含水层储气库地质选址和钻完井技术研究.pdfVIP

含水层储气库地质选址与钻完井技术研究 李景翠1 申瑞臣2 屈平1 高跃宾2 (1．中国石油集团钻井工程技术研究院；2．中国石油勘探开发研究院廊坊分院) 摘要地下储气库的建造可调节供应和消费之间存在的时间和空间的不均衡性，并且可以 确保用户的不连续用气。随着西气东输二线储气库的全面推进，含水层储气库的研究工作正在全 面展开。本文详细分析了含水层储气库的国内外建库现状、优缺点、趋势和有无垫层气注人情况 下储气库的形成机理；提出了以水力压头测试法为主，抽水试验法和气体注入法为辅的3种地质 选址的方法。在对含水层储气库井型和钻完井技术进行分析的基础上，通过对射孔完井方式模拟 试验的分析，提出在不同的地层，射孔完井层段的长度和注采速度对出水量和采气周期的影响是 不同的。本文的研究可为今后我国含水层储库的选址和钻完井技术提供一定的理论依据。 关键词地下储气库含水层钻井完井 21世纪我国能源结构发生了很大变化，天然气作为一种新的替代能源，其用气量日益 增多。由于天然气自身的特殊性——供应和消费之间存在时间和空间的不均衡性以及用户用 气的不连续性，为调节这种产、供、销之间的矛盾，可利用地下储气库来实现这种用气调 峰。为降低供气系统的运作成本，提高该系统的运行效率，储气库最好建在用气单位附近。 当用气单位附近没有适宜储气库建设所需的枯竭油气藏或岩盐层时，可寻找适宜的含水构造 来建设地下储气库。因此，非常有必要对建设含水层储气库的理论和技术进行研究。 一、含水层储气库的国内外发展现状和趋势 1958年，美国在芝加哥的肯塔基建成了世界上第一个含水层型地下储气库，并且美国 也是拥有含水层储气库最多的国家，共有47座。1968年苏联建造了一座水平状的含水层储 气库。法国是目前拥有含水层储气库比例最高的国家，共15座储气库中有12座含水层型地 下储气库。俄罗斯卡西莫夫地下储气库是世界上最大的含水层地下储气库，有效储气量达 大约为总储气量的20％。 与枯竭油藏储库和盐穴储气库相比，含水层作为储气库有以下优缺点： (1)优点： ①含水层储气库中只存在气水两相，渗流机理较枯竭油藏简单，为储库的建设和运行减 少了技术上的难点； ②含水层构造完整，钻井完井一次到位，减少了工程施工的难度、时间和费用； ③可用于建造地下储气库的含水构造分布很广，为储气库的选址提供了地质资源； ④与盐穴储气库相比，含水层储气库的储集空间比较大，可用于更大规模的用气调峰。 (2)缺点： 一192— ①含水层储气库的建库周期较长，风险较大； ②注采气体时，气水界面较难控制； ③需钻一定数量的注采井、监测井、排水井，工程量大，投资和操作费用较高。 ④为保证采气结束时地层压力的要求，需注人一定体积的垫层气。这部分垫层气很可能 成为“死气”，加大了储气库的投资。 ⑤含水层储气库的投资要高于枯竭油气藏储气库和盐穴储气库。 目前国外含水层储气库的建设呈现出两大发展趋势： (1)地下储气库向大型化发展。目前世界上最大的含水层储气库库容达到200×10sm，， 108m3。 工作气量达到90X (2)灵活性大、周转率较高的小型含水层储气库的建造。这种气库生产能力及调峰能力 强，见效快。 含水层储气库的建库技术呈现以下几个发展趋势： (1)定向井、丛式定向井、水平井技术等钻完井工程技术用于储气库的建设中。 (2)含水层储气库领域的技术研究主要包括：将储气库建设与提高原油采收率相结合的 建库技术、大幅度提高单井产能的钻完井技术、减少垫气量的垫气混相技术、低幅度水平层 建库技术、储气库泄漏监测与泡沫堵漏技术等。 (3)在建造含水层储气库时一般采用数值模拟的方法来指导储库的建造和整个注采气过程。 由于含水层型地下储气库建库所需工作量大、勘探时间较长，投资较大，风险也较大， 因此国内利用含水层改建地下储气库还没有先例，非常缺乏必要的理论和实践经验。 含水层储气库的形成机理 含水层储气库是地下储气库的一种形式。这种储气库是通过往地下含水层中注入高压气 体，将岩层孔隙中的水驱替出去，并在非渗透性的含水盖层下形成储气场所，成为一个人工 气藏，其形成过程有两种情况： 1．无垫层气注入 最初储库完全被水所充满，初建含水层储气库时，气体在