储气库概念设计及压缩机选型技术方案.doc
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1、呼图壁储气库概念设计及压缩机选型技术方案中国石油新疆油田分公司2010年4月编 写 单 位:新疆油田公司勘探开发研究院 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 新疆油田公司采油工艺研究院 中国石油工程设计公司新疆设计院编 写 人:王彬 杨作明 庞晶 闫利恒王皆明 郑雅丽 胥洪成 赵艳杰张文波 熊旭东 罗天雨 丁宇 李朋 郭静琳审 核 人: 编写单位负责人: 主管副总经理: 目录1 储气库概况91.1地理位置91.2天然气管网现状91.3天然气市场用气需求及调峰分析111.3.1 天然气需求量111.3.2 需求平衡结果121.3.3 调峰气量131.4建设地下储气库的必要性141.5地下储气库的功能及
2、定位161.5.1储气库的功能161.5.2储气库的定位162、地质与气藏工程方案182.1建库地质综合研究182.1.1气藏概况182.1.2地层特征192.1.3构造特征202.1.4沉积与储层特征212.1.5隔层特征232.1.6气藏密封条件研究242.1.7气藏流体性质及特征262.1.7.3气藏类型272.1.8气藏地质储量282.2开采特征研究292.2.1开采现状292.2.2开采动态特征292.2.3地质储量复核322.3注采气能力评价342.3.1直井平均产能方程342.3.2水平井平均产能方程352.3.3直井注采气节点分析382.3.4水平井注采气能力分析462.4储气
3、库可行性方案设计基本原则482.4.1气库设计基本原则482.4.2气库运行周期及方式482.5库容评价492.5.1气藏原始地质储量分析492.5.2气藏原始含气孔隙体积影响因素综合分析492.5.3气藏改建地下储气库库容量分析502.6呼图壁储气库运行压力区间分析502.6.1合理运行压力区间设计的基本原则502.6.2气库运行上限压力502.6.3气库运行下限压力512.7储气库方案设计532.7.1注采层位532.7.2注采井网532.7.3库容参数指标542.7.4正常季节调峰稳定注采运行方案542.7.5调峰与应急极限采气运行方案543、钻井工程初步方案563.1邻井情况分析563
4、.1.1邻井井身结构563.1.2邻井生产时效563.1.3钻井技术难点563.2钻井工程主体工艺573.2.1井身结构573.2.2 主要钻井设备583.2.3钻具组合593.2.4钻头选型603.2.5钻井完井液603.2.6钻井施工重点技术要求623.2.7钻井工程事故预防措施633.2.8固井完井工程644采气工程初步方案664.1储层保护664.1.1 储层敏感性评价664.1.2 储层保护措施674.2完井设计674.2.1储层出砂预测674.2.2完井方式754.2.3生产管柱优选784.2.4生产套管874.2.5 完井管柱设计874.2.6 射孔参数及工艺设计964.2.7
5、采气井口984.3呼图壁气田储气库老井封井工艺技术研究1074.3.1储气库老井封堵的必要性研究1074.3.2储气库老井封堵思路1084.3.3储气库老井封堵化学剂研究1094.3.4储气库老井封井工艺方案研究1134.3.5老井套间气窜修复工艺技术研究1175 地面工程方案设计1195.1设计原则1195.2基础资料1195.2.1气象条件1195.2.2天然气组成及性质1205.2.3地质开发数据1215.3建设规模及范围1215.3.1 建设规模1215.3.2建设范围1225.4总体工艺1225.4.1注采工艺及总体流向1225.4.2布站方式1235.4.3站址选择1245.5集输
6、工艺1265.5.1采气井口工艺1265.5.2注采管道方案1275.5.3计量方案1295.6注气增压工艺1295.6.1注气增压方案1295.6.2注气工艺流程1305.6.3注气压缩机参数1305.7采气处理工艺1315.7.1脱水脱烃方案1315.7.2凝析油稳定方案1335.7.3工艺流程1345.7.4辅助系统1355.8外输气走向1365.8.1干气线1365.8.2联络线1396投资估算1436.1建设工作量及投资1436.2地面工程投资1431 干线与联络线现状1461.1 准噶尔盆地输气环网现状1461.2 西气东输二线向北疆供气支线情况1471.3 联络线现状1482 压
7、缩机选型技术方案1482.1 压缩机的类型1482.2 压缩机的驱动方式1492.3 压缩机入口、出口压力计算1492.4 压缩机相关参数1502.4.1注气压缩机1502.4.2外输气压缩机151第一部分:呼图壁储气库概念设计1 储气库概况1.1地理位置呼图壁气田位于准噶尔盆地南缘,距呼图壁县东约4.5km,东南距乌鲁木齐市约78km,是新疆油田公司在准噶尔盆地南缘开发的第一个整装气田。气田地面为农田与村镇,地形比较平坦,地面海拔500m570m。312国道从工区穿过,北疆铁路、乌奎高速公路从工区南面通过,交通十分方便(见图1-1)。图1-1 呼图壁气田地理位置图1.2天然气管网现状(1)已
