[发明专利]在含水地质结构中创建和运行地下气体存储设施的方法

说明书

本发明涉及在含水地质结构中管理天然气的地下存储设施的方法，尤其是，在从地下存储设施中抽取气体期间控制气水接触(GWC)的运动的物理化学方法。在含水地质结构中，含水结构的上部区域中估计数量的生产井和中心部分中的一口多孔井被钻至设计GWC的水平，由此2个或更多个侧水平腿在设计GWC的水平上实施。天然气通过生产井注入，直到GWC达到测高记号为止，然后在起泡表面活性剂的水溶液的气水接触中气体通过水平腿依次注入到中央井中，注入另外的天然气或物理化学性质类似于天然气的非烃类气体。发泡表面活性剂和气体的水溶液的体积比选择为在储层条件下的机械混合和协同过滤期间形成估计值的稳定的低渗透率区域筛网。发泡表面活性剂与天然气或非烃类气体的水溶液的体积比为1:16。该技术效果涉及通过增加气体的有效体积并以增加的气体提取速率扩展UGSF的干周期运行模式来提高天然气储存的效率。

技术领域

本发明涉及在含水地质结构中创建和管理天然气的地下存储设施的方法，尤其是，在从地下存储设施中抽取气体期间控制这些结构中气水接触(GWC)的运动的物理化学方法。

背景技术

现有技术描述了在含水储层中以商业运营的方式创建和放置地下储气设施(UGSF)的实践，包括两个阶段：

-在多孔介质中创建人工气体沉积物，和年度测试周期增加注入和抽取气体；

-在达到储层中存储的气体的设计体积后，立即周期运行UGSF。

因此，UGSF中存储的气体的设计体积始终等于活性(提取的)和非活性(被动)气体体积的总和。非活性气体体积的功能是在一定压力下从气体饱和区抽取气体后在储层中创建UGSF，确保了储存设施的必要气体抽取速率，以限制对生产井的侵蚀、在将气体转移到消耗区期间减少气体压缩机站的气体压缩比、以及符合保存矿产资源的要求。

现有技术描述了用于在含水结构中创建UGSF的工程方案，其提供了在储层中形成致密的高饱和气体体积并确保实现活性和非活性气体的稳定体积比(作者证书SU 190272，公布日为1966年12月16日；申请号为US 3330352，公布日为1967年7月11日；和US 3393738，公布日为1968年7月23日)。

所述方案基于使用物理化学方法，以在整个生产井储量的每个操作周期的UGSF中注入气体期间，通过储层中的天然气强化地层水置换。通过不同技术由发泡表面活性剂的水溶液产生的泡沫以注入床中的天然气和置换水之间的圆圈的形式使用，该泡沫被用作增强天然气对水的置换的手段。由于多孔介质中相界面处的物理化学现象以及泡沫的异常的非平衡流变特性，气体置换水的比例显著增加(与常规置换方法相比)。结果，有利的条件允许在多孔介质中形成致密的气体高度饱和体积的UGSF，由于在注入并防止渐进水侵入到存储装置期间限制层状非均质多孔介质中不受控制的气流，从而在抽取气体期间确保储存气体的活性和非活性体积之间的平衡。

考虑到UGSF作业的周期性模式，在整个生产井储量中将气体注入UGSF时，在每个周期中都应使用上述通过气体来强化水置换的方法，生产井储量在某些家用UGSF中的数量超过300单位。因此，这些方法的使用关联于大量的材料和操作成本，购买必要化学药品的成本，以及执行用于实施强化方法的加工程序。

现有技术描述了在将化学生产气体、合成气体或任何其他非烃类气体注入到存储设施中以通过降低非活性气体的成本来提高技术和经济效率时(作者证书SU 398803，公布日为1973年9月27日)或者在用二氧化碳或氮气代替不活泼的天然气直到在除去UGSF之前完全提取了天然非活性的气体时(专利RU 2508445，公布日为2014年2月27日)的创建UGSF的方法。