油田勘探开发理论知识教学内容新能源板块储气库讲课课件

油田勘探开发理论知识教学内容

新能源板块（储气库）2一、什么是地下储气库？二、目前发展现状三、华北油田特点四、华北储气库研究历程五、华北储气库研究现状六、华北储气库目标的特殊性七、问题与发展提纲3地下储气库是将从天然气田采出的天然气重新注如入地下可以保存气体的空间而形成的一种人工气田或气藏。天然气具有热值高、环境污染小和经济效益高等方面的优点，但由于天然气生产和消费的特殊性，在天然气的供应和消费之间存在着可靠、安全、平衡和连续供气与消费需求量在时间上不均衡的固有矛盾储气库作为一种安全供气、调峰的手段和方法，目前被世界各国开发利用天然气时所广泛采用，它可以很好的解决供气的不稳定性与安全平稳供气要求之间的矛盾。一、什么是地下储气库？4天然气地下储气库的出现基于两个事实：一是天然气工业有较大的发展；二是天然气的用户有较大的增加。目前为止，天然气地下储气库的发展已将近一个世纪，并已逐渐形成一门独立的学科。一、什么是地下储气库？5地下储气库的作用主要有：

1）安全供气。供气系统的维护与维修及管线不可抗力的毁损在所难免，充沛的气源可保证安全应急供气；

2）平稳供气。满足年调峰、季节调峰、日调峰的波动需求；

3）对大型长输管道的补充；

4）战略储备；

5）进行商业运作，可获得良好的经济效益。一、什么是地下储气库？61915：加拿大首次在安大略省WELLAND气田实验储气1916：美国在纽约BUFFALO附近的ZOAR的枯竭气田利用气层储气1954：美国在CALG的纽约城气田首次利用油田储气1958：美国在肯塔基首次利用含水层储气1959：前苏联建成第一个盐层地下储气库1961：在美国首次利用盐穴储气1963：在美国克罗拉多DENVER附近首次利用废矿储气目前：各种类型储气库均针对性的使用1发展历程7（1）废弃油气藏：利用原有的已经枯竭的油田或气田改建，是最容易建库的一种类型。泥岩盖层砂岩储层油气层2基本类型8（2）含水层构造：利用地下密闭的含水层构造通过注气驱水形成人造气藏。泥岩盖层砂岩储层水层2基本类型9（3）盐穴地下储气库：在地下盐层或盐丘中利用水溶开采方式形成地下洞穴并储存油气。（4）矿坑及岩洞地下储气库：利用废弃的采矿洞穴改建的地下储气库或在山体中开凿的岩洞建设的地下储气库。2基本类型10类型储存介质储存方法工作原理优越性缺点用途枯竭油气藏原始饱和油气水的孔隙性渗透地层由注入气体把原始液体加压并驱动气体压缩膨胀及液体的可压缩性结合流动特点注入采出储气量大，可利用油气田原有设施地面处理要求高，垫气量大，部分垫气无法回收季节调峰与战略储备含水层原始饱和水的孔隙性渗透地层由注入气体把原始液体加压并驱动气体压缩膨胀及液体的可压缩性结合流动特点注入采出储气量大勘探风险大，垫气不能完全回收同上盐穴利用水溶形成的洞穴气体压缩挤出卤水气体压缩与膨胀工作气量比例高，可完全回收垫气卤水排放处理困难，有可能出现漏气日、周、季节调峰废矿采矿后形成的洞穴充水后用气体压缩挤出水气体压缩与膨胀同上易发生漏气现象，容量小同上不同类型储气库技术对比11一、什么是地下储气库？二、目前发展现状三、华北油田特点四、华北储气库研究历程五、华北储气库研究现状六、华北储气库目标的特殊性七、问题与发展提纲121国外地下储气库现状欧洲天然气月度产量变化曲线131国外地下储气库现状目前全球范围内地下储气库已经成为调峰和应急的主要方式，储气库工作气量占总消费量比例平均为15%左右，美国16%，俄罗斯22%。中石油应急调峰能力非常薄弱，2008年底储气库工作气量约17亿方，不到总商品气量的3%。14由于地下储气库在调峰和保障供气安全上具有不可替代的作用,因而地下储气库的建设受到许多国家的重视,天然气生产和消费大国都把地下储气库的建设作为整个天然气上下游一体化利用的一个重要组成部分进行总体规划。欧美国家都在不断加大储气库的建设力度,增大储气量,除了常规的调峰应急外,已经开始研究建立天然气的战略储备。美国已经就长输管网地下储气库建立相关的法律加以约束,欧洲国家也有立法的趋势。1国外地下储气库现状15目前在全世界范围内已建的储气库主要以枯竭油气藏和含水层建库为主，而利用盐穴、废弃矿坑建库因条件限制数量较少。目前，世界上共建有地下储气库约634座，总工作气量约3400亿方，共有气库采气井23000口。世界用气量约23000亿方，其中约15%由地下储气库进行调节。1国外地下储气库现状16截止2002年17各种类型地下储气库数量及所占比例18

