CN111542677A - 在含水地质结构中创建和运行地下气体存储设施的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在含水地质结构中管理天然气的地下存储设施的方法，尤其是，在从地下存储设施中抽取气体期间控制气水接触(GWC)的运动的物理化学方法。在含水地质结构中，含水结构的上部区域中估计数量的生产井和中心部分中的一口多孔井被钻至设计GWC的水平，由此2个或更多个侧水平腿在设计GWC的水平上实施。天然气通过生产井注入，直到GWC达到测高记号为止，然后在起泡表面活性剂的水溶液的气水接触中气体通过水平腿依次注入到中央井中，注入另外的天然气或物理化学性质类似于天然气的非烃类气体。发泡表面活性剂和气体的水溶液的体积比选择为在储层条件下的机械混合和协同过滤期间形成估计值的稳定的低渗透率区域筛网。发泡表面活性剂与天然气或非烃类气体的水溶液的体积比为1:16。该技术效果涉及通过增加气体的有效体积并以增加的气体提取速率扩展UGSF的干周期运行模式来提高天然气储存的效率。

Description

在含水地质结构中创建和运行地下气体存储设施的方法
技术领域
本发明涉及在含水地质结构中创建和管理天然气的地下存储设施的方法，尤其是，在从地下存储设施中抽取气体期间控制这些结构中气水接触(GWC)的运动的物理化学方法。
背景技术
现有技术描述了在含水储层中以商业运营的方式创建和放置地下储气设施(UGSF)的实践，包括两个阶段：
-在多孔介质中创建人工气体沉积物，和年度测试周期增加注入和抽取气体；
-在达到储层中存储的气体的设计体积后，立即周期运行UGSF。
因此，UGSF中存储的气体的设计体积始终等于活性(提取的)和非活性(被动)气体体积的总和。非活性气体体积的功能是在一定压力下从气体饱和区抽取气体后在储层中创建UGSF，确保了储存设施的必要气体抽取速率，以限制对生产井的侵蚀、在将气体转移到消耗区期间减少气体压缩机站的气体压缩比、以及符合保存矿产资源的要求。
现有技术描述了用于在含水结构中创建UGSF的工程方案，其提供了在储层中形成致密的高饱和气体体积并确保实现活性和非活性气体的稳定体积比(作者证书SU 190272，公布日为1966年12月16日；申请号为US 3330352，公布日为1967年7月11日；和US 3393738，公布日为1968年7月23日)。
所述方案基于使用物理化学方法，以在整个生产井储量的每个操作周期的UGSF中注入气体期间，通过储层中的天然气强化地层水置换。通过不同技术由发泡表面活性剂的水溶液产生的泡沫以注入床中的天然气和置换水之间的圆圈的形式使用，该泡沫被用作增强天然气对水的置换的手段。由于多孔介质中相界面处的物理化学现象以及泡沫的异常的非平衡流变特性，气体置换水的比例显著增加(与常规置换方法相比)。结果，有利的条件允许在多孔介质中形成致密的气体高度饱和体积的UGSF，由于在注入并防止渐进水侵入到存储装置期间限制层状非均质多孔介质中不受控制的气流，从而在抽取气体期间确保储存气体的活性和非活性体积之间的平衡。
考虑到UGSF作业的周期性模式，在整个生产井储量中将气体注入UGSF时，在每个周期中都应使用上述通过气体来强化水置换的方法，生产井储量在某些家用UGSF中的数量超过300单位。因此，这些方法的使用关联于大量的材料和操作成本，购买必要化学药品的成本，以及执行用于实施强化方法的加工程序。
现有技术描述了在将化学生产气体、合成气体或任何其他非烃类气体注入到存储设施中以通过降低非活性气体的成本来提高技术和经济效率时(作者证书SU 398803，公布日为1973年9月27日)或者在用二氧化碳或氮气代替不活泼的天然气直到在除去UGSF之前完全提取了天然非活性的气体时(专利RU 2508445，公布日为2014年2月27日)的创建UGSF的方法。
