水驅氣藏型儲氣庫儲集空間動用率實驗評價

石磊邵龍義王皆明朱華銀

1.中國礦業大學（北京）；2.中國石油勘探開發研究院廊坊分院；3. 中國石油天然氣集團公司油氣地下儲庫工程重點實驗室

水驅氣藏型儲氣庫儲集空間動用率實驗評價

石磊1，2，3邵龍義1王皆明2，3朱華銀2，3

1.中國礦業大學（北京）；2.中國石油勘探開發研究院廊坊分院；3. 中國石油天然氣集團公司油氣地下儲庫工程重點實驗室

水驅氣藏型儲氣庫高速注采氣運行過程中伴隨水體往復運移，建庫儲層地質條件和水體滲流特征對儲氣庫儲集空間動用效率影響較大。針對國內典型水驅氣藏儲氣庫儲層特征，開展周期注采模擬飽和度場、核磁共振分析等實驗。將物理模擬結果與數值模擬相結合，通過多方案對比分析注采參數，并利用相似準則轉換為礦場指標。研究結果表明：水驅氣藏型儲氣庫多周期注采運行過程中，出現部分儲集空間未動用的現象，三維飽和度場和核磁特征譜表明氣驅純氣帶是提高空間動用的主力區，而氣水過渡帶是導致儲氣庫空間動用效果變差的主要區域，排驅擴容、氣水互鎖作用效果與儲氣庫的注采速度和儲集空間物性分區密切相關；對于華北典型水驅氣藏型儲氣庫多周期注采運行而言，在注氣速度為291×104m3/d、采氣速度為533×104m3/d時，26%庫容為無效庫容。研究結果為水驅氣藏改建儲氣庫及優化注采運行提供參考。

水驅氣藏型儲氣庫；儲集空間動用率；周期注采；飽和度場；核磁共振

我國大規模的天然氣開發利用和天然氣長輸管道的興建帶動了地下儲氣庫的需求和建設。我國商業性儲氣庫建庫較晚，已建儲氣庫大部分為枯竭氣藏型地下儲氣庫［1-4］。枯竭氣藏在改建儲氣庫前經多年衰竭開采存在一定規模的邊底水，侵入水體占據部分孔隙，受非均質性等因素影響儲層氣水關系復雜，導致可動含氣孔隙體積減少，儲氣庫氣驅效率降低［5］。為了提高氣藏采收率并且加快儲氣庫建設，國內外學者對關于水驅氣藏開發和建庫效率的影響因素做了大量研究：GRIGG R B［6］、HABERL J［7］等認為高速流對氣水兩相滲流以及儲層滲透率有重要影響；生如巖［8-10］等發現邊底水體積小于10倍孔隙體積時，水體能夠補充氣藏能量、改善開發效果；班凡生［11-13］等通過研究枯竭油氣藏改建儲氣庫過程發現儲層物性、水體侵入以及氣水滲流變化規律等是影響建庫效率的主要因素，并提出注采速度與氣驅效率存在一定相關性。由于實驗條件的限制，目前的研究工作主要定性地描述了影響建庫效率的主要因素。

儲氣庫注采參數評價技術表現出巨大的潛力，其提高儲氣庫注采運行效率的機理在于通過調整注采速度改善氣水剖面，從而改善儲氣庫儲集空間動用效果［14-19］。筆者通過綜合考慮水驅氣藏的地質、開發特征，利用儲氣庫多功能智能驅替實驗裝置，開展了水驅氣藏儲氣庫周期注采模擬實驗、核磁在線分析實驗，進行物理模擬的精細數值模擬，分析國內典型水驅氣藏儲氣庫周期注采參數指標，從而指導礦場應用。

1 物理模擬研究

Physical simulation

將周期注采模擬實驗、核磁在線分析實驗、微觀可視化模擬實驗3種實驗方法相結合：周期注采模擬實驗可以提供儲氣庫多周期注采氣量動態數據；核磁在線分析實驗用于認識不同注采階段孔隙空間可動流體變化規律；微觀可視化模擬實驗可直接觀察儲氣庫周期注采過程中氣水兩相滲流過程，為水驅氣藏儲氣庫注采過程中儲集空間動用機理分析提供可視化支持。

