天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)技術(shù)儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)2024/3/18精選ppt第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)6.1儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝設(shè)計(jì)原那么地下儲(chǔ)氣庫(kù)地面工程的工藝設(shè)計(jì)，除應(yīng)遵循天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)的原那么外，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下三點(diǎn)：〔1〕應(yīng)將地下儲(chǔ)氣庫(kù)作為一個(gè)子系統(tǒng)放在整個(gè)天然氣輸配系統(tǒng)的大系統(tǒng)中，根據(jù)總投資和總消耗功率相對(duì)最低的原那么，優(yōu)選大系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)間相互制約的根本參數(shù)和儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝流程。如果在已建過(guò)局部建成的輸配氣系統(tǒng)中新建地下儲(chǔ)氣庫(kù)，那么應(yīng)與已建局部盡可能的協(xié)調(diào)一致。2024/3/182第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)〔2〕地下儲(chǔ)氣庫(kù)的地面工程必須與所處地層的勘探、開(kāi)發(fā)、監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)分析密切結(jié)合。地面工程設(shè)計(jì)必須以可靠的地質(zhì)資料為依據(jù)，而地層情況需要在工程投產(chǎn)后，通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐和對(duì)地層的監(jiān)測(cè)、分析來(lái)檢驗(yàn)和修正。儲(chǔ)氣層所能承受最大注氣壓力及最大庫(kù)容量等根本參數(shù)需要通過(guò)一定的注采周期才能確定，所以?xún)?chǔ)氣庫(kù)的地面工程常分期建成，一期工程具有試探性〔設(shè)計(jì)的庫(kù)容量約為最大庫(kù)容量的70%〕，經(jīng)過(guò)試采，取得必要的數(shù)據(jù)后，再?zèng)Q定是否上二期工程；原定的設(shè)計(jì)規(guī)模是否需要調(diào)整等。

2024/3/183第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中還須考慮到保護(hù)地層，即天然氣注入地層前須經(jīng)過(guò)凈化處理，以免將潤(rùn)滑油和其它雜質(zhì)代入地層中，影響地層滲透率。〔3〕設(shè)計(jì)中必須充分考慮近期與遠(yuǎn)期工程的結(jié)合，在一期工程的總圖設(shè)計(jì)中，必須為二期工程預(yù)留場(chǎng)地；在流程設(shè)計(jì)中，要考慮前后的銜接和統(tǒng)一。2024/3/184第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)6.2儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝設(shè)計(jì)參數(shù)6.2.1最高儲(chǔ)氣壓力與最大儲(chǔ)氣容量?jī)?chǔ)氣庫(kù)氣藏儲(chǔ)氣容量按下式計(jì)算

儲(chǔ)氣層壓力可以同改變注氣壓力進(jìn)行人為控制的。儲(chǔ)層壓力與儲(chǔ)層容量成正比，對(duì)具有一定幾何結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的儲(chǔ)氣層，提高儲(chǔ)層壓力可以增加儲(chǔ)氣容量，但壓力過(guò)高又會(huì)破壞儲(chǔ)氣層封閉圈的密封性，導(dǎo)致儲(chǔ)氣泄漏。因此在確定最大注氣壓力時(shí)，既要充分利用儲(chǔ)氣層的儲(chǔ)氣能力，又要保護(hù)密封性。2024/3/185第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)井口處的最大注氣壓力可參考以下經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：〔1〕可取與儲(chǔ)氣層平均深度等高的水柱靜壓頭，當(dāng)有5m以上厚度的粘土蓋層時(shí)，可取壓頭的1.3～1.5倍；〔2〕可取儲(chǔ)氣層的原始?jí)毫蛟級(jí)毫Φ?.15～1.20倍。