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枯竭油气藏地下储气库设计及模拟研究_图文

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枯竭 油气藏 地下 储气库 设计 模拟 研究 图文
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北京工业大学硕士学位论文枯竭油气藏地下储气库设计及模拟研究姓名:张彦涛申请学位级别:硕士专业:结构工程指导教师:张延庆20070501摘要摘要天然气的储存方式分为地面储罐储存,地下管道(或管束)储存和地下储气库储存三种方式。前两种储存方式主要用在城市配气系统,作昼夜或小时调峰用,由于储量小,储气成本高,所以应用不广泛。地下储气库的容量大,一个储气库可储存几亿到几十亿气压力高,储气成本最低,是当今世界上主要的天然气储存方式和手段。在世界天然气储存设施总容量中,地下储气库的容量占90%以上。地下储气库的主要功能有:调节供气不均匀性最有效的手段;提高供气的可靠性和连续性;能在必要地区为国家和石化公司建立和提供原料和燃料储备。本文通过分析国内外大量的有关天然气地下储气库的资料,结合国内油气藏的地质和油藏特点,针对枯竭油气藏改建为天然气地下储气库这一课题进行深入研究,取得以下结论:1.在对国内外天然气地下储气库调研的基础上,结合国内石油天然气储存与需求现状,确定了天然气地下储气库库址选择原则。2。提出应用模糊数学中的模糊综合评判方法对地下储气库库址进行优选的方法,建立起库址优选科学依据。3.阐述了地下储气库库容量计算方法,并利用物资平衡法,推导出库容量计算简化方程。4.针对枯竭油气藏改建成地下储气库进行了油气藏工程研究,确定出在改建为地下储气库之前应该进行的技术准备工作,列出改建为储气库所需要的各项工程数据.5,建立模型对地下储气库注采的突破压力,注采压力,动态运行进行了模拟分析。关键词: 天然气地下储气库油气藏工程数学模型by at 111"s 、By of to of 、as of on of 、of is il of 、to il of a us 、il of to n of s o of to o of o to o by ng of m.北京工业大学工学硕士学位论文.aU.c圮,我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:关于论文使用授权的说明日期:匈』I{本人完全了解用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名池师繇越慨矗7第1章绪论1.1研究背景第1章绪论在近20年里我国天然气事业取得了快速的发展,供气格局由煤制气和少量的液化石油气向油制气、液化石油气、天然气等多种气源转化。天然气是城市燃气的理想气源,是清洁、环保的能源。我国是天然气资源相对比较丰富的国家,20世纪90年代末期到2陕西天然气进京为代表的天然气供应标志着城市燃气进入了一个新的时代——天然气时代。在天然气工业体系中,天然气储运设施是联系天然气生产与使用的纽带,是将开采出来并经过净化达到标准要求韵合格天然气提交给用户的不可或缺的重要的中间环节。在天然气供应与消费之间,存在着消费者要求天然气供应可靠、安全、平稳、连续,而单位时间内消费量本身具有较大的波动性这两者之间的矛盾经历时间的长短可以分为以下三种:时波动性,或时不均衡性,时不均衡性系数是指小时实际耗气量与一昼夜内小时平均耗气量之比(一般为1.62:2);日波动性,或日不均衡性,日不均衡性系数是指昼夜实际耗气量与一月内日平均耗气量之比(一般为2);月(季)波动性,或月(季)不均衡性,月不均衡性系数是指月实际耗气量与一年内月人均耗气量之比。小时和昼夜波动性主要取决于人们的生活方式,取决于人们上作和体息时间的交替。昼夜中,白天(特别是早晚)小时的耗气量大于夜晚的小时平均耗气量。气温的月度和季节性变化,是引起天然气需求量月(季度)波动性或波动的主要原因,取暖负荷的大小,是月不平衡性大小的基础。