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隨著氣溫逐漸轉(zhuǎn)暖，2024~2025年供暖季即將結(jié)束。儲氣庫通過釋放儲存的天然氣，確保了供暖和居民用氣穩(wěn)定，發(fā)揮了重要的調(diào)峰保供作用。

儲氣庫通常指天然氣地下儲氣庫，是將天然氣注入地下儲集空間而形成的人造氣藏，集季節(jié)調(diào)峰、應(yīng)急供氣、戰(zhàn)略儲備等功能于一身，而我國面臨建庫地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、儲層物性差、壓力低等難題?！笆奈濉逼陂g，中國石化攻關(guān)形成了儲氣庫高效建庫關(guān)鍵技術(shù)，有力支撐了12座儲氣庫安全建設(shè)和高效運行，有力保障了我國天然氣能源穩(wěn)定供給。

□中國石化石油勘探開發(fā)研究院 賈躍瑋 張廣權(quán)

儲氣庫通常指天然氣地下儲氣庫，是將天然氣注入地下儲集空間而形成的人造氣藏，集季節(jié)調(diào)峰、應(yīng)急供氣、戰(zhàn)略儲備等功能于一身。

氣藏型儲氣庫是主流建庫類型，具有規(guī)模大、成本低的優(yōu)點。國外儲氣庫選址以淺層簡單構(gòu)造、中高滲儲層、整裝枯竭氣藏為主，并相應(yīng)形成了一套完整的庫址篩選評價與建庫技術(shù)體系，在密封性評價、注采能力評價、庫容參數(shù)設(shè)計、技術(shù)對策及方案設(shè)計技術(shù)等方面較成熟。全球近70%的儲氣能力分布在北美和歐洲。

我國建庫地質(zhì)條件呈構(gòu)造復(fù)雜、儲層物性差、壓力低等特點。中國石化可建庫目標(biāo)地質(zhì)條件普遍面臨埋藏深、構(gòu)造破碎、非均質(zhì)性強、水淹嚴(yán)重、流體分布復(fù)雜等問題。面對建庫目標(biāo)類型復(fù)雜多樣的難題，中國石化石油勘探開發(fā)研究院與中原油田、勝利油田、東北油氣、西北油田、天然氣分公司等企業(yè)組成聯(lián)合攻關(guān)團隊，攻關(guān)研究形成復(fù)雜油氣藏儲氣庫建庫與運行關(guān)鍵技術(shù)，支撐集團公司在“十四五”期間先后完成衛(wèi)11、文13西、文24、清溪、孤西、永21、白廟、龍鳳山北201、大澇壩、朱家墩等10座氣藏型儲氣庫的建設(shè)工作，實現(xiàn)儲氣能力質(zhì)的飛躍。

水淹禁區(qū)突圍成功

邊底水氣藏在開發(fā)過程中通常伴隨著水體的逐漸侵入，此類氣藏天然氣資源的開發(fā)枯竭往往意味著水體對儲層空間的占據(jù)。位于勝利油田的永21氣藏就是典型的完全水淹枯竭邊底水氣藏?！叭绾螌⒄紦?jù)儲集空間的水體清理出去，給未來注入的天然氣‘騰地方’，是此類氣藏改建儲氣庫的關(guān)鍵。”集團公司首席科學(xué)家曾大乾表示，“我們先后明確了兩大建庫關(guān)鍵問題，一是地質(zhì)體密封能力究竟如何，二是建庫參數(shù)與技術(shù)對策該如何設(shè)計?！?/p>

石油勘探開發(fā)研究院與勝利油田勘探開發(fā)研究院組成聯(lián)合攻關(guān)團隊，圍繞永21氣藏地質(zhì)與開發(fā)特征開展細致入微的分析研究。

