利用衰竭氣藏建設地下儲氣庫的優(yōu)勢

儲氣庫是下游用戶使用氣的重要保證，是國家能源安全的重要保障。這是推動關聯(lián)公司天然氣業(yè)務快速、安全和有序發(fā)展的重要機會。建成后將有效緩解國內(nèi)天然氣供應的峰谷差矛盾,最大限度發(fā)揮管輸能力,使上游氣田生產(chǎn)和用戶供氣合理調(diào)整,保證供氣安全、平穩(wěn)供氣。衰竭氣藏儲氣庫具有儲存量大、經(jīng)濟合理、安全系數(shù)大等優(yōu)點,在長慶已開采氣藏建設儲氣庫具先天優(yōu)勢。榆林氣田南區(qū)為低滲巖性氣藏,對于建設地下儲氣庫而言,有地理條件優(yōu)越、儲層分布穩(wěn)定、不含H2S等優(yōu)點;靖邊氣田陜Y井區(qū)為碳酸鹽巖氣藏,井區(qū)較小,采出程度高,單井產(chǎn)量高,但含有H2S,因此選擇在不同氣藏建立儲氣庫先導試驗區(qū)有助于長慶儲氣庫群的選擇。目前兩座儲氣庫均已建成,榆林南X儲氣庫先導試驗區(qū)已開展兩輪注采試驗,靖邊氣田陜Y儲氣庫準備開展首輪注采試驗。儲氣庫在“強注強采”的條件下不能破壞蓋層,確保儲氣庫的密封完整性,因此急需建立長慶儲氣庫合理注氣壓力的方法和標準,針對不同儲層類型的儲氣庫尋求合理的注氣壓力。1長寧儲氣庫高級試驗區(qū)的總結(jié)1.1儲氣庫先導試驗區(qū)X儲氣庫位于榆林氣田南區(qū),地層為上古生界二疊系山西組山2段,氣藏類型為砂巖巖性圈閉氣藏。山2氣藏埋藏深度為2650m~3100m,氣藏中深平均2841m,平均原始地層壓力27.2MPa,壓力系數(shù)0.94,屬于正常壓力系統(tǒng)。該儲氣庫先導試驗區(qū)設計運行壓力19.1MPa~27.2MPa,采用注采水平井進行注采生產(chǎn)。目前共建設有注采水平井2口(1H井采用41/2″生產(chǎn)油管,2H井采用51/2″生產(chǎn)油管)、集注試驗站1座(大型燃氣壓縮機2臺)及配套的地面管網(wǎng)。1.2儲氣庫先導試驗區(qū)Y儲氣庫位于靖邊氣田潛臺西側(cè),地層為下古生界奧陶系馬家溝組馬五五段,氣藏類型為碳酸鹽巖巖性圈閉氣藏。馬五段氣藏埋藏深度為3470m~3480m,平均原始地層壓力30.4MPa,為正常壓力系統(tǒng)。儲氣庫先導試驗區(qū)設計運行壓力15.0MPa~30.4MPa,采用注采水平井進行注采生產(chǎn)。目前共建設有注采水平井3口(3口井均51/2″生產(chǎn)油管)、集注試驗站1座(大型電驅(qū)壓縮機3臺)及配套的地面管網(wǎng)。2儲氣庫注氣壓力通過已知地層的破裂壓力,利用氣藏工程方法對注氣系統(tǒng)壓力節(jié)點分析,反推注氣井口壓力,結(jié)合儲氣庫壓力運行范圍和地面配套設備及管網(wǎng)設計能力綜合考慮,提出長慶儲氣庫合理的注氣壓力。2.1破乳試驗結(jié)果儲氣庫地層破裂壓力的確定有兩種方法:一是采用試氣測試破裂壓力值,二是利用地層長巖心做室內(nèi)突破壓力試驗,再通過兩種方法對比,選取合理的地層破裂壓力。2.1.1平均采集aa,l統(tǒng)計X儲氣庫試氣破裂壓力范圍在43.2MPa~48.2MPa,平均45.1MPa(見表1)。統(tǒng)計Y儲氣庫試氣破裂壓力范圍在41.86MPa~53.7MPa,平均47.1MPa(見表2)。2.1.2長巖心突破壓力試驗對X儲氣庫評價井榆4井進行長段儲層及上下圍巖取心,室內(nèi)進行長巖心突破壓力試驗,結(jié)果顯示,其儲層、圍巖突破壓力均大于41MPa。綜合分析認為:X儲氣庫破裂壓力為41MPa,Y儲氣庫破裂壓力為41.8MPa。2.2井底流壓不足儲氣庫注采井極限井底流壓是以地層破裂壓力為基準的,一般情況下注采井井底流壓不能高于地層破裂壓力。通過調(diào)研國內(nèi)外儲氣庫相關資料,常規(guī)做法是選取井底流壓為破裂壓力的0.8倍,所以,X儲氣庫最大的井底流壓為32.8MPa,Y儲氣庫最大的井底流壓為33.5MPa。2.3th計算方法氣井的注入與采出過程中,涉及到井口與井底之間的壓力計算,對于干氣氣柱,常用2種方法計算:平均溫度平均偏差系數(shù)法和Cullender-Smith理論方法,因Cullender-Smith計算方法步驟簡單,結(jié)果精度高,本文選用Cullender-Smith理論方法。