为解决天然气需求量在时间上的波动性或不均衡性这一矛盾,使稳定的供气与不稳定的需求趋于平衡,采取的主要措施是实行天然气储备。天然气地下储气库对城市冬季天然气调峰(特别是北方寒冷的大城市)起到北京工业大学工学硕士学位论文了其它气体储存方法所不能比拟的优越性。同时,‘‘西气东输”工程的全面铺开更是将之推向了高潮。西气东输管道横贯我国东西,起点新疆塔里木的轮南,终点上海的白鹤镇,自西向东途径新疆、甘薯、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、浙江与上海等10个省、市、区。为了保证供气的稳定性和安全性,必须在管道沿线建造容量足够大的地下储气库。因此,气体的储存也就被提到了科研的前列。1.2天然气地下储气库的基本功能迄今为止,天然气的储存方式分为地面储罐储存,地下管道(或管束)储存和地下储气库储存三种方式。前两种储存方式主要用在城市配气系统,作昼夜或小时调峰用,由于储量小,储气成本高,所以应用不广泛。地下储气库的容量大,一个储气库可储存几亿到几十亿气压力高,储气成本最低,是当今世界上主要的天然气储存方式和手段。在世界天然气储存设施总容量中,地下储气库的容量占90%以上。地下储气库的主要功能有: ’(1)调节供气不均匀性最有效的手段。能缓解季节性和昼夜耗气量的不均衡性,减轻因用气量波动给经济上和居民生活上带来的有害影响。这对北方取暖地区尤为重要:(2)提高供气的可靠性和连续性。当气源或上游输气系统发生故障或因系统检修使输气中断时,可用储气库中的天然气保证供气可靠、安全。这对天然气供应很大程度上依靠进口的国家尤为重要;(3)能使输配气公司充分利用输配设施的能力,提高管线的利用系数和输气效率,保证输气系统正常运转,降低输气成本和输气系统的投资费用;(4)能在必要地区为国家和石化公司建立和提供原料和燃料储备;(5)在新的石油和凝析油开采区,能保存暂时不可能利用的石油气.对老采油区,有助提高原油采收率。在国外的天然气贸易中,输气合同常与储气合同结合起来签订。储气会减少由于输气或井口供气中断带来的合同风险。地下储气库的建立,一方面可使气体第1章绪论销售商在供气淡季分期以较低的价格买进天然气,降低天然气的平均成本,增强产品的市场竞争力;另一方面,天然气用户可在平稳供气中受益。由于储气库降低了操作费用,单位体积储气费用分摊到气体销售价格上,只会引起单位价格小数点后第2或第3位数字的变化,不会因储气而使气体销售价格增加许多。1.3国内外地下储气库的研究现状地下储气库的历史可以追溯到上个世纪初。1915年加拿大首次在安大略省的916年美国人在纽约954年美国在958年美国在肯塔基首次建成含水层储气库;1959年前苏联建成第一个盐穴地下储气库;1963年美国在克罗拉多目前为止,全世界大约有560多座地下储气库,气库的总容积约为5100亿立方米,可以进行调峰的气量约为2500亿立方米。这560多座地下储气库主要分布在欧洲和北美洲,分属不同国家的110多个公司。其中既有储气量超千亿立方米的天然气上下游一体化的大型跨国公司,也有仅单纯经营1~2个地下储气库小公司。 舻北美天然气消费量占世界的31%,天然气在美国一次能源消费中的比例为25%,在加拿大为29%。北美地区由于天然气消费量大,因此是目前世界上储气库最发达的地区。该地区的地下储气库约占世界总数的3/4,其中美国有386座,加拿大有38座。 ,天然气在欧洲一次能源消费中的比例约为17%,欧盟为20%,用途主要为居民消费、商用和供电,分别占31%,46.5%和16.5e。西欧也是目前世界上储气库发达的地区,特别是法国、德国、意大利和英国,储气库的总储气量都在100亿立方米以上。这些国家用气量的25%左右都需要通过地下储气库进行调节。目前在东欧地区建设地下储气库的国家有罗马尼亚、保加利亚、斯洛伐克、前南斯拉夫、波兰、匈牙利、捷克等,地下储气库总数为16个,储气量为160亿立方米。北京工业大学工学硕士学位论文前苏联地区的地下储气库分布在俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、阿塞拜疆,其中以俄罗斯最为发达。