专利摘要
本发明属于油气资源开发领域，具体地，涉及一种预测盐穴储气库天然气库存方法。盐穴储气库天然气库存预测方法，包括如下步骤：S1、获得井筒尺寸和盐穴形状参数；S2、将注采气管柱划分为多个注采气管柱微元段；S3、将盐穴划分为多个盐穴微元段；S4、计算出注采气管柱和盐穴的天然气存储量；S5、计算出盐穴储气库天然气库存；S6、计算出盐穴储气库采气量；S7、计算出盐穴储气库剩余库存。相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：适用于盐穴型、硬岩洞型、废弃矿坑型储气库，可以用于对这三种类型储气库的最大库容、工作气量、采气量和剩余库存等参数预测和计算；原理明确、可操作性强，通过计算机编程后可以大范围推广到现场使用。
权利要求
1.一种盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获得井筒尺寸和盐穴形状参数；
S2、将注采气管柱划分为多个注采气管柱微元段；
S3、将盐穴划分为多个盐穴微元段；
S4、计算出注采气管柱和盐穴微元段的天然气存储量；
S5、计算出盐穴储气库天然气库存；
S6、计算出盐穴储气库采气量；
S7、计算出盐穴储气库剩余库存。
2.根据权利要求1所述的盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，S1具体步骤如下：盐穴储气库井筒为竖直井，斜深与垂深相等，以固定单位长度测量盐穴储气库井筒，并对测点进行编号；利用测井数据获得各个测点位置处的井斜角和方位角；根据完井设计方案获得完井管柱外径、完井管柱壁厚、完井管柱内径、完井管柱底部下深、注采气管柱外径、注采气管柱壁厚、内径和注采气管柱底部下深；利用声纳测腔数据获得盐穴形状、盐穴总体积、盐穴顶部埋深、盐穴底部埋深；声纳数据包括测点、井深、横截面半径、横截面面积、深度范围、分段体积和累积体积。
3.根据权利要求2所述的盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，S2具体步骤如下：注采气管柱微元段长度取为测量时的固定单位长度，根据盐穴顶部埋深得到盐穴顶部以上注采气管柱长度；注采气管柱长度除以固定单位长度即可以得到注采气管柱可以划分的注采气管柱微元段，并进行取整。
4.根据权利要求3所述的盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，S3具体步骤如下：在对盐穴形状测量时采用分段法进行测量，相邻两段之间的距离一般为某固定值，对于需要加密测点提高测量精度时，可以缩小该固定值；在对盐穴微元段进行划分时将两个相邻测点间部分被划分为一个盐穴微元段。
5.根据权利要求4所述的盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，S4具体步骤如下：
对于第i个注采气管柱或者盐穴微元段，其存储的标准状况下天然气体积计算公式为：
式中：i为注采气管柱或者盐穴微元段变量编号；V
P
式中：P
考虑天然气密度、注采气管柱微元段长度和盐穴微元段高度均较小，可以将第i注采气管柱或者盐穴微元段天然气压力计算公式等效为：
P
式中：ρ
井口压力可以作为计算井筒内天然气压力的迭代初始值P
第i注采气管柱微元段体积为：
SV
式中：D为注采气管柱外径；d为注采气管柱内径；L
将各个注采气管柱微元段相关参数代入式(1)～(4)即可计算得到相应的注采气管柱微元段存储标况下天然气的体积；
在计算盐穴微元段存储标况下天然气体积时，微元段体积为声纳测量得到的体积；同理，将各个盐穴微元段相关参数代入式(1)～(4)可以计算得到盐穴微元段存储标况下天然气体积。
6.根据权利要求5所述的盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，S5具体步骤如下：将S4中计算得到的各个注采气管柱微元段存储标况下天然气体积代入公式：
可以得到注采气管柱中存储标况下天然气体积为：V
将S4中计算得到的各个盐穴微元段存储标况下天然气体积代入公式：
可以得到盐穴存储标况下天然气体积为：V
可知盐穴储气库总的库存量为：
V
式中：V
假设某盐穴储气库井口最高运行压力为P1、最低运行压力为P2，根据公式(1)～(6)可以计算得到某盐穴储气库最大和最小库存量，则某盐穴储气库工作气量为：盐穴储气库最大库存量与盐穴储气库最小库存量之差。
7.根据权利要求6所述的盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，S6具体步骤如下：根据步骤S1～S5可以计算得到算例中盐穴储气库井口压力为P1时可以存储标况下天然气体积；假设某盐穴储气库采气完成后井口压力为P3，根据步骤S1～S5可以计算得到此时某盐穴储气库存储标况下天然气体积；可以得到盐穴储气库采气量为：注气压力为P1时可以存储标况下天然气体积与注气压力为P3时可以存储标况下天然气体积之差。
