中国地下储气库现状与发展展望

地下储气库包括枯竭油气藏、含水层、盐穴和矿坑等四种类型，经过50多年的发展已经成为一种成熟的应用技术，目前地下储气库技术正朝着以下趋势发展：①加强气库的上下游协调优化，提高储气库的协调能力；②加强地下储气库优化管理，提高储气库的利用效率；③在油藏和含水层储气库领域进行实验和摸索；④盐穴储气库建库技术将得到进一步发展。中国地下储气库技术发展已有近10年的历史，在气藏改建储气库方面技术基本成熟，但在油藏改建储气库、含水层建设储气库和盐穴建库方面还存在着技术不完善等方面的不足。由于中国主要天然气消费区建库目标资源缺乏，因而储气库的建设在技术和建库目标资源两个方面还存在一定的挑战。未来15年内，中国的天然气需求激增将促进储气库需求量的不断加大，预计将有300×10⁸m³工作气的储气库建库需求量，应在满足调峰和应急供气的基础上向战略储备延伸，并在中国中东部形成区域协调的地下储气库群。     

地下盐穴型储气库建库技术方案工程投资对比

盐穴型储气库是地下储气库的重要组成形式,与枯竭油气藏改建储气库相比,盐穴型储气库具有建设周期较长、单井吞吐量大、注采转换灵活等特点.经过多年的研究与实践,目前国内外形成了三种成熟的盐穴型储气库建库技术:大井眼建库技术、常规井眼建库技术和双井单腔建库技术,三种建库技术具有各自的特点.盐穴型储气库工程投资主要包括前期评价费...     

盐穴储气库密封性能影响因素

储气库能否储存天然气并在气库运行过程中不发生泄漏，主要取决于盐穴腔体及井筒的密封性能，而盐穴腔体密封性能的影响因素很多，影响机理复杂，故深入研究盐穴腔体密封性能影响因素具有重要意义。从地质、工程和工艺3方面详细分析了影响盐穴储气库密封性能的各项因素，根据现场施工经验及国外储气库泄漏事故产生的原因统计，确定出储气库密封性能的主要影响因素，给出主要因素导致气库产生泄漏或破坏的条件，提出了相应的预防措施，现场应用效果良好。     

盐穴地下储气库气密封检测技术

建设盐穴地下储气库是一项高风险的复杂工程,对盐穴的气密封性有着很高的要求,其密封性检测技术就成为评价建库工程成败的关键。为此,分析了中国建设盐穴地下储气库的特殊性（盐穴储气库的盐层具有矿层层数多、单层厚度小、夹层多、含盐品位低、共生组分多和相变大等特点）,指出了建设盐穴地下储气库工程发生天然气泄漏的主要影响因素（井筒工程因素、地质因素和地面设备因素）,重点论述了建设盐穴储气库钻完井井筒密封性检测技术、水溶造腔过程中腔体的检测技术、首次注气排卤前盐穴完整性气密封检测技术和盐穴地下储气库运行后的评估检测技术。以上技术具有气密封性检测精度高、工期短、能耗低、工序简化及节省投资等特点,对我国正在建设和今后准备建设的盐穴储气库工程具有参考和借鉴作用。     

不同类型复杂地下储气库建库难点与攻关方向

地下储气库（以下简称储气库）在保障天然气安全供应方面发挥了不可替代的重要作用。为推进中国储气库业务高质量发展，有效应对天然气安全保供压力，总结了国外储气库建设与运行关键技术现状，梳理了国内储气库建设历程和形成的特色理论技术，分析了我国储气库领域面临的突出挑战，提出了未来储气库发展与攻关方向。研究结果表明：(1)国外储气库建库与运行技术成熟、装备配套、标准完善，建成了气藏型、油藏型、盐穴型、水层型等多类型储气库；(2)中国在库容设计、井筒质量控制、大排量注采设计、地面处理工艺与装备、风险识别监测以及盐穴造腔等方面形成了特色技术；(3)中国储气库在“扩容、达产”及提高库容利用效率、高含水油藏与低渗透气藏和复杂连通老腔等新类型储气库建库技术等系列领域面临挑战；(4)亟需破解5大科学问题，即超压背景下储气地质体密封性弱化动力学机制、高含水油藏建库储气空间扩展与注排控制理论、盐穴储气库强制对流溶蚀—扩散流固耦合机理、大尺寸井井壁失稳力学—化学耦合机理、长周期注采储气库完整性失效机理与灾害演化机理；(5)亟需解决6大技术问题，即提高库容动用率、新类型储气库建库、提高单井产能和老井处置、地面处理关键...     