1.1 實驗裝置

Experimental apparatus

實驗設備流程如圖1所示，主要由模型分析、水體能量調節、氣驅、液驅、采集計量等模塊組成［20］。其中模型分析模塊由三維模型和核磁共振分析裝置組成，用于實驗過程中模型飽和度場和孔隙空間可動流體的分析；水體能量調節模塊用于儲氣庫實際運行中的水體運移過程模擬；氣驅、液驅模塊用于向核磁共振分析模塊中巖心夾持器中注入氣體、液體；采集計量模塊用于計量壓力、溫度、流量等實驗參數。整個系統實驗最高工作壓力可達70 MPa。

圖1 儲氣庫周期注采模擬實驗裝置流程Fig. 1 Flow chart of experimental apparatus for simulating the cyclic injection and production of gas storage

1.2 實驗模型

Experimental model

通過微觀可視化模擬實驗觀測儲氣庫微觀孔喉內周期注采氣水驅替過程。微觀模型采用透明的二維玻璃模型，采用光化學刻蝕工藝，將孔隙網絡模型精密光刻到平板玻璃上，最后經高溫高壓燒結制成。標準模型大小為40 mm×40 mm，孔隙體積一般為50 μL，最小孔徑可達 10 μm。

通過儲氣庫三維物理模擬以流體飽和度云圖的方式，直觀展示儲氣庫注采過程中氣水運移特征。根據華北儲氣庫儲層物性分區制作三維填砂模型，模型直徑40 cm，高度35 cm，孔隙度為5.2%，滲透率為7.3 mD。

利用注采核磁在線物理模擬以1D譜和T2譜的方式，進一步精細分析儲氣庫循環周期注采過程中各區帶儲集空間動用規律。選取華北儲氣庫儲層3塊典型天然巖樣，巖性統一為碳酸鹽巖，但物性存在差異，基本參數見表1。代表儲層上部的樣品物性較好，孔隙度4.5%，滲透率10.5 mD，說明其儲集和滲流能力相對較好；儲層下部巖樣物性較差，孔隙度低、滲透率小，儲滲能力較差。根據礦場縱向物性由高到低排列分區特征，將巖樣按高滲、中滲、低滲順序串聯組合作為儲層模型，代表儲氣庫儲集空間。

表1 實驗巖心樣品基本物性參數Table 1 Basic physical property parameters of core samples in the experiment

1.3 實驗方法與步驟

Experimental method and procedure

儲氣庫的注采模擬應與庫區的實際運行情況相匹配。在實驗方法設計過程中，考慮了水淹氣藏型儲氣庫的實際狀況：儲層中含邊、底水；運行中的儲層壓力波動；注采的時間短，屬強注、強采；運行周期長，多循環注采。注采模擬先后完成前期準備、成藏、開采、建庫、采氣及循環注采6個實驗步驟。實驗過程中需記錄時間、氣液流量、壓力，實驗結束對實驗數據進行統計分析。周期注采模擬實驗采用定流速驅替方式，由于氣體具有強壓縮性，進入巖心的氣體流速和壓力都處于非穩定狀態，無法對模型的滲流能力進行分析。為此，通過對比相同注采條件不同注采流速下的注采氣量，以含氣孔隙空間的方式量化評價儲氣庫空間動用效率。

通過微觀可視化實驗模擬高溫、高壓地層條件下儲氣庫微觀孔喉內周期注采氣水驅替過程。實驗過程中利用顯微鏡對注采氣過程中不同階段時刻的氣水分布變化進行可視化觀測，并實時攝像記錄孔喉內流體動用及運移圖像。

