多因素影响下地下储气库工作气量优化方法

方法

摘要：21世纪以来，中国天然气工业的迅速发展，加上近年来实施的煤炭转化为天然气的政策，导致了全国天然气供暖季节的严重供气形势。我国天然气工业的生产、共享和消费链运作正常，但其应急能力不足，2017年冬季短缺的爆发就证明了这一点。迫切需要有效缓解国内天然气使用高峰的压力，确保供暖季节的安全稳定的天然气供应。

关键词：储气库；工作气量；井数；井口压力 引言

地下储气库是天然气战略储备、应急供气和季节调峰等功能于一体，对于天然气能源安全保障具有重要意义。储气库类型主要有含水层、枯竭油气藏、盐穴和废弃矿坑等四种。其中，枯竭油气藏型储气库在世界及我国储气库中占主要形式，工作气量占比超过80%。“十四五”期间在“双碳”目标背景下，我国将迎来储气库建设的蓬勃发展期。

1油气藏型储气库基本情况

天然气库是一个人造天然气田或气藏，通过将长管道中的天然气注入地下空间形成，通常位于下游天然气用户城市附近。气藏是达到季节性峰值和紧急峰值的最佳途径，也是确保天然气供应安全的重要手段。储气罐的类型包括油气藏、含水层、盐场、废弃矿井和洞穴中的气藏。在全球范围内，天然气和石油储存量最大，约占工作气体总量的81%，含水层为12%，盐碱化为7%，天然气和石油储存是最常用的储存方法，气体是通过天然气和石油储存回收的。集气层具有较高的孔隙度和渗透率，盖层密封性好，能防止压力降低时水进入，能承受大的压力波动。储气库一般距离市场较近，便于施工，具有建库周期短、投资和运行费用低等优点。因此，如何提高油气藏型储气库的建设和运维的效率，降低油气藏型

储气库的建设成本，保证商品天然气储气调峰的功能，需要在设计阶段确定合理高效的设计理念研究对于储气库的全生命周期的运行具有极大意义。

2国内外储气库发展现状

1915年，在Wellland气田世界首个储气库落成，迄今为止，世界已建立和运行的天然气储气库超过700余座，库容量可达3930×108m3，占全球用气量的10%以上，预测到2030年年底，工作气量将达4500×108m3。世界范围内半数以上的天然气储气库分布于欧美等发达地区，不同国家的储气库工作气量占天然气消费总量的比例与对外依存度密切相关。德国、法国等国由于国内天然气管网规划制度较为健全，对外依存度相对较低，储气库工作气量占比约为12%。对外依存度超过50%的匈牙利、奥地利等国，此占比达到15%以上。中国的储气库建设起步较晚，1969年，我国建立了首座地下储气库-萨中东2-1地下储气库，自此对于储气库的建设、运行及研究就此拉开序幕。在此之后，我国相继建成了多座天然气储气库，总储气量达4354×108m3。经过多年发展，中国已经逐步形成了以储气库、接收站储罐为主的储气调峰系统。我国提高温室气体储备能力主要取决于近年来大大减缓的地下储存产量的扩大，而我国盐湖的土壤添置条件复杂，人工性质困难巨大，建造储存设施存在许多不稳定因素，导致建造时间延长。

3多因素影响下地下储气库工作气量优化方法 3.1总体布局集约化设计

总体布局集约化设计的优化理念为：功能集中、设置简约。形成“集中建站、井站合一、生产调控和生活设施集中、生产管理系统上层集中”的布局模式。将集注站布置在井网的中心，实现注采气集中处理，实现配套工程和生产运行、维护、管理最优化；集注站宜与中心位置井场合建，缩短集输线路和管径，大幅减少道路和供电等配套系统建设；将调控中心与倒班公寓整合，满足生产和生活需求，提升后勤保障能力，节约生产成本；组织机构精简，实现“分级负责，层层受控”。集注站履行生产和执行职能；调控中心为生产受控中心，进行监控和远程操作及调度功能，做到人员集中、信息共享，全面提升生产管理效率。

3.2注采工程

国外管道优化设计软件，主要针对管道柱的工艺和完成，在管道支撑安全、温度波动和整个设计过程中的腐蚀等方面，在管道柱的设计中均考虑到了这一点。关于井下工具，国外在工具设计、材料和加工方面具有重要优势。当前井下工具的稳定性和可靠性也不同于国外工具，其中大部分高性能工具继续受到国外石油服务领先供应商的控制。为确保我国库存的安全运行，我国境内使用的钻井工具主要依靠国外进口。商业化、智能化和运行一体化的未来是我国国家仓库项目的阶段体系。

3.3发展趋势展望

相对于传统油气藏，储气库出砂防控尚属“新”领域。要实现储气库气井的高效长效控砂生产，需要避免传统疏松砂岩油气藏的早期“被动防砂”模式，提前研究，早期介入，主动控砂。并且，将防砂措施的“单井作业”观念提升到“出砂管理”或“流固控制”的理念，根据不同生产周期的动态出砂规律，从宏观管理角度制定出砂控制的技术政策，并提供具体智能化防砂工艺优化，给予工程实现。要达到上述目标，需要解决传统防砂技术在储气库气井生产环境中的防砂介质稳定性、近井储层砂粒交替吞吐、高流速冲蚀环境下的管柱完整性等问题。

3.4标准化、橇装化、模块化和数字化移交

目前油气藏型储气库井口和集注站均有标准化设计，包括进站阀组橇、计量燃料气橇、烃露点控制橇、水露点控制橇、产出水处理橇和压缩机橇等。标准化设计是从简入繁，而标准化设计的应用则是从繁入简。标准化、橇装化和模块化设计，覆盖范围着眼于地面建设全局，有利于推行规模采购、降低工程造价，有利于实施模块预制、缩短施工周期，有利于加快结算速度、提高投资效率。数字化交付文件中所蕴含的大量数据和属性也可以给实施项目后续的技术改造、运维、仿真和模拟开发等带来巨大的便利。

结束语

高效长效储气库防控砂技术的关键难题主要包括长周期注采交变条件下防砂介质的稳定性差、离散砂粒在近井储层交变吞吐导致防砂介质与储层堵塞、气砂

冲蚀导致管柱完整性故障等。能够适应储气库交变工况的高挡砂性能、高稳定性和高流通性的新型防砂方式、筛管装备及设计技术是未来关键需求。

参考文献

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