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際最大注氣壓力和相應(yīng)的最大儲(chǔ)氣容量應(yīng)通過(guò)注氣實(shí)踐才能確定。在地地下儲(chǔ)氣庫(kù)投運(yùn)的前幾個(gè)注采周期內(nèi)，最大注氣壓力一般取最大允許壓力理論值的70％左右，通過(guò)幾個(gè)注采周期，在觀測(cè)、分析和評(píng)價(jià)儲(chǔ)氣層密封性的根底上，再確定最大注氣壓力以及相應(yīng)的最大儲(chǔ)氣容量。2024/3/186第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)6.2.2最低采氣壓力及相關(guān)參數(shù)最低采氣壓力與儲(chǔ)氣層的最低壓力是一致的，它與以下參數(shù)密切相關(guān)?！?〕墊底氣量和有效工作氣量〔2〕采出氣外輸壓力采出氣外輸壓力主要取決于儲(chǔ)氣庫(kù)與輸氣干線(xiàn)之間連接管道的摩阻和節(jié)點(diǎn)處的壓力。而兩者都可以隨設(shè)計(jì)條件而變化，所以確定外輸壓力時(shí)，應(yīng)該〔也有可能〕兼顧最小采氣壓力的取值。當(dāng)外輸距離不太長(zhǎng)時(shí)〔包括儲(chǔ)氣庫(kù)至輸氣干線(xiàn)的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)至城市門(mén)站或配氣站〕，應(yīng)使最小采氣壓力高于外輸壓力，利用地層壓力將采出氣輸進(jìn)輸氣干線(xiàn)；當(dāng)采出氣外輸距離很長(zhǎng)，需要遇過(guò)增壓來(lái)到達(dá)必要的外輸壓力時(shí)，外輸壓力、最小采氣壓力應(yīng)與壓縮比相匹配。2024/3/187第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)〔3〕采氣井井?dāng)?shù)采氣井井?dāng)?shù)取決于儲(chǔ)氣庫(kù)的日供氣量和單井產(chǎn)氣量。前者由整個(gè)輸配氣系統(tǒng)的供、需物料平衡來(lái)確定，后者那么與采氣壓力密切相關(guān)。顯然采氣壓力越高那么單井產(chǎn)量越高，在總供氣量一定的前提下，采氣井井?dāng)?shù)就可以減少，鉆井費(fèi)用，井場(chǎng)及管網(wǎng)設(shè)施的投資均可相應(yīng)減少。但最小采氣壓力是靠墊底氣來(lái)維護(hù)的，要減少來(lái)氣井井?dāng)?shù)就得增加墊底氣量，所以采氣井井?dāng)?shù)同最小采氣壓力一樣與墊底氣量之間存在著相互制約的關(guān)系。2024/3/188第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)6.2.3

壓縮比在地下儲(chǔ)氣庫(kù)地面工程中，用于天然氣增壓的壓縮機(jī)是最大的動(dòng)力消耗，適宜的壓縮比對(duì)節(jié)能降耗和合理分配壓縮級(jí)數(shù)都很重要。一般地下儲(chǔ)氣庫(kù)都設(shè)置注氣壓縮機(jī)。井口處的最大注氣壓力是由地層的特性決定的，此壓力可以推算注氣壓縮機(jī)出口壓力。出口壓力一定，通過(guò)優(yōu)選入口壓力來(lái)確定適宜的壓比。壓縮機(jī)入口壓力與輸氣干線(xiàn)至儲(chǔ)氣庫(kù)節(jié)點(diǎn)處的管壓相對(duì)應(yīng)，節(jié)點(diǎn)處的管壓既要與輸氣干線(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，又要兼顧注氣壓縮機(jī)合理的壓比。在多數(shù)情況下輸氣干線(xiàn)與儲(chǔ)氣庫(kù)之間通過(guò)單線(xiàn)連接，接點(diǎn)處的壓力左右著采出氣的外輸壓力，也影響著最小采氣壓力。

2024/3/189第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)6.3儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝流程儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝包括井口工藝、注氣工藝、采氣工藝以及輸氣干線(xiàn)工藝。6.3.1儲(chǔ)氣庫(kù)井口工藝流程這里所說(shuō)儲(chǔ)氣庫(kù)的井口工藝流程是指從井口裝置到凈化工藝系統(tǒng)入口〔采氣工藝〕以及從壓縮機(jī)出口匯管到注氣井井口裝置〔注氣工藝〕這局部工藝流程和設(shè)備。這局部工藝流程有時(shí)也稱(chēng)為集輸工藝流程。