通過儲氣庫三維物理模擬實驗可以在周期注采模擬高溫、高壓環境下，對地層條件下儲氣庫模型內多相流體分布特征進行觀測。利用電阻率分析儀對模型進行三維飽和度場在線分析，獲得注采運行過程中模型飽和度云圖，通過顏色梯度變化反映模型不同截面、不同區塊位置流體運移規律，其中顏色偏藍代表含水飽和度高，顏色偏紅代表含氣飽和度高。通過對比注采不同階段下的多相流體飽和度云圖，分析水驅氣藏儲氣庫注采運行過程中儲集空間動用特征。

在周期注采模擬實驗過程中，利用核磁共振分析儀對巖心夾持器內的巖心進行可動流體參數在線分析，獲得不同注采周期下巖心模型T2譜、1D譜曲線，1D譜曲線可反映巖心不同截面位置孔隙空間流體分布特征，T2譜曲線可反映巖心不同尺度孔隙空間流體分布特征［21］。通過對比不同注采周期下的T2譜和1D譜曲線，可以分析多周期注采模擬過程中儲氣庫儲集空間不同尺度孔隙和不同截面位置流體動用特征，進而評價水驅氣藏儲氣庫不同區帶和不同階段的動用特征。

1.4 實驗結果

Experimental result

圖2為儲氣庫微觀可視化模擬實驗圖像，分別清晰展示了儲氣庫周期注采過程中的膨脹攜液作用和氣水互鎖作用。

圖2 微觀可視化模擬實驗圖像Fig. 2 Picture of microscopic visual simulation experiment

由圖2（a）可見，儲氣庫采氣周期孔隙空間高壓氣體快速膨脹，孔隙壁面水膜由厚逐步變薄，說明采氣周期驅動壓差下孔隙空間內可動水隨氣體一并采出，含氣孔隙空間增加，儲集空間得到有效動用，由于儲氣庫高滲區大尺度孔隙毛管阻力較弱，膨脹攜液作用更為顯著。由圖2（b）可見，儲氣庫高速注采過程中氣水兩相在微細孔喉處反復剪切，局部區域出現氣水混相，加之氣水兩相界面張力的疊加作用，在有限驅替壓差作用下無法動用，說明周期注采中局部孔隙空間出現束縛水和殘余氣，有效含氣孔隙空間降低，儲集空間動用受到影響，由于低滲區小尺度孔隙空間剪切作用更加突出，氣水互鎖現象嚴重。

1.4.1 儲氣庫注采三維動用特征 圖3為儲氣庫周期注采模擬三維飽和度場，分別清晰展示了儲氣庫建庫前水淹、注氣周期排驅擴容及采氣周期膨脹攜液現象。圖3（a）中水驅氣藏型儲氣庫模型處于注采周期前，各部位表現出不同程度藍色，說明模型整體處于水淹狀態。圖3（b）中儲氣庫模型處于注氣周期，模型頂部偏紅，含氣飽和度較高，邊部和底部偏藍，含水飽和度較高，說明模型整體處于注氣排驅擴容階段，但由于模型存在一定非均質性，部分儲集空間排驅動用效果不佳。圖3（c）中儲氣庫模型處于采氣周期，模型內部壓力迅速降低，邊部和底部藍色區域向紅色轉變，含水飽和度降低，說明在氣體高速采出膨脹攜液作用下，儲集空間內的可動水不斷降低，但由于局部區域孔喉細小，毛管阻力較強，部分儲集空間動用效果不佳。在注氣排驅和膨脹攜液共同作用下，模型含氣飽和度值隨注采輪次增加而升高，但變化幅度逐步減小，氣水分布趨于穩定。

圖3 儲氣庫周期注采模擬三維飽和度場Fig. 3 3D saturation feld in cyclic injection-production simulation of gas storage

1.4.2 儲氣庫注采分區帶動用特征 圖4為儲氣庫周期注采模擬核磁共振特征曲線。核磁1D譜曲線與縱坐標軸所包圍成的面積代表全部充填水的孔隙空間，不同注采周期下的包圍面積變化可反映巖心模型垂向各截面位置孔隙空間水體的動用狀況；核磁T2譜曲線與橫坐標軸所包圍成的面積代表全部充填水的孔隙空間，不同注采周期下的包圍面積變化可反映巖心模型不同尺度孔隙空間水體的動用狀況。