现有技术描述了用任何其他较便宜的在物理化学性质上类似于甲烷的非烃类气体(例如，氮气，二氧化碳，压缩机、涡轮增压器等的废气)替代非活性气体的创建UGSF的方法[Levykin E.V.在创建低下气体存储设施时使用废气发动机压缩机作为非活性体积填料(To the use of exhaust gas engine compressors as inactive volume filler whencreating underground gas storage facilities.Ref.inform.Ser."Transport and gasstorage)".-M.,VNIIEgazprom，第8卷，1976年，第29-32页；Karvatsky A.G.CO2是UGSF的非活性气体的有效替代品(CO2 is an effective substitute for inactive gas ofUGSF).-Gas industry,1985年，第7期，第30-31页]，专利RU 2532278，公布日为2014年11月10日。
根据上述方法，在UGSF施工的第一阶段，将非烃类气体以与UGSF产生的非活性气体的设计体积对应的体积注入储层，然后注入天然气直至达到非活性气体和活性气体的设计体积，然后将其转移到与周期气体提取和注入相关的UGSF操作的第二阶段。
使用在物理化学性质上类似于甲烷的非烃类气体作为惰性气体的缺点包括由于烃类气体和非烃类气体的扩散混合而导致的复杂性，从而导致该混合物的热容量降低，并且转移到消费者手中的天然气中酸成分的腐蚀性增加。
另外，现有技术描述了一种通过注入天然气直到岩石压力的容许极限值来在填充有非烃气体的地质结构中创建地下气体存储设施的方法(专利RU2458838，公布日为2012年8月20日)。甲烷和二氧化碳的气体混合物的过渡区(捕集区)的厚度最大为73m，而生产段的厚度为100m。
该方法的主要缺点是将储存的天然气与二氧化碳直接接触混合，这会造成工艺和技术复杂性。另外，含水层不存在上述尺寸的“捕集区”。
在现有技术中，在技术实质和取得成果方面与所提出的工程化解决方案相似的工程化解决方案是基于储层下部区域的隔离来在非均质和岩性结构的含水层中创建地下储气设施并从UGSF的井中注入和提取天然气的方法。从而，在注入气体期间，当形成气体饱和体积的UGSF时，通过固井将储层的下部隔离，打开并从储层的上部抽取气体(专利RU2085457，优先权日为1995年1月11日)。
然而，这种方法具有以下缺点：
-固井使废弃的部分停止运行，导致需要在随后的运行周期中对已成型的水泥塞进行钻孔；
-在固井的工艺中，井被隔离在井底形成区的特定区域中，并且在抽取气体过程中含气区中的压力下降导致地层水上升，围绕该区流动，从而降低了UGSF床的净气体厚度。
与技术实质和取得成果中提出的方法最相似的方法是一种通过在含水结构的上部区中钻井来在含水地质结构中创建地下储气设施(的方法专利RU2588500，公布日为2016年6月27日)，通过钻井注入天然气，直到气水界面达到与设计体积的存储相对应的测高记号为止，然后通过钻井将天然气依次注入发泡表面活性剂的水溶液的水气接触部分，然后将物理和化学性质类似于天然气的非烃类气体注入含水结构中位于气水接触面下方的部分，并且发泡表面活性剂与非烃类气体的水溶液的体积按1:1÷6的比例选择，这样可以从将泡沫表面活性剂与非烃类气体的水溶液机械混合所获得的泡沫中形成稳定的床层隔绝筛网，当将泡沫表面活性剂与非烃类气体在多孔介质中进行共同过滤时，在周期性选择和注入天然气的过程中，泡沫滤网的渗透率和厚度较小，其取决于对通过该泡沫滤网的底部水进行筛网分和过滤的条件，并在90-120天期间从存储中大量抽取气体。
从技术的观点来看，该方法相对于根据专利RU 2085457的方法具有明显的优点，然而，它具有以下技术和经济上的缺点：
-通过钻出的几口井将表面活性剂和气体的水溶液注入气水接触段中来创建面区域固体筛网需要大量的财务投资；
