巖性氣藏儲(chǔ)氣庫(kù)庫(kù)址選擇與效果分析

楊瓊警，田婉玲，王亞蘭，孫建偉

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田氣田開發(fā)事業(yè)部，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西西安 710016；3.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶分公司，陜西西安 710200；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710299）

天然氣作為一種商品，具有生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和銷售的屬性，而氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)具有建設(shè)費(fèi)用低、安全性能高、儲(chǔ)存規(guī)模大的特點(diǎn)[1]，成為天然氣儲(chǔ)存的主要設(shè)施之一[2]，目前發(fā)達(dá)國(guó)家的地下儲(chǔ)氣庫(kù)技術(shù)比較成熟，而我國(guó)還處在起步階段，沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，為了適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)天然氣資源需求的不斷增加而季節(jié)調(diào)峰供應(yīng)存在缺口的新情勢(shì)，迫切需要建立大型地下儲(chǔ)氣庫(kù)以及形成適合我國(guó)地質(zhì)特征的地下儲(chǔ)氣庫(kù)配套技術(shù)。

長(zhǎng)慶氣區(qū)作為我國(guó)最大的天然氣生產(chǎn)基地，年產(chǎn)天然氣量460×108m3以上，是我國(guó)陸上天然氣管網(wǎng)樞紐中心，具備儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)的天然優(yōu)勢(shì)。但是，長(zhǎng)慶氣區(qū)主要為巖性圈閉氣藏，具有“滲透率低、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、無(wú)明顯封閉邊界”等特征，庫(kù)址篩選難度大，經(jīng)過(guò)六年多的探索和研究成功篩選儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)有利區(qū)4個(gè)，建成運(yùn)行儲(chǔ)氣庫(kù)1座，并針對(duì)巖性氣藏形成了一套科學(xué)的儲(chǔ)氣庫(kù)庫(kù)址篩選方法。

1 關(guān)鍵因素分析與實(shí)踐

1.1 地理位置

儲(chǔ)氣庫(kù)主要作用就是應(yīng)急和調(diào)峰作用，因此從應(yīng)急角度出發(fā)，儲(chǔ)氣庫(kù)一般靠近下游用戶選址；從調(diào)峰保供角度出發(fā)，選址一般依靠大中型氣田[3]。

長(zhǎng)慶氣區(qū)天然氣產(chǎn)量達(dá)到460×108m3/a 以上，占全國(guó)產(chǎn)量1/4，周邊管網(wǎng)配套齊全，建成10 余條外輸管線，連同2 條西氣東輸管線，是中國(guó)陸上天然氣生產(chǎn)基地和樞紐中心，具備氣田生產(chǎn)和儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰結(jié)合的有利條件，對(duì)于高效發(fā)揮氣區(qū)天然氣生產(chǎn)能力，平抑天然氣供需峰谷差，增強(qiáng)氣區(qū)整體調(diào)峰保供綜合能力有著獨(dú)特的地理?xiàng)l件。

S 儲(chǔ)氣庫(kù)位于長(zhǎng)慶氣區(qū)中部，距陜京首站9.3 km，具備天然氣的快速“上傳”、“下載”的便利條件。目前，S儲(chǔ)氣庫(kù)新鉆注采水平井3口，利用老井采氣3口，監(jiān)測(cè)井5口，完成了兩個(gè)周期的注采調(diào)峰生產(chǎn)，累計(jì)注氣4.5×108m3，采氣1.5×108m3，最高日調(diào)峰供氣160×104m3。發(fā)揮了配合主力氣田生產(chǎn)調(diào)節(jié)，保障下游用戶需求的重要作用。

1.2 構(gòu)造特征分析

氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)一般選取氣田儲(chǔ)集層的構(gòu)造相對(duì)高部位，有利于氣體聚集，更好的控制氣體外溢。

