地下储气库设计模式及配套技术

从我国天然气市场的发展对地下储气库建设的需求出发，立足于国内地下储气库建设现状，分析了国内已建地下储气库的类型、改建条件和规模；系统介绍了地下储气库的设计建设模式及配套技术，包括圈闭评价技术、地质综合评价技术、开发状况评价技术、运行参数优化技术、布井优化技术、注采井径优化技术和动态监测技术；在汇总国内地下储气库规划建设地区资料的基础上，展望了国内地下储气库的发展建设前景。     

中国石化地下储气库智能化建设进展及展望

地下储气库（简称储气库）作为天然气“产供储销”产业链中的重要一环，发挥着纽带作用。中国国内储气库建设的初衷是“保供为先，兼顾效益”，储气库选址评价、方案设计、工程建设、生产运行及经营优化等全流程高效联动显得尤为重要，同时对储气库数字化、信息化、智能化管理、研究、生产提出更高要求。总结中石化近几年在储气库智能化建设方面开展的工作和取得的成果，对未来储气库智能化建设的发展进行展望。中石化围绕储气库信息采集及管理，储气库综合管理，一体化决策及全生命周期运行等方面开展攻关研究，研发了储气库信息平台。根据储气库注采频率快、时效要求高、安全风险大等特点，提出基于B/S架构的协同技术、储气库群全局系统优化技术、储气库智能运营技术、储气库全流程风险管控技术、储气库数字孪生技术等是未来储气库智能化发展的重点方向。     

地下储气库用高压离心式压缩机的应用探讨

传统储气库的运营模式是保证冬季采暖需求，现代储气库的运营模式在保证季节供暖需求同时满足工业天然气消费需求。在“双碳”目标、天然气管网互联互通、天然气定价机制市场化等因素作用下，未来储气库的运营模式将会更灵活、响应速度更快。为了满足储气库响应市场需求的变化，有必要研究储气库设施中关键设备—注气用高压离心式压缩机的发展；分析了往复式压缩机和离心式压缩机在地下储气库中应用效率的差别情况；阐述了高压离心式压缩机在地下储气库应用面临的技术难点和解决措施及实验验证，注气用高压离心式压缩机方案须基于掌握高压及超高压应用的技术核心和长期大量的经验、实验验证数据积累；介绍了面向未来的地下储气库注气用高压离心式压缩机解决方案—集成式压缩机的特点。因此，高压离心式压缩机在现代地下储气库设施的应用逐渐普及，而集成式压缩机将会更适应未来地下储气库设施高度灵活、快速响应的运营需求。     

中国地下储气库业务面临的挑战及对策建议

在地下储气库、气田、小型LNG等众多调峰方式中,前者是当今世界最主要的天然气储存方式和调峰手段。随着我国天然气工业的快速发展,天然气季节性调峰矛盾日益突出,如何实现地下储气库业务可持续发展已成为我国天然气产业面临的主要问题之一。为此,调研了国外地下储气库的发展现状及趋势,分析了我国地下储气库发展所面临的挑战:①建设明显滞后,调峰能力不足;②优质库源缺乏,建库地质条件复杂,建库成本高;③建设处于初级阶段,安全、科学运行管理经验不足;④建设、管理、使用主体相对分离,难以最大限度地发挥作用;⑤未实行单独的核算,难以体现储气库的经济效益。进而借鉴国外地下储气库的发展经验,结合我国天然气产业发展的实际情况,提出了我国地下储气库业务发展的建议:①强化战略布局,继续加大库址筛选力度,稳步推进地下储气库建设;②建立地下储气库专业技术和管理团队,加大地下储气库技术科研攻关力度;③逐步形成配套的储气库建设经营管理模式。     