-很难通过在GWC区段中钻出的垂直井来创建区域筛网，这是因为由于含水层的分层非均质性，表面活性剂溶液被过滤到渗透率较高的区域，这原则上与气体和水的接触部分不一致，并且不允许控制提供干燥模式的扩展的筛网厚度(成本优势)；
-要创建区域筛网，必须按照单级方案使用3、4、5、7点方案按特定顺序钻特别井或者用中央浮雕井，其产物(矿化度高的床水)应被丢弃。
发明内容
本发明针对以下技术效果，其涉及通过增加气体的有效体积并以增加的气体提取速率扩展UGSF的干周期运行模式来提高天然气储存的效率。
该技术效果通过这一事实来保证：在含水地质结构中创建和操作地下储气设施的方法，包括：在含水结构的上部区域中钻井，通过所述井注入天然气直到气水界面达到与储存的设计体积相对应的测高记号；由分散系统形成低渗透率筛网，分散系统由发泡表面活性剂、天然气或在气水接触的部分中物理和化学性质类似于天然气的非烃类气体的水溶液组成，并且基于1:1÷6的比选择发泡表面活性剂和上述气体的水溶液的体积，这提供了由泡沫形成稳定床绝缘筛网，所述稳定床绝缘筛网是通过以下方法获得的：当发泡表面活性剂和非烃类气体在多孔介质中共同过滤时，将发泡表面活性剂和非烃类气体的水溶液机械混合，并且形成渗透率和厚度小的泡沫筛网，所述渗透率和厚度取决于对底部水进行筛分和过滤的条件，并在90-120天期间通过所述泡沫筛网从存储中大量抽取气体，筛网是通过在地下气体存储设施的中心部分钻出的多孔井而形成的，直至在设计气水接触的区域中与至少两个侧水平腿接触的设计气水接触的水平。
根据隔离区的构造，多孔井的侧水平腿具有倾斜的方向和/或形成45度到180度的角度。
附图说明
在地下储气设施的运行期间在多孔介质中创建低渗透率区域筛网的方法通过附图说明，在附图中：
图1呈现了当使用表面活性剂OP-10的泡沫溶液时前气体饱和度的计算和实验依赖性。
图2示出了根据单步技术通过3口井来创建筛网的中间形式和最终形式。1、2、3是创建区域筛网的井数。筛网创建了35天。虚线圆表示应被封堵的半径为139m的“岩性窗口”的回路。
图3示出了根据单步技术通过4口井来创建筛网的中间形式和最终形式。1、2、3和4是创建区域筛网的井数。筛网创建了37天。虚线圆表示应被封堵的半径为139m的“岩性窗口”的回路。
图4示出了根据两步技术通过4口井来创建筛网的中间形式和最终形式。1、2、3和4是创建区域筛网的井数。筛网创建了37天，从中心井抽出的地层水的体积为6.66千立方米。虚线圆表示应被封堵的半径为139m的“岩性窗口”的回路。
图5示出了通过4孔井来创建筛网的中间形式和最终形式。虚线圆表示应被封堵的半径为139m的“岩性窗口”的回路。筛网创建了28天。
具体实施方式
所提出的方法按照以下方式执行。
在含水地质结构中，含水结构的上部区域中估计数量的生产井和中心部分中的一口多孔井被钻至设计GWC的水平，由此2个或更多个侧水平腿在设计GWC的水平上实施。天然气通过生产井注入，直到GWC达到与存储的设计体积相对应的测高记号为止，然后在起泡表面活性剂的水溶液的气水接触中，气体通过水平腿依次注入到中央井中，注入另外的天然气或物理化学性质类似于天然气的非烃类气体，并且发泡表面活性剂和气体的水溶液的体积比选择为在储层条件下的机械混合和协同过滤期间形成估计值的稳定的低渗透率区域筛网。发泡表面活性剂与天然气或非烃类气体的水溶液的体积比为1:1÷6。
创建低渗透率筛网的理论和估计背景是相对相渗透率的经验依赖性(KarimovM.F.地下气体储存设施的运行(Operation of underground gas storage facilities),M.,Nedra，1981年，第104页)，当使用以下公式时，其具有相关系数在0,8≤R2≤0,99范围内的表面活性剂和表1中给出的其浓度：
Figure BDA0002477490420000061
Figure BDA0002477490420000062
