一种计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法

本发明涉及气藏型地下储气库开发，特别涉及一种计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法。

背景技术：

1、与其他化石能源相比，天然气具有低碳的优势；与可再生能源相比，天然气具有价格低廉及容易获取的优势，天然气被视为人类从化石能源到可再生能源转变过程中的过渡能源。国内天然气的消费主要集中在东部地区，而天然气的开采主要分布在西南和西北地区，且天然气的消费具有明显的季节不均衡性。国内外天然气调峰经验表明，地下储气库是保障平稳供气和进行季节调峰的最经济、最有效手段。地下储气库在多周期生产的过程中，天然气流速过大时储层中微粒运移会造成渗透率损害，维持岩心渗透率平稳的最大流体流动速度称为该岩心的临界流速，因此地下储气库临界流速的计算对于地下储气库的平稳生产至关重要。

2、目前，国内外关于地下储气库储层临界流速的计算主要集中在单相上，即单纯的水相或者单纯的气相在岩心中流动过程的临界流速，但是在地下储气库实际生产的过程中，储层中的流体通常以液相及气相共存的形式存在，因此，亟需一种方法明确储层在不同含水饱和度条件下两相临界流速数值，为地下储气库的平稳生产提供参考，保障地下储气库的高效运行。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明旨在提供一种计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，包括以下步骤：

4、s1：获取目标地下储气库的地层水、天然气以及岩心，并测得所述岩心和所述地层水的基础物性；

5、s2：测量所述岩心在所述天然气、地层温度压力条件下的渗透率损失率与流速关系曲线，并根据所述渗透率损失率与流速关系曲线获得所述岩心在注入流体为气相时的临界流速；

6、s3：获取所述岩心在地层温度压力条件下的束缚水饱和度；

7、s4：建立地下储气库两相稳定生产临界流速计算模型，并根据所述地下储气库两相稳定生产临界流速计算模型计算所述目标地下储气库在不同含水饱和度下的临界流速。

8、作为优选，步骤s1中，所述岩心的基础物性包括岩心长度、岩心直径、岩心密度、岩心渗透率以及岩心孔隙度，所述地层水的基础物性包括地层水密度。

9、作为优选，步骤s2中，所述临界流速为岩心渗透率损失率达到30％时对应的流速。

10、作为优选，步骤s3中，获取所述岩心在地层温度压力条件下的束缚水饱和度具体包括以下子步骤：使用所述地层水对所述岩心进行饱和地层水，测量完全饱和地层水后的岩心在地层温度压力条件下的束缚水饱和度。

11、作为优选，对所述岩心进行饱和地层水时，采用大于等于20倍岩心孔隙体积的地层水对所述岩心进行驱替。

12、作为优选，测量所述束缚水饱和度时，采用所述天然气以15ml/min的流速对所述岩心驱替20min。

13、作为优选，所述束缚水饱和度通过下式进行计算：

14、

15、式中：sw为岩心束缚水饱和度，无量纲；m1为岩心的干重，g；m2为岩心建立束缚水饱和度之后的重量，g；ρw为地层水密度，g/cm3；v0为岩心的表观体积，cm3；φ为岩心孔隙度，无量纲。

16、作为优选，步骤s4中，所述地下储气库两相稳定生产临界流速计算模型为：

17、

18、式中：v为地下储气库两相稳定生产临界流速，m/s；ρg为标准条件下天然气的密度，g/cm3；v1为注入流体为气相时的临界流速；z为偏差因子，无量纲；tsc为地面标准温度，k；p2为地层压力，mpa；sh为储层的含水饱和度，无量纲；sw为岩心束缚水饱和度，无量纲；ρw为地层水密度，g/cm3；t2为地层温度，k；psc为地面标准压力，mpa。

19、本发明的有益效果是：

20、本发明能够计算地下储气库储层中同时存在两相(气相及水相)时的稳定生产临界流速；计算时，本发明以真实地层温度压力下得到的岩心渗透率损失率与流速关系曲线和束缚水饱和度作为基础参数，结合地层水密度、天然气密度、实际储层含水饱和度及天然气的偏差因子等参数，根据地下储气库实际生产数据，计算得到在地下储气库实际生产的过程中储层中的液相及气相共存时的临界流速，解决了国内外关于地下储气库储层临界流速的计算主要集中在单相上的问题，其结果更加合理可靠，能够很好的满足地下储气库现场对地下储气库平稳开发的需要。

21、另外，本发明还可推广用于计算co2埋存过程中及氢气地下储存过程中的两相稳定生产临界流速，具有广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1的计算地下储气库近井地带含水饱和度分布情况的方法，其特征在于，步骤s1中，所述岩心的基础物性包括岩心长度、岩心直径、岩心密度、岩心渗透率以及岩心孔隙度，所述地层水的基础物性包括地层水密度。

3.根据权利要求1所述的计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，其特征在于，步骤s2中，所述临界流速为岩心渗透率损失率达到30％时对应的流速。

4.根据权利要求1所述的计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，其特征在于，步骤s3中，获取所述岩心在地层温度压力条件下的束缚水饱和度具体包括以下子步骤：使用所述地层水对所述岩心进行饱和地层水，测量完全饱和地层水后的岩心在地层温度压力条件下的束缚水饱和度。

5.根据权利要求4所述的计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，其特征在于，对所述岩心进行饱和地层水时，采用大于等于20倍岩心孔隙体积的地层水对所述岩心进行驱替。

6.根据权利要求4所述的计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，其特征在于，测量所述束缚水饱和度时，采用所述天然气以15ml/min的流速对所述岩心驱替20min。

7.根据权利要求4所述的计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，其特征在于，所述束缚水饱和度通过下式进行计算：

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，其特征在于，步骤s4中，所述地下储气库两相稳定生产临界流速计算模型为：

技术总结
本发明公开了一种计算地下储气库两相稳定生产临界流速的方法，包括以下步骤：S1：获取目标地下储气库的地层水、天然气以及岩心，并测得所述岩心及地层水的基础物性；S2：测量所述岩心在所述天然气、地层温度压力条件下的渗透率损失率与流速关系曲线，获得所述岩心在注入流体为气相时的临界流速；S3：获取所述岩心在地层温度压力条件下的束缚水饱和度；S4：建立地下储气库两相稳定生产临界流速计算模型，计算所述目标地下储气库在不同含水饱和度下的临界流速。本发明能够计算储层在不同含水饱和度条件下两相临界流速数值，且结果更加合理可靠，能够为地下储气库安全平稳生产提供技术支持。

技术研发人员：何佑伟,谢义翔,王宁,秦佳正,汤勇,杨文涛,陈樟池
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22