过去的30年是地下储气库迅速发展的30年欧洲和中亚的储气库带动世界储气库工业的发展19储气方式投资费用（元/米3储气量）地下储气枯竭油气田0.4～2.1含水层储气库2.5～4.2盐穴储气3.3～5.8液化天然气（LNG）储存40～50高压球罐储气400～500高压管网储气300～400不同储气方式投资对比表与其它各种储气调峰方式的建设投资比较，利用地下储气库储气最为经济，其中又以建设枯竭油气藏地下储气库建设投资最低。202国内地下储气库研究现状在近几年天然气快速发展的基础上，随着进口气量的迅速增长，中石油天然气即将进入跨越式发展的新阶段，与此同时也将面临更大范围、更大规模的调峰和应急问题。2010年国外气引进后，储气库调峰将成为重要的供气安全保证手段。因此，有必要进行统筹规划，加快储气库的筛选和建设，确保安全平稳供气。21

峰谷差：2006年2500万方/日、2007年2800万方/日、2008年2700万方/日，峰谷差基本都在1.2倍以上2006年~2008年中石油天然气产量运行曲线中石油产量波动状况2国内地下储气库研究现状22（1）已建储气库1975年大庆喇嘛甸油田北块萨1组气层建成地下储气库，设计日注采气10万方/日，1983年开始注气运行。1999年喇嘛甸储气库扩建，日注采气能力提高到60万方/日，年调峰量1亿方。2国内地下储气库研究现状23京、津地区储气库建设情况表京津地区目前有6座用于城市调峰的地下储气库，都位于大港板桥油气区，设计工作气量30.3亿方，目前实际达到的工作气量为17亿方。目前投产时间最早的大张坨储气库也只运行了八个完整注采周期。

储气库设计库容量108m3设计工作气量108m32008年达到工作气量108m32008年达到最大日采气能104m3大张坨16661000板8764.651.91.2300板中北24.48115.5900板中南9.74.71.6600板8087.634.171.9200板8284.692.571100合计67.1530.3417.231002国内地下储气库研究现状24目前五座地下储气库正在紧张的建设之中，其中华北地区的三座储气库设计工作气量可达到7.5亿方；长三角地区两座储气库设计工作气量可以达到19.6亿方。2国内地下储气库研究现状（2）正建储气库25目前正在开展研究的储气库建设目标主要有华北地区的苏桥储气库群、雁翎储气库、孙虎储气库和东北地区的双6储气库。（3）准备建设的储气库2国内地下储气库研究现状序号规划

研究程度存在问题及建库风险库址1苏4正在开展可研埋藏深，储层为低孔低渗的碳酸岩，投资较高2雁翎正在开展可研构造幅度低，建库周期长，投资较高3苏1正在开展可研埋藏深，储层为低孔低渗的碳酸岩，投资较高4苏20正在开展可研规模小，不宜单独建库5文23完成可研文23-6X井下有落物，修井难度大6孙虎三维地震的采集、处理、解释储盖层参数及分布情况不清，需钻资料井7双6正在开展可研261）气藏改建地下储气库技术基本成熟2）枯竭油藏改建地下储气库技术正在摸索之中3）盐穴储气库的研究取得了进步4）水层储气库的研究刚开始起步2国内地下储气库研究现状（4）研究技术现状27一、什么是地下储气库？二、目前发展现状三、华北油田特点四、华北储气库研究历程五、华北储气库研究现状六、华北储气库目标的特殊性七、问题与发展提纲28潜山油藏。埋深一般在3500米左右，最深的苏桥油气田达到5000米。砂岩油藏。油藏埋深一般为2500～3300米，最深的留70-39断块井深达到3700米。纵向上含油井段长，层间差异性大，如岔河集油田部分含油井段长达500米，渗透率级差10倍以上。（3）油藏埋藏深，纵向上含油井段长，层间差异大2、面临问题29一、什么是地下储气库？二、目前发展现状三、华北油田特点四、华北储气库研究历程五、华北储气库研究现状六、华北储气库目标的特殊性七、问题与发展提纲30陕京线陕京二线