其中，s是多孔介质的气体饱和度，无量纲值；
c是发泡表面活性剂的浓度，重量％；
Figure BDA0002477490420000063
是多孔介质对液体的相对渗透率，无量纲值；
Figure BDA0002477490420000064
是多孔介质对气体的相对渗透率，无量纲值。
这些依赖性用于在计算机上的进一步计算。
作为发泡表面活性剂，可以使用各种表面活性剂，其实例列于下述的表1中。更优选的是在地层水中使用由主要泡沫非离子型表面活性剂和辅助阴离子型表面活性剂所组成的协同表面活性剂组合物的溶液(泡沫溶液)。例如，由形式为等级OP-7或OP-10的壬基酚乙氧基化物或羧甲基化的乙氧基化异酚Sinterol AFM-12的钠盐的主要泡沫非离子型表面活性剂和形式为用过的亚硫酸盐溶液(KSSL或SSL)的辅助阴离子型表面活性剂所组成的组合物具有协同作用，这是因为KSSL或SSL在岩石表面的吸附更好(单相和多相流的流体力学和过滤(Hydrodynamics and filtering of single-phase and multi-phaseflows),Proceedings of the MIU and GP n.a.Gubkin I.M.,M.,Nedra,1972年，第76页)。因此，主要表面活性剂的损失降低至60重量％。优选地，在协同组合物中使用质量比为0,6:1至1:1的特定表面活性剂(OP-10:KSSL或SSL)。在准备方案时，重要的是使用来自应创建筛网的地平线的地层水。它确保最大程度地保留储层的强度和结构。地层水中协同组合物的浓度为0.8重量％至1.0重量％。
为了确保稳定的筛网厚度，在储层条件下向每个井中注入的用于形成泡沫的天然气或非烃类气体的量优选为所用发泡表面活性剂溶液的1至6体积。考虑到地层水的化学组成、多孔介质的吸附特性和表面活性剂的类型，确定发泡表面活性剂溶液中表面活性剂的浓度，以产生有效的筛网。表1列出了根据地层水的盐度推荐的创建筛网的表面活性剂。
图1给出了前气体饱和度的实验值和在用表面活性剂OP-10代替用公式(1)和(2)计算的多孔介质中的具有气体的表面活性剂溶液时的前气体饱和度的值，其中使用以下名称：M＝1％是矿化度为1重量％的地层碳酸氢钠水中具有气体的表面活性剂溶液的替代；M＝15％是矿化度为15重量％的地层氯化钙水中具有气体的表面活性剂溶液的替代。
根据上述数据，在非平衡分散系统的多孔介质中形成泡沫使置换前的气体饱和度增加到0.7-0.8。因此，水的相对渗透率也降低。因此，非平衡分散系统既可以有效地用于从横流中筛选出超过一定等渗线的气体体积，又可以筛选出水侵入到UGSF的气体饱和体积。
隔绝低渗透率筛网的横向尺寸通过以下方法确定。
通过地质研究确定了其中提供了UGSF的设计体积的等高线。由该等高线界定的面积是由计算机方法通过结构图进行确定，或者由多边形或圆形、椭圆、椭圆形进行近似或划分为单独的部分，这些单独部分的面积也由一部分圆形、椭圆、椭圆形、多边形或这些图形的组合进行近似，其总面积是设计气水接触面所需的面积。
通过将确定的面积与估计的筛网厚度相乘，可以计算出所需筛网的体积。在储层条件下，以此方式计算的低渗透筛网的体积应由一份发泡表面活性剂溶液和1-6份气体组成。制备筛网的时间取决于准备工作、溶液的注入和气体的注入。
决定其操作有效性的筛网的关键参数是筛网的厚度。筛网的厚度是基于以下事实确定的：在时间9期间，在提取周期内应将底部水的颗粒通过筛网进行过滤，这通过在UGSF的周期运行期间可靠地隔离底部水侵入含气部分的条件在技术上进行确认。根据UGSF的地质和技术特征，时间
Figure BDA0002477490420000083
可能长达90-120天。
滤网的厚度(可靠地保护气体体积不受底部水侵入的影响所需的垂直横向尺寸lw)由以下公式确定：
Figure BDA0002477490420000081
其中：