圖4 儲氣庫周期注采模擬核磁共振特征曲線Fig. 4 NMR characteristic curve in cyclic injection-production simulation of gas storage

由圖4（a）可看出，隨注采周期增加，不同部位含水呈下降趨勢。多周期注采過程中模型核磁1D譜特征曲線仍呈梯形形態，但代表縱向不同部位空間的1D曲線逐步向左側移動，其中代表高滲的頂部孔隙空間下降幅度較為明顯，說明在多周期注采氣過程中氣體的膨脹攜液作用下，頂部高滲孔隙中水首先被攜帶出，下部低滲孔隙中的水被攜帶出的難度較大，含水下降幅度較小。因此，儲氣庫含氣飽和度隨注采輪次增加而升高，其中高滲透率區孔喉較為發育、連通性好，可動水更容易被排驅攜帶出儲集空間，含氣飽和度增幅較大，而低滲區正好相反。建庫運行中頂部高滲孔隙空間是儲氣庫含氣空間增加的主要區域。

由圖4（b）可看出，隨注采周期增加，不同尺度孔隙空間含水呈下降趨勢。雖然多周期注采過程中模型核磁T2譜特征曲線仍呈雙峰形態，但代表不同尺度孔隙空間的T2曲線逐步向下移動，其中代表大尺度孔隙空間的右峰下降幅度較為明顯，說明在多周期注采氣過程中氣體的膨脹攜液作用下，大尺度孔隙中毛管力作用力較低，其孔隙中的水首先被攜帶出，小尺度孔隙中毛管力作用力相對較高，其孔隙中的水被攜帶出的難度較大，因此左側峰下降幅度較小。因此，在儲氣庫注采運行過程中不同尺度孔隙空間含氣飽和度逐步增加，其中大尺度孔隙空間是儲氣庫含氣空間增加的主要區域。

1.4.3 注采參數分析 通過儲集空間動用率反映儲氣庫多周期注采運行過程中儲集空間動用效果［16］。

式中，Grm為有效庫容；p/Z為視地層壓力，MPa；pi/Zi為原始視地層壓力，MPa；Gp為累積產氣量，m3；Swi為原始含水飽和度；Cf為巖石有效壓縮系數，MPa-1；Cw為地層水壓縮系數，MPa-1；We為邊水運移量，mL；Wp為采出水量，mL；Bw為水體體積系數；Vge為含氣孔隙空間中水侵部分孔隙體積，mL；Vrm為可動含氣孔隙體積，即含氣孔隙空間中可動用部分孔隙體積，mL；Bgi為氣體體積系數；Srm為可動含氣飽和度，即孔隙空間中可動用部分所占孔隙體積百分數；V為孔隙體積，mL；Vg為含氣孔隙體積，mL；φ為儲集空間動用率，即可動用孔隙空間體積與含氣孔隙空間體積的比值。

以儲氣庫實際礦場的運行壓力區間和水體能量為基礎，分析注采物理模擬實驗的注采速度參數，進而以此反演礦場實際運行參數指標。基于儲氣庫周期注采運行方式，研究不同注氣速度對儲集空間動用效果的影響。以采氣速度1.1 mL/min、注氣速度0.6 mL/min為基準（實際運行中采氣速度為注氣速度的1.8倍），設定無因次注采速度（實際注采氣速度與基準注采速度的比值）1、4、7、10、13、16、19、22、25、28、31進行注采模擬，其中注氣速度設定為采氣速度的1.8倍。由圖5可見，在儲氣庫注氣上限壓力、采氣下限壓力相同條件下，當采氣速度是采氣速度基準1.1 mL/min的16倍時可動含氣飽和度為44.9%、儲集空間動用率為81%，動用效果較好，之后繼續提高注采速度，動用程度呈降低趨勢。其原因在于儲集空間孔隙結構分布的復雜性，氣體優先進入連通較好的孔隙，氣驅壓力無法及時向低滲微細孔喉波及，導致儲氣庫部分儲集空間無法有效動用；而當注采速度過低時，雖動用效率較高，但不能滿足市場需求。因此，實際運行中應根據礦場與市場供需關系，合理設定注采氣速度，以保證儲氣庫經濟、高效運行。