8.根据权利要求7所述的盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，S7具体步骤如下：假设某盐穴其设计最低井口运行压力为P4，根据步骤S1～S5可以计算得到在最低井口运行压力为P4时存储标况条件下天然气体积，即为某盐穴储气库剩余库存。
9.根据权利要求8所述的盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，盐穴顶部以上注采气管柱长度＝盐穴顶部埋深。
说明书
技术领域
本发明属于油气资源开发领域，具体地，涉及一种预测盐穴储气库天然气库存方法。
背景技术
盐穴储气库作为确保我国中东部天然气使用安全的重要基础设施已经在江苏金坛、江苏淮安、河南平顶山、湖北潜江和湖北云应等地开工建设，其中江苏金坛已经正式投产，累积形成调峰工作气量到达10亿方。盐穴储气库天然气库存、采气量和工作气量等参数是盐穴储气库运行过程中关键的技术参数，目前对其标定的方式主要是采用现场仪表计量的方式。一般情况下，一座盐穴储气库有多到几十个至上百个单个盐穴构成(例如，中石油金坛储气库约有70个单个盐穴构成)，导致计量工作量大、累积误差显著，不利于对盐穴储气库进行科学化和精细化的管理。
基于上述原因，亟需发明一种盐穴储气库天然气库存预测方法，明确和规范盐穴储气库天然气库存预测的操作步骤，为科学化和精细化管理盐穴储气库提供依据。
发明内容
为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种预测盐穴储气库天然气库存方法，利用盐穴储气库建设和运行过程中常用的参数，计算出盐穴储气库最大库容、工作气量、采气量和剩余库存等参数，解决了盐穴储气库在运行过程中上述参数获取难度大、精度不高的技术难题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
盐穴储气库天然气库存预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获得井筒尺寸和盐穴形状参数
S2、将注采气管柱划分为多个注采气管柱微元段
S3、将盐穴划分为多个盐穴微元段
S4、计算出注采气管柱和盐穴微元段的天然气存储量
S5、计算出盐穴储气库天然气库存
S6、计算出盐穴储气库采气量
S7、计算出盐穴储气库剩余库存。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：适用于盐穴型、硬岩洞型、废弃矿坑型储气库，可以用于对这三种类型储气库的最大库容、工作气量、采气量和剩余库存等参数预测和计算；原理明确、可操作性强，通过计算机编程后可以大范围推广到现场使用。本发明适用于盐穴储气库库存预测与评估，具有步骤简单、可操作性强等优点。
附图说明
图1是盐穴储气库注采气管柱和盐穴微元段划分示意图；
图2是盐穴储气库注采气管柱微元段划分示意图；
图3是盐穴储气库盐穴腔体微元段划分示意图；
图中：1、氮气帽，2、注采气管柱，3、完井管柱，4、注采气管柱微元段，5、环空保护液，6、封隔器，7、套管鞋，8、井脖子，9、盐穴腔体，10、盐穴微元段。
具体实施方式
如图1所示，盐穴储气库，包括：完井管柱3、井脖子8、盐穴腔体9，完井管柱3底部与盐穴腔体9顶部通过井脖子8相连；完井管柱3通过水泥石与地层胶结在一起，完井管柱3底部有套管鞋7；完井管柱3内有注采气管柱2，在完井管柱3底部内侧安装有封隔器6将完井管柱与注采气管柱2连接起来，在完井管柱和注采气管柱之间形成密闭的环空；完井管柱和注采气管柱之间的环空内设有环空保护液5，靠近地表的一段环空被氮气填充，称为氮气帽1，其作用是为了降低环空保护液热胀冷缩过程中在注采气管柱中产生的应力值；注采气管柱底部伸入盐穴腔体9内；在计算整个盐穴储气库的天然气库存时，需要将盐穴腔体顶部以上的注采气管柱2划分成多个注采气管柱微元段4，盐穴腔体9也需要被划分为多个盐穴微元段10。
上述盐穴储气库天然气库存预测方法，包括如下步骤：
S1、获得井筒尺寸和盐穴形状参数
盐穴储气库井筒为竖直井，斜深与垂深相等，以固定单位长度测量盐穴储气库井筒，并对测点进行编号；利用测井数据获得各个测点位置处的井斜角和方位角；根据完井设计方案获得完井管柱外径、完井管柱壁厚、完井管柱内径、完井管柱底部下深、注采气管柱外径、注采气管柱壁厚、内径和注采气管柱底部下深；利用声纳测腔数据获得盐穴形状、盐穴总体积、盐穴顶部埋深、盐穴底部埋深；声纳数据包括测点、井深、横截面半径、横截面面积、深度范围、分段体积和累积体积；
S2、将注采气管柱划分为多个注采气管柱微元段