俄罗斯和中亚地区蕴藏丰富的天然气资源,每年向东欧地区出口相当数量的天然气,天然气在该地区一次能源消费中约占20%,在俄罗斯一次能源消费中更是高达50%以上。巨大的天然气消费量要求具备完善的地下储气库系统予以保障。俄罗斯是世界第二储气库大国,现有地下储气库22座,总储气量约为1500亿立方米,现有地下储气库开发井近2300口。虽然俄罗斯气库数量较少,但气库容量大。世界最大的枯竭气藏地下储气库和含水层地下储气库都在俄罗斯,气库的容量分别达到400亿立方米和190亿立方米。俄罗斯地下储气库日产气量平均为4亿立方米,到2005年气库的日产量将达到5.5亿立方米,到2010年气库的日产量要达到7.0亿立方米。在我国,地下储气库建设起步较晚,目前仅建成地下储气库5座。我国第一座地下储气库是大庆市在六十年代建成的萨尔图油田一号地下储气库,目前已停止使用。真正开始研究地下储气库是在90年代初,随着陕甘宁大气田的发现和陕京天然气输气管线的建设,才开始研究建设地下储气库以确保北京和天津两大城市的安全供气。目前,为保证北京和天津两大城市的调峰供气,在天津市附近的大港油田利用枯竭凝析气藏建成了两个地下储气库,即大张沱地下储气库和板876地下储气库。这两个储气库总的调峰气量为8亿立方米,即每年通过这两个储气库储存和采出8亿立方米的天然气来平衡京滓地区用气的变化。由于北京用气市场变化剧烈,冬天用气量是夏天用量的7~目前北京市场用气量仅为14亿立方米的情况下,这两个储气库已经是满负荷运行。随着京津地区用气量的不断扩大,需要建设新的储气库来保证调峰需要,目前第三个地下储气库己着手建设。现在正在使用的有4座,其分布为大庆1座,天津大港3座,主要供应京津唐地区的城市天然气使用与世界上其他发达国家相比,我国的地下储气库建设还处于初期阶段,建成和在用的数目还很少,总库容也与发达国家想去甚远。 “为确保西气东输工程的实施,保证西气东输管线沿线和下游长江三角洲地区用户的正常用气,现在长江三角洲地区选择了江苏省金坛市的金坛盐矿和安徽省定远市的定远盐矿建设盐穴地下储气库,设计总的调峰气量为8亿立方米,将于2008年前建成投入使用。同时,为配合四川天然气东输“两湖”地区,还将在长第1章绪论江中游地区建设地下储气库,以确保该地区的安全供气。鉴于建设地下储气库对于长输管线的重要性,今后将会在我国东部地区包括东北、华北、长江中下游地区及西气东输沿线建设一批地下储气库,以保障这些地区的用气需要。我国从北向南分布着众多油气田,大量的含油气构造为改建地下储气库提供了良好的地质基础,在有条件的地区应尽量开发枯竭油气田型储气库。根据输气管道的走向,我国将建库8座,有效工作气量将达到98 X 10国际上已有几十年的历史,而在国内天然气地下储气库的发展很缓慢。本文调研了国内外大量的有关天然气地下储气库的资料,同时结合国内一些油田的实际情况,在油气藏改建为天然气地下储气库过程中,进行了以下几个方面的研究工作:(1)分析整理国内外大量的有关天然气地下储气库的资料,阐述天然气地下储气库的相关理论基础;(2)提出地下储气库建设的方案设计的基本原则;(3)在确定储气库库址的选择原则下,提出并采用了模糊数学中的模糊综合评判方法进行储气库库址的优选;(4)总结油气藏型地下储气库的建库理论;(5)通过对优选后的储气库库址进行油气藏工程研究,确定出改建为储气库的储气库工程技术参数及取值范围;(6)储气库工程建库理论技术参数的确定和计算;(7)对储气库库容量计算,推导简化方程;(8)对储气库进行数值模拟研究,模拟出储气库注采运行方案。本文研究的主要目的在于针对国内某些枯竭油气藏可能改建为天然气地下储气库的技术思路,进行了天然气地下储气库建库工程综合研究,建立了一套可行的研究分析方法,为储气库建设方案的优化研究工作提供了方法和依据。由于国内储气库研究与应用均发展较晚,没有成熟和完整的油气藏改建储气北京工业大学工学硕士学位论文库建设方案,本文的研究工作及研究成果,对于指导油气藏改建天然气地下储气库具有有一定价值的参考意义。