圖5 注采速度與儲集空間動用特征參數相關曲線Fig. 5 Correlation curve between injection-production rate and characteristic parameter of reservoir space mobilization

2 數值模擬研究

Numerical simulation

2.1 數值模型建立

Establishment of numerical model

針對華北儲氣庫不同區帶分別計算對應有效孔隙體積，作為有效庫容參數分析的基礎。根據蘇橋潛山氣藏的地質、測井等資料，建立了三維精細地質模型，并通過模型粗化和氣藏巖石及流體參數添加，建立了華北水驅氣藏儲氣庫的三維動態模型。通過歷史擬合調整各項氣藏參數，使得數值模擬與實際氣藏開發、建庫及運行相一致。通過儲氣庫不同階段儲層流體分布數值模擬，得出儲氣庫地下儲集空間中的氣水分布狀況，見圖6。

圖6 華北儲氣庫三維地質模型Fig. 6 3D geologic model of gas storage in North China

根據華北儲氣庫礦場實際運行注采壓力區間設定數值模擬運行壓力區間。基于相似準則，將物理模擬實驗注采氣流量反演到礦場［22-23］，實驗與礦場注采氣速度關系見式（5）、表2。

式中，η為時間相似變量；L為幾何相似變量；φ為孔隙度；下角標1表示模型，2表示礦場。

表2 華北儲氣庫數值模擬注采參數換算結果Table 2 Conversion result of injection-production parameters in the numerical simulation of gas storage in North China

2.2 數值模擬結果分析

Analysis on the numerical simulation results

根據水驅氣藏型儲氣庫數值模擬結果，將整個儲氣庫由下至上可劃分為水淹帶、氣水過渡帶、氣驅純氣帶、建庫前純氣帶4個區帶，具體見表3。

表3 水驅氣藏型儲氣庫地層區帶定義Table 3 Defnition of stratigraphic zone in water-fooding gas storage

圖7為儲氣庫周期注采模擬區帶動用效果對比圖，可見周期注采開始之后，氣水過渡帶動用率初期下降顯著，后期逐步趨于穩定，含氣空間動用率由79.6%降至77.6%，說明氣水過渡帶隨注采周期增加動用效果逐步變差，并保持在相對較低的水平。氣驅純氣帶動用率初期增幅顯著，后期逐步趨于穩定，動用率由83.0%增至85.7%，說明氣驅純氣帶動用效果隨注采周期增加逐步改善；建庫前純氣帶動用率周期注采過程中較高，動用率保持在87.8%～88.3%之間，說明建庫前純氣帶動用效果相對較好，并隨注采周期增加保持相對穩定。

圖7 周期注采模擬區帶儲集空間動用效果Fig. 7 Reservoir space mobilization result of the zones in cyclic injection-production simulation

統計分析儲集空間動用參數指標見表4，結果表明相對于低速注采，高速注采條件下的水驅氣藏型儲氣庫中26%庫容無法有效動用（見圖8）。

表4 華北水驅氣藏儲氣庫庫容參數復核結果Table 4 Check results of storage capacity parameters of waterfooding gas storage in North China

圖8 華北水驅氣藏儲氣庫庫容參數曲線Fig. 8 Storage capacity parameter curve of water-fooding gas storage in North China

3 結論

Conclusions

（1）綜合運用微觀可視化模擬、三維注采模擬、核磁共振分析系列實驗，建立“孔隙空間流體分布圖”分析方法，直觀表征水驅氣藏建庫儲集空間中流體動用能力。

（2）氣驅水純氣帶是提高空間動用的主力區，而氣水過渡帶是儲集空間動用效果變差的主要區域。注氣排驅對水驅氣藏建庫擴容起到決定作用，而氣水互鎖是導致建庫空間動用效率降低的主要因素。

（3） 國內華北水驅氣藏儲氣庫在高速注采條件下，26%庫容無法有效動用，其中建庫儲層物性分區、注采速度為影響儲集空間動用效率的主控因素。

［1］ International Gas Union. 2012—2015 triennium work report: study group 2. 1: UGS database［C］. Paris: 25th World Gas Conference, 2015.