目前儲(chǔ)氣庫(kù)注采井井口工藝流程方案大致可分為兩類(lèi)。2024/3/1810第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)第一類(lèi)井口工藝流程每口單井敷設(shè)一條注〔采〕管線(xiàn)至集注站，注采閥組及選井計(jì)量閥組設(shè)在集注站內(nèi)。第二類(lèi)井口工藝流程第二類(lèi)是將所有注采井口集中到一鉆井平臺(tái)上，鉆井平臺(tái)敷設(shè)一條采氣匯管、一條注氣匯管以及一條單井計(jì)量管線(xiàn)至集注站，注采閥組及選井計(jì)量閥組建在鉆井平臺(tái)上。2024/3/1811第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)第一類(lèi)工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是注采及計(jì)量閥組建在集注站內(nèi)，便于集中管理與控制，但是由于每口注采井均需敷設(shè)一條單井管線(xiàn)，因此其投資比第二類(lèi)工藝方案要高，儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)采用注采同井的工藝方案會(huì)造成干濕氣混用一條管道，且為了滿(mǎn)足注氣要求，管線(xiàn)設(shè)計(jì)壓力較高，但假設(shè)為了防止干濕氣混用一條管道而對(duì)每口井均建一條注氣管道和集氣管道，那么將使集輸系統(tǒng)的投資大大的增加。因此對(duì)于第一類(lèi)工藝方案適用于集注站與注采井距離較近而且注、采氣氣質(zhì)比較接近〔干濕氣可以混用一條管道〕的場(chǎng)合。2024/3/1812第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)第二類(lèi)井口工藝方案防止了第一類(lèi)井口工藝方案干濕氣共用一根管道可能造成的管線(xiàn)堵塞問(wèn)題，而且由于鉆井平臺(tái)與集注站之間只需敷設(shè)一條采氣匯管、注氣匯管以及一條單井計(jì)量管線(xiàn)，因此在同等情況下其投資比第一類(lèi)方案的投資少。其主要缺點(diǎn)是注采及計(jì)量閥組建設(shè)在鉆井平臺(tái)上，不便于集中管理。因此第二類(lèi)井口工藝方案適用于井口布置相比照較集中或者注采井口距注采站較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。2024/3/1813第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)究竟采用何種集輸工藝流程需要經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證加以確定。一般來(lái)說(shuō)，為了適應(yīng)儲(chǔ)氣庫(kù)強(qiáng)注強(qiáng)采的工藝要求，儲(chǔ)氣庫(kù)注采井通常布置在構(gòu)造的高部位以保持較高的采氣速度，因此其井口裝置相比照較集中。隨著鉆井技術(shù)的開(kāi)展，完全可以將所有的注采井井口集中在一鉆井平臺(tái)上，而通過(guò)打大位移水平井或斜井的方式到達(dá)注采的目的層。另外自控設(shè)備和遠(yuǎn)程控制技術(shù)的提高，對(duì)于儲(chǔ)氣庫(kù)鉆井平臺(tái)各閥組的控制將不成問(wèn)題，因此對(duì)于儲(chǔ)氣庫(kù)注采工藝系統(tǒng)我們傾向于采用第二類(lèi)工藝流程。2024/3/1814第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)井口工藝流程還與井流物的壓力、溫度以及性質(zhì)有關(guān)，主要是在井口需不需要采取防凍措施。其可以根據(jù)極限工況下預(yù)測(cè)的井口溫度以及節(jié)流后的溫度是否形成水合物來(lái)確定。但即便是預(yù)測(cè)溫度高于水合物形成溫度在實(shí)際中也有可能形成水合物，如我國(guó)的大張坨地下儲(chǔ)氣庫(kù)，由于井口開(kāi)停比較頻繁，低溫條件下開(kāi)井時(shí)，地層溫度場(chǎng)的形成需要一定的時(shí)間，在開(kāi)井初期由于井口溫度達(dá)不到預(yù)測(cè)的溫度，井流物節(jié)流后存在單井管線(xiàn)凍堵現(xiàn)象，因此在大張坨二、三期工程中井口均采取了防凍措施，在鉆井平臺(tái)建設(shè)甲醇注入橇一套。2024/3/1815第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)典型的第二類(lèi)井口工藝流程〔文96地下儲(chǔ)氣庫(kù)〕2024/3/1816第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)從井口來(lái)的天然氣經(jīng)過(guò)井口過(guò)濾別離器，過(guò)濾別離出與氣體中所攜帶的有機(jī)碳、液烴、水等雜質(zhì)。