第2章地下储气库建设的简况第2章地下储气库建设的简况2.1地下储气库的类型根据地下储气库的作用,可分为两类:一类为现场储气库,多建于产气区或接近输气干线的首站,主要起补充气源的作用,使管道在平稳输量下运行;另一类为市场储气库,通常建在天然气消费城市附近,用于城市季节用气不平衡的调峰。按照地下储气库的地质条件或地层特点的不同,可分为:2.1.1含水层储气库含水层储气库是一种大型储气库,主要用于季节性调峰和战略储备。这种类型的储库一般分布在需要储存大量的气体而又没有枯竭气田的国家和地区,目前这种类型的储库有82座,还有一些含水层型的储气库正在建设和准备建设中,如法国正在de 麦在1993年为止世界含水层储气库,美国为47座,前苏联国家13座,法国12座,德国8座,捷克和比利时各1座。含水层储气库的工作原理很简单,即通过高压将气体注人含水层的孔隙中,用气体将水驱到边缘形成一个人工气田。含水层储气库的结构见图1.1北京工业大学工学硕士学位论文图1.1含水层储气库量大,钻井可以一步到位等优点。但由于含水层中原来没有气体(全部气体必须从外部注人),所需的垫层气用量较大(一般达到50%左右,有时达到60%),而这部分气体是不能采出的,气水界面难以控制,因此建设成本比枯竭气田型储气库要高,建设周期长,从勘探到投产一般需要1肌15年。 ’用于建造含水层储气库的储集层必须由不透气的背斜层覆盖,储集层为多孔隙渗透性良好的岩层,孔隙度和渗透率要达到相应的标准。建造这种类型的储气库首先要对基础资料进行分析,从建库的要求出发,对地质条件进行评价,圈出有希望的面积,确定隆起的区域,在隆起的顶部钻测试井。对水层进行详细的地质、地球物理、水化学以及流体力学的研究。确定孔隙度、渗透率以及毛细管的压力,并进行注水、注气压差试验,测出以气驱水时的门限压力。法国由于没有天然气资源,天然气全部依赖进口。因此特别重视天然气的储备,储气量能维持110天的用气要求。法国的天然气储库除了两座盐穴储库外,其余全部为含水层储气库,因此在含水层储气库的建设上积累了丰富的经验,特别是在钻井方面.法国天然气公司十分重视井眼的几何形状,因为良好的几何形状可以降低风险,减少技术事故,同时也有利于修井和打捞作业,提高测井的质量。为保持良第2章地下储气库建设的简况好的井眼形状,法国天然气公司在钻井液以及泥浆循环上作了许多工作。在中等深度的钻井中使用水基泥浆,并在泥浆中添加一种丙烯酸树脂的添加剂,泥浆的凝结时间可以人为控制。这种添加剂可以对高渗透率和裂缝层进行堵漏。泥浆循环速度随着钻井的不同深度和不同的地层进行调节。正是依靠这种新技术和经验,法国天然气公司在过去5年所钻的136口井中,事故率只有8%,报废井为零。2.1.2盐穴储存利用盐穴储存天然气始于1961年,目前全世界已建成盐穴储气库44座,主要分布在美国和欧洲地区。其中美国18座,德国13座,加拿大13座,法国3座,其他国家3座。近几年来由于天然气需求以及调峰需求的变化,盐穴储气库发展很快。美国在1990"1999年己建和在建储气库共有55座,而盐穴储气库就有23座。盐穴储气库的建设是在地下盐层中通过水溶解盐形成的空洞来储存天然气。在建设过程中,首先在盐层中钻井,井孔安装3根同心的管子,分别作为气、水、盐水的通道。在溶洗期间,水注人到盐层中,溶解后的水通过气体加压将盐水排出,这样往复循环最终形成一个洞穴。这种储气库的溶洗过程一般要经过几年的时间。建造盐穴储气库受许多因素限制。从地质角度讲,首先必须有较厚的盐层,盐层中的不溶解物质必须低于25%,还要有充足的淡水资源,因为溶解 出的盐水还要有适合的场所。盐穴储气库的结构见图1.2北京工业大学工学硕士学位论文盯 -{: 零◇歹 一, 汹筑图1穴之间的最小间距不应小于400 m。对给定体积的储库,其储存能力与最高操作压力应成正比,垫层气的操作压力取决于最低极限操作压力。从规模上看,盐穴储气库的容积远远小于枯竭气田型和含水层型储气库,单位成本也高。但盐穴储存的优点是储气库的利用率较高,注气时间短,垫层气用量少,需要时可以将垫层气完全采出。 .盐穴储气库所需的井数少,抽气能力巨大。建设的关键技术是井的密封性和盐穴的稳定性。