任丘华北油田位于北京南100多公里，地理位置极其优越，随着北京市气化率的不断提高，对天然气的需求量显著增加。为了解决陕京二线的供气安全和季节调峰问题，需要在北京附近建设一些易注易采的地下储气库。为此，设计的陕京二线经过华北油田。1地理位置312储气库研究工作历程作为保障陕甘宁天然气安全平稳供应北京的配套工程，华北油田从上世纪90年代初，就开始了油气藏改建地下储气库的相关研究工作，初期主要是储气库的筛选工作，筛选范围覆盖了华北北部的廊固凹陷及中部的饶阳凹陷，共有油气藏94个，其中油藏60个。认为文23、顾辛庄、京58以及任11山头4个油气藏油藏具备改建为地下储气库的条件。322储气库研究工作历程1998年-2000年，开展了京58油藏改建储气库的研究工作。2004年，根据股份公司的要求，由华北油田组织开展任11、京58油藏和文23气藏改建储气库可行性研究工作。华北油田公司组织华北油田勘探开发研究院、采油工艺研究院、华北石油管理局钻井工艺研究院、CPE华北油田分公司和中石油廊坊分院等单位开展了研究工作。332006年，根据集团公司原副总经理苏树林的要求，对华北油田范围内可作为储气库的潜山（含油气、含水）进行了筛选，确定在苏4潜山气藏、雁翎潜山油藏和孙虎潜山开展改建储气库的可行性研究，在鄚3、留北、龙虎庄潜山油藏和苏1、苏49、苏20气藏以及高阳潜山开展改建储气库的预可行性研究工作。由华北油田承担的预可行性研究工作已经完成，并于2008年4月～18日通过了股份公司组织的专家审查。2储气库研究工作历程34截止到目前，根据股份公司的要求和北京华油天然气有限公司的委托，完成了文23、永22、京51气藏和任11裂缝性潜山油藏改建地下储气库的可行性研究工作，目前正在开展苏1、苏20气藏改建储气库的可行性研究工作；完成了永22、京51气藏改建储气库的初步设计工作，并承担了京58、永22和京51储气库的现场跟踪实施研究工作。2储气库研究工作历程35一、什么是地下储气库？二、目前发展现状三、华北油田特点四、华北储气库研究历程五、华北储气库研究现状六、华北储气库目标的特殊性七、问题与发展提纲361研究工作现状改建地下储气库建设工作步骤大体可分为：