［2］ 丁國生. 中國地下儲氣庫的需求與挑戰［J］. 天然氣工業，2011，31（12）：90-93.DING Guosheng. Demand and challenges for underground gas storages in China［J］. Natural Gas Industry, 2011,31（12）: 90-93.

［3］ 胥洪成，王皆明，李春. 水淹枯竭氣藏型地下儲氣庫盤庫方法［J］. 天然氣工業，2010，30（8）：79-82.XU Hongcheng, WANG Jieming, LI Chun. Inventory verifcation of underground gas storage based on a fooded and depleted gas reservoir［J］. Natural Gas Industry,2010, 30（8）: 79-82.

［4］ 付太森，腰世哲，紀成學，李偉.文96地下儲氣庫注采井完井技術［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（6）：44-47.FU Taisen, YAO Shizhe, JI Chengxue, LI Wei. Injectingproducing well completion technique in Wen96 underground gas storage［J］. Oil Drilling & Production Technology,2013, 35(6): 44-47.

［5］ 丁云宏，張倩，鄭得文，王皆明，石磊，李春，胥洪成. 微裂縫-孔隙型碳酸鹽巖氣藏改建地下儲氣庫的滲流規律［J］. 天然氣工業，2015，35（1）：109-114.DING Yunhong, ZHANG Qian, ZHENG Dewen, WANG Jieming, SHI Lei, LI Chun, XU Hongcheng. Seepage laws in converting a microfssure-pore carbonate gas reservoir into a UGS［J］. Natural Gas Industry, 2015, 35（1）: 109-114.

［6］ GRIGG R B, HWANG M K . High velocity gas flow effects in porous gas-water system［C］. Gas Technology Symposium, 15-18 March 1998, Calgary, Alberta, Canada.DOI: http: //dx. doi. org/10. 2118/39978-MS.

［7］ HABERL J, MORI G, OBERNDORFER M, HAVLIK W, HOSEMANN P, HAWLEY M, SWADENER G.Infuence of impact angles on penetration rates of CRAs exposed to a high velocity multiphase fow［C］. NACE International, 16-20 March 2008, New Orleans, Louisiana.

［8］ 生如巖，李相方. 開采速率和水體規模對水驅砂巖氣藏動態的影響［J］. 石油勘探與開發，2005，32（2）：94-97.SHENG Ruyan, LI Xiangfang. Infuences of gas recovery rate and aquifer size on production of sandstone waterdrive gas reservoirs［J］. Petroleum Exploration and Development, 2005, 32（2）: 94-97.

［9］ 朱華銀，于興河，萬玉金. 克拉2氣田異常高壓氣藏衰竭開采物理模擬實驗研究［J］. 天然氣工業，2003，23（4）：62-64.ZHU Huayin, YU Xinghe, WAN Yujin. Simulation experiment of depletion-drive development for anomaly high pressure gas reservoir of Kela 2 gas field［J］.Natural Gas Industry, 2003, 23（4）: 62-64.

［10］ 程開河，江同文，王新裕，牟偉軍，潘昭才. 和田河氣田奧陶系底水氣藏水侵機理研究. 天然氣工業，2007，27（3）：108-110.CHENG Kaihe, JIANG Tongwen, WANG Xinyu,MOU Weijun, PAN Shaocai. A study on water invasion mechanism of the bottom-water gas reservoir in the Ordovician system of Hetian-he gas feld［J］. Natural Gas Industry, 2007, 27（3）: 108-110.