在盐穴储库的运营初期,由于盐穴中有少量的水,随着采气的进行一储库内温度也随之下降,当达到水游点时,有可能形成天然气水化物。为防止形成水化物,可以在井口注入水化物抑制剂,但这种方法不能彻底清除井眼中形成的水化物。注入和采气时的地面处理工艺流程见图1.3、图1_4第2章地下储气库建设的简况警图1.3盐穴储气库注气流程盐穴储气库采气流程ll .3枯竭油气田型储气库利用枯竭油气田储气是世界上最常用同时也是最经济的一种储气方法,凡是有枯竭气田的国家都首先发展这种储气库。目前全球枯竭油气田储气库共有425座,其中美国320座,前苏联国家32座,西欧25座,东欧以及其他国家48座。枯竭油气田型储气库的地质条件是,集气层必须具有较高渗透性的矿层(中细砂),盖层密封性能好(一般为压实的粘土、页岩),还要具有弱的驱水性,以防止压力降低时水的进人,盖层能承受较大的压力波动。储气库应距市场较近,便于施工。技术条件(如孔隙度、渗透率、储气层厚度分布、原始地层的压力、含水饱和度、最大储气能力、所需井数以及井口压力等)必须满足建设的要求。枯竭油气田型储气库是利用已枯竭的或半枯竭的油气藏改建而成的。由于枯竭油气田原本就具备储气良好的地质条件,如良好的圈闭密封性、孔隙度和渗透性,因此所要做的勘探工作较少,重点应放在确定井位,封堵老井和修井的工作上。对于气田型储气库而言,天然气采出程度为70%时,改建成地下储气库最为北京工业大学工学硕士学位论文合适;枯竭油田改建为地下储气库时,含水率为90%时最为合适,因为此时的油田既有油藏的特性,又有含水层的特性。储气库的建设规模没有统一的规定,主要是根据用户的用气需求和储存空间而定。对于储气规模有两种说法,一种是储气规模小一点较好,可以使一次性投资少,建设周期短,同时减少垫层气的用量。另一种是储气规模大一点较好,安全系数大,调峰能力较强,使用年限长。储气量(储气规模)是储气时间和压力的函数,储气量与储气压力成正比。储气压力可以高于地层压力,美国认为储气压力可以大于原始地层压力的10%-.60%,前苏联认为可以大于40%但都以不破坏地层压力为原则。确定储气量是设计过程中首先要解决的向题。储气置与注入压力和储层压力的关系为:V=rh·m.%/(一·乃·Z) (1中 矿一储气容量,m3;m2.m;一储气层含气饱和度;岛一储气层压力,工程大气压;岛一标准状态下的压力;乃一标准状态下的温度,K;死一地层温度;于一定几何形状的储库,可以通过改变储气层压力来增加或减少天然气的储量,压力与储量的关系如图1.5所示第2章地下储气库建设的简况■扩必螭图储气层压力过高会破坏储气圈闭的密封性。因而在确定最大储气压力时要综合考虑储气能力和圈层的密封性,以不破坏盖层的密封为前提。国外经验表明,最大注人压力和最大储气能力只有通过几个周期的注采气试验才能确定。储气库距用户的距离除考虑经济原因外还要考虑安全因素,前苏联认为距离超过200 罗马尼亚认为50 外枯竭气藏型储气库深度一般在1000 竭油气田型的储气库建设工作主要是由钻井和完井技术构成,钻井和完井技术与常规的油气井的主要区别在于地下储气库进出气比较频繁,注采井要经受周期性的压力变化,而且气流的流向是双向的,因而钻井和完井技术要高于气田井的要求,所需的井数应根据储气压力和供气能力而定。对原有的气井要根据井位和井的完好情况确定其用途,一些可用的气井经过改造和试验后变成注采井和观察井,对一些不符合要求的井应进行封堵报废处理。2.2地下储气库的成本分析地下储气库是一项投资很大的工程,一座储气库的建设少则几千万美元,多则数亿美元。影响储气库的总投资因素基本相同,主要包括垫层气、井、地面设f■道系统等投资,还有一定的运行费用和工作气投资。不同的储气库由于本身特有的性质,其各部分所占比例不同,如枯竭气田型储气库由于本身就是含气构造,改建成地下储气库时几乎不需要勘探费用,而且现有的设施可以重复使用,垫层气量也少于含水层储气库,所以成本相对较低。含水层储气库本身役有气体,所有的气体全部是从外部注入,以保持压力所需的垫层气用量较大(一般达到总容积的50%,有时甚至达到60%),垫层气的投资占总投资30%,这部分投资永远无法收回。