地下储气库技术及数值模拟10.1 目录第1章绪论1建设地下储气库的意义1天然气地下储气库系统构成及作用1天然气地下储气库类型5不同类型储气库特征9因内外地下储气库研究现状10国内外地下储气库数值模拟研究12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虽的确定16第3章枯竭油气藏型天然气地下储气库20油气藏圈闭有效性评价及开采分类20储气库建设的技术要求22储气库设计参数的确定28储气库最优设计方案的确定32储气库数值模拟33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虽校核50储气库天然气泄漏损耗的构成50储气库动态监测技术55天然气地下储气库库容虽的核实60天然气储气库泄漏虽的确定62第7章天然气地下储气库的垫层气69基本概念69国内外地下储气库垫层气的研究现状71惰性气体的来源及工作气的混合特征74CO2深埋做地下储气库垫层气的可行性79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管网的表示方法99管网水力计算模型110储气库地面注采气管网系统优化计算方法114参数优化问题120第10章天然气地下储气库的风险分析和经济评价121地下储气库的风险分析121地下储气库的经济，性122地下储气库的总费用124地下储气库的单位成本127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。
一方面，在天然气供应和消费之间存在时间不均衡的固有矛盾，如年不均衡性、月不均衡性、日不均衡性，气量相差可以达到10—20倍；另一方面，为保证安全可靠连续的供气，还需要对意外事故、战争等进行战略储备随着天然气国际贸易和边远气田的开发，输气的距离和运时都在增加最近几年，天然气这种供、产、销矛盾有加剧的趋势通常的解决方法有：提高管线的输送压差、在地面建立各类高低压储存球罐，但这两种方式只能小范围地解决用气不均，对于城镇中型或全国范围内的大型燃气系统，都无一例外的需要一定规模的储气措施，在用气高峰，由储气设施补充供给，在用气低谷，将供气源的剩余气体在储气库中储存起来20世纪燃气工业的一项主要技术成就是利用开采后的枯竭油气田、地下含水层、含盐岩层或废矿坑来建造天然气地下储气库，用以最大限度的满足城市用气，保证供气稳定可靠，削峰填谷，平抑供气峰值波动，优化供气系统目前建造地下储气库是对城市用天然气进行季节性调峰的最合理、有效的方式之一在我国开展天然气地下储气库的建设和研究工作，不仅可以缓解沿海发达地区能源供应不足的现状，而且对于能源合理有效利用以及整个国民经济的正常运转及可持续发展都有重要的战略意义。
自20世纪初出现天然气地下储气库以来，其发展速度基本与工业发展和社会发展的速度相一致随着中国天然气工业发展的黄金时刻的到来，地下储气库必将会随之发展而且可以预见，随着知识经济和环境保护事业的发展，天然气地下储气库必将进入更快的发展时期地下储气库在未来的经济生活和社会生活中将发挥更加重要的作用今后将会在我国东部地区包括东北、华北、长江中下游地区以及西气东输沿线建设一批地下储气库，以保障这些地区的用气需要综合考虑，中国战略储备规模为全年进口气量的8.3皈合适，即能储备一个月的进口气量，储气库规模应为年总用气量的16价19%预计2015年，中国在输气管道系统配套的地下储气库总有效工作气量为93.9x108蒂1.2天然气地下储气库系统构成及作用储气库系统构成天然气地下储气库系统主要由地下气藏储气层、注米气井、压缩站、脱水站、输气干线四大部分组成此外，还包括观察井、分离器、地层