S 儲(chǔ)氣庫(kù)位于靖邊氣田中西部，構(gòu)造簡(jiǎn)單，馬五1+2地層構(gòu)造為一區(qū)域性西傾大單斜，平均坡降7～10 m/km。在極其平緩的單斜背景上發(fā)育鼻狀、穹形、箕狀和盆形等一系列小幅度構(gòu)造，其鼻軸走向?yàn)镹E、NEE，呈雁列式排列。鼻狀隆起不具備圈閉和分隔氣藏的能力，但對(duì)天然氣儲(chǔ)滲條件有一定的控制作用，在含氣層存在的情況下，正向構(gòu)造部位有利于氣井高產(chǎn)，是開發(fā)井部署的主要依據(jù)之一。通過(guò)對(duì)各井區(qū)氣井物性參數(shù)和產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)結(jié)果得出，馬五1+2 內(nèi)儲(chǔ)集物性由鼻隆→鼻翼→鼻凹部位呈逐漸降低的趨勢(shì)，通過(guò)開發(fā)井的鉆井證實(shí)，在繼承性的構(gòu)造低洼部位，不利于天然氣聚集，屬低孔、低滲區(qū)，含氣性較差，氣井產(chǎn)能較低。鼻隆部位有利于氣井高產(chǎn)，是庫(kù)址篩選的有利區(qū)。S 儲(chǔ)氣庫(kù)主要面積位于鼻隆部位，并在鼻隆部位部署3 口注采井，滿足強(qiáng)注強(qiáng)采的調(diào)峰需求，能有效規(guī)避氣體外溢風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 圈閉性評(píng)價(jià)

圈閉性評(píng)價(jià)是儲(chǔ)氣庫(kù)選址的一項(xiàng)重要工作，是決定目標(biāo)區(qū)能否建庫(kù)的關(guān)鍵因素。巖性氣藏是由于儲(chǔ)集層巖性改變而造成圈閉。這類氣藏的圈閉條件是由于儲(chǔ)層本身的巖石性質(zhì)變化造成的。因此，主要是對(duì)目標(biāo)區(qū)儲(chǔ)集層接觸（蓋層、底板和外圍）巖性的圈閉性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3.1 靜態(tài)評(píng)價(jià) 靜態(tài)資料的圈閉性評(píng)價(jià)是一個(gè)從宏觀到微觀的評(píng)價(jià)過(guò)程，開展目標(biāo)區(qū)原始地層壓力、地震、測(cè)錄井、巖心等資料的收集和分析，首先通過(guò)地震資料對(duì)區(qū)域整體地層分布情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究目標(biāo)區(qū)儲(chǔ)集層、邊界、蓋層及底板的區(qū)域展布情況；其次是利用測(cè)井和錄井資料對(duì)巖性變化的進(jìn)一步研究，通過(guò)參數(shù)對(duì)比了解儲(chǔ)集區(qū)蓋層、底板和邊界巖性的封閉能力；最后是室內(nèi)巖心突破壓力實(shí)驗(yàn)，對(duì)封堵能力進(jìn)行直接的定量評(píng)價(jià)。

S 儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)集層馬五1+2 上部本溪組鋁土質(zhì)泥巖為氣藏直接蓋層，平面分布穩(wěn)定，厚度9.9～34.3 m，平均17.4 m，通過(guò)突破壓力實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)圍壓大于47 MPa（表1），遠(yuǎn)大于原始地層壓力30.4 MPa，具有良好的封蓋能力；底板為馬五3 泥質(zhì)云巖和云質(zhì)灰、泥巖，該層段未進(jìn)行過(guò)開發(fā)，厚度15.9～29.8 m，平均25.8 m，測(cè)井解釋物性低，滲透率較小，但由于其橫向連續(xù)分布，同時(shí)儲(chǔ)氣庫(kù)運(yùn)行時(shí)氣體向下運(yùn)移的可能性較小，所以認(rèn)為馬五3溢失風(fēng)險(xiǎn)低，具有良好的密封性[4]。

