摘要：为确保川渝地区天然气季节性调峰和供气的安全性，充分发挥“中卫-贵阳联络线”管道系统的输气能力，迫切需要建设配套的地下储气库。川渝地区处于“中卫-贵阳联络线”中段，天然气需求旺盛，天然气资源较丰富，因天然气开发历史长，具有多个可用于建设地下储气库的枯竭性气藏。在借鉴和对比国内外地下储气库库址选择方法和建库经验的基础上，提出了适合川渝地区地下储气库库址优选的标准：地理位置优越、地质条件符合建库要求、注采能力和库容满足应急与调峰需要以及储气库气源有保障等。利用该标准对现有的几个气藏进行了筛选，其中相国寺气田石炭系枯竭气藏建设地下储气库地质上具有完整性，气库功能和气库库址具有明显优势，进而分析了用其建库的可行性；最后对相国寺地下储气库进行了初步规划设计。
关键词：川渝地区；枯竭气藏；建设；地下储气库；库址；选择；相国寺气田
地下储气库是天然气产业链中一个重要的不可或缺的组成部分，国外几十年来的天然气利用经验和京津地区近十年平稳供气均充分证明了地下储气库是最有效、最可靠的调峰和储备手段。中石油正准备建设“中卫-贵阳联络线”管道输气系统(以下简称中贵线)，为充分发挥中贵线的输气能力，确保川渝地区季节性调峰和供气的安全性，迫切需要设配套的地下储气库。川渝地区处于中贵线中段，天然气市场需求旺盛，加之该地区天然气资源丰富、开发历史长，具备利用枯竭性气藏建设地下储气库的技术条件。
1 川渝地区地下储气库库址优选标准
借鉴和对比国内外地下储气库的建设条件和经验[1～4]，结合川渝地区气藏特点制定出枯竭气藏建设地下储气库的选择标准。
1.1 地理位置优越
为解决调峰和应急问题，储气库应建在输气管线末端或是靠近主要用气中心。在川渝地区主要应选择靠近重庆和成都市区，或是用户较多的蜀南地区。另外，就是要毗邻大型长输管线。
1.2 地质条件符合建库要求
建库条件简言之为：“注得进、存得住、采得出”，地质条件主要反映前两点，即：储层的气密封性好，区域内断层少，上覆盖层不存在构造断层；储层渗透性和连通性好；不含水或水体不活跃；气藏埋藏深度适中(介于1000～3000m之间)；枯竭气藏采出程度较高。
1.3 注采能力及库容满足应急与调峰需要
注采能力应较大，能满足气库强注、强采的要求；具有一定的储气规模。
1.4 储气库气源有保障
川渝地区天然气市场成熟，近年来呈现出供不应求的局面，本地气源无法满足储气库垫气需求，必须要有其他气源提供垫气保障(这点要求有别于其他地区储气库)。
采用上述标准，对川渝地区的枯竭气藏的地质特征和开采现状进行了分析(表1、2)，最终优选出建储条件最好的相国寺石炭系枯竭气藏改建地下储气库。
2 相国寺气田改建储气库的可行性
2.1 储气库地质上具有完整性
地下储气库的地质可行性研究主要解决“存得住”的问题，也就是气库从地质上具有完整性，它包括：构造的完整性、盖托层的封闭性、储集层分布均匀性和水体的不活跃性。
1) 相国寺石炭系气藏构造形态为狭长梳状背斜。构造两翼均发育有大型倾轴逆断层，断层向上消失于须家河组，向下则断达志留系，断层未破坏构造、地层的完整性，对气藏起到封闭作用(图1)。
2) 相国寺石炭系气藏上与二叠系、下与志留系均呈假整合接触。上覆以二叠系底部梁山组广泛分布厚度9～18m的致密泥页岩为盖层，下伏志留系页岩层为隔托层，形成了良好的储盖组合，盖托层的封闭性好。
3) 相国寺石炭系气藏储集岩以角砾云岩为主，储集空间以孔隙为主，裂缝和洞穴也较发育，有效厚度8～10m，分布十分稳定。
4) 相国寺石炭系气藏原始气水界面约-2000m，处于构造低部位，在整个开发史中，气藏产水量较小，动态监测也表明，边水未侵入气藏，气藏内水体不活跃。
2.2 功能具有明显优势
地下储气库功能上的可行性研究主要解决“注得进、采得出”的问题，即改建成的气库要形成以下功能：满足强注强采、气库具有一定规模、气库物性和气质等条件好以及工程上易于建设。
1) 气藏生产压差小，单井产量高。从1989年和2010年试井资料(表3)分析表明：储层渗透率高，且未随地层压力下降而降低；单井日产量高，井均无阻流量超过200×104m3/d，具备了强注强采的条件。同时气藏井间连通性好，无明显压降漏斗(图2)，有利于气库均衡注采。
2) 气藏动态储量较大(图3)，利用压降区间来设计工作气量，具备了一定的建库的规模。
3) 气藏储层孔隙度变化较小，平均为7.5%，裂缝和洞穴分布均匀，有效厚度介于8～10m，分布十分稳定，可视为均质气藏；气质以干气为主，甲烷含量超过97%，不含H2S。