如图2所示，注采气管柱微元段长度取为测量时的固定单位长度，根据盐穴顶部埋深得到盐穴顶部以上注采气管柱长度(盐穴顶部以上注采气管柱长度＝盐穴顶部埋深)；注采气管柱长度除以固定单位长度即可以得到注采气管柱可以划分的注采气管柱微元段，并进行取整；
S3、将盐穴划分为多个盐穴微元段
如图3所示，由于盐穴尺寸较大，在对盐穴形状测量时采用分段法进行测量；相邻两段之间的距离一般为某固定值，对于特殊部位需要加密测点提高测量精度时，可以缩小该固定值；在对盐穴微元段进行划分时将两个相邻测点间部分被划分为一个盐穴微元段，如图3中所示的SVi、SVi+1和SVm；
S4、计算出注采气管柱和盐穴微元段的天然气存储量
对于第i个注采气管柱或者盐穴微元段，其存储的标准状况下天然气体积计算公式为：
式中：i为注采气管柱或者盐穴微元段变量编号；Vstand-i为第i个注采气管柱或者盐穴微元段存储的标况下天然气体积；Tstand为标况温度；Pstand为标准大气压；Zstand为标况下天然气的压缩因子；Tstand、Pstand和Zstand的值按照相关标准或者规范选取，或者由天然气买卖双方协商确定；SVi为第i个注采气管柱或者盐穴微元段体积；Ti为第i个注采气管柱或者盐穴微元段温度；Zi为第i个注采气管柱或者盐穴微元段的天然气压缩因子，具体取值可以参见《GB/T17747.2-1999天然气压缩因子的计算第2部分：用摩尔组成进行计算》；Pi为第i个注采气管柱或者盐穴微元段天然气压力，其计算公式为：
Pi＝Pi-1+ρigHi (2)
式中：Pi-1为第i-1注采气管柱或者盐穴微元段天然气压力；ρi为第i注采气管柱或者盐穴微元段天然气密度，其计算公式为ρi＝PiMmol/RTi，Mmol为天然气的莫尔质量；R为气体常数；g为重力加速度系数；Hi为第i注采气管柱或者盐穴微元段的垂直高度；
考虑天然气密度、注采气管柱微元段长度和盐穴微元段高度均较小，可以将第i注采气管柱或者盐穴微元段天然气压力计算公式等效为：
Pi＝Pi-1+ρi-1gHi (3)
式中：ρi-1第i-1注采气管柱或者盐穴微元段位置处的天然气密度；
井口压力可以作为计算井筒内天然气压力的迭代初始值P0；Ti为第i注采气管柱或者盐穴微元段温度，井口注入天然气温度为计算温度的迭代初始值(T0)；温度在井筒和盐穴中的分布满足线性分布，根据井口、井底和盐穴底部温度可以计算得到第i个注采气管柱或者盐穴微元段的温度；
第i注采气管柱微元段体积为：
SVi＝1/4(D
式中：D为注采气管柱外径；d为注采气管柱内径；LTubing为注采气管柱微元段的长度；
将各个注采气管柱微元段相关参数代入式(1)～(4)即可计算得到相应的注采气管柱微元段存储标况下天然气的体积；
在计算盐穴微元段存储标况下天然气体积时，微元段体积为声纳测量得到的体积；同理，将各个盐穴微元段相关参数代入式(1)～(4)可以计算得到盐穴微元段存储标况下天然气体积；
S5、计算出盐穴储气库天然气库存
将S4中计算得到的各个注采气管柱微元段存储标况下天然气体积代入公式：
可以得到注采气管柱中存储标况下天然气体积为：Vstand-sum1；
将S4中计算得到的各个盐穴微元段存储标况下天然气体积代入公式：
可以得到盐穴存储标况下天然气体积为：Vstand-sum2；
可知盐穴储气库总的库存量为：Vstand＝Vstand-sum1+Vstand-sum2；
式中：Vstand为盐穴储气库总的库存量；Vstand-sum1为注采气管柱中存储标况下天然气体积；Vstand-sum2为盐穴存储标况下天然气体积；
假设某盐穴储气库井口最高运行压力为P1、最低运行压力为P2，根据公式(1)～(6)可以计算得到某盐穴储气库最大和最小库存量，则某盐穴储气库工作气量为：盐穴储气库最大库存量与盐穴储气库最小库存量之差。
S6、计算出盐穴储气库采气量
根据步骤S1～S5可以计算得到算例中盐穴储气库井口压力为P1时可以存储标况下天然气体积；假设某盐穴储气库采气完成后井口压力为P3，根据步骤S1～S5可以计算得到此时某盐穴储气库存储标况下天然气体积；可以得到盐穴储气库采气量为：注气压力为P1时可以存储标况下天然气体积与注气压力为P3时可以存储标况下天然气体积之差；
S7、计算出盐穴储气库剩余库存；
假设某盐穴其设计最低井口运行压力为P4，根据步骤S1～S5可以计算得到在最低井口运行压力为P4时存储标况条件下天然气体积，即为某盐穴储气库剩余库存。
至此，利用本发明方法可以根据盐穴储气库已有的监测数据计算出其天然气库存、采气量、剩余库存等关键参数，具有步骤明确、参数取值范围清晰等优点；通过与现场监测值进行对比，表明本发明方法计算结果与现场监测值误差在5％以内，可以满足实际工程精度要求。
盐穴储气库天然气库存预测方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
动态评分
0.0