目标筛选预可研可研初设现场施工运行37华北油田自1994年至今陆续开展了已开发油气藏改建地下储气库的筛选、预可研、可研、初设以及施工图设计等相关研究工作。

1研究工作现状38（1）京58库群目前已经进入现场施工阶段在初步设计工作完成以后，组织相关人员在钻井过程中及时密切跟踪评价58、永22以及京51三个储气库的每一口井的钻井实施情况，通过分析及时调整地质设计，从而保证了库群现场施工工作的顺利实施；2取得的主要成果39(2)任11潜山油藏改建地下储气库的可行性研究工作已经完成由于利用油藏改建地下储气库在国内还没有先例，特别是利用潜山油藏改建储气库国外也没见类似的实例，因此任11潜山建库难度较大。在安排可行性研究工作时，要求国内和国外同步进行研究，最终通过综合分析认识得到合理的研究结论。目前，国内、国外研究工作已全部结束。2取得的主要成果40(3)完成了华北油田范围内改建地下储气库库址的筛选工作华北油田对油区范围内可作为储气库的潜山（含油气、含水）开展筛选工作。筛选出了雁翎、莫3潜山油藏、孙虎含水潜山构造以及苏桥潜山带等11区块作为改建地下储气库的研究目标。2取得的主要成果41(4)根据要求开展了相关的预可研以及科研工作根据已筛选的目标，有针对性可开展建库评价工作。目前，已经完成了鄚3、留北等目标的预可行性研究；并在此基础上，基本完成了苏侨储气库群、雁翎潜山的可行性研究工作。2取得的主要成果42一、什么是地下储气库？二、目前发展现状三、华北油田特点四、华北储气库研究历程五、华北储气库研究现状六、华北储气库目标的特殊性七、问题与发展提纲431地下储气库库址筛选原则地理位置：尽量选在大用户、大供配气枢纽及输气干线附近，一般距主要用户或长输管线200km以内。选择类型：优先选择气藏、油气藏或油藏构造改建地下储气库。其次为含水层或盐穴建设地下储气库。地质条件：构造落实且简单、埋藏适中、密封条件好；盖层封闭性好；储层物性好、厚度大、连通性好、分布稳定，具有一定的储气规模；构造上已钻的井较少，井况较简单。地面条件：交通便利，地面条件简单，易于建库。44开展储气库的可行性研究主要需要完成以下几个方面的工作：1)、进行改建储气库必须的地质条件研究以落实圈闭存储条件；

2)、进行油气藏工程研究以落实储气库的注采气能力；

3)、进行改建地下储气库相关参数的可行性研究用以得到最佳的运行参数及运行设计方案。

2研究方法和工作步骤45地质研究油气藏工程研究密封性地质特征储层特征油气藏类型储量复核油气藏生产动态分析动态法储量计算单井注采气能力计算基础建库参数研究库容大小压力区间工作气量垫气量运行周期建库可行性方案设计注采井网运行方式观察井设置建库周期推荐方案指标预测可行性研究结论不同类型油气藏改建地下储气库可行性研究工作流程图。具体的工作流程如下：46气藏改建储气库可行性研究是一项系统工程，涉及地质、采气工程、钻井工程、地面工程、经济评价等多个学科，研究过程中要相互协调、配合。在地质可行性研究方面要重点完成三个方面的工作。◆气藏地质特征的研究。主要是落实储量规模、断层及盖层的密封性研究；◆气藏工程研究。主要是分析气藏开采效果、落实气藏的动态储量、评价气井的注采气能力以及储气库的基础参数；◆可行性方案设计。主要研究储气库的运行方案。47例子：文23储气库可行性研究48文23气藏在文安油气田的北部，地处河北省文安县境内，构造位置处于霸县凹陷文安斜坡的最东侧，苏桥潜山带的南端。文23气藏含气面积1.7km2，天然气地质储量11.91×108m3。49从上到下钻遇的地层为：第四系、第三系、二叠系、石炭系以及奥陶系部分地层。二叠系上石盒子组下段Ⅰ气层组为气藏产层。地层特征

50是由4条断层围成的一个断垒。内部发育两条北东向断层。构造高点在新文23-6x井附近，埋藏深度2640m。构造特征

51（1）改建储气库的地质条件从地质研究的角度来看，判断一个油气藏能否改建地下储气库主要应该论证以下三个方面的问题，即储层能否储气、能否安全储气（是否会发生泄漏）以及最大的储存空间。52密封性研究工作主要是解决储气库能否安全储气的问题。其研究内容主要包括两个部分：断层和盖层的密封性研究。

储气库盖层的密封性研究主要需要落实以下几方面的情况：盖层分布是否稳定、盖层厚度是否够大、盖层岩性是否为不渗透储层。在进行断层的密封性研究时主要是利用常规的地质研究方法对断层的侧向封堵性进行研究，判断断层是否开启，能否对储气库形成有效的封闭。1）密封性研究

53①

盖层的密封条件文23气藏盖层岩性为一套以泥岩为主的砂泥岩组合，盖层厚度在400m以上。其泥岩层分布均较稳定，厚度较大，单层厚度9～34m，具有可靠的遮挡能力。1）密封性研究

