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QK-相国寺石炭系气藏改建地下储气库运行参数设计

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QK 相国 石炭系 改建 地下 储气库 运行 参数 设计
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第32卷第2期 集输工 程 · 91 · 相国寺石炭系气藏改建地下储气库运行参数设计 吴建发 钟兵 冯曦 刘义成 郝春雷 何轶果。 1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司重庆气矿 3.中国石油西南油气田公司采气工程研究院 吴建发等.相国寺石炭系气藏改建地下储气库运行参数设计.天然气工业,2012,32(2):91 94. 摘 要 相国寺气田位于重庆市渝北、北碚区境内。该气田石炭系气藏地理位置优越,储层分布稳定,储层渗流性 好,气质纯,气井产能高,井间连通性好,开发中表现出视均质气藏特征,盖层和断层封闭性好,水体能量有限,地层水不 活跃,非常有利于改建地下储气库。为此,在比较了枯竭气藏改建地下储气库与气藏开发的异同之后,根据相国寺地下 储气库的定位及调峰需求(主要用于解决川渝地区天然气市场的季节调峰问题,可为中卫一贵阳管线提供季节调峰,同 时具备天然气战略储备应急能力),利用该气藏丰富的静态资料和长期开发的动态资料,优化设计了储气库的上限压力、 下限压力、库容量、工作气量、垫底气量、注采井数等关键运行参数。模拟结果表明:相国寺气田石炭系气藏改建地下储 气库后,运行压力介于11.7~28.o 容量可达40.5×10 m。,垫底气量为17.7×lO m ,工作气量为22.8×1O m。,储气库具备较强的调峰能力。最后还对该储气库的注采方案进行了设计分析。 关键词 四川盆地 相国寺气田 石炭系气藏 地下储气库 季节调峰 注采规模 参数设计 O.3787/i.000—0976.2012.02.022 地下储气库建设是一项资本、技术密集型系统工 程[1具有建设周期长、技术难点多的特点_7]。地下 储气库必须具备气体“注得进、采得出、存得住”、短期 高产、高低压往复注采、能长期使用的功能,与气藏开 发相比,枯竭气藏改建地下储气库在研究重点、研究方 法和设计技术方面都有一定的特殊性(表1)[83。 表1 气藏开发与枯竭气藏改建地下储气库的差异比较表 笔者研究论证有关相国寺气田石炭系气藏改建地 下储气库的关键参数,即上限压力、下限压力、库容量、 工作气量、垫底气量、注采井数、最大调峰能力等,为实 施改建地下储气库提供依据。鉴于地下储气库要求短 期高产、高低压往复注采、长期使用等特点,各项关键 参数论证过程中遵循以下原则:①安全;②保护地下储 气库不被破坏;③尽可能满足川需求。 1 相国寺气田石炭系气藏改建地下储 气库的有利条件分析 相国寺气田位于重庆渝北、北碚区境内,距重庆市 区60 邻四 规划建设的中卫一贵阳管线83 国寺气田石炭 系气藏构造形态为狭长梳状背斜,主要产气层位为石 炭系碳酸盐岩,有效厚度介于5.76~11.53 m,分布稳 定。储层微细裂缝发育,为裂缝一孔隙型储层。气藏 中部深度2 300~2 600 m,原始地层压力为28.73 层温度为62.23℃,为干气气藏。边水能量有 作者简介:吴建发,1976年生,高级工程师,博士;主要从事油气渗流理论、动态分析、地下储气库设计和页岩气开发方面的研究 工作。地址:(610041)四川省成都市高新区天府大道北段12号中国石油西南油气田公司勘探开发研究院。电话:(028)86015513, 13550240302。E—wu—然气工业 2。气藏探明储量为41.48×10 m。