為防止氣井井筒凍堵和過(guò)濾別離器的凈化效果到達(dá)外輸要求，再通過(guò)氣井井口加藥裝置，適當(dāng)向井筒的采氣套管和采氣單管內(nèi)參加一定量的甲醇，加藥過(guò)程與過(guò)濾別離過(guò)程同步進(jìn)行。當(dāng)管線(xiàn)運(yùn)行一定周期，通過(guò)井口投球清管裝置，對(duì)單井管線(xiàn)進(jìn)行清掃，以清理管道變徑節(jié)流的死角。第一類(lèi)井口工藝流程2024/3/1817第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)6.3.2儲(chǔ)氣庫(kù)注氣工藝流程注氣流程有兩種根本形式〔1〕靠注氣壓縮機(jī)增壓注氣〔2〕靠輸氣干線(xiàn)的管壓注氣壓縮機(jī)增壓注氣流程管壓注氣流程2024/3/1818第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)兩種流程的差異在于是否設(shè)注氣壓縮機(jī)，這需要結(jié)合整個(gè)輸配氣系統(tǒng)全面考慮，只有當(dāng)儲(chǔ)氣庫(kù)與輸氣干線(xiàn)連接處的管壓高于最大注氣壓力時(shí)，才能不設(shè)注氣壓縮機(jī)；顯然，在大多數(shù)情況下需要設(shè)注氣壓縮機(jī)。當(dāng)儲(chǔ)氣庫(kù)與輸氣干線(xiàn)的增壓站相隔不遠(yuǎn)時(shí)，可考慮將注氣壓縮機(jī)放在增壓站，共用水、電等配套工程以簡(jiǎn)化儲(chǔ)氣庫(kù)的流程和節(jié)約整個(gè)輸配氣系統(tǒng)的總投資。注氣壓縮機(jī)針對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)用注氣壓縮機(jī)出口壓力波動(dòng)大、注氣壓力高的特點(diǎn)，往復(fù)式壓縮機(jī)與離心式壓縮機(jī)相比，注氣量受排氣壓力影響小，且操作彈性大，而離心式壓縮機(jī)因存在喘振現(xiàn)象，操作彈性小，往復(fù)式壓縮機(jī)從適應(yīng)性、運(yùn)行上都較離心式壓縮機(jī)高，因此儲(chǔ)氣庫(kù)壓縮機(jī)均推薦采用往復(fù)式壓縮機(jī)。2024/3/1819第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)兩種流程的差異在于是否設(shè)注氣壓縮機(jī)，這需要結(jié)合整個(gè)輸配氣系統(tǒng)全面考慮，只有當(dāng)儲(chǔ)氣庫(kù)與輸氣干線(xiàn)連接處的管壓高于最大注氣壓力時(shí)，才能不設(shè)注氣壓縮機(jī)；顯然，在大多數(shù)情況下需要設(shè)注氣壓縮機(jī)。當(dāng)儲(chǔ)氣庫(kù)與輸氣干線(xiàn)的增壓站相隔不遠(yuǎn)時(shí)，可考慮將注氣壓縮機(jī)放在增壓站，共用水、電等配套工程以簡(jiǎn)化儲(chǔ)氣庫(kù)的流程和節(jié)約整個(gè)輸配氣系統(tǒng)的總投資。注氣壓縮機(jī)針對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)用注氣壓縮機(jī)出口壓力波動(dòng)大、注氣壓力高的特點(diǎn)，往復(fù)式壓縮機(jī)與離心式壓縮機(jī)相比，注氣量受排氣壓力影響小，且操作彈性大，而離心式壓縮機(jī)因存在喘振現(xiàn)象，操作彈性小，往復(fù)式壓縮機(jī)從適應(yīng)性、運(yùn)行上都較離心式壓縮機(jī)高，因此儲(chǔ)氣庫(kù)壓縮機(jī)均推薦采用往復(fù)式壓縮機(jī)。2024/3/1820第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)對(duì)于注氣壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式一般有兩種：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和燃?xì)怛?qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)適用于機(jī)組運(yùn)行工況比較穩(wěn)定的情況，具有啟動(dòng)時(shí)間短、控制精度高、維修費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是變工況運(yùn)行時(shí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)投資較高，控制復(fù)雜。