天然气地下储气库技术
储气库技术(1-5)
第十一页，共104页。
1.4 天然气地下储气库建设现状
我国地下储气库的建设远远落后于世界水平，目前建 成的只有两座：大庆喇嘛甸油田地下储气库和大张坨地 下储气库。大庆喇嘛甸油田地下储气库的主要作用是平 衡大庆油田内部用气的季节不均衡性，天津大张坨地下 储气库与陕—京输气管道相连，以平衡北京市季节性用 气不均衡性和保障安全平稳供气为主要目的。
第六页，共104页。
1.2 天然气地下储气库的作用
调节供气不均匀性的最有效手段；show
提高供气的可靠性和连续性；
提高管线利用系数和输气效率，降低输气成本和输 气系统的投资费用； 能为国家和石油公司提供原料和燃料的战略储备。 在新的石油和凝析油开采区，能保存暂时不可利用 的石油气；对老采油区，有助于提高原油采收率。
第二十六页，共104页。
1.7 发展趋势
国外地下储气库建设方面的科技进步还有：采用模块化施工技术， 加快施工进度，降低劳动强度。在气田建设时研制成功的大量施工模 块，其中一部分无需进行大的修改，就可用于地下储气库的建设。研 究各种地下储气库生产过程集约化的理论基础，通过技技术装置改造， 实现生产过程集约化，改善技术经济指标。
第十八页，共104页。
1.6 存在的问题
经济及综合分析问题 我国地下储气库的论证主要还是在技术上可行的层面
上，提出几种方案中部分方案由于在技术上不可行就否 定掉了。剩下的方案经过简单的经济论证就确定了最后 的方案。这种做法有可能会遗漏最优的方案。另外，地 下储气库的影响因素很多，应该权衡各方面的因素进行 综合评价。
第二十五页，共104页。
1.7 发展趋势
地下储气库安全防护技术研究
地下储气库安全防护技术研究随着能源需求的不断增长，石油和天然气等化石能源的勘探、开发、生产、储运等工程规模也不断增加，其中储运环节的安全问题越来越受到关注。
地下储气库作为一种重要的能源储备方式，其安全防护技术成为国内外研究的热点。
本文将从原理、分类、安全风险及防护技术等方面探讨地下储气库安全防护技术的研究现状和存在问题。
一. 地下储气库原理及分类地下储气库是利用地质空洞或储层来储存天然气的设施，其储气原理主要包括压力平衡、物理吸附和化学反应等。
压力平衡储气适用于带上盖岩层或注满了水的地下空洞，多用于较小规模的储气库；物理吸附储气则是通过填充储气材料来增加储气容量，如煤层气储气和天然气水合物储气等；化学反应储气则是利用化学反应的原理来储存气体，如储气型氢气电池。
根据储气的地层类型和设置方式，地下储气库可分为盐穴储气库、岩石储气库、压缩空气储气库和液化天然气储气库等多种类型。
二. 地下储气库安全风险分析地下储气库作为一种主要的天然气储存方式，其安全问题牵涉到人员生命安全、环境污染和经济损失等方面，因此必须重视其安全风险。
地下储气库的主要安全风险包括：一是地层穿透导致气体泄漏；二是管道泄漏导致气体外泄；三是储气库发生爆炸、闪火等事故；四是储气库化学品或其他有害物质泄漏污染地下水和土壤，造成环境影响。
这些风险的产生原因复杂，可能涉及地质、机械、设备、工艺和操作等方面。
三. 地下储气库安全防护技术现状作为一种高风险、高技术、高投入的能源储存方式，地下储气库的安全防护是至关重要的。
目前，地下储气库的安全防护技术主要包括：预防技术、控制技术、应急技术和监测技术等。
1.预防技术：主要是指在储气库设计和建设过程中，采取合理的技术措施，最大限度地消除安全隐患。
包括：地质勘探、地质勘查、地质选址、建筑设计、设备选择、材料选用等方面。
2.控制技术：主要是指在储气库运行过程中，对可能发生的安全问题采取控制措施，保障储气库的稳定性和安全性。
地下储气库技术及数值模拟
