地下储气库技术--

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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.
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
33 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 .
38 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%
反向冲洗法
五,地下储气库的费用
51 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.
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
三,孔隙型地下储气库
31 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.
35 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 .
36 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0.5m2 .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 .
43 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.
44 建造盐穴的浸溶法
浸溶法
正向冲洗法
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78
49
51
45
55
1982
27
73
24
76
52 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
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.
32 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.
35 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.
35 含水层型储气库的特点 主要缺点:
37 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.
34 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.
四,盐穴型地下储气库
41 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.
42 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.
37 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 .