［11］ 班凡生，高樹生，王皆明. 枯竭油藏改建儲氣庫注采運行機理研究［J］. 天然氣地球科學，2009，20（6）：1005-1008.BAN Fansheng, GAN Shusheng, WANG Jieming.Gas injection-production mechanism of gas storage in depleted oil reservoirs［J］. Natural Gas Geoscience,2009, 20（6）: 1005-1008.

［12］ 馬小明，余貝貝，成亞斌，馬東博，張桂明，王艷華，楊玉生. 水淹衰竭型地下儲氣庫的達容規律及影響因素［J］. 天然氣工業，2012，32（2）：86-90.MA Xiaoming, YU Beibei, CHENG Yabin, MA Dongbo, ZHANG Guiming, WANG Yanhua, YANG Yusheng. Rules and infuencing factors on the capacity establishment of underground gas storage based on flooded depleted gas reservoirs［J］. Natural Gas Industry, 2012, 32（2）: 86-90.

［13］ 張建國，劉錦華，何磊，薛云龍，石磊. 水驅砂巖氣藏型地下儲氣庫長巖心注采實驗研究［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（6）：69-72.ZHANG Jianguo, LIU Jinhua, HE Lei, XUE Yunlong,SHI Lei. Long core injection-production experiments study on water flooding sandstone gas reservoir type underground gas storage［J］. Oil Drilling & Production Technology, 2013, 35（6）: 69-72.

［14］ 杜玉洪，李苗，杜建芬，羅玉瓊. 油藏改建儲氣庫注采速度敏感性實驗研究［J］. 西南石油大學學報，2007，29（2）：27-30.DU Yuhong, LI Miao, DU Jianfen, LUO Yujiong.Experimental study on injection-production rate sensibility of reconstructing underground natural gas storage［J］. Journal of Southwest Petroleum University, 2007, 29（2）: 27-30.

［15］ 陳元千. 定容地下儲氣庫方案指標的計算方法［J］.復雜油氣田，2006，15（3）：14-20.CHEN Yuanqian. The quantitative method of calculating scheme indicators of underground gas storage［J］.Complex Oil & Gas Reservoirs, 2006, 15（3）: 14-20.

［16］ 石磊. 水驅氣藏型儲氣庫建設滲流機理及應用研究［D］. 北京：中科院滲流所，2012．SHI Lei. Study on percolation mechanism of converting UGS from water drive gas reservoir and its applications［D］. Beijing: Institute of Porous Flow and Fluid Mechanics, Chinese Academy of Sciences, 2012.

［17］ BEN T, PEI C Y, ZHANG D L, XU J. DENG F, JING X F, QIU S L. Gas storage in porous aromatic frameworks（PAFs） ［J］. Energy and Environmental Science, 2011, 4（10）: 3991-3999.

［18］ 熊偉，石磊，廖廣志，高樹生. 水驅氣藏型儲氣庫運行動態產能評價［J］. 石油鉆采工藝，2012，34 （3）：57-60.XIONG Wei, SHI Lei, LIAO Guangzhi, GAO Shusheng.Productivity evaluation of operation dynamics waterflooding gas storage［J］. Oil Drilling & Production Technology, 2012, 34 （3）: 57-60.

［19］ 王彬，陳超，李道清，崔國強，龐晶.新疆H型儲氣庫注采氣能力評價方法［J］.特種油氣藏，2015，22（5）：78-81.WANG Bin, CHEN Chao, LI Daoqing, CUI Guoqiang,PANG Jing. A method for assessing the gas injectionproduction capacity of H-shaped UGS in Xinjiang Oilfield［J］. Special Oil & Gas Reservoirs, 2015,22(5): 78-81.

［20］ 石磊，廖廣志，熊偉，高樹生，耿彤. 水驅枯竭氣藏型儲氣庫氣水二相滲流機理［J］. 天然氣工業，2012，32（9）：85-87.SHI Lei, LIAO Guangzhi, XIONG Wei, GAO Shusheng,GENG Tong. Gas-water percolation mechanism in flooded underground gas storage［J］. Natural Gas Industry, 2012, 32（9）: 85-87.