54②

断层的密封性文23气藏四周共有6条断层，在气藏形成的历史过程中，都起到了良好的封堵作用，

同时，由于气藏自形成保存至今，充分说明其盖层和断层的密封性良好。

55油气藏类型及储气层特征研究工作主要是解决储气库能否储气的问题。通过对油气藏类型的研究可以大体的知道储气库的构造形态、储层的流体性质、油气水界面及地层压力和温度系统等基本地质特征，对油气藏形成一个整体的认识。2）气藏类型及储层特征56根据资料统计，文23气藏为中孔、低渗透储层。砂层横向分布稳定，连通率高；平面上，构造高部位气层发育；纵向上气层分布井段集中。气藏具有统一的气水界面，深度为2764m。凝析油含量为194g/m3，属于凝析油含量中等的构造凝析气藏。2）气藏类型及储层特征57（2）油气藏工程研究开展生产动态分析工作主要是利用油气藏工程方法对油气藏的开采特征进行分析，目的是对油气藏的开发动态形成一个清晰明确的认识，进一步对以后的建库工作起到相应的指导作用。

58（2）油气藏工程研究1）气藏的开采特征：气藏已处于开发后期；试油及生产资料证实，气藏存在边水，但不活跃，表现为封闭气藏的开采特征；

具有统一的压力系统。从不同井历年的压力变化可以看出，断块内各井的压力变化趋势基本一致。592）动态储量计算由于动态法储量是利用最新的动态资料，通过物质平衡方法计算得到的地质储量，因此动态法储量可以反映出目前状况下油气藏最真实的地质储量。

（2）油气藏工程研究602）动态储量计算对于封闭性气藏，以P/Z为纵坐标，Gp为横坐标，作P/Z与Gp的线性回归，当确定废弃视地层压力Pa/Za后，即可确定天然气可采储量。当视地层压力为零时，计算出的值即为天然气地质储量。

（2）油气藏工程研究612）动态储量计算利用文23断块的动静态数据得到相应的压降关系曲线。据此计算凝析气地质储量为7.93×108m3，其中天然气储量7.64×108m3。（2）油气藏工程研究623）气井注采气能力分析

利用常规的系统试井方法和一点法公式可以得到气井的产能方程以及无阻流量。系统试井方法一点法公式633）气井注采气能力分析

根据文23气藏系统试井资料和试气时取得的资料，利用稳定试井方法和一点法得到投产初期的产能方程。

文23气藏气井产能方程643）注采气能力分析得到气井产能方程以后利用节点分析方法并结合气井垂直管流计算公式，最终确定文23断块注采气井合理的注采气能力为25×104m3/d。产能方程节点分析方法最小携液量计算公式最大冲蚀流量计算公式单井的注采气能力653）注采气能力分析66（3）改建地下储气库可行性研究1）地下储气库运行参数研究与设计

文23气库的库容量为7.93×108m3，有效工作气量为3.9×108m3，垫气量为3.9×108m3，上限压力为27.3MPa,下限压力为13MPa。气库名设计参数库容108m3工作气量108m3总垫气量108m3基础垫气量108m3附加垫气量108m3上限压力MPa下限压力MPa文23储气库7.933.94.031.013.0227.31367（3）改建地下储气库可行性研究2）可行性方案设计

综合对比分析各方案指标后，认为方案十作为文23储气库的运行方案较为合理。

683）推荐方案的主要技术指标如下：有效库容7.93×108m3；工作气规模3.9×108m3，垫气量4.03×108m3；注气末地层压力27.3MPa，采气末地层压力13MPa，井口压力8.8MPa；安排工作井13口，全部设计为新钻井。69特殊性和复杂性：灰岩油气藏、埋藏深、断块破碎、物性差；开采时间较长、老井井数多、井况复杂、处理难度较大并且流体分布和流体性质复杂（含H2S）；建库时间长、注采能力低、建库所需井数较多、井型复杂、投资较多；应对措施：研究使用适合于潜山油藏的库容评价方法、采用水平井、进行防砂、大规模酸化、上除硫装置、先导试验研究、分期建库、以库群的形式联合建库。3研究目标的特殊性70一、什么是地下储气库？二、目前发展现状三、华北油田特点四、华北储气库研究历程