在密封性評價方面，研究人員從氣藏復(fù)雜斷背斜構(gòu)造特征出發(fā)，建立了涵蓋儲層、蓋層及斷層的高精度流體-固體耦合地應(yīng)力模型，綜合運用蓋層、斷層多尺度力學(xué)、滲流完整性及流體封閉邊界分析方法，研究形成復(fù)雜斷塊型儲氣庫承壓能力評價技術(shù)，系統(tǒng)評價了永21氣藏密封能力，明確了儲氣庫運行上限壓力高于原始地層壓力40%，有力支撐了永21儲氣庫高效建庫技術(shù)對策的制定。

在建庫技術(shù)對策設(shè)計方面，攻關(guān)團隊基于多周期氣水互驅(qū)庫容參數(shù)時變機理研究成果，建立分區(qū)帶時變庫容預(yù)測模型，創(chuàng)新形成水淹氣藏儲氣庫建庫優(yōu)化技術(shù)，建立了低部位排水、高部位注氣協(xié)同作業(yè)建庫模式，實現(xiàn)了快速建庫與有效控水，順利建成我國第一座完全水淹氣藏型儲氣庫。

排液擴容提升效益

邊底水砂巖氣藏經(jīng)歷長期衰竭式開發(fā)，導(dǎo)致不同區(qū)域水侵特征差異極大。此類極復(fù)雜水侵氣藏改建儲氣庫是常規(guī)技術(shù)理論難以解決的技術(shù)難題。中原油田文13西氣藏就是一個復(fù)雜水侵建庫對象。“在建庫之初，我們建立時變數(shù)值新模型，通過預(yù)測氣水分布和水侵量，將氣藏劃分出3種水侵模式，即注入水水侵、混合水侵和邊水水侵?！敝性吞飳＜彝踔緦氄f，“如此復(fù)雜的水侵枯竭氣藏，只有因地制宜、分區(qū)而治才能實現(xiàn)建庫目標(biāo)，分區(qū)注采排液優(yōu)化技術(shù)就是我們的法寶?！?/p>

攻關(guān)團隊首先開展了長巖芯排水?dāng)U容模擬實驗，模擬了注氣驅(qū)水、吞吐攜液、泵抽等不同方式，以及物性、注氣速度等對排水?dāng)U容的影響規(guī)律，明確了注氣驅(qū)液比吞吐攜液可以更好地實現(xiàn)庫容恢復(fù)。在此基礎(chǔ)上制定了文13西儲氣庫分區(qū)、分類排液擴容對策，即注入水水侵區(qū)采用驅(qū)替井網(wǎng)氣驅(qū)排液，混合水侵和邊水水侵區(qū)采用氣驅(qū)排液，同時在區(qū)帶單元內(nèi)提出細分連通單元、分區(qū)注采的井網(wǎng)部署模式，形成文13西排液建庫優(yōu)化方案。

方案實施的第二周期，文13西儲氣庫注采氣能力提升明顯，采氣量自0.27億立方米提升到0.53億立方米；排液量由0.43萬立方米提升至1.12萬立方米，提升160%。動態(tài)庫容穩(wěn)步提升，第二周期建成3.1億立方米，達容情況優(yōu)于國內(nèi)同類型儲氣庫。

凝析氣藏開啟新篇

早期凝析氣藏建庫過程中，未將提高凝析油采收率與儲氣調(diào)峰能力協(xié)同考慮，籠統(tǒng)注采凝析油采出程度低，造成資源浪費。石油勘探開發(fā)研究院與西北油田研究人員沒有因循守舊，通過持續(xù)攻關(guān)，創(chuàng)新形成強邊底水高含油凝析氣藏提采協(xié)同建庫技術(shù)，開啟了凝析氣藏注氣提采、協(xié)同建庫的新篇章。