基于天然气全产业链评价储气库的经济效益

目前对于地下储气库（以下简称储气库）项目的经济效益尚缺乏具体可行的评价方法，无法为企业未来投资决策提供依据和参考。为了适应天然气业务发展及储气库建设项目投资决策的需要，根据储气库的技术经济特征，将其纳入整个天然气“产、运、销、储、贸”产业链系统加以考虑，基于理论与实践相结合、投入产出口径一致的原则，采用“有无对比”分环节评价方法和天然气产业链整体价值分析方法，分别建立各产业链条件下的经济评价模型，并以长庆油田—陕京二线管道—大港储气库这一个天然气产业链系统为实例进行测算。测算结果表明：①气田建设备用产能调峰费（“产”）、提升管网利用率调峰费（“运”）、高于均衡气价的销售调峰气价（“销”）分别为0.27元/m3、0.16元/m3和0.73元/m3，为建设和运行储气库而需付出的储转费（“储”）为0.80元/m3；②从整个陕京二线天然气产业链的角度来分析，由于销售端大港储气库调峰设施的存在，整个产业链的经济效益为0.36元/m3。结论认为，储气库调峰设施可以给天然气全产业链带来经济效益，即便是销售的调峰气价格低于储气库储转费，建设储气库对于天然气全产业链仍然具有社会效益和经济效益。     

储气库不同类型砂岩储层压敏特征及其影响因素

储气库库容和产能受多种因素影响，孔隙度和渗透率是其中的主要因素。为了揭示储气库不同类型砂岩储层在储气库工况下孔隙度和渗透率变化特征，针对渤海湾盆地辽河坳陷S储气库5块不同类型砂岩样品，开展应力敏感对比实验研究。结果表明，该储气库储层孔隙度与渗透率随有效应力的增加而减小，进而影响储气库的库容与产能，可以用孔隙度和渗透率的损害率来表征储气库库容和产能的损害程度。首次提出了表征库容与产能的损害因子，可用于定量评价交变载荷工况下储气库的库容和产能。S储气库储层孔隙度和渗透率损害率随有效应力的增加呈线性增加，泥质粉砂岩储层孔隙度应力损害率最大，中砂岩储层孔隙度应力损害率最小。该储气库泥质粉砂岩储层渗透率损害率同样也最大，且自身渗透率过低，应急保供时这类储层贡献较小；中砂岩储层渗透率损害率最小，对调峰保供能力影响不大。通过研究，明确了应力对储气库库容的定量化损害程度。依据不同类型储层的损害率合理优化储气库运行工况，可实现储气库库容和产能最大化。     

欧美地下储气库运营管理模式的启示

地下储气库是调峰保供的有效手段和国家能源安全战略的重要保障。我国地下储气库处于初期发展阶段,运营管理主要采用的是与管道系统统一建设、通过管输费回收建设投资的方式,存在着效益评价体系未建立、运营模式待完善等问题,并由此导致建设的相对滞后,调峰保供能力严重不足。为此,针对性地开展了相关研究,发现欧盟和北美各国储气库在天然气产业发展的不同阶段、不同市场环境及政策法规下,采取了不同的运营管理模式,总体上与本国天然气产业发展国情相适应。据此,借鉴欧美储气库运营模式的经验,对我国地下储气库建设与运营提出几点建议:①储气库建设与管理涉及整个天然气产业链,应分步推进储气库建设、运行和经营的市场化;②加快储运业务相关制度出台,保障储气库业务稳步的发展;③鼓励油气企业建立储气库与已开发油气田之间的联动机制,提升上中下游整体综合效益;④在理顺体制机制的前提下,推进储气库建设融资多元化,充分利用市场化运营机制,降低风险,提升效益。     

中国石油成立国内首个储气库评估中心

正为充分发挥科研机构对地下储气库(以下简称储气库)业务的技术支撑作用,推动我国储气库业务高质量发展,2020年6月9日,中国石油天然气股份有限公司(以下简称中国石油)在京挂牌成立中国石油储气库评估中心。这标志着储气库业务向专业化建设与管理迈进了一步,有助于储气库业务科学、规范、有效、可持续发展。该评估中心依托中国石油储气库分公司运行,主要职责为组织制定评估中心相关规章制度;编制储气库5年科技发展规划及年度工     

低含硫气藏储气库酸气变化规律研究

低含硫气藏改建储气库面临采出气体微含H_2S,腐蚀生产设备、增加地面投资等问题。研究低含硫气藏储气库运行过程中酸气含量变化规律,可为储气库方案编制、设备优选、工艺设计提供依据。以X储气库为例,运用数值模拟方法,对储气库运行过程中酸气平面分布、采出含量展开研究。结果表明:(1)注气阶段,酸气由井底流向地层,注气结束,采出酸气含量大幅下降;采气阶段,酸气由地层流向井底,采出气体酸气含量呈指数式升高;(2)初始浓度1 230 mg/m~3的情况下,自13个注采周期,采出气体中H_2S含量降至安全值20 mg/m~3以下;(3)库容利用率越大,产出气体中酸气含量下降速率越快。     