地下储气库技术及数值模拟目录第1章绪论 (1)1.1 建设地下储气库的意义 (1)1.2 天然气地下储气库系统构成及作用 (1)1.3 天然气地下储气库类型 (5)1.4 不同类型储气库特征 (9)1.5 因内外地下储气库研究现状 (10)1.6 国内外地下储气库数值模拟研究 (12)1.7 国内地下储气库建设面临的问题 (16)第2章城市燃气负荷预测及调峰储气量的确定 (16)第3章枯竭油气藏型天然气地下储气库 (20)3.1 油气藏圈闭有效性评价及开采分类 (20)3.2 储气库建设的技术要求 (22)3.3 储气库设计参数的确定 (28)3.4 储气库最优设计方案的确定 (32)3.5 储气库数值模拟 (33)3.6 大张坨地下储气库工程实践 (42)第4章含水层型天然气地下储气库 (49)第5章盐穴型天然气地下储气库 (49)第6章天然气地下储气库监测及库容量校核 (50)6.1 储气库天然气泄漏损耗的构成 (50)6.2 储气库动态监测技术 (55)6.3天然气地下储气库库容量的核实 (60)6.4 天然气储气库泄漏量的确定 (62)第7章天然气地下储气库的垫层气 (69)7.1 基本概念 (69)7.2 国内外地下储气库垫层气的研究现状 (71)7.3 惰性气体的来源及工作气的混合特征 (74)7.4 CO2深埋做地下储气库垫层气的可行性 (79)7.5 地下储气库内混气数学模型的建立及求解 (85)第8章天然气地下储气库地面注采工艺 (91)8.1 地下储气库地面系统的组成及特点 (92)第9章注采气管网及优化模拟 (98)9.1 管网的表示方法 (99)9.2 管网水力计算模型 (110)9.3 储气库地面注采气管网系统优化计算方法 (114)9.4 参数优化问题 (120)第10章天然气地下储气库的风险分析和经济评价 (121)10.1 地下储气库的风险分析 (121)10.2 地下储气库的经济性 (122)10.3 地下储气库的总费用 (124)10.4 地下储气库的单位成本 (127)10.5 各种储气方式成本对比 (128)第1章绪论1.1 建设地下储气库的意义天然气运输和消费体系不同于其他燃料，有自身的特殊性。
天然气储气方式
天然气储气方式浅析天然气储气方式一、天然气的气态储存天然气的气态储存方式分为高压储气柜储存、地下储气库储存、高压管道储存、管束储存和吸附储存等。
l、高压储气柜储存天然气高压储气柜又称定容储气柜，即其几何容积固定不变，依靠改变柜内的压力储存燃气。
优质钢材的出现和焊接技术的提高为建设高压储气柜开拓了广阔的前景。
高压储气柜按其形状分为圆筒形和球形两种。
(1)圆筒形储气柜圆筒形储气柜是两端为碟形、半球形或椭圆形封头的圆筒形容器，按安装方法的不同，可分为立式和卧式两种。
(2)球形储气柜球形储气柜一般是在工厂压制成形的球片．试组装后运到现场拼装、焊接而成，焊缝需退火处理。
2、地下储气库储存天然气的地下储存通常利用枯竭的油气田、含水多孔地层或盐矿层建造储气库。
(1)利用枯竭油气田储气为了利用地层储气，必须准确地掌握地层参数，其中包括孔隙度、渗透率、有无水浸现象、构造形状和大小、油气岩层厚度、有关井身和井结构的准确数据及地层和邻近地层隔绝的可靠性等。
以前开采过而现在枯竭的油气层，其参数无疑是已知的，因此已枯竭的油气田是最好和最可靠的地下储气库。
(2)在含水多孔地层中建造地下储气库图l示出了这种储气库的原理，天然气储库由含水砂层及一个不透气的背斜覆盖层组成，其性能和储气能力依据不同地质条件而有很大差别。
(3)利用盐矿层建造储气库利用盐矿层建造储气库储存天然气始于1 961年，目前全世界已建成盐穴储气库近50座，主要分布在美国和欧洲地区。
利用盐矿层建造储气库首先进行排盐，排盐设备流程如图2所示。
将井钻到盐层后，把各种管道安装至井下。
由工作泵将淡水通过内管压到岩盐层．饱和盐水从内管和溶解套管之间的管腔排出。