電機(jī)負(fù)荷隨出口參數(shù)的變化〔聯(lián)軸的扭力變化頻繁，幅度大〕，將對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)造成不利影響。燃?xì)怛?qū)動(dòng)方式直接利用天然氣作為動(dòng)力源，運(yùn)行費(fèi)用低，且氣源來(lái)源可靠，能量利用合理。假設(shè)采用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，需配置一套燃料供氣系統(tǒng)。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)外界的依賴(lài)小，可通過(guò)調(diào)節(jié)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與壓縮機(jī)相匹配，從而滿(mǎn)足注氣工況的要求。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于可靠性較高，停機(jī)后再啟動(dòng)比較容易，而且日常維護(hù)工作量較小。而燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在能源綜合利用率較高上。究竟采用何種驅(qū)動(dòng)方式需經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證。2024/3/1821第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)6.3.3儲(chǔ)氣庫(kù)采氣凈化工藝流程儲(chǔ)氣庫(kù)的采氣凈化工藝局部是指在采氣階段將采出的天然氣進(jìn)行處理使之到達(dá)外輸氣要求的這局部工藝裝置和設(shè)備。一般來(lái)說(shuō)，注氣階段注入儲(chǔ)氣庫(kù)的干天然氣經(jīng)過(guò)氣藏一段時(shí)間的儲(chǔ)存在采氣階段采出，受氣藏性質(zhì)的影響，其性質(zhì)和組分將發(fā)生改變，如將含一定水、凝析液或機(jī)械雜質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)處理才能到達(dá)外輸氣的質(zhì)量要求。由于凈化工藝流程的主要目的是控制外輸天然氣的露點(diǎn)溫度，因此，儲(chǔ)氣庫(kù)采氣凈化工藝裝置常常也稱(chēng)為露點(diǎn)控制裝置。2024/3/1822第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)6.3.3儲(chǔ)氣庫(kù)采氣凈化工藝流程采氣工藝流程有兩種形式〔1〕完全依靠地層的壓力將采出氣輸至輸氣干線(xiàn)〔2〕靠地層壓力和外輸壓縮機(jī)將采出氣輸至輸氣干線(xiàn)采氣初期，地層壓力較高可不投用壓縮機(jī)，當(dāng)壓力降到一定值才啟動(dòng)外輸壓縮機(jī)。兩種流程的差異在于是否設(shè)外輸壓縮機(jī)。多數(shù)情況下，當(dāng)最低采氣壓力高于外輸所需壓力時(shí)，可不設(shè)外輸壓縮機(jī)，以簡(jiǎn)化流程，節(jié)省地面工程投資和動(dòng)力消耗。依靠地層壓力的采氣流程需要增壓的采氣流程2024/3/1823第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)由于儲(chǔ)氣庫(kù)井口壓力和外輸壓力相比較高，而且儲(chǔ)氣庫(kù)的運(yùn)行要求有較大的操作彈性和較淺的制冷深度，因此，儲(chǔ)氣庫(kù)露點(diǎn)控制裝置一般采用“注防凍劑+節(jié)流制冷〞的工藝。我國(guó)的大張坨地下儲(chǔ)氣庫(kù)一、二、三期工程均采用此工藝對(duì)采出天然氣進(jìn)行露點(diǎn)控制。其大致工藝過(guò)程如下：采出的天然氣井流物經(jīng)集輸管道進(jìn)三相別離器進(jìn)行油、氣、水三相別離，分出的凝析液和水分別計(jì)量后混合進(jìn)入儲(chǔ)氣庫(kù)凝液管道輸至凝液處理裝置；別離出的天然氣注入防凍劑〔如乙二醇、三甘醇等，主要根據(jù)露點(diǎn)控制的深度來(lái)確定，大張坨地下儲(chǔ)氣庫(kù)采用的是乙二醇?！澈筮M(jìn)冷箱與低溫別離器分出的天然氣換冷，節(jié)流后進(jìn)低溫三相別離器。低溫別離器出來(lái)的氣相經(jīng)冷箱復(fù)熱到達(dá)規(guī)定的露點(diǎn)要求后外輸；別離出的凝析液去凝析液管線(xiàn)，防凍劑水溶液進(jìn)防凍劑再生系統(tǒng)再生重復(fù)使用。2024/3/1824第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)儲(chǔ)氣庫(kù)采出天然氣的凈化流程