lw是筛网厚度，m；
Figure BDA0002477490420000084
是地层水筛分所需的时间，s；
P1和P2是筛网边界处的压力值，MPa；
Figure BDA0002477490420000082
是相对于水的相对渗透系数，m2；
k是隔离区中的储层绝对渗透率，m2；
μw是储层条件下的水粘度，mPa·s；
m是隔离区中储层的孔隙度系数。
根据该公式，筛网的厚度取决于储层的参数，即，渗透率k和孔隙率m。
通过占用侵入性地层水的所需筛分时间来确定筛网厚度。
下面介绍了实现所提出方法的实例。
含水结构中存在总储气体积为30亿立方米且活性体积为15亿立方米的UGSF。在储存的底部有半径为139m的圆形的岩性窗口，需要用水平的低渗透率筛网将其封堵。筛网时间持续90-120天。确定筛网的厚度(垂直于横向尺寸)、表面活性剂组成、产生筛网所需的溶液的体积和表面活性剂的质量。通过计算机模拟来确定在有和没有筛网的情况下水侵入之前的抽取气体时间。
初始数据：
床深H＝1000m；
总矿化度М＝150g/l；符合Sulin的氯化钙地层水；
储层压力在8-10MPa的范围内变化，即，最大筛网负荷为2MPa；
储层中含气部分的厚度为h＝20m；
平均绝对渗透率是k＝0.65*10-12m2；
孔隙率是m＝0.20。
气体粘度为0.014mPa·s；
地层水粘度为1.8mPa·s。
该方法按以下顺序执行。
1.根据表1，选择主要发泡表面活性剂，例如OP-10SNCC，制备优选浓度为0.967％的溶液，并且添加表面活性剂的协同组分，即，0.3％的KSSL或SSL。
2.根据确定的浓度(0,967％)s＝0,7，由图1中的曲线确定前饱和度s。
3.根据公式(1)和(2)，对气体和液体的相对渗透率确定为s＝0,7:
Figure BDA0002477490420000091
因此kg＝0,0001·0,65·10-12m2，kl＝0,003·0,65·10-12m2＝0,00195·10-12m2。
4.确定筛网lw的设计厚度(垂直横向尺寸)。
当从UGSF提取气体时，通过底部水颗粒通过的条件来确定筛网的最小横向垂直尺寸(对于强化筛分的时间，例如，90天)。值lw由等式(3)确定：
Figure BDA0002477490420000092
其中，P1和P2是筛网边界处的压力值，MPa；
k w是相对于水的相对渗透系数，m2；
m是孔隙率系数；
μw是储层条件下的地层水粘度，mPa·s；
5.UGSF的面积通过上述方法之一来计算。
6.基于岩性窗口中创建厚度为9.2m的筛网来确定封堵岩性窗口所需的表面活性剂溶液体积：
圆的面积S＝π·r2＝3,14·1392＝59832m2。
充满泡沫的圆柱体的体积，
V＝π·r2·lw＝3,14·1382·9,2＝550,46·103m3。
圆柱体的孔体积中泡沫的体积
V泡沫＝π·r2·lw·m＝3,14·1392·9,2·0,2＝110,1·103m3。
在储层条件下，泡沫中的泡沫组合物的溶液的量由1份溶液和4份气体组成：
Figure BDA0002477490420000101
在储层的条件下，筛网中天然气或非烃类气体的体积：
Figure BDA0002477490420000102
根据表1的溶液中OP-10的质量
Figure BDA0002477490420000103
SSL或KSSL协同组分的权重为0.3％：
Figure BDA0002477490420000104
7.当“岩性窗口”被封堵时，通过以各种方式的计算机模拟来计算UGSF的参数：
-通过在隔离区中心部分中已存在或已钻探的一口井进行的单阶技术；
-通过在等边三角形拐角处的隔离区中已存在或已钻探的三口井进行的单阶技术；创建筛网的步骤如图2a、2b所示；
-当所有井都注入了协同组合物和气体溶液，通过四口井进行单级技术，其中一口是中心井；使用该技术创建筛网的可视化过程如图3a和3b所示；