［21］ 王為民，郭和坤，葉朝輝. 利用核磁共振可動流體評價低滲透油田開發潛力［J］. 石油學報，2001，22（6）：40-44.WANG Weimin, GUO Hekun, YE Chaohui. The evaluation of development potential in low permeability oilfield by the aid of NMR movable fluid detecting technology［J］. Acta Petrolei Sinica, 2001, 22（6）: 40-44.

［22］ 唐立根，王皆明，白鳳娟，石磊. 基于修正后的物質平衡方程預測儲氣庫庫存量［J］. 石油勘探與開發，2014，41（4）：480-484.TANG Ligen, WANG Jieming, BAI Fengjuan, SHI Lei.Inventory forecast in underground gas storage based on modified material balance equaition［J］. Petroleum Exploration and Development, 2014, 41（4）: 480-484.

［23］ SHI Lei, GAO Shusheng, XIONG Wei. Physical simulation of the mechanism for operation of waterencroached （fooded） underground gas storage facilities［J］. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 2012,47（6）: 426-433.

（修改稿收到日期 2017-06-23）

〔編輯 朱 偉〕

Experimental evaluation on the mobilization ratio of reservoir space in water- fl ooding gas storage

SHI Lei1,2,3, SHAO Longyi1, WANG Jieming2,3, ZHU Huayin2,3
1. China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China;2. Langfang Branch, PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Langfang 065007, Hebei, China;3. CNPC Key Laboratory of Oil & Gas Underground Storage Engineering, Langfang 065007, Hebei, China

As the water moves back and forth during the high-speed injection and production of water-fooding gas storage, the geologic conditions and water fowing characteristics of reservoirs for gas storage building have more effect on the mobilization ratio of reservoir space in the gas storage. In this paper, saturation feld and nuclear magnetic resonance were analyzed in the cyclic injection-production simulation based on the reservoir characteristics of typical water-fooding gas storages at home. The injection-production parameters of multiple programs were comparatively analyzed by combining the physical simulation results with the numerical simulation results, and then converted into the feld index according to the similarity criteria. It is indicated that in the process of multi-cycle injection and production of water-fooding gas storages, some reservoir space is not mobilized. It is shown from 3D saturation feld and nuclear magnetic characteristic spectrum that the pure gas zone of gas displacement is the principal zone to increase the space mobilization and gas-water transitional zone is the main zone to worsen the space mobilization result of gas storage. The displacement based capacity expansion and the water-gas interlocking are in close relation with the injection-production rate of gas storage and the physical property zoning of reservoir space. As for the multi-cycle injection and production of typical water-fooding gas storages in North China,26% storage capacity at the gas injection rate of 291×104m3/d and gas production rate of 533×104m3/d is defned as inactive storage capacity. The research results can be used as the reference for the rebuilding and injection-production optimization of water-fooding gas storages.

water-fooding gas storage; mobilization ratio of reservoir space; cyclic injection-production; saturation feld; nuclear magnetic resonance

石磊，邵龍義，王皆明，朱華銀.水驅氣藏型儲氣庫儲集空間動用率實驗評價［J］.石油鉆采工藝，2017，39（4）：405-412.

TE822

A

1000 – 7393（ 2017 ） 04 – 0405 – 08

10.13639/j.odpt.2017.04.003

:SHI Lei, SHAO Longyi, WANG Jieming, ZHU Huayin. Experimental evaluation on the mobilization ratio of reservoir space in water-fooding gas storage［J］. Oil Drilling & Production Technology, 2017, 39(4): 405-412.

國家科技重大專項“致密砂巖氣有效開發與評價技術”（編號：2011ZX05013-002）。

石磊（1982-），2012年獲中科院滲流所博士學位，現主要從事儲氣庫注采機理研究工作，工程師。通訊地址：（065007）河北廊坊萬莊石油礦區石油分院。E-mail：jinfsh19821230@163.com