8、建输气管道准噶尔盆地输气环网主干环网管道管径主要为D610(主干线输配气管道参数详见下表1.2-1)。管道设计压力主要为6.3MPa,总长760km,输配气能力120亿方/年,其气源区域分为西北缘、腹部、东部、南缘地区。市场区域主要为克拉玛依、乌鲁木齐、独山子三大地区。盆地环网在运行压力为6.0MPa,可达到121.78108m3/a的输配气量。表1.2-1 准噶尔盆地主干线输配气管道参数表管道名称管径长度km设计压力MPa彩石克输气管道D6102916.3彩-乌输气管道D6101426.3克乌输气管道D6102856.3克-乌与彩石克联络管道D610376.3王-化输气管道D355354莫北
9、石西输气管道D273245莫北盆5输气管道D355.6425盆5704输气管道D355.6685(2)在建输气管道为了保障北疆地区冬季用气紧张的局面,2009年底开始建设西气东输二线至北疆输气管网的联络管道,三条输气联络管道的具体参数见表1.2-2。表1.2-2 西二线联络管道参数表管道名称管径长度Km设计压力,Mpa输气量,108m3西气东输二线向独石化供气支线D219.17.56.36西气东输二线与准噶尔盆地环形管网联络线61013.456.330西气东输二线向乌石化供气支线D406.456.51030西气东输二线向独石化供气支线,简称独石化支线;西气东输二线与准葛尔盆地环形管网联络线,简
10、称北疆管网联络线或联络线;西气东输二线向乌石化供气支线,简称乌石化支线。独石化支线从西二线西段干线的奎屯分输站分输,终于独石化末站,设计输量6108Nm3/a,线路全线为三级地区,全长7.5km,设计压力6.3MPa,管径D219.16.3mm。北疆管网联络线由西二线的昌吉分输站分输,终止于克-乌气线王家沟末站,线路长度13.45km,设计压力6.3MPa,设计输量30108Nm3/a,管径D610mm,采用L485MB螺旋缝埋弧焊钢管。乌石化供气支线管线起始于乌鲁木齐昌吉分输站,终止于乌石化末站。线路长度约56.5km。设计输量30108m3/a,设计压力10MPa,管径D406.4mm。采
11、用L485MB螺旋缝埋弧焊钢管。1.3天然气市场用气需求及调峰分析1.3.1 天然气需求量(1)现实用气需求根据“十二五”规划,新疆北疆地区(包括乌鲁木齐市、昌吉州两县一市、石河子市、克拉玛依市以及乌苏沙湾等地方)2010年天然气现实需求量“十二五”时期天然气现实需求量详下表表1.3-1 十二五时期北疆天然气现实需求量表(104Nm3) 年份地区201020112012201320142015民用生活用气284303266637055409884434847226商业用气89221042112319137091490816190采暖用气17728224072712631798365004302
12、7燃气车辆用气390514504251305568216153963647一般工业企业用气137152181934644367683706837268石油化工重点企业需求456366532640570555631960668265696900总量564212664995733004812044862628904258扣除新疆油田用气量后合计285712383995448604516244560528592658(2)潜在用气需求根据十二五规划,北疆地区十二五时期天然气潜在需求量详下表:表1.3-2 十二五时期潜在疆天然气潜在需求量表(104Nm3) 年份地区201020112012201320
13、142015乌鲁木齐市潜在需求78008858088960695704103402112400昌吉州两县一市潜在需求255531563758435849626226石河子市潜在需求2611102519004246762662629076合 计80824999891123681247381349901477021.3.2 需求平衡结果(1)天然气开发规划新疆油田天然气开发规划按照股份公司加快天然气发展的战略要求,结合 “十二五”勘探规划及天然气需求分析,以“持续快速有效发展”为指导方针,以资源为基础,以经济效益为中心,按相对稳妥目标和加快发展共设计2套天然气开发规划方案。表1.3-3 “十二五”
14、天然气开发规划分年指标表 时间(年)方案20112012201320142015合计方案1天然气产量(10 8 m3)42.00 46.00 50.00 55.00 60.00 327.00 气层气老区(10 8 m3)24.47 20.08 18.88 17.20 15.70 145.22 溶解气(10 8 m3)10.74 10.56 10.99 11.24 11.30 77.38 动用储量(108 m3)地质550.00 350.00 400.00 400.00 400.00 2643.12 可采302.50 192.50 220.00 220.00 220.00 1457.85 井数(