考虑出砂影响的地下储气库极限调峰能力评价——以准噶尔盆地H储气库为例

H地下储气库(以下简称储气库)位于准噶尔盆地南缘，是中国石油2010年启动建设的6座国家商业储气库之一，设计库容107×10⁸ m³、年工作气量45.1×10⁸ m³，是目前国内储气规模最大、调峰能力最强的储气库。受储气库周期运行时率短、调峰采气强度高、压力往复交变快等复杂运行模式的影响，H储气库表现出现有井网高峰调峰能力不足、注采井产量合理配置及优化调控难度大、供气高峰期部分注采井极易储层出砂等问题，特别是储层出砂问题直接影响储气库高峰极限调峰能力的充分发挥，且带来极大的安全风险。为此，针对储气库储层出砂风险，研究建立了注采井极限调峰能力评价方法，保障了储气库高效调峰及安全运行。研究结果表明：(1)通过对临界携液流量模型、临界冲蚀流量模型、临界出砂流量模型的研究，优选了适合准噶尔盆地H储气库的限制性流量模型；(2)利用节点分析方法结合限制性流量模型，可确定注采井合理调峰区间与应急增供区间；(3)利用限制性流量模型，可定量评价注采井在不同地层压力与井口压力条件下的极限调峰能力，最大限度地满足储气库季...     

油气田勘探生产信息管理系统及应用

“油气田勘探生产信息系统”的建立就是使油气田勘探生产管理数字化、信息化、网络化，保证勘探生产信息能及时、全面、准确地反映勘探生产动态情况，满足生产管理需要，以提高勘探效率。该系统是基于B/S架构,利用Java、Jsp、XML等技术建立3层结构模式，实现系统的操作系统无关性、数据库无关性，实现数据录入、文件及图片上传、信息发布、网上查询浏览等多项功能；系统引入了“自由定制”这一概念，解决了各油气田生产实际的多样性、个性需求及企业发展的持续变革这个重点及难点的问题。也解决了各气田数据重复录入、资源共享性差这一问题，既能满足中国石化股份总公司对勘探生产管理信息管理的需求，又能满足下属各分公司以及油气田对勘探信息管理的需要，大大提高了勘探生产效率和管理水平。该系统已在中石化各油气田推广应用，在实践工作中得到了充分的验证，取得了良好的效果。     

高含H2S气田试气作业中的防护技术

乌兹别克哈乌扎克和康德姆气田属于世界上典型的高含硫气田,试气作业中对高含H₂S气井井控安全作业、硫化氢防护和设备防硫有着很高的要求。通过对硫化氢气体的成因、性质、危害的研究分析,总结出一整套安全防护技术措施。达到了降低施工风险、减少危害、延长设备使用寿命、有效控制硫化氢和保证安全施工的目的。对国内外其它高含硫气田试气作业也会起到借鉴作用。     

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由于天然气输气管线埋在地下，在通球清管过程中，球的运行情况不能直接观察，管线入口和出口压力在球运行过程中的变化也不能提前预测，也难准确控制进气量，使球能以１ｍ／ｓ的速度到达出口，为此进行了天然气输气管线清管通球计算机仿真系统的设计与实现的研制。该仿真系统是在深入分析和研究天然气输气管线清管通球运行规律的影响因素的基础上，以数据库管理、计算机仿真技术和人工智能等新技术为主要工具来开发的。着重介绍了该仿真系统的总体结构与功能设计，软件编程与调试。该仿真系统能真实仿真清管球在管线内运行，通过对靖边—榆林输气管线多次清管通球的运行过程实际模拟，其符合率在９３％以上。     

雅克拉凝析气田高压脱水工艺的成功应用

雅克拉凝析气田位于新疆阿克苏境内，2005年11月29日建成投运的260×10⁴m³/d雅克拉集气处理站是目前中石化最大的高压凝析气处理装置。该站的高压分子筛脱水工艺为两塔流程，采用差压再生（吸附压力5.9 MPa、再生压力2.8 MPa）、再生气自动回收工艺技术，并采用时序控制程序自动切换，具有工艺简单可靠、自动化程度高、热能利用率高、脱水露点深度高、操作维护简单、投资较少、运行成本低等优点，自建成投产以来运行稳定，效果十分显著。该工艺装置的成功应用，对类似脱水装置设计、操作具有一定参考价值。     