当通过几个测点测出的盐水饱和度达到一定值时，排除盐水的工作即可停止。
为了防止储气库顶部被盐水冲溶，要加入一种遮盖液，该液不溶于盐水，而浮于盐水表面。
在不断地扩大遮盖液量和改变溶解套管长度的同时，储气库的高度和直径也不断地扩大，直至达到要求为止。
天然地下储气库注采气工艺技术
天然地下储气库注采气工艺技术2．中原油田储气库管理中心3．中原油田培训中心摘要：地下储气库是输气管道的配套工程，用于满足季节调峰及管网事故应急。
通过深入分析地下储气库注采气运行特点及上下游调峰需求，结合气藏气体性质特征、气库工作参数和榆济管网工艺现状，研究形成适合中原地区枯竭气藏储气库的配套注采气工艺技术。
关键词：地下储气库；压缩机；三甘醇脱水；脱烃；管柱；井口安全控制系统地下储气库具有安全可靠、存储量大及运行成本低等优势，是干线输气管网重要的配套部分。
储气库主要用于季节调峰及突发事件应急供气，保障输气管道安全、平稳输气。
一、地面工艺流程在注气期间，来气由分输站输送至储气库注采站，经计量、分离、过滤和增压后，通过注采阀组、单井管线及采气树注人气井。
在采气期间，气井来气经单井管线、注采阀组、生产分离器、三甘醇脱水、丙烷脱烃、气体性质分析及超声波计量，再经输气管道。
注气工艺1、注气工艺流程储气库注气初期压力较低，随注气量的增加压力持续升高，注气期末注采井井口压力为24.0 MPa，地层压力达到上限工作压力[]。
注气量随着时间不同而变化，季节调峰期目标市场的最大注气量是8 月，为 167 x 104 m3/d，最小注气量是4 月，为 92 x 104 m3/d，因此注气系统设计规模为200 x l04 m3/d2、压缩机组参数注气压缩机是地下储气库的最关键设备，而压缩机工作参数选择的是否合理，关系到储气库的长期运行效率。
举例：根据榆林一济南输气管道输气压力计算，文 9 6 储气库注采站进站压力为5.91 ~6. 05 MPa，压缩机进气压力设计点为6.0MPa，允许波动范围5.0~ 7.0 MPa。
储气库的实际工作状况要求配套压缩机进口压力及排量范围要宽，以满足调峰量的要求，保证输气管线高效运行。
同时，考虑到储气库周期运行的特点，合理设计分配压缩机的1 级和2 级压缩比，满足在进气压力低时2 级出口温度不超规定，在进气压力高时一级负载不超过要求，在设计点时运行效率最高。
天然气地下储气库类型及建设关键技术论述
（ ３ ） 废 弃 矿 井 型 储 气 库 。废 弃 矿 井 型 储 气 库 是 利 用 符合 储 气条 件 的废 弃 矿井 进 行天 然气 的存 储 。 由于
气 比例非常高 ， 一般 占总储 气容量的 ５ Ｏ ％～６ ０ ％， 这是 该类型储气库 的显著特点 ； 储气库建设工程量大 、 费用 投资高 、 运行 费用高 。含水层型储气库的垫层气 比例 和 含水 岩 层 的渗 透 性密 切 相关 。例 如 ， 在一 年 的注／ 采
２ ６
西部探矿工程
２ ０ １ ５ 年第９ 期
并在非渗透性 的盖层下形成一个储气层 。含水层型储 气库 的数量仅次于枯竭 型油气藏储气库 ， 目前全球有 数量超过 ８ ０ 座 的含 水 层 型储 气 库 ， 占全 球 地 下 储 气库 总数 的 ｌ ５ ％左 右 ， 是 满 足季 节 性 调 峰 和 战略 储 备 供 气 的 一种很 好 选择 。
２ ． １ 钻 井技 术
（ １ ） 钻 井 方 式 的选 择 。在 枯 竭 油 气 藏 型 储 气 库 井 的钻井 方 式上 ， 为 了便 于储 气库 集 中管 理 、 减 少搬 井 次 数 和 节 约 储 气库 成 本 ， 主 要采 用 丛 式 井 组 设 计 。在 地 面 布置 井组 ， 每 个 井组 钻 ２ ～１ Ｏ口注采 井 不等 。新 钻 注
