第七章天然气地下储气库的垫层气第七章天然气地下储气库的垫层气中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）天然气地下储气库的垫层气天然气地下储气库的垫层气一、基本概念二、国内外地下储气库垫层气的研究现状三、惰性气体的来源与工作气的混合特征四、CO2埋深作地下储气库垫层气的可行性五、地下储气库内混气数学模型的建立及求解1.垫层气的定义天然气地下储气库需要垫层气来维持储库一定的压力和容积，以抑制地层水流动，防止水体侵入和保证储库工作的稳定性，垫层气是地下储气库中储气量的一部分，在储气库调峰运行注采操作过程中不被采出。垫层气定义为：储库正常运行期间，达到预期规定回采量时，储气库内剩余气体称为垫层气。一、基本概念一、基本概念2.垫层气的构成地下储气库总垫层气量可分为两部分：（1）基础垫层气量储气库压力降低到无法开采时，储气库内残存天然气量，称为“死气”，由气体吸附，相弥散和毛细管堵塞等原因引起。确定不可回收垫层气量的两个基本因素：水侵率和枯竭时的储库平均压力。不可回收的垫层气量无法开采，在储库建设中被称为基础垫层气量。（2）附加垫层气量基础垫层气量基础上，为保证采气井能达到最低设计产气量所需增加的垫层气量。若储库运行最低压力值升高或降低，附加垫层气量将增多或减少。3.垫层气的作用垫层气的主要作用：（1）给储库提供能量，使储气库在采气末期也能维持一定地层压力，从而保证调峰季节从储气库采出所储存的气量，以满足向用户地区输气的条件。（2）抑制地层水流动，防止水体侵入储气库，保证储库工作稳定性。（3）提高气井产量，减少天然气在压缩机站的压缩级数。储库设计中，要正确确定垫层气量和有效气量：垫层气量越大，所维持储气库地层压力就会越高，所需采气井数目就越少，但随垫层气量增大，储库的有效注采工作气量就要相应较少，整个储气库生产能力就会降低，采收率大为降低，储气成本增大。决定储气库中垫层气量的因数：储层深度、地层物质物理参数、地层厚度、储气库运行制度、气井运行工艺制度及抽气结束时井口气压等。4.惰性气体替代天然气作垫层气惰性气体作垫层气的优点有：（1）替换出天然气供用户使用。（2）节省有价值的天然气，否则这部分天然气将被浪费掉。（3）如将采出的天然气以市场价格售出，那么公用事业的消费者和股东能共享目前天然气市场价格与最出入库时的价格之差。不能选用惰性气体作为垫层气的储气库：（1）总容积小于8500×10m3。（2）注采井和观察井少于10口。（3）储层有天然气裂缝。假设用惰性气体代替20%的垫层气，且惰性气体价格是天然气的一半，那么容积8500×10m3的储气库用惰性气体作为垫层气的最大经济效益是30万元，数额不足以支付数据采集，工程分析和储层模拟的费用，无法会受到预期的经济效果。天然气地下储气库的垫层气天然气地下储气库的垫层气一、基本概念二、国内外地下储气库垫层气的研究现状三、惰性气体的来源与工作气的混合特征四、CO2埋深作地下储气库垫层气的可行性五、地下储气库内混气数学模型的建立及求解1.采用惰性气体作垫层气的经验法国储气库第一个开展采用低价惰性气体替换天然气。法国贝讷储气库原储存合成气（氢和二氧化碳），1972年开始转为天然气储气库。采用向储气库一侧注入标准天然气，另一侧采出合成气的方法替换。转库结束时，用天然气替换全部工作气和40%合成气垫层气体积，其余60%合成气滞留在储库外侧，充当垫层气维持储库压力。随后又向爱普特河畔圣克莱尔储气库，杰尔米尼苏斯和圣依利儿储气库推行惰性气体作垫层气。3个储气库中，惰性气体占总垫层气量20%。储库运行中，工作气全部达到热值标准，没有被惰性气体污染。二、国内外地下储气库垫层二、国内外地下储气库垫层气量的研究现状气量的研究现状美国储气库1986年，美国气体研究所开发一种能被美国天然气工业采用的系统方法，选取德克萨斯输气公司的汉森储气库作为实力分析，在储库构造西侧注入氮气，长期模型运行，采出气中未检测到氮气。丹麦储气库1981-1985年，对丹麦南部岑讷市附近含水层构造用氮气作垫层气进行可行性研究，采用三维两相油藏模拟计算模型，分析以...