盐穴型地下储气库建库评价关键技术及其应用

为了解决层状盐岩盐层展布不均、造腔机理复杂、造腔过程控制难、盐腔运行安全稳定性差、老腔改造利用难度大等技术难题,从盐穴地下储气库盐层利用最大化、提高造腔效率、缩短建库周期、保证腔体安全的设计目标出发,依托江苏金坛盐穴储气库的设计经验与现场实践,全面更新设计理念,提出了选址评价、造腔设计与控制、稳定性评价与库容参数设计、老腔筛选及利用、气库运行及监测等5项关键技术序列,丰富和完善了盐穴储气库建库评价技术体系。上述5项关键技术在金坛盐穴储气库建设中的实际应用效果表明:(1)地质方案实钻符合率高;(2)造腔形态符合设计预期;(3)腔体变形收缩率符合稳定性评价结果预期;(4)老腔改造利用成功;(5)部署监测网络保障了盐穴储气库的运行安全,为长江三角洲地区天然气调峰保供发挥了重要作用。结论认为,该项研究成果指导了盐穴地下储气库的建库方案设计及工程实施,为同类储气库的建设提供了理论支撑与技术保障。     

国内盐穴储气库老腔利用现状及展望

与其他类型地下储气库相比,盐穴型储气库具有注采气流程切换快、可实现多周期注采、单井吞吐能力大、天然气损耗率低、垫底气可回收、可边建设边投产以及可实现包括季节调峰到小时调峰在内的多种调峰手段等众多优点,但由于盐穴储气库建设周期长、建库成本高、投资回收渠道不明朗以及储气库商业化运营市场机制暂未形成等原因,截至目前,盐穴储气库在国内储气库中的占比一直相对较低。盐矿老腔利用是加快盐穴储气库建设、降低盐穴储气库建设成本的直接有效途径。本文梳理了国内盐穴储气库老腔利用的现状、存在的问题,并对下一步老腔利用的方向进行了展望,对加快国内盐穴储气库建设具有一定的指导意义。     

中石化地下储气库建库关键技术研究进展

随着天然气需求量的增加和天然气对外依存度的上升,为了保障安全、平稳、连续、可靠的天然气供应,我国加大了地下储气库(以下简称储气库)的建设力度及相关技术攻关。为此,梳理了中国石油化工集团有限公司(以下简称中石化)储气库建设现状,分析了面临的机遇与挑战,总结了中石化储气库建库关键技术的研究进展。研究结果表明:①中石化储气库建设起步较晚,但发展潜力大;②中石化建库地质条件复杂,相对较差,但库址资源靠近消费区;③初步形成了包括库址筛选与评价、储气库动态密封性评价、地质重构、有效库容评价、库容参数与建库方案优化设计、全生命周期完整性评价等一系列复杂地质条件气藏型储气库建库关键技术;④同时开展了含水圈闭资源筛选、含水圈闭改建储气库地质评价、有效气顶形成机理、关键库容参数优化等关键技术研究,探索了含水层储气库建库关键技术;⑤攻关了盐穴储气库腔体设计与稳定性评价、多夹层垮塌与腔体形态控制等关键技术,厚夹层盐穴储气库建库技术取得突破性进展。结论认为,一系列建库关键技术有力地支撑了中石化储气库的建设和发展,助推了中石化天然气业务的快速有效发展。     

