储气库技术(1-5)

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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.4 天然气地下储气库建设现状
自1915年加拿大利用枯竭气藏建成世界上第 一个地下储气库以来，地下储气库已经经历了近 90年的发展历程。目前全世界地下储气库的总容 量已经超过5.0×1011m3。美国、欧洲及前苏联 等国家建设了大量的地下储气库。单美国从上世 纪90年代到现在就新建了近50坐地下储气库， 使得其储气库库容总量达到了2.5×1011m3的规 模。地下储气库储存的天然气满足了美国全年天 然气总需求量的1/3。
20世纪70年代，国外开始应用数值模拟来研究地 下储气库从建造到注采动态运行的整个过程，美国、 德国、丹麦、意大利等国家根据不同类型储气库和 不同流动过程、地质地层以及气体种类的差异性， 提出了相应的数学模型，为储气库的实际运行提供 了理论依据，以达到经济高效地控制地下储气库的 目的。
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专题讲座
天然气地下储气库技术
西南石油学院 梁光川
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提纲
1 天然气地下储气库技术概述 2 天然气地下储气库的选型及库址的选择 3 地下储气库库容的确定 4 地下储气库注采动态数值模拟 5 地下储气库的优化设计 6 地下储气库地面工艺技术 7 地下储气库系统仿真及优化运行 8 相关建议
我国目前正在规划的储气库包括西气东输配套 工程—金坛盐穴储气库、中石化中原地区天然气 地下储气库、大张坨三期工程。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.5 天然气地下储气库技术研究现状
一个工程的好坏关键在于设计。对地下储气库一类的 大型工程，优化的思想必须贯穿于项目实施的整个过程。 采用优化设计的方法不仅可以使地下储气库更好的满足 建设要求，而且也可以有效降低工程投资及运行管理费 用。
随着我国天然气产量的进一步增加以及其在 工业和日常生活中的日趋普遍，完善天然气管网、 建造地下储气库已经成为发展我国天然气工业的 紧迫课题。对地下储气库技术进行研究正是基于 此背景提出来的。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.1 天然气地下储气库技术研究的意义
我国上世纪90年代开始了大规模的天然气管 网建设工程：陕—京线的贯通、西气东输管道工 程的实施，中原地区天然气管网以及陕—京二线 的规划建设将对我国天然气管网及消费布局产生 重大影响。为了解决我国华东地区、中原地区以 及北京市天然气供需之间的矛盾，这些管网工程 都配套规划了天然气地下储气库工程。因此，对 地下储气库技术进行研究具有非常重要的现实意 义。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.5 天然气地下储气库技术研究现状
大庆喇嘛甸油田地下储气库从1975投产到90年只 采不注，因此没有进行优化及数值模拟方面的研究 。 “八五”期间，华北油田对北京地区建设天然气 地下储气库的可行性进行了研究，“九五”期间又 承担了总公司重点科技工程项目“天然气地下储气 库注采技术研究”。研究成果对储气库工程的建设 具有一定的指导意义。大张坨地下储气库为了保证 凝析液的采收率、估计油环和边水以及凝析液对储 气库的影响，采用了凝析气藏数值模拟模型进行了 模拟。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.7 发展趋势
4）研制开发新的工艺和设备 长期以来，地下储气库地面气体处理方法与气田气体
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.7 发展趋势
1）用惰性气体代替天然气作储气库的垫层气 地下储气库总容量中包括工作气（活动气）和垫层气
（残余气）两部分。垫层气的主要作用是使储气库在一 次抽气末期保持一定的压力、提高气井产量、抑制地层 水流动等。垫层气在储气库中是不能抽出的气体。迄今 为止在建库时都采用注入天然气作垫层气，这不仅大大 增加了地下储气库的初期投资，还沉积了大量的“死资 金”。以美国为例，1987年美国地下储气库中总垫层气 量达1080亿m3。按天然气矿场平均每$60/1000m3， 当年垫层气长期沉积的资金达64亿美元。
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2021/4/26第一章 天然气Fra bibliotek下储气库技术概述
1.2 天然气地下储气库的作用
调节供气不均匀性的最有效手段；show 提高供气的可靠性和连续性； 提高管线利用系数和输气效率，降低输气成 本和输气系统的投资费用； 能为国家和石油公司提供原料和燃料的战略 储备。 在新的石油和凝析油开采区，能保存暂时不 可利用的石油气；对老采油区，有助于提高原 油采收率。
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.5 天然气地下储气库技术研究现状
储气库模拟基本数学模型
三维气流模型 定容无水驱封闭型枯竭气藏。
