[發明專利]一種氣藏型儲氣庫蓋層的動態密封性評價方法及裝置

在審

• 申請號: 202010717995.9
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN113970477A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 付曉龍;許尋;齊桂雪;賈瑞忠;王志寶;劉云華;張蘊曼;高志飛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司中原油田分公司勘探開發研究院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏;史麗利

本發明涉及一種氣藏型儲氣庫蓋層的動態密封性評價方法及裝置；其是在現有的循環加卸載三軸循環試驗的基礎上，增加了多周期注采測試，在注采測試過程中，考慮了注采壓力對巖石的影響，進而根據獲取的注采條件下的巖石內粘聚力與注采壓力、巖石內摩擦角與注采壓力的關系，確定了實際注采條件下的巖石內粘聚力和巖石內摩擦角，并結合注采壓力，計算出實際注采過程中儲氣庫的儲氣安全運行壓力，能夠更真實反映實際情況，提高了實際儲氣庫密封性評價的準確性，保證了實際注采過程的安全性。

技術領域

本發明涉及一種氣藏型儲氣庫蓋層的動態密封性評價方法及裝置，屬于石油與天然氣領域。

背景技術

蓋層的動態密封性評價是地下儲氣庫建設的重要基礎，對于地下儲氣庫來說，循環注采會引起區域地應力場的周期擾動，導致蓋層的力學性質發生變化，從而改變蓋層的密封性。因此，研究交變應力作用下的蓋層巖石的力學穩定性，是地下儲氣庫蓋層動態密封性評價的核心內容。

目前，對地下儲氣庫的巖石力學性質的研究都針對的是鹽巖，如，馬林建等人利用TAW–2000型微機伺服巖石三軸試驗機進行不同載荷波形參數(上、下限應力、應力幅值和頻率)和不同圍壓下的鹽巖試樣的循環加、卸載試驗。研究表明循環載荷作用下，鹽巖彈性模量隨循環次數或加載時間呈指數遞減趨勢。

盧高明等人開展了單軸壓縮、三軸壓縮以及單軸、三軸循環加卸載等不同應力路徑巖石力學試驗，得到了脆性巖石在單軸和三軸條件下的強度、變形特征以及循環加卸載應力-應變曲線變化規律。

韓林等人設計了灰巖在施加不同圍壓和恒定循環上限應力作用下，三軸變圍壓循環加卸載下巖石變形特征測試方案。通過對試驗結果的分析表明：在整個循環加卸載過程中，各個加卸載階段變形模量值不同，卸載階段變形模量高于加載階段變形模量。

王瑞紅等人基于三軸循環加卸荷試驗，研究了不同圍壓、不同應力狀態、不同卸荷量對砂巖變形特征及參數的影響。試驗結果表明，卸荷過程中巖石變形模量變化規律和加載時并不相同：相同應力差下，圍壓越大，相同卸荷量引起的變形模量降低量越小。

榮浩宇運用實驗室真三軸試驗、理論分析及數值模擬，進行不同圍壓下的真三軸加卸載試驗以及不同卸荷路徑下的真三軸試驗，通過試驗數據對比分析了巖石在加卸載條件下的力學特征和巖石在不同卸荷路徑下的變形破壞規律、力學參數變化規律。

Xu等人利用先進的聲發射測試分析系統對細粒砂巖進行了聲發射定位試驗。通過對循環載荷作用下細粒砂巖聲發射定位試驗研究，分析循環載荷作用下巖石變形破壞全過程的聲發射時空演化特征及其損傷演化規律。試驗結果表明：靜態加載階段的聲發射信息很好地反映了巖石在壓密階段、彈塑性變形階段的損傷演化規律；循環階段初期聲發射都由小裂紋產生的小事件組成，持續時間及能量值都比較小。

隋義勇等人通過試驗模擬強注強采交變載荷作用下注采井出砂規律，采用損傷量、加載次數及加載頻率等參數修正出砂指數公式，分析注采井出砂風險并預測出砂時間，可得注采周期對注采井出砂的影響規律。修正后的出砂指數公式能夠預測注采井的出砂周期以及出砂程度，能夠有效指導儲氣庫注采井先期防砂完井方式的選擇，合理制定生產制度控制注采井出砂，保證儲氣庫穩定運行。

以上方法主要是應用于對鹽穴型地下儲氣庫的建庫和運行工作的研究，其大多數研究集中在地下儲氣庫腔體的體積損失，且現有針對儲氣庫巖石的多周期循環加卸載三軸實驗均是在巖石外部加載載荷，而儲氣庫的實際運行情況會隨著循環注采而導致巖石內部孔隙壓力發生變化，因此，現有對儲氣庫測試的手段與實際儲氣庫條件并不相符，存在對儲氣庫密封性監測不準確的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種氣藏型儲氣庫蓋層的動態密封性評價方法及裝置，以解決現有對儲氣庫測試的手段與實際儲氣庫條件并不相符，導致儲氣庫密封性監測不準確的問題。

為實現上述目的，本發明的一種氣藏型儲氣庫蓋層的動態密封性評價方法的技術方案，包括以下步驟：