气体分布器对浆态床环流反应器内流体流动特性影响的研究

基于一种浆态床环流反应器冷模试验装置,采用3种不同的气体分布器,考察了分布器结构对环流反应器流体力学特性的影响,为费托合成浆态床反应器及其内构件的设计和放大提供依据。试验结果表明:金属烧结板气体分布器的分布均匀性最好,但容易堵塞,不能满足长期稳定运行的要求。通过对不同开孔方向的两种双环管分布器进行比较,发现开孔向下时,总平均气含率高、气/液(浆)相界比表面积大,更适合应用于浆态床环流反应器。     

川西低渗气藏单井地应力计算方法综合研究

四川盆地新场气田是一个低孔低渗的裂缝性砂岩气田，储层物性差，自然产能低，需经压裂后才能投产，压裂后气井增加的产能与压裂的效果密切相关。提前认识储层当前地应力的特征，有助于压裂设计时确定裂缝产状、缝长、缝宽等参数，减少储层水力压裂改造的盲目性，降低中、低渗透油气田开发的风险。通过大量测井资料的计算，确定了新场气田储层地应力的大小和方向，并综合采用微地震测量、岩石声发射资料、古地磁等岩心测试资料和水力压裂等多种方法进行交互验证，各种方法求得的地应力特征十分相近，说明利用测井资料求取储集层地应力原理简单，计算结果符合实际的地应力特征，是一种低风险研究计算储层地应力特征的方法，可以用于指导低渗透油气田的井网部署和储层的单井压裂改造。     

硫磺回收装置酸性气燃烧炉平衡温度的计算

对硫磺回收装置酸性气燃烧炉平衡温度计算方法进行了研究。通过使用EXCEL软件对反应炉内反应组分热力学数据进行回归处理,实现了炉内反应平衡温度的自动计算。在给定组成的情况下,可方便准确地求出硫磺酸性气燃烧炉的反应平衡温度,为装置的生产操作和扩能改造提供了依据。     

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长庆气田第一净化厂从德国Linde公司引进了一套采用Clinsulf-o工艺的硫磺回收装置，用以处理1200×104m3/d  MDEA脱硫装置产生的酸性气体，该酸气H₂S含量为1.3%～3.4%（摩尔分数）。装置于2004年4月底建成投产，截至目前装置运行情况良好，实际硫回收率平均为94.85%，硫磺纯度为99.9%，排放尾气中的H₂S含量和CO₂含量均符合我国当前的排放标准。     

输气场站天然气泄漏检测及分析

通过运用由美国热电子公司生产的680HVM型碳氢化合气体分析仪，确定了该仪器的最佳使用条件及泄漏量计算模式。利用该仪器两次对川西北气矿平丹输气管线上4个输气场站的设备进行泄漏检测，并用美国ENVIRO METRICS软件公司的F.E.M.S（fugitive emissions management system）泄漏管理软件对所测数据进行处理，得出了所需要的天然气泄漏量的有关数据（即天然气泄漏量报告、泄漏点报告、泄漏点汇总报告、泄漏率报告等）。通过分析所得结果，认识到了对输气场站及时进行天然气外泄的检测并及时整改泄漏设备，对于防止和杜绝天然气泄漏、减少事故隐患十分必要。     

四川气田采气井口装置承载能力分析

采气井口装置由于均匀腐蚀和点蚀的作用,其承载能力会缓慢下降,采用有限元法,对承载能力进行计算和分析,得出采气井口装置所能承受的极限载荷及其承载能力随使用时间的增长而下降的规律;将计算分析结果与四川气田现场使用资料进行对比后得出了“采气井口装置能够承受压裂酸化施工中一定范围内的超负荷压力”以及“采气井口装置承载能力下降速率低于地层压力下降速率”两个重要结论。目前,采气井口装置的选用原则是采气井口装置安装选取的额定压力级别通常是介质压力的1．3倍～1．5倍。