2024/3/1825第六章儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝技術(shù)需要說(shuō)明的是：儲(chǔ)氣庫(kù)采出天然氣的凈化以脫水為主，是否需要建設(shè)專(zhuān)門(mén)的凝液回收裝置需具體情況具體分析。因?yàn)樽⑷氲叵聝?chǔ)氣庫(kù)的天然氣來(lái)自輸氣干線(xiàn)，而氣體在進(jìn)入干線(xiàn)之前一般已經(jīng)過(guò)回收凝液和脫除酸性氣體的處理，對(duì)建在枯竭氣藏中的地下儲(chǔ)氣庫(kù)，在注采開(kāi)始的幾個(gè)周期內(nèi)由于保存了原氣藏中的氣，采出氣中重組分較多，但呈逐漸減少的趨勢(shì)，是否需要專(zhuān)門(mén)設(shè)置回收凝液的裝置，應(yīng)通過(guò)全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比照?？膳浜系孛婀こ痰姆制诮ㄔO(shè)，在一期工程中設(shè)置一些活動(dòng)式的簡(jiǎn)易裝置〔比方撬裝的輔助致冷設(shè)施〕。在二期工程中再斟情撤除或完善。只有少數(shù)地下儲(chǔ)氣庫(kù)，采出氣氣量大且重組分含量多〔如建在氣頂附近，注入氣未經(jīng)深度處理的地下儲(chǔ)氣庫(kù)；油田開(kāi)發(fā)初期，為儲(chǔ)存伴生氣而建的儲(chǔ)氣庫(kù)〕，才需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)的凝液回收裝置。2024/3/18267.1管網(wǎng)—儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)是按照設(shè)計(jì)工況來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)工況下其運(yùn)行是最優(yōu)的，但在實(shí)際的運(yùn)行中，很多因素都可能導(dǎo)致其運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)工況。儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是否能夠滿(mǎn)足各種工況的要求？運(yùn)行方案是否合理，應(yīng)該進(jìn)行更為詳細(xì)的分析。實(shí)際生產(chǎn)中系統(tǒng)運(yùn)行工況不斷變化，必須根據(jù)實(shí)際變化的工況對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，從而在儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的原那么下，保證整個(gè)運(yùn)行管理費(fèi)用的最低。第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/1827天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一密閉的水力系統(tǒng)，儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)作為其中的一個(gè)子系統(tǒng)，其運(yùn)行工況必然受到整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的影響，反過(guò)來(lái)其也影響到整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行工況，因此，在分析其運(yùn)行工況時(shí)應(yīng)該統(tǒng)一加以考慮。管道系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真是儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化的根底，只有通過(guò)仿真全面掌握儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)的各種運(yùn)行方案，才能更好的解決系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題。第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/18287.1.1管網(wǎng)仿真模型管網(wǎng)—儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)的仿真可看成一元穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的仿真。