研究之初，研究人員面臨凝析氣藏多周期注采多相-多階段滲流機理認(rèn)識不清、高含油凝析氣藏多輪次注采相態(tài)變化無法表征、強邊底水高含油凝析氣藏協(xié)同建庫技術(shù)對策無先例可循三大難題。攻關(guān)團隊從實際問題出發(fā)，集思廣益、精準(zhǔn)施策，通過開展提采-協(xié)同-儲氣全周期滲流模擬實驗，揭示了兼顧高速調(diào)峰-控水-增油三功能的參數(shù)影響機理；建立了多周期熱力學(xué)參數(shù)場時變的相平衡新模型，改進組分?jǐn)?shù)值模型，創(chuàng)新形成了基于凝析油氣動態(tài)相平衡的時變數(shù)值模擬技術(shù)；建立了基于水侵、反凝析、巖石變形的時變庫容預(yù)測新模型，開展分階段注采井網(wǎng)部署、分階段合理運行壓力研究，逐步形成了強邊底水高含油凝析氣藏協(xié)同建庫參數(shù)預(yù)測技術(shù)。這些新技術(shù)有效賦能西北油田大澇壩儲氣庫（一期）的建設(shè)，新增工作氣量2億立方米，提高凝析油采收率19.9個百分點。

老牌儲庫擴容增產(chǎn)

文96儲氣庫已運行9年，是中國石化資深“老牌”儲氣庫，已累計采氣11.6億立方米，實現(xiàn)了季節(jié)調(diào)峰、應(yīng)急供氣等保供目標(biāo)。研究人員沒有坐享文96儲氣庫運行成果，而是將目光轉(zhuǎn)移到擴容增產(chǎn)問題上，希望通過技術(shù)創(chuàng)新讓老庫煥發(fā)新活力。

文96是典型的水侵型儲氣庫，存在著氣水不同相態(tài)流體在儲層中相互驅(qū)替，水體能量、地層壓力、飽和氣體三者之間“糾葛不斷”，研究人員經(jīng)?！奥勊儭?。為充分挖掘文96儲氣庫擴容增產(chǎn)潛力，天然氣分公司與石油勘探開發(fā)研究院組成聯(lián)合攻關(guān)團隊，聚焦儲氣庫驅(qū)水-排水?dāng)U容技術(shù)對策，逐步開展分區(qū)注采能力預(yù)測、水封氣變化規(guī)律分析、基于滯后效應(yīng)時變數(shù)模等關(guān)鍵技術(shù)研究。

扎實的基礎(chǔ)研究逐漸結(jié)出科技成果，文96儲氣庫驅(qū)水、排水?dāng)U容增產(chǎn)對策嶄露頭角。研究團隊利用建立的基于滯后效應(yīng)的時變數(shù)值新模型，開展了注采次序?qū)Σ邇?yōu)化，提高排水量20.3%，促使氣藏構(gòu)造低部位加速攜液，實現(xiàn)了邊部擴容。優(yōu)化注采運行制度方案，使氣水關(guān)系相對均勻，氣水過渡帶變窄，降低水層損耗量12%，有效庫存量相對提高。結(jié)合在中低部位部署兩口加密井，增強儲層動用和邊水排采，預(yù)計提升工作氣量14%，排水量及擴容速度提升3倍，減少水層損耗2.9%。

中原儲氣庫群：研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)挑戰(zhàn)

□本報記者 楊 敏  通訊員 田洪維

“截至目前，中原油田管轄的衛(wèi)11、文13西、文24、清溪、白9等5座儲氣庫當(dāng)期采氣超過2億立方米，實現(xiàn)了本輪周期安全平穩(wěn)超計劃運行。”中原油田勘探開發(fā)研究院衛(wèi)11儲氣庫動態(tài)跟蹤小組成員張凱瑞說。

中原油田專家王志寶說：“建庫目標(biāo)受資源稟賦影響，物性差、斷塊碎、埋藏深、氣水關(guān)系復(fù)雜，多為復(fù)雜斷塊、低滲、邊底水、高含凝析油氣藏等新類型，技術(shù)挑戰(zhàn)性極大?！?/p>

針對復(fù)雜類型儲氣庫存在如何“注得進”“存得住”“采得出”等技術(shù)難題，研究人員精細地質(zhì)研究，深化建庫機理認(rèn)識，強化工藝配套研發(fā)，創(chuàng)新形成了復(fù)雜地質(zhì)條件的多類型儲氣庫建庫關(guān)鍵技術(shù)。