4) 气藏埋藏深度约2000m，原始状态时压力系数为1.24，气藏温度约62℃，属常温高压气藏，有利于钻井和老井封堵施工。
2.3 气库库址具有明显优势
1) 相国寺地下储气库位于重庆市渝北区境内，海拔400～800m，库区内交通发达，气库距川渝环形管网的南干线仅40km，距主城区仅50km，库址不仅有利于为城市提供调峰需求，而且还有利于气库的建设。
2) 目前待建的中贵线，南北向穿越川渝地区，途经重庆市铜梁县境内，距气库约80km，与建库条件好的川东地区气藏相比，距离最短，正是由于中贵线的建设，才为气库提供了垫气的必要条件。
3 初步规划设计
3.1 功能定位
川渝地区已形成了环型输气管网系统，待建的中贵线纵贯南北，相国寺地下储气库位于环型管网中间，距中贵线铜梁站仅80余公里，其功能定位为：中贵线和川渝市场的季节性调峰及应急需求，还要兼顾战略储备功能。主要功能首先满足前者，富余部分再为后者考虑。
3.2 库容和工作气量设计
地下储气库的注采过程遵守物质平衡原理，相国寺气田石炭系气藏在整个开采史中均呈现定容的特征(图3)，气藏水体也不活跃。借鉴国内外建库经验，气库上限压力一般不超过气藏原始地层压力，气藏原始地层压力为28.73MPa，按简单取整设计储气库上限压力为28MPa，利用压降法计算气库库容为40.5×108m3。
根据IGU(国际天然气联盟组织)统计，已建成554个地下储气库工作气量约占库容的50%。同时，根据中贵线和川渝管网调峰的地面工程分析，满足最低的川渝管网调峰要求的井口最低压力为7.0MPa，再依据单井最低产量不低于40×104m3/d，经井筒流动气柱和气井产能方程反推算地层压力，确定储气库下限压力为11.7MPa，按上下限压力计算工作气量为22.8×108m3，约占库容的56%。为此，工作气量设计为22.8×108m3。
3.3 运行方案设计
由于川渝地区季节调峰需求量较中贵线高。因此，运行方案主要根据近年来川渝地区季节调峰变化来设计。注气补充期设计为3月下旬至10月底，共220d；采气调峰期为11月中旬至3月中旬，共120d；设定春、秋两季约25d的维护期。
储气库平均注气量1000×104m3/d，调峰需求时平均采气量1100×104m3/d，采气井口压力不低于7MPa。
3.4 钻采工程方案设计
根据储气库功能定位和地质与气藏工程设计需求，结合气库地下构造和地面地形等特点，设计气库钻采工程方案。主要采取丛式井组方式，部署新钻注采井22口，老井处理22口。
老井处理主要考虑永久性封堵的可靠性。新钻注采井主要以有效保护储层和确保固井质量为关键环节。
3.5 地面工程方案设计
根据地面井位和气库功能定位来确定地面工程方案。设计注采站1座，具有分离、计量、增压、节流、脱水和清管等功能。注气规模按750×104～1400×104m3/d来设计，采气规模分2种情况：①正常季节调峰需求时，按700×104～1400×104m3/d设计；②战略应急时，应满足最大应急采气规模(约2800×104m3/d)设计。
4 结论与建议
4.1 综合评价
相国寺地下储气库是利用碳酸盐岩枯竭型气藏改建而成，是川渝地区第一座地下储气库，该库的库址筛选、可行性论证、方案设计和建设等开创性工作为川渝地区建设地下储气库开辟了一条快捷可靠的途径[5～6]。相国寺地下储气库具有库容量和工作气量大、注采井单井产量高、地质条件优越、功能强大等特点，是中石油目前在建气库中条件最好的气库之一。它的建成将进一步确保川渝地区的平稳供气，同时，为其他地区提供有效的战略储备保障。
4.2 建议
相国寺地下储气库是在几乎完全枯竭的气藏上改建，需要的垫气量较大，加上战略储备量，附加垫气量将超过库容的60%以上，经测算垫底气投资将占气库总投资的60%以上，远超过IGU经验值的40%。另外，枯竭气藏由于压力系数较低，实施钻采工程的难度也将加大。为此，建议今后川渝地区枯竭气藏改建储气库的选择上，气藏的采出程度要进行综合评价，并控制在一个合理的范围之内。
参考文献
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[5] 吴建发.相国寺地下储气库工程可行性研究[R].成都：中国石油西南油气田公司，2010.
[6] 佚名.天然气发展战略与技术专集[G]∥中国石油第五届天然气开发年会资料.北京：中国石油勘探与生产分公司，2010.
(本文作者：毛川勤1 郑州宇2 1.中国石油西南油气田公司；2.中国石油天然气集团公司川庆钻探工程有限公司)
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