Geomechanische Modellierung und Integritätsbewertung von karbonatischen Gasspeichern in erschöpften Lagerstätten

CHEN YUYE ,  

TANG YUANSHUANG ,  

ZHOU HONG ,  

WANG HAN ,  

ZHENG XIN ,  

WANG YUHENG ,  

LU KAICHEN ,  

TANG HUIYING ,  

摘要

Gasspeicher sind entscheidend für die nationale Energiesicherheit und Versorgungsschwankungen. Während des Betriebs treten oft Störungsaktivierungen und lokale Durchbrüche der Deckschicht auf, die ein Risiko für Gaslecks darstellen. Daher ist die Analyse der mechanischen Integrität notwendig. Um die inneren Gesetze der Spannungsänderungen im Gasspeicher X zu klären, die obere Betriebsdruckgrenze zu erhöhen und die gesamte Speicherleistung zu verbessern, wurden geologische, seismische, Bohrloch-, Produktions- und Labordaten integriert, um ein ein- und dreidimensionales geomechanisches Modell zu erstellen. Außerdem wurde ein vierdimensionales dynamisches geomechanisches Modell entwickelt, das die Produktionsgeschichte und Zyklen von Injektion und Förderung einbezieht. Die Spannungsänderungen im Deckgebirge, Speicherrohr, Unterlagerungsschicht und an Störungen während der Injektion und Förderung wurden analysiert, und das Injektions- und Förderregime wurde hinsichtlich Kapazität und mechanischer Integrität optimiert. Die Ergebnisse zeigen: ① Die Longtan-Deckschicht im Gasspeicher X hat einen geringen Young’schen Modul, eine hohe Poisson-Zahl und geringe Festigkeit, je tonreicher die Lithologie, desto geringer der Modul und die horizontale Spannung; ② Der ursprüngliche Spannungszustand der Deckschicht ist ein Transformstörungszustand, der des Speichers ist eine Rückschubstörung; ③ Die Spannungsänderungen an Deckschicht und Unterlagerungsschicht sind gering und haben ein niedriges Schadensrisiko; ④ Die Veränderungen des Porendrucks im Speicher sind signifikant und größer als die Spannungsänderungen; ⑤ Das Risiko einer Matrixschädigung im Speicher ist gering, aber in Hauptinjektionszonen erhöht sich das Risiko nach der Injektion; Störungen können gleiten, wenn der Druck am Bohrlochwinkel etwa 3 MPa über dem ursprünglichen Reservoirdruck liegt; ⑥ Unter Gewährleistung der mechanischen Integrität stieg das kumulierte Injektionsvolumen nach Optimierung des Plans um etwa 34 %. Die Ergebnisse liefern theoretische und methodische Unterstützung für die Geostressanalyse und Bewertung der mechanischen Integrität des Gasspeichers X.

关键词

karbonatische Gasspeicher; geomechanische Modellierung; mechanische Integrität; vierdimensionaler Geostress; Störungsgleiten; Injektions- und Förderoptimierung

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