含水层储气库还要在勘探、钻井以及水文地质研究上花费大量的资金。盐穴储气库的投资主要花费在盐洞的溶洗上。储气库的总投资与储气库的类型、总的储存能力以及深度等许多因素有关,从总投资上很难比较不同储气库的经济性,而只能通过单位成本(即总费用和工作气之比)来比较。由国外经验和统计资料表明,枯蝎气田型储气库单位成本最低。在美国这种类型的储气库按有效工作气容量计算,开发费用为3.53 x 106~21.2 x 106美元/均达到14.12 x 108美元/运行费用为1.06 x 106~1.76 x 106美元/水层储气库单位开发成本为24.7x 106~42.4x 106美7r。/M,年运行费用为1.06~1.76 x 10穴储气库单位建设成本约35.3 x 7.1 x 行费用随着年循环次数而降低。不同的国家建设储气库的投资也有所不同,美国相对较低,欧洲较高。虽然建设储气库的投资巨大,但将其作为管网系统统一考虑,与不建储气库相比较,输气管道和压气站的投资节省20%气源采气井数和压缩机功率可减少15%。2.3地下储气库建设新技术地下储气库的发展与科技的进步密切相关,科技进步可缩短储气库的建设周期;节约投资费用;降低储气成本。1、用惰性气体代替垫层气地下储气库的总容量包括有效工作气量和垫层气量两部分。垫层气的主要作用是在抽气末期保持一定的压力,提高气的产气量,抑制地层水的流动。垫层气第2章地‘用的资金很多。由于80年代天然气价格上涨:储气库中垫层气所占资金约占总投资的三分之二左右,因此一些储气库比较发达的国家,如美国和法国都开展了用惰性气体、二氧化碳以及废气代替垫层气的研究,并取得了可喜的成绩。法国天然气公司已在两座储气库中使用了以惰性气体替代垫层气的试验,试验证明20%的垫层气被惰性气体取代是可行的,天然气与情性气体没有发生严重的混合。, 减少地下储气库中垫层气量,增大工作气量,用惰性气体作垫层气,己成为降低地下储气库投资和运行费用的最主要的发展方向。2、水平钻井技术储气库的供气能力是储气库建设成功的关健。为保持其供气能力,国外一些地下储气库开始采用水平钻井技术。水平钻井可以大大增加地层和井眼的接触面积,在较低的压降下增加产量。水平井的优点是占地面积小、成本低、地面设施开发费用较少、可以有效地利用储层,水平井的产盘比垂直井增加5~10倍,费用只是垂直井的2倍,也可以分开作为注采井,降低井内的压力梯度、减少水锥现象、提高井眼的稳定性。水平井作为提高供气能力的一项新技术有着十分广阔的发展前景,在欧美一些国家获得了很好的应用效果。2.4天然气地下储气库的发展趋势在各种技术和环境因素的共同作用下,世界天然气的需求量将会急剧增加。储气库作为天然气管网调峰和战略储备的作用越来越明显,新建储气库数量也将迅速增加。美国作为天然气管网和储备库都十分发达的国家,自从636号法令颁布,打破了管道公司垄断储气库的局面,生产商和独立开发公司都可以从事储气业务,个体经营商也可以从现货市场上购买便宜的气体储存起来,待冬季取暖时使用且为增加市场供应的灵活性,更多的储气库建在盐层上.欧洲和亚洲一些没有储气库的国家也都在规划和建设自己的储气库,如葡萄牙、土耳其、中国都在积极地进行规划。而一些储气库比较发达的国家为了适应市场藉求,也在计划大规模发展储气设施。储气库比较发达的国家如美国、法国、北京工业大学工学硕士学位论文德国等战略储备库较多,容量大,今后主要以建设盐穴储气库为主,其目的是为了方便灵活地满足市场需求。对一些储气库发展比较落后的国家,在发展大型储备库的同时也在积极筹划建设供气灵活的小型储气库。目前来看,地下储气库发展的主要趋势有:1、实现地下储气库工艺设计统一化和标准化, 尽管地下储气库按地质对象分为枯竭油气田型、含水层型和盐穴型几种类型,且它们的地质物理参数各不相同,但在储气库建设方面它们仍具有一些共同的特性。如为了制订建库方案,都必须掌握如下一些原始资料:储气库的矿藏类型、生产井和注气井的数量和产量、昼夜抽气量和注气量、抽出气体温度和压力、注气压力、储气库地质层(储层)数、抽出气体组分(凝析液和水份含量)等,它们都以某种方式影响技术方案的确定。