15、口)31 17 23 24 24 138 进尺(104 m)12.30 6.85 9.22 9.78 9.76 56.40 产能(108 m3)10.08 5.62 7.56 8.02 8.00 47.27 产量(108 m3)6.79 15.36 20.14 26.56 33.00 104.40 方案2天然气产量(108m3)42.00 50.00 65.00 80.00 100.00 411.00 气层气老区(108m3)23.59 20.08 18.88 17.20 15.70 144.34 溶解气(108 m3)10.96 11.75 13.16 14.95 16.54 89.92 动
16、用储量(10 8 m3)地质650.00 850.00 850.00 1100.00 800.00 4793.12 可采357.50 467.50 467.50 605.00 440.00 2640.35 井数(口)41 53 53 73 49 288 进尺(104 m)16.33 21.22 21.36 29.12 19.51 116.04 产能(108 m3)13.39 17.40 17.51 23.88 16.00 96.17 产量(108 m3)6.79 18.17 32.96 47.85 67.76 176.09 (2)天然气商品量平衡结果在不考虑潜在用户情况下,根据方案1,2010
17、年天然气商品量为22.15108m3,地方及石化企业需求量为28.57108m3,相减之后差值为-6.42108m3。平衡结果数据表明,2010年天然气缺口量6.42108m3。根据表1.3-4,自2011年起至2015年,若排除西二线向北疆供气量,则北疆地区用气量缺口为2028108m3不等,且天然气缺口量呈逐年增大趋势。表1.3-4 新疆油田“十二五”天然气需求平衡表 单位:104m3 年份项目201020112012201320142015一、天然气商品量2215001790002156002442002779003084001、 新疆油田天然气商品量121500159000195600
18、2242002579002884002、西二线因素80000/3、吐哈油田因素200002000020000200002000020000二、地方及石化企业需求量285712383995448604516244560528592658三、供求平衡结果-64212-204995-233004-272044-282628-284258 注:供需平衡结果=天然气商品量-地方及石化企业天然气需求量1.3.3 调峰气量(1)季节性波动用气量情况新疆油田公司天然气下游工业用户主要为乌鲁木齐石化公司、独山子石化公司等。天然气波动主要表现为季节性波动(图1.3-1),呈现夏季天然气剩余,冬季不足的特点;主要波
19、动为乌鲁木齐燃气、石河子燃气、昌吉市等民用气,工业用户用气量波动不大。图1.3-1 2009-2010年新疆油田供乌鲁木齐市天然气用量曲线图 (2)应急气量及战略安全储气应急气量的确定是基于长输管道发生事故时,利用天然气供应系统的能力最大限度地维持下游最小安全用气量。由于大输量天然气长输管线所经过地区的地理环境复杂多变,部分线路社会依托条件差,一旦管道出现事故,天然气发电要中断,工业生产及设备要造成较大的损失,城市居民和商业中断供气,定会造成十分恶劣的影响,因此,考虑管道事故最不利的情况干线输气系统输气中断,此时下游用户的用气由储气库提供。西气东输二线主要气源是中亚的进口气,因此为了提高长输管
20、网的可靠性和连续性,当气源或上游输气系统发生故障或因对意外因素导致系统检修造成的输气中断,有必要储备部分天然气量。本工程战略储备及应急调峰气量为44.2108m3。1.4建设地下储气库的必要性(1)季节用气调峰的需要北疆地区乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市等社会广大用户对天然气的需求在一年中的不同季节有较大变化,主要是受天气因素的影响。特别是冬季用气量大,夏季用气量少,冬、夏季差量大。以北疆地区天然气重点用户乌鲁木齐市为例,目前城市燃气以民用生活、燃气汽车用气为主,但同时正在加快实施“蓝天工程”,将冬季采暖供热锅炉烧煤改造为烧天然气为主,可以预料到今后乌鲁木齐市冬季用气量将大幅度增加。从管道输气来
21、说,克-乌天然气管道输气要求全年均衡性输气,输气量稳定,只有这样才能最大限度地提高输气效率,降低输气成本。根据多年运行实践,目前油田公司天然气管网储气能力尚不能满足季节性调峰要求,天然气管网的季节性调峰主要依靠调峰气源及限制部分用户来实现。解决季节用气不均衡的办法就是在夏季储存足够的调峰气量,在冬季从地下储气库中采出天然气,供冬季用气高峰使用。就生产方面而言,在夏季生产能力超出了用户的需求时,将富余天然气量注入地下储气库,实现天然气全年均衡性生产,降低每月生产量的波动。因此,地下储气库可以有效地克服天然气生产、供应与需求之间在时间与空间上的矛盾。另一方面,可以保障新疆已建气田的天然气生产可以不
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