重 中之 重 ， 一 方 面储 气库 具 有运 行 周期 长 、 强 注 强采 和 周 期循 环 的特殊 要求 ， 这些 给 固井 带来 了严 峻挑 战 ； 另 外， 枯 竭 型油 气 藏 由于 经过 多 年 的开采 ， 地层 压 力势 必
会 大 大减 少 ， 在 固井 注 水泥 时 会带 来 压破 地 层 的风 险 ， 这些 复 杂地 质特 征 给 固井 施 工带 来 了困难 。
天然气的地下储气库建设与管理
天然气的地下储气库建设与管理天然气作为一种重要的能源资源，在现代社会中扮演着重要的角色。
为了确保天然气的供应稳定和安全，地下储气库的建设与管理显得尤为重要。
本文将就天然气的地下储气库建设和管理进行探讨。
一、地下储气库的建设地下储气库是将天然气注入地下储存，并在需要时再次提取出来供应到市场。
在建设地下储气库时，需要考虑以下几个方面。
首先，选择合适的地理位置。
地下储气库的位置应具备以下条件：地质结构稳定、地表层土壤高度密闭、地下储层具备足够的储气能力和良好的封闭条件等。
此外，地下储气库的位置应尽可能靠近天然气供应区域和主要消费区域，以提高天然气的输送效率。
其次，进行储气库的设计和施工。
储气库一般分为地下和地上两部分，地下部分包括自然地下储层和人工碎屑岩储层，地上部分包括储气设施和相关配套设备。
在设计和施工时，需要考虑储气能力、安全性、环保性和经济性等因素，并遵循国家相关的法律法规。
最后，进行储气库的监测和调试。
储气库的建设完成后，需要对其进行监测和调试，以确保其正常运行和安全稳定。
监测工作包括对储气库的地质构造、压力变化、温度变化等进行实时监测，调试工作包括对储气库的设备和管道进行检验和测试。
二、地下储气库的管理地下储气库的管理是确保其安全和高效运行的关键。
以下是地下储气库管理中的几个重要方面。
首先，进行安全管理。
地下储气库的安全管理是防止事故和避免人员伤亡的关键。
安全管理工作包括对储气库的相关设备和管道进行定期检查和维护，确保其处于良好的工作状态。
此外，还需要建立健全的安全管理制度和应急预案，确保在突发事件发生时能够迅速做出反应并采取相应的措施。
其次，进行运营管理。
地下储气库的运营管理包括储气和释放等工作。
在储气过程中，需要根据市场需求和供应能力进行调控，确保储气库的气源充足。
在释放过程中，需要根据市场需求和天然气供应情况进行安排，以平衡天然气的供需关系。
此外，还需要合理安排储气库的运行周期，以最大程度地发挥其储气和释放的作用。
国外地下储气库的技术与发展
国外地下储气库的技术与发展最早的天然气地下储气库是1916年在美国利用枯竭气田建造的，开创了地下储气的先例。
迄今在世界各地天然气地下储气设备总有效容积约250Gm3，共建立了551座地下储气库，其中425座主要是利用枯竭油气田，83座是利用含水构造层，39座是利用含盐岩层，4座是利用废弃矿井。
到目前为止，美国、加拿大、丹麦、德国、法国、前苏联和英国等，对利用枯竭油气田建造地下储气库，都已有了多年的实践，并进行了系统的研究，积累了丰富的经验。
一、建设地下储气库的规划要点天然气地下储气库主要由地下储集层、气井及地面设施等基本部分构成。
地面设施包括压缩机站、集输系统、气体处理和计量站。
地下储气库的建设需具有一定条件，要符合储气要求的技术特性，主要包括：1、地质条件的选择地下储集层应具有较高渗透性(一般在250～1000 mD)的非固结砂层，以中细砂为特征，比较结果表明：非固结砂层构造的储气容量、运行气量和气田峰值都好于固结砂层。
顶部盖层密闭性能要好，以保证竖向和侧向不漏气，选取的顶部盖层一般是由压实的层状粘土和其它细粒矿物质所组成的页岩，为致密的不渗透岩层。
弱的水驱，以避免抽气时随储气压力的降低，边水和底水进入气藏，使气藏孔隙空间的体积缩小，有效容积减少，降低采收率。
