2 枯竭气田型和凝析气田型储气库的优点
• 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。
3·4 枯竭油田型储气库的特点
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。 • 建库周期较长，需试注、试采、检验和考核。 • 建库费用较高。
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
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
3·1 地质构造的一般要求 •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。