水处理系统和排放系统、压力调节和计量系统、甲醇注入系统和单井加热炉，以及发电机组和其他辅助设施储气库的气体由三部分组成：垫层气、（有效气）工作气和未动用气地下气藏储气层地下气藏的地质构造，是具有一定渗透能力的多孔介质，多孔介质的孔隙为天然气的储存提供空间，而渗透率使气体能在其中流动；储层上面有非渗透性盖层，盖层通常是弯曲或是拱形的，能够阻止气体从上面溢出，同时也起到侧面遮挡作用，有时断层产生的垂直断面在储层的一侧或多侧起到封闭作用；非渗透层或底水在储层底部起封隔作用。
地下气藏分为两大类：定容气藏和水驱气藏定容气藏的四周均被非渗透层封隔，气藏的容积和形状均保持不变水驱气藏的顶部和四周是非渗透层，而在底部被水体所封闭，在水驱气藏采气时，随气藏压力降低，底水就会逐渐侵入气藏，到衰竭时，气藏除了一个很小的气顶外，其余部分均充满水具有水侵的气藏，穿过外边界存在流体流动在拟稳态流动期间，进入气藏的水侵速度决定于水的流度（有效渗透率与流体粘度之比）、气藏与水体的接触面积、气藏和水体中的压力分布1.2.1.1 注采井和观察井储气库注气井和采气井大部分合用，注采气井一般选择在构造顶部区域、物性比较好的地方一般来说，注入井中含气饱和度最高的井，即为注气期间承压最大的井，在采气时也是产量最高的井在采气时，单井流量的计算公式为：Q二C〔卅一加尸（1.1）式中Q一采气流量，UVmVdp.-关井井门压力，MPa供一开井井口压力，MPa;C,抑——通过测试得出的系数，不仅与有关持性有关，还表明油管及井在有效控制范围内储层的共同特征在注气时，单井流量的计算公式为=（L2）储气层的观察井，主要是观察犬然气在储层厚度方向的推进速度#检查盖层密封性设置*在先导性试验中.测定气水界面、观察边底水情况；监测天然气是否沿断层流到上覆层,研究储层和井筒温度变化；在含气边界附近测定压力。
观察井的选择十分重要，这种井往往是注气井也是采气井.1.2.1.3集输系统r2,1,3集输系统储气库集输系统是连接井和中心站的中间环节’与一般集输系统区别不大*只是集气管线要粗一些,容积大一些，这样才能和储气库的大井眼井相匹配，管线流速的计算公式为彳(1-3)Q=0.001368式中Q「流量，曲/爪Z>nPi上游、下游压力*MPa卜管的内径，m;T一天然气温度，KL——管绫长度.叫G-一气休相对密度；f—范宁摩阻系数a1.2.1.5中央脱水装置地下储气库总含有一定的水，有时水比较活跃，当管线中的干气注入地下后，储层中的水就会蒸发到天然气中，天然气中含水量高，就不符合管输要求，因此天然气采出后必须脱水在实际应用中，所有储气库的中心脱水装置都是用乙二醇脱水器，比较经济，且性能好，如不遇水流段塞的话，会一直运转正常122储气库的作用地下储气库主要有以下几方面的作用(1)协调供求关系与调峰缓解因各类用户对天然气需求量的不同和负荷变化而带来的供气不均衡性，其特点在时间上表现为季节(夏、冬季)、月、昼夜和小时的不均衡性在冬季取暖季节，由于取暖用燃气装置、热电中心、家庭和地区锅炉房、工业企业锅炉房等用气负荷的增大，使耗气的季节性不均衡性表现得最为突出。
2)实施战略储备，保证供气的可靠性和连续性当国家内乱、政治动荡、气源或上游输气系统故障和设施停产检修等，都可能造成供气中断，地下储气库可作为补充气源当供气中断时，抽取储气库中的天然气，保证向固定用户连续供气,提高供气的可靠性，这对天然气来源主要依赖进口的国家尤为重要如今西欧的储气能力能解决主气源中断至少6个月的连续供气，法国的战略储备量相当于110天的平均消费量对天然气出口国而言，为了履行长期供气合同，为用户提供连续、安全、平稳的供气，就不允许出现供气中断问题俄罗斯是天然气出口大国，是当今世界上。