,储层孔隙度介于 7 ~9 ,有效渗透率为83.5~571.9 通性好, 单井产能高,平均原始无阻流量为240×10 m。/d。气 藏于1977年投产,现有生产井5口,累计产气40.07 ×10 m。,采出程度为96.6%,目前平均地层压力为 2.39 相国寺气田石炭系气藏地理位置优越,储层分布 稳定,储层渗流性好,气质纯,气井产能高,井间连通性 好,开发中表现出视均质气藏特征。盖层和断层封闭 性好,水体能量有限,地层水不活跃,非常有利于改建 地下储气库 ]。 2 相国寺地下储气库定位及调峰需求 分析 相国寺气田石炭系气藏改建地下储气库后,主要 用于解决川渝地区天然气市场的季节调峰问题,可为 中卫一贵阳管线提供季节调峰,同时具备天然气战略 储备应急能力。 g 吲Ⅲ_】 天然气调峰需求总量应由天然气季节调峰需求 量、天然气战略储备需求量和不可中断应急供气量3 项构成,由于只要满足天然气战略储备需求即可满足 不可中断应急供气要求,因此,相国寺地下储气库的天 然气调峰总需求量可根据天然气季节调峰需求量和天 然气战略储备需求量来确定,据此测算出2013—2相国寺地下储气库的调峰需求总量](表2)。 经计算,相国寺地下储气库在2016年的调峰需求 总量为最大,达22.88×10 m。。 3相国寺地下储气库运行参数设计 3.1 单井最大合理采气量 根据工程设计,优选 114.3 地下储气库的注采管柱。应用气藏产能方程,经井 筒管流分别计算出 114.3 的冲蚀流量、不同井底流压下的临界携液量和不同 地层压力下的气井最大采气量(图1)。 单井最大合理采气量应不超过冲蚀流量且能够满 表2相国寺地下储气库调峰需求总量预测表lO m。 井口—地层压力28地层压力25—地层压力20地层压力15—地层压力临界冲蚀流量曲线 ——临界携液流量曲线 图1 114.3 临界携液流量 。不同地层压力和井口压力下,单 井(以 114.3 最大合理采气 量如表3所示,冲蚀流量和临界携液流量的研究(图 1)表明,单井最大合理采气量介于(40~160)×10 m。/d。 表3不同地层压力和井口压力下单井 最大合理采气量统计表lO m。/d 3.2储气库上限压力 原始地层压力为28.73 保证相国寺地下 储气库的封闭性和安全运行,储气库上限压力取 28 据气藏压降方程,对应的储气库库容量为 40.5×10。m。。储气库库容量与地层压力的对应关系 如图2所示。 O O 1 5 1 2 0 ● ● ● ● 9 4 1 3 6 4 3 l 8 4 7 9 5 7 ● ● ● ● ● ● 3 6 8 9 9 O 1 9 8 7 6 2 1 5 7 9 4 l 3 9 ● ● ● ● ● ● ● 6 3 7 l 4 6 3 1 4 3 3 2 9 5 1 l l 1 1 5 7 9 3 9 7 9 9 ● ● ● ● ● ● ● ● 6 4 2 O 3 O 8 O 1 4 5 6 5 3 9 4 1 1 l l 1 1 O O O O 0 O O 4 ● ● ● ● ● ● ● ● 7 O 1 2 3 6 9 2 1 1 1 1 l 1 2 第32卷第2期 集输工程 里 \ ‘R 踏 舞 库容量/10。m 图2相国寺地下储气库库容量与地层压力的对应关系图 3.3储气库下限压力 根据分析可知,满足地区天然气管网调峰要 求的井口最低压力为7.0 此,相国寺储气库下 限压力以井口压力为7.0 达到最 低调峰能力,控制单井最低采气量不低于40×10 d,利用井筒流动模型计算井底流压,利用产能方程反 推算出地层压力,储气库下限压力为11.7 图3)。 皇 \ 啮 库容量/10 m 图3 相国寺地下储气库关键参数示意图 3.4工作气量 根据储气库下限压力的计算结果(即储气库下限 压力为11.7 利用气藏压降方程,计算出对应的 储气库垫底气量为17.7×10 m。,则对应的储气库工 作气量为22.8×10。