对各种地下储气库而言,天然气采集、分配和处理工艺设计上的区别并不在原理上,而在具体构成和设备上。这就为地下储气库的建设从工艺流程设计到设备选择实现技术方案的统一化、标准化提供了可能性。前苏联在这方面取的了大量的研究成果,先后为地下储气库地面站的配气、气体收集与处理、气井产量计量、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案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,缩短建库周期,提高建库质量的重要措施之一。2、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。目前围绕这一问题的研究课题有:采用由膨胀水泥制作韵不缩水套管柱和生产套管;采用气密性好的管子和合理的气井结构;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;改进并底施工工艺,采用不含粘土溶液扩大并底附近地带;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;等等。3、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处理方法没有什么区第2章地‘是地下储气库的抽气制度是不固定的,其工艺指标昼夜间会发生很大变化,由人工进行调整使其优化是不可能的。为了降低劳动强度,防止在内部和外部指标发生变化时气体采集和处理系统出现临界操作条件,需研究开发工艺过程的自动控制系统。在工艺设备方面的具体开发计划有:研制压力为井成组连接情况下的输入管带模块;气流方向调节模块;昼夜生产能力为1百万作压力为16.甲醇初始浓度为20%、最终浓度为90%条件下甲醇产率为1 m3/外地下储气库建设方面的科技进步还有:采用模块化施工技术,加快施工进度,降低劳动强度。在气田建设时研制成功的大量施工模块,其中一部分无需进行大的修改,就可用于地下储气库的建设。研究各种地下储气库生产过程集约化的理论基础,通过技术装置改造,实现生产过程集约化,改善技术经济指标。2.5今后应开展的工作我国天然气地下储气库发展规划应纳入整个天然气管网建设规划,同时在储气库建设之前应有步骤地开展前期工作。(1)根据天然气输气管道的走向确定各城市近期和中远期调峰量以及战略储备库的规模;(2)组织全国各油田开展天然气储气库的选址工作,确定各城市的储气库类型; .(3)开展天然气储气库的设计、施工以及各种储气库注、采工艺流程的优化工作:(4)与国外大型的天然气储气库设计公司合作建设天然气地下储气库,学习他们的建库经验:(5)对国外地下储气库的新技术和新工艺进行引进和消化吸收。逐步开展天然气地下储气库的模拟、事故诊断和监测技术的研究;(6)为提高储气库的供气能力,应积极开展水平井,开发新工艺等技术的研究工作;北京工业大学工学硕士学位论文(7)积极把握并积极研究天然气地下储气库的科技进步方向。2.6本章小结本章介绍了地下储气库的几种基本类型(含水层储气库、盐穴储气库、枯竭油气田型储气库),阐述了这几种储气库的基本原理和在使用中的区别;叙述了地下储气库的建设的新技术,及这些新技术的优势。分析了目前情况下天然气地下储气库的发咱趋势以及以后所要开展的工作。第3章地下储气库建设的方案设计第3章地下储气库建设的方案设计3.1地下储气库的选址标准及优选方法3.1.1储气库选址标准在地下储气库设计与布置中,确定库址的总原则是经济性原则。另外要考虑储气库将在国家燃料能源平衡中和国家生产力分布中起怎样的作用,要保证能大大提高供气系统的可靠性。. 国外学者研究认为,对储气库库址的选择,要考虑以下因素:合理的地理位置、合理的储层深度及洁净的气体、密封性完好(包括气井、储层或地层)、合理的储气量和昼夜最大抽气量、合理的生产能力和工作压力等。分析国外地下储气库建库情况,一般应按以下条件进行储气库选址:(1)储气库应尽量靠近天然气用户(要求距离用户城市50~150
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