要求能承受较大波动的日回采量和注入流量。
2、完整的技术数据首先必须有确定的储气库开发参数，主要包括原枯竭油气田的孔隙度、渗透率、储集层厚度分布等值线、原始地层压力、含水饱和度以及最大储气能力、全部井数和井口压力等，这些参数能说明地质构造特点和对输配系统的要求。
在掌握原始地层参数的基础上，还需要进行技术经济分析和各种方案的比较，包括确定储气库的总容积、有效容积、气帽容积；注入和排出燃气的功率消耗；储气库充气和排气所需的时间；钻井、地面设施及与输配系统的连接等所需的投资规模。
二、数值模拟分析的研究模拟分析是80年代开始兴起的，目前已成为油气母开发、设计和监控的最重要手段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.2 天然气地下储气库的作用
调节供气不均匀性的最有效手段；show 提高供气的可靠性和连续性； 提高管线利用系数和输气效率，降低输气成 本和输气系统的投资费用； 能为国家和石油公司提供原料和燃料的战略 储备。 在新的石油和凝析油开采区，能保存暂时不 可利用的石油气；对老采油区，有助于提高原 油采收率。
20世纪70年代，国外开始应用数值模拟来研究地 下储气库从建造到注采动态运行的整个过程，美国、 德国、丹麦、意大利等国家根据不同类型储气库和 不同流动过程、地质地层以及气体种类的差异性， 提出了相应的数学模型，为储气库的实际运行提供 了理论依据，以达到经济高效地控制地下储气库的 目的。
14
4/26/2020
专题讲座
天然气地下储气库技术
4/26/2020
4/26/2020
提纲
1 天然气地下储气库技术概述 2 天然气地下储气库的选型及库址的选择 3 地下储气库库容的确定 4 地下储气库注采动态数值模拟 5 地下储气库的优化设计 6 地下储气库地面工艺技术 7 地下储气库系统仿真及优化运行 8 相关建议
10
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.4 天然气地下储气库建设现状
自1915年加拿大利用枯竭气藏建成世界上第 一个地下储气库以来，地下储气库已经经历了近 90年的发展历程。目前全世界地下储气库的总容 量已经超过5.0×1011m3。美国、欧洲及前苏联 等国家建设了大量的地下储气库。单美国从上世 纪90年代到现在就新建了近50坐地下储气库， 使得其储气库库容总量达到了2.5×1011m3的规 模。地下储气库储存的天然气满足了美国全年天 然气总需求量的1/3。
2
天然气地下储气库技术
第一章 地下储气库技术概述
4/26/2020
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.1 天然气地下储气库技术研究的意义
在天然气工业体系中，天然气储运设施是联 系天然气生产与使用的纽带，是将开采出来并 经净化处理达标的合格天然气提交给用户的不 可或缺的中间环节。
我国目前正在规划的储气库包括西气东输配套 工程—金坛盐穴储气库、中石化中原地区天然气 地下储气库、大张坨三期工程。
12
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.5 天然气地下储气库技术研究现状
一个工程的好坏关键在于设计。对地下储气库一类的 大型工程，优化的思想必须贯穿于项目实施的整个过程。 采用优化设计的方法不仅可以使地下储气库更好的满足 建设要求，而且也可以有效降低工程投资及运行管理费 用。
7
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.3 天然气地下储气库的类型