描述氣體在管道內(nèi)流動(dòng)的根本方程式包括連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程、能量方程以及氣體狀態(tài)方程。連續(xù)性方程：第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/1829運(yùn)動(dòng)方程：能量方程上面三式構(gòu)成氣體一元穩(wěn)定流動(dòng)的根本方程式，為了便于求解，將其寫(xiě)成如下統(tǒng)一的形式：第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/1830分別用y1，y2，y3代表T，P，v，并令向量，，可將上面三式寫(xiě)成如下統(tǒng)一形式：可見(jiàn)，氣體一元流動(dòng)穩(wěn)態(tài)仿真模型由一系列常微分方程組構(gòu)成。管網(wǎng)中的非管元件模型：如果管道中包含有閥門(mén)、壓縮機(jī)、站場(chǎng)、儲(chǔ)氣庫(kù)等非管元件，它們的特性將對(duì)管道中流體流動(dòng)的性能產(chǎn)生重要的影響，在仿真計(jì)算中必須加以考慮。

第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/18317.1.2管網(wǎng)中的非管元件模型壓縮機(jī)模型調(diào)壓閥模型止回閥模型一般阻力元件模型儲(chǔ)氣庫(kù)模型站場(chǎng)模型

第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/18327.1.3邊界條件邊界值條件是指模型中函數(shù)y的值的代數(shù)條件。通常，正是邊界值條件的屬性決定了哪種數(shù)值解法是可行的。邊界值條件可歸納為兩種類(lèi)型：一種是管道起點(diǎn)的流量、壓力、溫度條件〔x＝0時(shí)的y值〕，希望求出在管道其它位置處的流量、壓力、溫度參數(shù)，知道管道起點(diǎn)參數(shù)的這類(lèi)問(wèn)題常稱(chēng)為初值問(wèn)題；另一種情況是在管道起點(diǎn)不完全知道流量、壓力、溫度的條件，還需要在管道其它位置補(bǔ)充條件。在此根底上確定管道上各位置的待求參量，這種問(wèn)題稱(chēng)為多點(diǎn)邊界值問(wèn)題。相比而言，對(duì)第二類(lèi)邊界條件的求解通常要困難一些。第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/1833對(duì)于管網(wǎng)—儲(chǔ)氣庫(kù)組成的管道系統(tǒng)的仿真究竟屬于哪一類(lèi)問(wèn)題，還沒(méi)有見(jiàn)到有關(guān)的論述。筆者認(rèn)為，單就儲(chǔ)氣庫(kù)這個(gè)節(jié)點(diǎn)而言，在注氣期，常常知道儲(chǔ)氣庫(kù)的注氣量，需要分析儲(chǔ)氣庫(kù)的進(jìn)站壓力，此時(shí)屬于邊值問(wèn)題；而在采氣期，儲(chǔ)氣庫(kù)的壓力、流量均為參數(shù)，所以應(yīng)該屬于初值問(wèn)題。當(dāng)然，由管網(wǎng)—儲(chǔ)氣庫(kù)組成的管道系統(tǒng)還包括其它節(jié)點(diǎn)邊界的情況，因此需要具體問(wèn)題具體分析，不能一概而論。7.1.4仿真模型的求解管網(wǎng)仿真模型的求解采用數(shù)值方法，對(duì)于初值問(wèn)題，一般采用四階龍格庫(kù)塔法，對(duì)于多點(diǎn)邊值問(wèn)題，常采用松弛法。第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/18347.2儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化城市天然氣季節(jié)性消費(fèi)量的變化決定了天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)的注采動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程,由于儲(chǔ)氣庫(kù)地質(zhì)構(gòu)造的非均質(zhì)性以及儲(chǔ)層存儲(chǔ)和傳輸流體能力的不同,假設(shè)庫(kù)內(nèi)井的注采量不合理,可能導(dǎo)致局部壓力升高過(guò)快,使天然氣溢失甚至發(fā)生危險(xiǎn);或者壓力降過(guò)大,使巖石骨架上覆壓力增高過(guò)猛,底水錐進(jìn),降低儲(chǔ)層原有的滲流特性。