m。。 3.5 井型 依据气藏现有5口生产井的储层条件,计算获得 300 14)。从表4可 表4 300 看出,水平井的无阻流量是直井的3.49~3.70倍。 因此,单纯从增产和减少钻井数的角度考虑,水平 井相对于直井有一定的优势。但相国寺石炭系气藏目 前压力系数仅为0.1,储层薄(有效储层厚度一般约 8.00 m),且该构造为高陡构造,储层厚度和倾角变化 较大,气体钻井时水平井段储层跟踪难度大,储层有效 钻遇率无法保证。综合考虑,井型采用直井和定向井。 3.6注采井数及监测井设置 井数的确定要考虑两方面的因素,既要充分发挥 储气库的调峰能力,在此基础上还要考虑尽量满足不 同时间的调峰需要。经过多方案论证和比选,最终确 定注采井数为22口。为了监测气库的压力、温度、流 体性质和水体,在构造长轴两端和气藏中部各部署1 口监测井。盖层及断层监测井优先利用老井,老井修 井不满足要求时,重新部署新井。 3.7 注采周期 地下储气库的主要作用就是调节季节性用气峰谷 差,或者在发生意外时能保证供气的连续性。在综合 分析川渝地区供气特点的基础上,确定了相国寺地下 储气库的运行周期:①采气期,11月15 4日,共120 d;②注气期,3月26日至1 220 d;③维护期,3月15日至3月25日,11月1日至 11月14号,共25 d。 维护期主要进行气库设施检修、气藏压力平衡、资 料录取等。 4相国寺地下储气库注采方案设计 4.1逐年注采气量 根据逐年注采气量安排(表5),2015年相国寺地 下储气库基本可以达到满库容。201 6年以后,上一年 · 94· 天然气工业 2012年2月 表5相国寺地下储气库逐年净注气量及调峰气量表 10。m。 注:1)指当年注入地下储气库作为垫底气的气量;2)为净注气量与 调峰气量之和。 采出多少气量,次年就应该注入相应的气量,始终保持 满库容,这样,储气库就可保持最大的调峰能力口 ]。 4.2逐年注采方案设计 以2012年注气方案为例,此后每年注采方案按照 表5的注采气量设计即可。 中卫一贵阳管线2012年7月能够供气给相国寺 地下储气库,2012年给储气库的净注气量为1O×1O m。。将2012年7一气量为1O ×10。m。,注气末气库压力为7.66 容量为 11.5×10 m。。表6为2012年相国寺储气库注气方 案相关参数表。2012年冬季该气库具备向川渝地区 天然气管网调峰的能力。 表6 2012年相国寺地下储气库注气方案相关参数表 相关参数 7月8月 9月 1气天数/d 31 31 3O 18 库月注气量/lO m。 3.37 3.11 2.5O 1.数/口 12 12 12 12 库平均日注气量/lO m。 1 087 1 004 833 567 单井平均日注气量/104 1 84 69 47 月末地层压力/.55 4.78 6.56 7.29 月末井口压力/5.20 14.92 13.91 末库存气量/10 m。 4.87 7.98 1O.48 11.5O 注:阶段注气量为10×10。5 结论 1)相国寺石炭系气藏储层分布稳定、储层渗流性 好,气质纯,气井产能高,现有生产井原始无阻流量均 大于100×10 m。/d,井问连通性好,开发中表现出视 均质气藏特征。盖层和断层封闭性好,水体能量有限, 地层水不活跃,非常有利于改建地下储气库。 2)相国寺石炭系气藏改建地下储气库后,运行压 力为11.7~28.0 容量可达40.5×10 m。,垫 底气量为17.7×10。m。,工作气量为22.8×10 m。,气 库具备较强的调峰能力。 参 考 文 献 清秀,银小兵,等.枯竭气藏型地下储气库工程安 全风险与预防控制措施探讨[J].石油与天然气化工,240(4):410—412. 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