該技術(shù)包含的復(fù)雜斷塊儲氣庫四維動態(tài)密封性評價技術(shù)，全面支撐了中國石化儲氣庫建庫目標(biāo)篩選，拓展了我國復(fù)雜類型儲氣庫建設(shè)新領(lǐng)域；庫容及注采能力優(yōu)化提升技術(shù)，全面支撐了中國石化水侵型和超高壓型儲氣庫的科學(xué)設(shè)計與高效建成；凝析氣藏協(xié)同建庫技術(shù)，形成了凝析氣藏注氣提采與儲氣調(diào)峰協(xié)同新模式，支撐建成了國內(nèi)首個在產(chǎn)凝析氣藏協(xié)同型儲氣庫；復(fù)雜類型儲氣庫提速提質(zhì)工程技術(shù)，則使衛(wèi)11儲氣庫縮短建庫周期56%，創(chuàng)國內(nèi)同類型儲氣庫建設(shè)周期最短紀(jì)錄。

中原儲氣庫群建庫關(guān)鍵技術(shù)支撐建成了以文23、文96、衛(wèi)11等為代表的百億立方米儲氣規(guī)模的中原儲氣庫群，調(diào)峰氣量能滿足8000萬戶家庭的過冬用氣需求。

勝利油田永21儲氣庫：“少井高產(chǎn)”將水淹氣藏變廢為寶

□本報記者 于 佳

通訊員 王 迪 賈玉濤

為緩解天然氣供需矛盾，近年來勝利油田認(rèn)真貫徹國家戰(zhàn)略方針和集團公司有關(guān)部署，加快推進地下儲氣庫建設(shè)。

2021年，勝利油田建成國內(nèi)首座強邊底水儲氣庫——永21儲氣庫，設(shè)計庫容4.96億立方米，截至目前累計注氣1.4億立方米，儲氣庫達容后每年將有2.38億立方米天然氣儲存及供應(yīng)能力。

永21儲氣庫是利用永21水淹廢棄氣藏改建而成，地下構(gòu)造就像一個倒扣的碗。如何在注氣過程中保持適當(dāng)壓力，既不破壞氣藏，又把氣藏里的水順利驅(qū)出去，以及如何在采氣過程中不把水一起帶出來，成為永21儲氣庫建設(shè)中最大的難題。

儲氣庫采氣強度是常規(guī)氣藏開發(fā)的10倍以上。針對儲氣庫高速注采氣需求，為確保建庫過程中快速驅(qū)水且有效控制壓力，勝利油田設(shè)計了兩口排水井，在注氣過程中，利用排水井輔助降壓，使氣藏始終保持安全壓力狀態(tài)。同時，他們合理控制注氣速度和階段累計注氣量，確保天然氣不突破氣水前緣位置，防止注氣過程中發(fā)生氣竄。

勝利油田還樹立“少井高產(chǎn)”理念，改變直井注采的常規(guī)模式，注采井全部設(shè)計為水平井，通過增大井筒與地層的接觸面積，實現(xiàn)在采出同樣氣量的情況下強度小、采得多，確保采氣過程中不帶出水。

此外，他們開展了大量研究，探索出永21儲氣庫的最佳承載壓力、注氣速度及合理采氣量，實現(xiàn)了永21地下儲氣庫的科學(xué)設(shè)計。

天然氣分公司：打造儲氣庫 建設(shè)運行“雙高地”

□張晨輝

儲氣庫被稱作地下“天然氣銀行”，對保障能源安全平穩(wěn)供應(yīng)具有重要意義。天然氣分公司通過近15年探索，在鹽穴及氣藏儲氣庫雙領(lǐng)域形成了成熟的建庫技術(shù)、配套注采工藝技術(shù)，以及達容達產(chǎn)和監(jiān)測技術(shù)，打造儲氣庫建設(shè)運行“雙高地”。