储气库主要有以下几类： 枯竭油气藏型（Depleted Reservoirs） 地下含水层型（Aquifers） 盐穴型（Salt Caverns） 煤矿矿井型（Mines） 溶洞型（Hard-Rock Caverns）
地下储气库技术涉及地质、气藏工程、采气、天然气 集输与净化、天然气管道输送和城市配气方面的相关理 论知识，而地下储气库优化设计及模拟技术是地下储气 库技术的核心。在国外，优化及数值模拟技术已经成为 地下储气库建设必不可少的手段。
13
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.5 天然气地下储气库技术研究现状
在天然气供应与消费之间，一直存在着可靠、 安全、平稳、连续供气与消费需求量季节、昼 夜、小时不均衡性的固有矛盾。解决这一矛盾 的主要措施是实行天然气储备。
4
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.1 天然气地下储气库技术研究的意义 地下储气库容量大，储气压力高，储气成本
低，是当今世界天然气的主要储存方式。天然气 地下储气库已经成为天然气输配系统的重要组成 部分，是季节安全调峰，确保连续平稳供气的重 要工程。
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.5 天然气地下储气库技术研究现状
储气库模拟基本数学模型
三维气流模型 定容无水驱封闭型枯竭气藏。
三维气水置换模型 带水驱的枯竭气藏储气库、地下含水层储气库。
三维气体混合模型 考虑了气体的渗流、注入气与垫底气之间的混合、对流和扩
散等问题。 二维气油混合模型
枯竭油藏型，考虑气油两相流动和相互传质问题
11
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.4 天然气地下储气库建设现状
我国地下储气库的建设远远落后于世界水平， 目前建成的只有两座：大庆喇嘛甸油田地下储气 库和大张坨地下储气库。大庆喇嘛甸油田地下储 气库的主要作用是平衡大庆油田内部用气的季节 不均衡性，天津大张坨地下储气库与陕—京输气 管道相连，以平衡北京市季节性用气不均衡性和 保障安全平稳供气为主要目的。
15
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.5 天然气地下储气库技术研究现状
国外目前数值模拟已经成为指导各种类型储 气库运行的重要手段，而且正逐步与经济分析模 型和地质力学模型相结合及注采应变能力，建立储气库优化运行 模型，从而带来较大的经济效益。
随着我国天然气产量的进一步增加以及其在 工业和日常生活中的日趋普遍，完善天然气管网、 建造地下储气库已经成为发展我国天然气工业的 紧迫课题。对地下储气库技术进行研究正是基于 此背景提出来的。
5
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
1.1 天然气地下储气库技术研究的意义
我国上世纪90年代开始了大规模的天然气管 网建设工程：陕—京线的贯通、西气东输管道工 程的实施，中原地区天然气管网以及陕—京二线 的规划建设将对我国天然气管网及消费布局产生 重大影响。为了解决我国华东地区、中原地区以 及北京市天然气供需之间的矛盾，这些管网工程 都配套规划了天然气地下储气库工程。因此，对 地下储气库技术进行研究具有非常重要的现实意 义。
8
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
Figure 3 Types of Underground Storage
9
4/26/2020
第一章 天然气地下储气库技术概述
Figure 4 Development of a Salt Cavern for Natural Gas Storage