中国石化攻关形成了系列储气库建库关键技术

中国石化攻关形成了系列储气库建库关键技术

需求枯竭气藏变身天然气“地下粮仓”

　　复杂油气藏型储气库建库技术与应用

　　■技术1：水侵储气库库容参数及注采能力优化技术

　　通过开展多区带、多周期气水互驱渗流试验，建立了多周期注采孔渗时变新模型，揭示了水侵对库容参数多周期时变机理，建立了分区带时变水侵储气库库容预测新模型、分段应力敏感一体化注采能力预测新模型，支撑储气库建设关键参数预测与设计。该技术应用于文23、文96储气库。

　　■技术2：碳酸盐岩储气库储盖组合裂缝地质重构与圈闭动态密封性评价技术

　　按照“静态表征-机理试验-时变模拟”的分步进阶研究思路，实现碳酸盐岩储气库储盖组合裂缝地质重构。通过进一步研究形成以盖层交变载荷试验评价为基础、四维动态密封性模拟为手段的碳酸盐岩储气库动态密封性评价技术。该技术指导了中原油田普光分公司清溪储气库方案设计。

　　■技术3：凝析气藏注气提采与储气库协同新模式

　　首次制定了凝析气藏协同建库分段技术对策，细分为注气提采-协同-储气三个阶段：提采期维持较高压力“循环注气”采油；协同期高于最大反凝析压力夏注冬采，注气驱油实现气油同采；储气期单井吞吐笼统注采实现最大调峰。优化了不同阶段的运行参数，创建了凝析气藏注气提采与储气库协同的新模式。该技术支撑建成了中原白9凝析气藏协同储气库。

　　五年攻关形成关键技术

　　本世纪初，我国开始大规模使用天然气。冬季是天然气需求高峰期，储备调峰能力不足会导致天然气局部暂时短缺。地下储气库建设因此得到重视。

　　历经百年建设，国外已建成700余座储气库，并基本形成一套较为成熟的筛选、评价、建设及管理技术体系。全球约10%的用气量由储气库供应，其中，西欧国家和俄罗斯分别占比约20%和30%。

　　20世纪90年代后期，我国开始加大力度研究建设地下储气库技术，并优先建设了一批地质条件相对较好、可快速形成储备能力的储气库。2000年，我国在大港油田利用枯竭气藏建成了大张坨地下储气库。“十二五”末，中国石油建成23座储气库；中国石化亦开始布局，并建成文96储气库。“十三五”以来，天然气消费年均增速达14%，对外依存度攀高至46%，天然气安全供应面临巨大挑战。同时，国家节能减排相关政策相继落地，北方地区冬季用气压力陡增。

　　为保障人民群众温暖过冬，中国石化石油勘探开发研究院组织成立地下储气库研究团队，经过5年攻关，形成了地下储气库系列关键技术，把枯竭气藏改建成天然气“大粮仓”，助力国家能源保供稳储。

　　2022年春季，石勘院联合中原油田、胜利油田、西北油田、东北油气共同完成的“复杂地质条件油气藏型储气库建库关键技术与应用”经集团公司鉴定整体达到国际领先水平，相关技术成果支撑了8座储气库的建设，合计形成日均4167万立方米的调峰能力，可满足8000多万户家庭的冬季用气需求。

　　2022年11月，中国石化首席科学家工作室项目群“复杂油气藏型储气库建库与高效运行技术”成功立项。“储气库方案编制与建设只是第一步，其后是数十年的多周期注采运行。我们要持续攻关储气库安全稳定运行监测与管理技术，为保障能源安全、推动绿色发展贡献中国石化力量。”集团公司首席科学家曾大乾说，“为保障地下储气库高效安全运行，有效延长储气库使用寿命，我们正在开展面向储气库地质体全要素的安全运行监测与评价技术研究。”

　　枯竭油气藏重获新生

　　将枯竭油气藏改建为地下储气库，是增加天然气调峰储备能力的最优解。2020年，集团公司编制了“十四五”及中长期地下储气库发展规划，确立2025年形成80亿立方米工作气量、2035年建成300亿立方米储气能力的目标。

　　石勘院储气库研究团队创新建立了复杂地质条件下储气库库址评价指标体系，研发了国内首个储气库库址智能筛选软件平台，全面支撑中国石化库址资源筛选评价，先后优选了胜利永21、江苏朱家墩等55个枯竭油气藏资源并分批纳入候选库址资源，力求使枯竭油气藏重获新生。

　　国外储气库选址以浅层简单构造、中高渗储层、整装枯竭气藏或大型海相盐穴为主，我国建库地质条件呈构造复杂、储层物性差、压力低等特点。中国石化可建库目标地质条件普遍具有埋藏深、断裂发育、非均质性强、水淹严重、凝析油含量高等问题，同时，建库目标类型多样，包括复杂断块边底水型、高压裂缝型、凝析气藏协同型等。

　　“地下储气库建设绝不是简单的气体回注储层，而是需要统筹考虑动态密封性、库容设计、注采能力、钻井工艺、地面集输的系统复杂工程，要积极主动破解储气库建设关键问题，以创造性思维加快推动复杂类型储气库建设。”石勘院储气库研究中心主任刘忠群说。