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为保证我国西部天然气对长江三角洲的江苏省、浙江省、上海市等安全、稳定供气，并满足这些省市的用气量变化需求，决定在该区建设足够容量的地下储气库。文章介绍了利用该区金坛岩盐构造建造盐穴储气库的建库原则、建库地质条件、水溶采卤处理、盐穴设计等。同时还介绍了应用模拟计算设计方法进行计算所取得的盐穴设计几何高度、平均直径、最大高宽比，以及在运行压力范围内安全围岩矿柱宽度等重要参数。     

中国石油西气东输储气库管理处

<正>储气库项目部(管理处)是西气东输管道公司在江苏常州的派驻机构,主要负责西气东输储气库的建设任务,目前管理着江苏金坛、刘庄、淮安,湖北云应、河南平顶山、云南安宁六个储气库。金坛储气库是我国建设的第一座盐穴地下储气库,是中国石油西气东输的重要配套项目,也是亚洲地区第一个利用地下盐穴建造的天然气储气库。气库的天然气主要用于长三角地区华东四省一市等调峰和长输管道的应急供气,气库全面建成后储存的可采天然气将达到17亿立方米,可以应急供气     

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。     

测井综合评价方法在盐穴储气库建库中的应用

盐穴储气库是国家能源建设中的一项重要组成部分,涉及多方面工程。在建库选址中利用测井资料可以评价盐岩盖层封闭性、盐岩稳定性、盐岩分布规律、盐岩的力学特征等,以此分析是否具备建库的基本条件。利用常规、电成像测井资料识别盐岩地层矿物岩性,建立解释模型,实现盐层及夹层矿物含量的精细计算,从而对库体进行纵向、横向多方位盐岩品质评价。利用常规、阵列声波测井对盐岩盖层进行岩石力学特征描述,评价盖层封闭性。因此,测井资料综合评价对盐穴储气库建库具有重要的指导意义。     

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。      

金坛盐穴地下储气库建库关键技术综述

金坛盐穴储气库是中国第一个盐穴储气库，建设金坛盐穴地下储气库是一个比较复杂的系统工程，建库中通过摸索形成和运用了多项关键技术。①地质评价：对建库区域的选择和溶腔密封性至关重要；②溶腔设计及稳定性评价：是确保溶腔稳定的最佳形态并达到体积最大化的技术保障；③造腔技术：是整个建库工程的核心，它是能否实现所设计的理想溶腔形态和体积的关键；④声纳检测技术：确定造腔过程和最终溶腔的体积和形态；⑤完整性测试溶腔：是能否开始建造和建造后可否投入运行的关键；⑥热动力模拟：是编制盐穴储气库运行计划并为地面设施配套的重要依据；⑦老腔井筒改造技术：部分形态较好的采盐溶腔改建成为储气溶腔，加快了储气库建设进程。金坛储气库的建设使中国具备了建设同类地下油气储备库的技术实力。     

地下盐穴储气库注气排卤及注采完井技术

盐穴地下储气库是利用地下较厚的盐层或盐丘,采用人工方式在盐层或盐丘中水溶形成洞穴储存空间来存储天然气,是储气库的主要类型之一。盐穴储气库建成后第一次注气排卤及注采完井是储气库建造和应用以及安全运行的关键。为了满足我国首座盐穴储气库--金坛盐穴储气库建设的需要,根据该储气库建库的特点,进行了注气排卤及注采完井工艺技术研究,通过注气排卤及注采完井方案的优选,制定了现场施工工艺,形成了我国盐穴储气库注气排卤及注采完井配套工艺技术,并成功运用于该储气库已有溶腔改造的5口井中,填补了我国盐穴储气库的注气排卤及注采完井工艺技术的空白。     

