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技术专题-储气库出砂机理、预测及防控理论与技术

发布者:PSCCL  发布时间:2022-1-19 10:52:56

地下储气库是天然气战略储备、应急供气和季节调峰等功能于一体,对于天然气能源安全保障具有重要意义。 地下储气库类型主要有含水层储气库、枯竭油气藏型储气库、盐穴储气库和废弃矿坑储气库等。其中,枯竭油气藏型储气库在世界及我国储气库中占主要形式。由于生产需求和井数限制,储气库气井的注气和采气速度和强度均远高于传统气藏气井产量,高达后者的数倍甚至数十倍;在长周期交变注采工况下,储气库砂岩储层的出砂风险大大加剧,造成一系列危害和问题,并对出砂防控带来新的挑战。

 

注:本图片来自Baidu和Bing搜索引擎,仅为公益科普使用。如有侵权,敬请告知移除。

 

油气藏型储气库气井生产的基本特点主要有:(1) 一年内完成工作气量的一次注入与采出过程,长周期交替注采循环;(2) 储气库注采气量是常规气藏日采气量数倍、数十倍甚至更高,注采气量和强度高;(3) 储气库注气过程增压,采气过程降压,在一个注采周期内压力波动区间高。上述长周期高流速交替注采的生产特点,决定了储气库建设与开发的特殊性和复杂性,并引发储气库储层在注采周期内地应力、流体流动和气水界面运移的复杂交替变化行为,以及固体颗粒的复杂剥落和运移。

 

 

生产过程中的砂粒产出是不同类型易出砂油气储层的共性问题,涉及中高渗疏松砂岩储层、碳酸盐岩储层、天然气水合物藏、煤层气储层等,其出砂机理及其影响因素十分复杂。其中,疏松砂岩储层的出砂机理和特征是长久以来的重点研究目标。高效开采(防砂)实验室通过微观出砂实验模拟,基于储层砂粒粒径、胶结强度、微流场和微应力场分布的非均质性和随机特性,提出了非均质弱胶结砂岩储层的孔隙液化、类蚯蚓洞、连续坍塌三种微观出砂形态和机理,试图从微观视角考察砂粒的剥落顺序和运移规律,解释出砂的本质,丰富和发展出砂机理及认识。

 


对于油气藏型储气库储层,其出砂过程除了受上述常规砂岩油气藏的出砂机理控制外,由于其本身生产工况的特殊性,出砂过程和机理与常规油气藏有较大差异。储气库储层在注气和生产两个阶段的砂粒剥落、运移及出砂过程。

中高渗储层和储气库的出砂模拟与预测,需要考虑储层物性的非均质性和随机特性的微观出砂模拟技术,可实现近井储层的微观出砂形态可视化模拟及规律预测,是油气藏出砂模拟技术的未来研究要点。相对于传统易出砂油气藏,储气库气井出砂防控尚属“新”领域。要实现储气库气井的高效长效控砂生产,需要避免传统疏松砂岩油气藏的早期“被动防砂”模式,提前研究,早期介入,主动控砂。并且,将防砂措施的“单井作业”观念提升到“出砂管理”或“流固控制”的理念,根据不同生产周期的动态出砂规律,从宏观管理角度制定出砂控制的技术政策,并提供具体智能化防砂工艺优化,给予工程实现。在油气能源行业智能化发展和数字化转型的大背景下,自主国产化的储气库气井出砂模拟和控砂完井设计软件平台也是重大技术需求。

 

高效开采(防砂)完井实验室近年来致力于储气库出砂机理和出砂预测以防控砂技术研究,目前形成如下积累,欢迎交流合作。

发明专利申请: 一种用于储气库气井储层的注采一体化新型防砂筛管

计算机软件:UGGS_SAND 1.0-油气藏型储气库气井出砂预测与防砂优化设计软件

●实验平台:储气库/注水/地热井交变吞吐出砂与控砂模拟实验系统

●研究论文:隋义勇, 林堂茂, 刘翔,董长银等. 循环应力对储气库岩石微观结构及力学性质影响数值模拟[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2020, 44(2): 78-84.

 

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