表1 采1 井蓋層本溪組泥巖段突破壓力實(shí)驗(yàn)參數(shù)

儲(chǔ)氣庫(kù)外圍圈閉性評(píng)價(jià)主要是根據(jù)完鉆井的合成地震記錄與鉆井揭示的儲(chǔ)層保存情況進(jìn)行波形歸類，建立侵蝕量與地震波形之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再通過(guò)地震模型正演，分區(qū)域建立解釋模式系列，根據(jù)侵蝕異常點(diǎn)段的分布進(jìn)行平面組合，勾繪出侵蝕溝槽的平面展布形態(tài)，分析認(rèn)為庫(kù)區(qū)儲(chǔ)集層被南北兩條次級(jí)潛溝和東部的一條主潛溝所夾持，三條侵蝕潛溝的地震響應(yīng)明顯，侵蝕異?？煽?，侵蝕潛溝展布形態(tài)落實(shí)；西側(cè)儲(chǔ)集層保留，但巖性灰化程度高，致密[5]，具有一定的封堵能力。

1.3.2 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià) 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)是根據(jù)目標(biāo)區(qū)氣井動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)區(qū)域圈閉性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，主要是通過(guò)目標(biāo)區(qū)與鄰區(qū)地層壓力對(duì)比，結(jié)合壓力恢復(fù)試井等數(shù)據(jù)分析，確定目標(biāo)區(qū)儲(chǔ)集層是否存在圈閉。

在S 儲(chǔ)氣庫(kù)圈閉動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)過(guò)程中，首先利用氣井監(jiān)測(cè)資料，建立壓降曲線，對(duì)目標(biāo)區(qū)直井及周圍鄰近直井地層壓力進(jìn)行評(píng)價(jià)，區(qū)內(nèi)3 口采氣直井平均地層壓力10.4 MPa，鄰區(qū)氣井平均地層壓力14.4 MPa，高出目標(biāo)區(qū)近4 MPa，說(shuō)明儲(chǔ)集層互不連通。同時(shí)庫(kù)區(qū)東南方向新鉆監(jiān)測(cè)2 井儲(chǔ)層壓力28.35 MPa，相比區(qū)內(nèi)3 口直井壓力相差近18 MPa。綜合評(píng)價(jià)S 儲(chǔ)氣庫(kù)與鄰區(qū)不連通。

對(duì)目標(biāo)區(qū)內(nèi)部邊緣3 口采氣井關(guān)井90 d 開展壓力恢復(fù)測(cè)試（表2）。說(shuō)明目標(biāo)區(qū)存在封閉邊界，但區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層物性較好。

表2 壓力恢復(fù)試井解釋數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)靜動(dòng)態(tài)資料分析S 儲(chǔ)氣庫(kù)區(qū)域蓋層、底板發(fā)育，分布穩(wěn)定，具有較好的封蓋能力；儲(chǔ)集層北部及東北部被侵蝕溝槽分割，西部、南部及東南部?jī)?chǔ)層致密，構(gòu)成了氣藏的有效遮擋。氣藏圈閉性評(píng)價(jià)表明S 儲(chǔ)氣庫(kù)區(qū)域儲(chǔ)層封閉性較好，具備建設(shè)儲(chǔ)氣庫(kù)的封閉條件。

1.4 儲(chǔ)層物性

氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)為了滿足調(diào)峰需求，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程是一個(gè)高強(qiáng)度的注采過(guò)程，因此一般是在氣田的儲(chǔ)集層物性較好、單井生產(chǎn)能力強(qiáng)的區(qū)域篩選庫(kù)址。

根據(jù)該氣田67 口井試井解釋成果，滲透率主要分布在1～5 mD，且與無(wú)阻流量相關(guān)性較好；S 儲(chǔ)氣庫(kù)試井滲透率為10～23 mD，無(wú)阻流量為60×104m3/d～115×104m3/d，是該氣田主力儲(chǔ)層平均試氣無(wú)阻流量的4 倍以上。其中采6 井壓力恢復(fù)試井資料解釋，該井試井滲透率為23 mD，無(wú)阻流量為115×104m3/d。