對于流動氣柱,穩(wěn)定流動能量方程式為:式中:I1,I2,...,In是各壓力值相對應的梯形法則分段值。對于上段油管:(pmf-ptf)(Imf+Itf)=0.03415γgh對于下段油管:(pwf-pmf)(Iwf+Imf)=0.03415γgh式中:ptf,pmf,pwf分別為井口,中點和井底的壓力,MPa;Ttf,Tmf,Twf分別為井口,中點和井底的溫度,K。由上式可得:對于pmf和pwf的計算,分別采用迭代法,直到滿足精度要求。2.4主缸性能2.4.1出口壓力范圍X儲氣庫目前有2臺3531kW燃氣壓縮機組,入口壓力范圍4.0MPa~8.2MPa、出口壓力范圍15MPa~30MPa。結(jié)合先導試驗區(qū)管網(wǎng)工況(進氣壓力4.5MPa),單臺壓縮機性能參數(shù)(見表3)。2.4.2出口壓力范圍Y儲氣庫目前有3臺4500kW燃氣壓縮機組,入口壓力范圍4.0MPa~8.2MPa、出口壓力范圍15MPa~30MPa。結(jié)合初期注氣管網(wǎng)工況(進氣壓力4.2MPa),單臺壓縮機性能參數(shù)(見表4)。3主儲氣庫的合理注水壓力3.1每口注采井產(chǎn)能由于各儲氣庫配置的壓縮機數(shù)量不同,每口注采井產(chǎn)能也不同。因此,按單臺壓縮機最大注氣壓力和儲氣庫最大注氣壓力的處理氣量進行計算井底最大流壓。3.1.1x儲氣庫3.1.1.注采井油管按照實際工況,單臺壓縮機最大注氣壓力為進氣壓力4.5MPa、排氣壓力28MPa時處理氣量為86.24×104m3,注采井油管尺寸為139.7mm。用Cullender-Smith方法計算井底流壓為33.96MPa。3.1.1.井底流壓、底流壓按照實際工況,2臺壓縮機最大注氣壓力為進氣壓力4.5MPa、排氣壓力28MPa時處理氣量為172.48×104m3,注采井油管尺寸為139.7mm。用Cullender-Smith方法計算井底流壓為34.42MPa。根據(jù)注采井的實施情況,2臺壓縮機可滿足對1口注采井注氣。3.1.2儲氣庫3.1.2.注采井油管按照實際工況,單臺壓縮機最大注氣壓力為進氣壓力4.2MPa、排氣壓力28MPa時處理氣量為100.51×104m3,注采井油管尺寸為139.7mm。用Cullender-Smith方法計算井底流壓為35.28MPa。3.1.2.井底流壓及井底流壓按照實際工況,3臺壓縮機最大注氣壓力為進氣壓力4.2MPa、排氣壓力28MPa時處理氣量為301.5×104m3,注采井油管尺寸為139.7mm。用Cullender-Smith方法計算井底流壓為37.23MPa。根據(jù)注采井實施情況,預測單口井在目前地層壓力條件、注氣壓力28MPa下最大可注入氣量為180×104m3,計算井底流壓為35.83MPa。3.2井底流壓和儲氣庫最大井底流壓根據(jù)地層破裂壓力論證,X儲氣庫最大的井底流壓為32.8MPa,Y儲氣庫最大的井底流壓為33.5MPa。結(jié)合計算井底最大流壓結(jié)果,推算井口壓力。3.2.1注氣管線沿程壓力單臺壓縮機注氣情況,井底流壓為32.8MPa時,井口最大壓力為27MPa;2臺壓縮機共同運行,井底流壓為32.8MPa時,井口最大壓力為26.6MPa。目前X儲氣庫地面配套管網(wǎng)壓力設計均滿足工況下壓力節(jié)點要求,注氣管線沿程壓力損失不作考慮,注采井管柱攜液能力、沖蝕產(chǎn)量也符合實際生產(chǎn)。綜合考慮,X儲氣庫合理注氣壓力為26.6MPa。3.2.2注氣管線沿程壓力單臺壓縮機注氣情況,井底流壓為33.5MPa時,井口最大壓力為26.5MPa;單井注氣量為180×104m3,井底流壓為33.5MPa時,井口最大壓力為26MPa。目前Y儲氣庫地面配套管網(wǎng)壓力設計均滿足工況下壓力節(jié)點要求,注氣管線沿程壓力損失不作考慮,注采井管柱攜液能力、沖蝕產(chǎn)量也符合實際生產(chǎn)。綜合考慮,Y儲氣庫合理注氣壓力為26MPa。4井筒內(nèi)壓力節(jié)點確定(1)儲氣庫目的地層破裂壓力根據(jù)試氣實測