　　含水气藏分区而治

　　由于气水两种不同相态的流体在储层中相互驱替，水体能量、地层压力、饱和气体三者“纠葛”不断，科研人员在气藏开发过程中经常“闻水色变”。将枯竭含水气藏改建为地下储气库的过程中，气水互驱造成部分原始含气孔隙被水体占据，有效孔隙体积减少，常规方法库容计算结果偏大、注采能力预测困难。

　　“以文96、文23等断块水侵型气藏为代表，我国中东部地区陆相枯竭气藏水侵严重，储气库建设难度极大。一方面，水侵气藏储气库存在多轮次气水互驱和相渗滞后现象，常规注采能力预测方法无法准确计算；另一方面，地下储气库多周期注采作业，储层气水反复交替驱替，动态库容评价困难。”团队成员杨小松说。

　　石勘院储气库研究团队加大气水互驱注采物理模拟试验研究力度，改进了常规单岩芯驱替试验装置，建立了多层、分区并联多岩芯水侵注采模拟系统，划分了纯气带、气驱水纯气带、气水过渡带，开展了多区带、多层、多周期水气互驱渗流试验，明确了多周期水侵对不同区带含气空间的影响；建立了渗透率、孔隙度随不同注采周期、不同应力变化的时变预测新模型；明确了有效渗透率小于5毫达西的储层，多周期渗透率降低5%~40%。通过建立分区带库容预测解析模型及数值模型，文23和文96储气库库容率提升10%，注气压缩机的轰鸣声点燃了老气田新的盈利增长点。

　　高压禁区突围成功

　　普光气田为“川气东送”的主要气源，长期肩负着保障经济民生用气的重任。近年来，随着天然气消费量迅猛增长，如何在普光地区建设地下储气库，从而保障普光气田和川气东送管线平稳运行成为亟待解决的难题。

　　围绕普光地区潜在建库资源气藏，研究团队反复评价筛选库址，瞄准了位于普光气田南部的清溪场异常高压裂缝-孔隙型碳酸盐岩气藏。“高压碳酸盐岩气藏改建储气库在国内尚属首次，储层中裂缝十分发育，对建库方案设计要求极高。”团队成员张广权说。

　　在储气库动态密封性评价研究方面，他们从裂缝应力敏感机理研究入手，形成了碳酸盐岩裂缝三轴交变力学扩展-渗透耦合试验技术，揭示了交变载荷裂缝形变渗透机理；开展了灰岩盖层循环加卸载模拟试验，揭示了不同压力下盖层损伤机理与变化规律，建立了上限压力随多周期变化的新模型；完成了断层旋转摩擦强度试验，并确定了断层注气活化压力分布特征。研究成果指导了清溪储气库运行上限压力设计。

　　在裂缝型储层地质重构研究方面，团队基于成像测井解释、岩芯及野外露头观察与分析，建立了储层段“构造+溶蚀双成因高角度裂缝”模式，指导开展三属性联合储盖组合裂缝重构研究；基于“小尺度蚂蚁体追踪+张量场裂缝表征+叠前相对阻抗方位各向异性”三种裂缝地震属性，有效预测了清溪储气库裂缝发育特征。2021年底，清溪储气库施工作业现场传来捷报，清储1井成功钻遇17米裂缝型储层，准确入靶天然气储集层。

　　凝析协同获益丰盈

　　在我国，早期凝析气藏改建储气库均按照传统方案实施笼统注采。以大张坨储气库为例，单井需承担注气与采气作业，导致注入气将凝析油推向地层深处，同时注入气对凝析气的置换不充分，采出气以干气为主，凝析油采出程度低。能否在凝析气藏改建储气库过程中，借鉴注气提高凝析油采收率的经验提高建库效益呢？

　　团队研究发现，由于前期凝析气藏建库过程中未将提高凝析油采收率与储气调峰协同考虑，对“注气提采、协同建库、储气调峰”三阶段技术对策及各阶段运行参数缺乏研究，导致凝析气藏型储气库普遍效益偏低。曾大乾带领团队积极探索凝析气藏提采协同建库技术研究。

　　他们设计了凝析气藏提采-协同-储气协同建库全周期模拟试验，预测可提高凝析油采收率12个百分点。张广权介绍：“这种凝析气藏注气提采协同建库方法，具备最大限度提高凝析油采收率和储气库调峰功能。该方法除了经历常规凝析气藏循环注气提高凝析油采收率和储气库注气吞吐调峰两个阶段，还有过渡协同期。在协同期内，利用储气库气源进一步注气驱油提高凝析油采收率，同时兼顾储气库调峰。”

　　团队联合中原油田制定了提采-协同-储气建库技术政策，优化了不同阶段的运行参数，创建了凝析气藏注气提采与储气库协同的新模式，支撑建成了凝析气藏协同储气库，填补了凝析气藏协同建库技术空白。(贾跃玮 张广权)

　　转自：中国石化报

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