為保障華北地區(qū)天然氣調(diào)峰保供需求，天然氣分公司于2009~2019年建設(shè)投用了文96儲氣庫和文23儲氣庫一期工程。2020年起，天然氣分公司針對文96儲氣庫自主開展達容完善、井場無人值守改造、運行模式調(diào)整等建設(shè)工作，逐步形成了弱邊水氣藏型儲氣庫達容達產(chǎn)配套關(guān)鍵技術(shù)等建庫技術(shù)，以及生產(chǎn)一體化優(yōu)化與智能決策等運行關(guān)鍵技術(shù)。截至2024年底，文96儲氣庫最高庫存氣量達到6.55億立方米，超過設(shè)計庫容近0.6億立方米，在中國石化氣藏型儲氣庫領(lǐng)域開了先例。

金壇儲氣庫是中國石化第一座鹽穴儲氣庫。天然氣分公司健全完善了鹽穴儲氣庫選址、鉆完井、溶腔、不壓井作業(yè)、注采運行等全鏈條建設(shè)及生產(chǎn)管理體系。針對金壇地區(qū)多夾層鹽穴特質(zhì)，他們探索形成了多夾層鹽穴儲氣庫穩(wěn)定性評價及井位部署優(yōu)化技術(shù)、鹽穴腔體形態(tài)控制技術(shù)、畸形鹽腔修復(fù)技術(shù)、高效注氣排鹵控制技術(shù)等關(guān)鍵建庫技術(shù)，保障了造腔溶腔的質(zhì)量和效率。2016年投產(chǎn)至今，已建成投產(chǎn)15口井，注采超過120次，注采氣總量超過26億立方米。

東北油氣孤家子儲氣庫：低成本快速建成首座碳中和儲氣庫

□本報記者 張萬東

東北油氣孤家子儲氣庫是我國首個碳中和儲氣庫，建設(shè)庫容3.76億立方米，儲氣能力2.57億立方米。依托已建八屋-四平輸氣管道，氣源為松南、龍鳳山等多個氣田。

持續(xù)優(yōu)化工程設(shè)計。孤家子儲氣庫全部利用老井及閑置場站，實現(xiàn)低成本、快速建庫。儲氣庫設(shè)計運行壓力5~15兆帕，為中國石化目前設(shè)計運行壓力最低的廢棄氣藏儲氣庫，運行成本大幅降低，能耗同比降幅50%以上。

推行“六化”工程建設(shè)。孤家子儲氣庫采用“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計-工廠化預(yù)制-模塊化建設(shè)-標(biāo)準(zhǔn)化工地-信息化管理-數(shù)字化交付”一體化建造作業(yè)方式。東北油氣通過“六化”技術(shù)和管理體系，實現(xiàn)了各環(huán)節(jié)的有效銜接、產(chǎn)能區(qū)塊的快建快投，以及全生命周期成本最低。

數(shù)字智能管理引領(lǐng)。孤家子儲氣庫生產(chǎn)現(xiàn)場安裝了氣體檢測儀、溫度傳感器、壓力傳感器等智能監(jiān)控設(shè)備，通過中控自動化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)自動采集、異常自動報警、電子監(jiān)控巡檢”的運行模式。

綠色低碳運行。東北油氣在孤家子儲氣庫全面推行綠色低碳理念，在注采站利用分布式光伏、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電，在注采井場利用“風(fēng)光互補+儲能”方式全部實現(xiàn)新能源替代網(wǎng)電。

現(xiàn)場管理標(biāo)準(zhǔn)化。東北油氣梳理設(shè)備設(shè)施、流程標(biāo)識、閥門標(biāo)識、操作規(guī)程等現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化工作。目前，儲氣庫初步建成設(shè)備設(shè)施管理標(biāo)準(zhǔn)化、工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化、消防設(shè)施管理標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)場操作標(biāo)準(zhǔn)化的站庫，場站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)水平穩(wěn)步提高。