2 應(yīng)用效果

（1）S 儲(chǔ)氣庫(kù)位于陸上輸氣管網(wǎng)中心，長(zhǎng)慶氣區(qū)中部，具有氣源下載上傳的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。生產(chǎn)過(guò)程中極大的平衡了下游用戶需求不均衡和氣田調(diào)峰能力不足的問(wèn)題，有效的發(fā)揮了儲(chǔ)氣庫(kù)的季節(jié)調(diào)峰作用。

（2）儲(chǔ)層展布穩(wěn)定，構(gòu)造刻畫精細(xì)，注采水平井實(shí)施效果好。3 口注采水平井平均水平段長(zhǎng)度1 443 m，鉆遇儲(chǔ)層長(zhǎng)度1 325 m，儲(chǔ)層鉆遇率92.1%，折算原始地層壓力條件下求得無(wú)阻流量為112.64×104m3/d（表3）。

表3 注采井實(shí)施參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

（3）注采能力滿足儲(chǔ)氣庫(kù)達(dá)容達(dá)產(chǎn)初期要求。2015年儲(chǔ)氣庫(kù)建成投產(chǎn)運(yùn)行，截止目前完成了七個(gè)周期注采生產(chǎn)，累計(jì)注入20.24×108m3，累計(jì)采出14.95×108m3，平均日注182.62×104m3，最大日注260×104m3；平均日采308.3×104m3，最大日采419×104m3。達(dá)到注采運(yùn)行設(shè)計(jì)指標(biāo)。

（4）水平井注氣過(guò)程中，3 口直井采氣井關(guān)井，進(jìn)行同層監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)壓力恢復(fù)速率增大，注氣前后井口套壓增加3～4 MPa，井間干擾明顯。說(shuō)明儲(chǔ)氣庫(kù)內(nèi)部?jī)?chǔ)集層連通性好。

（5）在注采過(guò)程中通過(guò)對(duì)5 口監(jiān)測(cè)井壓力進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)（表4），注氣前后監(jiān)測(cè)井井口壓力變化小于0.2 MPa，說(shuō)明儲(chǔ)氣庫(kù)封閉性較好。

表4 監(jiān)測(cè)井壓力變化統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）儲(chǔ)氣庫(kù)選址必須與現(xiàn)有氣田生產(chǎn)和管網(wǎng)相結(jié)合，才能有效緩解供需矛盾，消減峰谷差，符合目前天然氣生產(chǎn)和需求的實(shí)際情況。

（2）根據(jù)氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)天然氣的聚集和運(yùn)移特點(diǎn)，庫(kù)址優(yōu)選構(gòu)造相對(duì)高部位，防止天然氣外溢。

（3）巖性氣藏的圈閉性論證是庫(kù)址篩選的一個(gè)難點(diǎn)，重點(diǎn)要開展以下幾個(gè)方面的分析論證：①通過(guò)地震資料解釋分析，宏觀掌握庫(kù)區(qū)邊界巖性變化情況及蓋層、底板地層展布特征；②結(jié)合氣井動(dòng)態(tài)生產(chǎn)資料，核實(shí)氣藏邊界；③通過(guò)鉆、錄、測(cè)井資料對(duì)比分析，掌握物性變化對(duì)圈閉的影響；④通過(guò)巖心室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步量化儲(chǔ)氣庫(kù)的圈閉能力，為后期儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)運(yùn)行方案指標(biāo)設(shè)置提供依據(jù)。

（4）優(yōu)選氣田中儲(chǔ)集層物性好的區(qū)域，滿足儲(chǔ)氣庫(kù)天然氣“快進(jìn)快出、大吞大吐”的生產(chǎn)特點(diǎn)。