调峰地底蕴水层储藏气体空压机的运作方法

　　圈闭*大工作容积估算圈闭*大工作容积Qac是圈闭*大允许注入气量Q扣除*小垫底气量Qd之后的容积，它反映了圈闭的工作能力：Qac=Q-Qd。圈闭*大允许注入气量Q估算圈闭*大允许注入气量是在含水层上覆地层不发生水力破裂的条件下，圈闭中可注入的*大气量，与圈闭容积、含水层温度、天然气偏差系数和圈闭*大允许压力有关，圈闭*大允许注入气量Q可由式（3）获得：Q=VTscpmaxpscTfZi，（3）式（3）中V为圈闭容积，106m3；Tsc为地面标准温度，293K；psc为地面标准压力，一般取0.1MPa；Tf为含水层的温度，K；Zi为天然气偏差系数，小数；pmax为圈闭*大允许压力，MPa，是保证在注气过程中不出现水力压裂所允许的*大地层压力。

　　公式（3）中的圈闭容积V用式（4）计算：V=Ahφ（1-Swi），（4）式（4）中，A为圈闭面积，km2；h为含水层平均有效厚度，m；φ为含水层的平均有效孔隙度，小数；Swi为含水层的束缚水饱和度，小数。（3）中的圈闭*大允许压力pmax用式（5）计算：pmax≤pc=αps。

　　（5）式（5）中，pc为岩石能承受的*大侧压，MPa；ps=gρcpH0为上覆地层静压，MPa（ρcp6gρihi/H0为岩石平均密度；α为系数，无量纲，可通过岩石的内摩擦角φ确定。

　　*小垫底气量估算*小垫底气量是地下储气库运行过程中的一个重要参数，它起到保持地层压力、防止采气井被水淹和保证储气库能够顺利地循环操作的作用。垫底气量和注采气井数、储气层物性以及储气库中允许的*小压力有密切的关系，*小垫底气量用式（6）估算：Qd=VTscpminpscTfZi。

　　（6）式（6）中，V为圈闭容积，106m3；Tsc为地面标准温度，293K；psc为地面标准压力，一般取0.1MPa；Tf为含水层的温度，K；Zi为天然气偏差系数，小数；pmin为储气库*小允许压力，MPa，是保证在采气过程中正常采出天然气所允许的*小地层压力。

　　单个含水层圈闭建库投资优化方法单个含水层圈闭含水层地下储气库优选的具体步骤为：（1）利用含水层物性参数估算出单井的日注/采气能力；（2）根据建库城市天然气的调峰需求量*大的月份所需的天然气调峰量即可计算出需要的注/采气井数；（3）根据管网压力和井底流压等参数，估算压气机功率；（4）根据注/采气井数、钻井费用和压气机费用等各方程的联立求解，得到单个含水层圈闭建库的*优投资总额.

　　储气库所需*大注/采气井数的计算由于地下储气库注/采气的基本原则是“注的进，采的出”，在储气库的一个注采周期内，整个储气库的产气量和储气库内的压力是随时间不断地变化的，在这个过程中，注/采气井的数量也会有所变化，因此在设计储气库时需要考虑储气库*大所需要的注/采气井数。

　　（1）储气库所需*大采气井数的计算。储气库处于采气期时，当储气库中的压力已经降到很低，接近储气库的*小压力pmin时，储气库采气井的单井产能*低，为保证这时储气库能够满足建库城市的*大调峰量需求，则需要较多的采气井来满足总的调峰气量，这时所需的采气井数即为储气库*大采气井数。利用公式（9）和（11），取公式中地层压力pe=pmin，井口压力pwh为输气管线内的压力，可以计算出储气库采气井单井在这时所能提供的调峰气量，再根据建库城市在天然气使用高峰期所需的日调峰气量与单井所能提供的调峰气量可以计算出储气库所需的*大采气井数。

　　（2）储气库所需*大注气井数的计算。储气库处于注气阶段时，当储气库中的压力升高到接近储气库*大压力pmax时，单井注气能力降到很低，为保证这时储气库能够满足建库城市的*大调峰需求，则需要较多的注气井向储气库注气，这时所需的注气井数即为储气库*大注气井数。利用公式（9）和（11），取公式中地层压力pe=pmax，井口压力pwh等于注气压缩机出口的*大压力，可以计算出注气井单井在这时所能提供的*大注气能力，再根据建库城市天然气使用*少的月份每日需要向储气库注入的气量可以计算出储气库*大所需注气井数。

　　一般地下储气库的气井都同时具有注气和采气的能力，在得到储气库*大所需采气井数和*大所需注气井数后，取两者中大的数，就是保证地下储气库能满足建库城市需求的注/采气井数。