采卤老腔改建储气库评价方法

开发与利用盐矿已形成的采卤老溶腔是快捷建成储气库的有效方式(除加快新腔的形成速度外)。利用老溶腔不但可以缩短建库时间，还可以减少盐穴储气库的建设成本。为此，在考虑储气库要求及老溶腔特点的基础上，提出了已有采卤老溶腔改建储气库的地质条件和腔体条件，论述了评价已有采卤老溶腔所需要的工程施工项目，建立了一整套采卤老腔改建储气库的评价方法与分析技术，包括声纳检测数据分析技术、腔体力学稳定性评价方法、社会和经济效益评价内容等，并结合金坛盐矿的实例进行了论证。目前该方法已成功应用在西气东输盐穴储气库的老腔改造工程中。     

西气东输盐穴储气库库容及运行模拟预测研究

掌握盐穴储气库的库容量和运行过程中的状态变化是合理制定盐穴储气库调峰方案的基础。在溶腔体积一定时,通过气体状态方程可求出单个溶腔的库容量,但需充分考虑溶腔的最大压力和温度对库容及工作气量的影响。在气库的注采过程中,天然气的不断压缩和膨胀并在井筒和地层中产生热交换,引起井筒和溶腔内的温度和压力变化。该变化过程遵循能量守恒和质量守恒定律,可建立相应的数学模型对溶腔和井口的温度压力进行预测。对西气东输盐穴储气库单腔运行过程的模拟发现,溶腔投入运行后的首个注采周期是温度、压力变化最剧烈的阶段,且单腔的工作气量并非一成不变,它与溶腔同一周期的采气时间长短成负相关关系,开采周期越长,溶腔温度变化越平稳,能采出的工作气量也越多;反之,则工作气量越少。因此在制定盐穴储气库调峰方案时,应尽量避免单个溶腔的强注强采而导致溶腔温度压力的剧烈变化,从而最大限度地提高单腔工作气量,发挥储气库的最大调峰能力。     

VSP资料在盐穴储气库构造特征描述中的应用

随着世界各国对天然气需求量不断增加,为确保能源安全,调节天然气季节性供需矛盾,建设地下储气库是一种较为先进的办法。随着中国盐穴储气库的大规模兴建,对目标盐岩矿的准确分析与评价,是储气库建设成功的关键。在河北宁晋地区盐穴储气库建设过程中,由于地面地震资料少,遇到了地下盐体地质构造难以描述的问题。为此,提出了利用VSP资料对宁晋盐穴储气库的构造特征进行描述。首先,在该区部署了零井源距、Walkaway、Walkaround VSP资料采集;通过对VSP资料的处理,获得了VSP走廊叠加记录、Walkaway VSP成像剖面、Walkaround VSP数据及其插值成的三维数据体;综合利用零井源距VSP资料、Walkaway VSP成像数据、Walkaround VSP三维插值数据体,分别从点、线、面、体的角度对探区内石盐体进行研究,描述了探区内石盐体的几何形态和断层分布,预测了裂缝发育方向。该成果对宁晋地区盐穴储气库建设具有一定的指导意义。     

基于盐腔时效收敛特征的密集地下储气库群地面变形动态预测

盐岩具有显著的蠕变特性,盐腔在内外压力相互作用下表现出较明显的收缩性。为了掌握密集地下盐穴储气库群地面变形的动态发展规律,在综合考虑影响腔体收敛的多种时效因素（腔体水溶速率、体积收敛系数以及收敛传递率等）的基础上,对盐腔建腔期和运营期的腔体时效收敛函数进行了合理简化,基于腔体收敛传递假设,推导出腔体收敛传递函数,并结合地面沉降高斯分布规律和变形叠加原理,建立起一套较为完整的密集盐岩地下储气库群地面变形动态预测计算模型,提出了基于盐腔时效收敛特征的密集地下储气库群地面变形动态预测方法。实际应用结果表明：①地面沉降平均速率会随着时间的增加由大变小并逐渐趋于稳定;②地面计算点距离盐腔中心越近,初始沉降速率越大,其速率降低得越快。