三维气水置换模型 带水驱的枯竭气藏储气库、地下含水层储气库。
三维气体混合模型 考虑了气体的渗流、注入气与垫底气之间的混合、对流和扩
散等问题。 二维气油混合模型
枯竭油藏型，考虑气油两相流动和相互传质问题
在天然气供应与消费之间，一直存在着可靠、 安全、平稳、连续供气与消费需求量季节、昼 夜、小时不均衡性的固有矛盾。解决这一矛盾 的主要措施是实行天然气储备。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.1 天然气地下储气库技术研究的意义 地下储气库容量大，储气压力高，储气成本
低，是当今世界天然气的主要储存方式。天然气 地下储气库已经成为天然气输配系统的重要组成 部分，是季节安全调峰，确保连续平稳供气的重 要工程。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.7 发展趋势
3）建设生产效率高、可靠性好的气井 建设高气密性气井的施工工艺是提高地下储气
库生产能力的重要条件。目前围绕这一间题的研 究课题有：采用由膨胀水泥制作的不缩水套管柱 和生产套管；采用气密性好的管予和合理的气井 结构；研究既能钻开储层又能避免井底地带泥浆 污染的新的钻井工艺；改进井底施工工艺，采用 不含粘土溶液扩大井底附近地带；研究向储气库 下部地层夹层注气的技术工艺，防止气体渗漏到 圈闭层外，增大工作气体积等。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.3 天然气地下储气库的类型
储气库主要有以下几类： 枯竭油气藏型（Depleted Reservoirs） 地下含水层型（Aquifers） 盐穴型（Salt Caverns） 煤矿矿井型（Mines） 溶洞型（Hard-Rock Caverns）
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.6 存在的问题
未形成完整的理论方法体系，没有制定相关的 国家和行业标准
我国科技人员对储气库技术的研究目前还处在对国外 资料的消化吸收的层面。在储气库数值模拟及管网仿真 方面做了一些研究，对根据下游用户工况来确定储气库 库容特别是对多个城市和大区域供气系统调峰储气量如 何计算没有具体的方法可循，优化运行方面有一些研究 但没有得到具体的论证。没有一本完整介绍地下储气库 综合技术的资料，没有形成完整的理论方法体系，没有 制定相关标准，设计显得比较无序。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.6 存在的问题
地面工程对储气库建设的影响问题 一般气田的开发中，输气系统的建设服从于气
田开发方案的要求和限制，而地下储气库系统作 为天然气输配系统的一个子系统，其建设应服从 于输配系统建设的要求，其工作特性受到输配系 统工况的影响，其也反过来影响输配系统的工况。 储气库的模拟和优化应该充分考虑这种影响。因 此，应当将储气库系统和输气干线系统看成一个 整体加以分析。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.7 发展趋势
2）实现地下储气库工艺设计统一化和标准化 前苏联在这方面得了大量的研究成果，先后为地下储
气库地面站的配气、气体收集与处理、气井产品计量、 气体干燥、低温分离等开发出了标准化的工艺流程，并 各自组成一个独立的模块，从而使储气库的建设从个别 设计转到标准化设计上来，使设备由单个制造转为成批 生产，最大限度地采用早先为气田建设新开发的标准技 术方寨和工厂整体组装式设备。实现地下储气库工艺设 计的统一化和标准化，可最大限度地减少设计部门之间 的协调工作，简化一系列的工艺计算。这是加快建库速 度，缩短建库周朔，提高建库质量的重要措施之一。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.6 存在的问题
经济及综合分析问题 我国地下储气库的论证主要还是在技术上可行
的层面上，提出几种方案中部分方案由于在技术 上不可行就否定掉了。剩下的方案经过简单的经 济论证就确定了最后的方案。这种做法有可能会 遗漏最优的方案。另外，地下储气库的影响因素 很多，应该权衡各方面的因素进行综合评价。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.4 天然气地下储气库建设现状
我国地下储气库的建设远远落后于世界水平， 目前建成的只有两座：大庆喇嘛甸油田地下储气 库和大张坨地下储气库。大庆喇嘛甸油田地下储 气库的主要作用是平衡大庆油田内部用气的季节 不均衡性，天津大张坨地下储气库与陕—京输气 管道相连，以平衡北京市季节性用气不均衡性和 保障安全平稳供气为主要目的。
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第一章 天然气地下储气库技术概述
1.7 发展趋势
1）用惰性气体代替天然气作储气库的垫层气 因此，美国、前苏联等一些地下储气库比较发达的国
家，从上世纪70年代开始，就如何减少储气库中的垫层 气量、采用惰性气体、氮气、二氧化碳或压气机组废气 等代替天然气作储气库垫层气，开展了广泛而大量的研 究工作，并取得了可喜的成绩。
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