將天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)的注采動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型和地下儲(chǔ)氣庫(kù)地面工藝相結(jié)合,在夏、冬季儲(chǔ)庫(kù)的運(yùn)行分別以壓縮機(jī)站最小的功率消耗和使城市能獲得儲(chǔ)庫(kù)最大的調(diào)峰采氣量為目標(biāo)函數(shù)建立地下儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化模型。第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/18357.2.1目標(biāo)函數(shù)地下儲(chǔ)氣庫(kù)的運(yùn)行分為夏季注氣、冬季采氣兩個(gè)階段，兩個(gè)階段運(yùn)行的工藝目的不一樣，因此運(yùn)行優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)也必然不相同。

夏季夏季儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)為：在整個(gè)注氣期內(nèi)，以注氣壓縮機(jī)最小的功率消耗，將輸氣干線(xiàn)夏季剩余的天然氣按注氣工藝要求全部注入地下儲(chǔ)氣庫(kù)。

第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/1836冬季地下儲(chǔ)氣庫(kù)冬季運(yùn)行的主要任務(wù)是調(diào)峰，即按工藝要求將氣庫(kù)內(nèi)的天然氣采出以補(bǔ)充長(zhǎng)輸干線(xiàn)冬季供氣的缺乏。很顯然，在允許的范圍內(nèi)，地下儲(chǔ)氣庫(kù)的調(diào)峰能力越大越好，因此冬季儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)為：整個(gè)采氣期內(nèi)，使城市燃?xì)饽塬@得最大的調(diào)峰采氣量。第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/18377.2.2約束條件夏季〔1〕注氣總量約束：〔2〕單井最大注入量約束：各單井最大的井口壓力限制了單井的最大注入量，而單井最大井口壓力由地面工藝設(shè)備和氣層巖石所能承受的最大壓力所限制。通過(guò)氣井流動(dòng)方程、油管內(nèi)流動(dòng)方程，可求出各井注入量的限制，同時(shí)優(yōu)化運(yùn)行時(shí)還要確定在所討論的時(shí)間內(nèi)，井是否在生產(chǎn)。所以單井最大注入量約束為〔3〕平均地層壓力約束：第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/1838冬季〔1〕采氣周期內(nèi)城市燃?xì)庑栌昧考s束：〔2〕單井最大采氣量約束：各單井最小的井口壓力限制了單井的最大采氣量，單井最小井口壓力由地面集輸工藝要求的最小集氣壓力所限制，而最小集氣壓力通過(guò)保證采出天然氣經(jīng)過(guò)凈化處理后的壓力大于輸氣干線(xiàn)的進(jìn)氣壓力的原那么來(lái)確定。同樣根據(jù)氣井流動(dòng)方程、油管內(nèi)流動(dòng)方程，可求出各井最大采出量的限制?！?〕儲(chǔ)氣庫(kù)地層平均壓力約束：第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/18397.2.3模型的求解儲(chǔ)氣庫(kù)夏季和冬季優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和各自的約束條件構(gòu)成了儲(chǔ)氣庫(kù)夏季注氣期和冬季采氣期的優(yōu)化分析模型。儲(chǔ)氣庫(kù)優(yōu)化運(yùn)行的最終目標(biāo)是：在滿(mǎn)足目標(biāo)函數(shù)有極值時(shí)求各單井最正確的注采氣量。各單井在儲(chǔ)氣庫(kù)氣藏所處的位置不同，由于氣藏各部位的滲透率、飽和度以及儲(chǔ)層厚度都不一樣，因此各單井的最正確注采氣量也不盡相同。很顯然，儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行優(yōu)化必須與儲(chǔ)氣庫(kù)氣藏的數(shù)值模擬相結(jié)合。用有約束條件的復(fù)形調(diào)優(yōu)法，求解儲(chǔ)氣庫(kù)的運(yùn)行優(yōu)化模型。第七章儲(chǔ)氣庫(kù)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化運(yùn)行2024/3/1840通過(guò)優(yōu)化的方法得到各單井的最正確配產(chǎn)方案，從而確定儲(chǔ)氣庫(kù)的最正確運(yùn)行模式。由于在配產(chǎn)中考慮了儲(chǔ)氣庫(kù)氣藏的地層壓力、地層參數(shù)和氣體性質(zhì)等的影響，遵循了氣藏的生產(chǎn)規(guī)律，因此所得