-当在附近的注入井的标记出现之前将地层水从中央井中泵出时，通过四口井进行两阶技术，其中一口是中心井，表明第一阶段的开始和第二阶段的完成，可视化结果如图4a和4b所示。
-通过带有交叉边缘完井的中心多孔井，水平部分的长度等于孤立的圆形“岩性窗口”的半径；
筛网创建的可视化过程如图5a和5b所示。
在GWC的部分中形成水绝缘筛网限制了在UGSF的周期操作期间底部水侵入到储层中。它确保了要储存在含水结构中的天然气体积的气体动力稳定性，从而减少了在设计模式下形成和维持UGSF操作所需的最佳非活性气体体积的费用。考虑到UGSF的GWC面积很大，以及保留在储层中的多孔介质中通过泡沫形成来创建筛网所需的气体体积，提议使用在物理和化学性质上类似于天然气的低值非烃类气体(氮气，二氧化碳，来自气体压缩机、涡轮增压器的废气等)作为气态剂。如果没有这种机会，就有可能使用天然气，这会稍微增加项目成本。
为了确定所提出的方法对于UGSF的操作的有效性，已经考虑了在从UGSF中抽取气体期间地层水侵入生产井的问题。
由于难以考虑物体的地质结构，在抛物线型偏导数中用二阶微分方程描述的非稳态液体和气体过滤无法允许获得适用于工程计算的精确分析方案。在这方面，已使用MatLab交互式软件包从计算上考虑了该问题。
已使用封堵系数
Figure BDA0002477490420000111
模拟了各种筛网安装选项，其为有效筛网面积与“岩性窗口”的尺寸比(表2)。
模拟已示出：安装渗透率为0.001的筛网等效于安装防漏筛网。然而，在实际存储设施的现场条件下，防漏筛网的安装是有问题的。在这方面，已经研究了使用渗透率为0.01的筛网，从而产生了三倍的可靠性裕度。
表3列出了使用MatLab软件包对GWC运动进行交互式模仿的结果。
根据在UGSF操作参数上以各种方式对筛网安装进行交互式模仿的结果的比较，优选通过多孔井创建区域筛网，因为使用这种方法，
-可以实现提高的筛网安装精度，这是获得预期效果的基础；
-与其他方法相比，创建筛网的时间最短；
-创建筛网所需的试剂消耗最少；
-与其他创建筛网的方式相比，相对便宜；
-由于最大程度地精确封堵了“岩性窗口”，因此在抽取气体过程中发挥了最大作用。
因此，所描述的在含水地质结构中创建和运行地下储气设施的方法使得可以在其周期运行期间限制UGSF的不受控制的水侵入，并显著增加了干气提取的时间以及UGSF的活性体积。
在含水地质结构中创建和运行地下储气设施的方法
表1
Figure BDA0002477490420000121
表2
Figure BDA0002477490420000122
在含水地质结构中创建和运行地下储气设施的方法
表3
Figure BDA0002477490420000131

Claims (2)

1.一种在含水地质结构中创建地下储气设施的方法，包括：在含水结构的上部区域中钻井，通过所述井注入天然气直到气水界面达到与储存的设计体积相对应的测高记号；由分散系统形成低渗透率筛网，所述分散系统由发泡表面活性剂、天然气或在气水接触的部分中物理和化学性质类似于天然气的非烃类气体的水溶液组成，并且基于1:1÷6的比选择发泡表面活性剂和上述气体的水溶液的体积，这提供了由泡沫形成稳定床绝缘筛网，所述稳定床绝缘筛网是通过以下方法获得的：当发泡表面活性剂和非烃类气体在多孔介质中共同过滤时，将发泡表面活性剂和非烃类气体的水溶液机械混合，并且形成渗透率和厚度小的泡沫筛网，所述渗透率和厚度取决于通过所述泡沫筛网对底部水进行筛分和过滤的条件，并在90-120天期间从存储中大量抽取气体，这与以下事实不同：筛网是通过在地下储气设施的中心部分钻出多孔井而创建的，直至在设计气水接触的区域中与至少两个侧水平腿接触的设计气水接触的水平。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据隔离区域的构造，所述多孔井的侧水平腿具有倾斜的方向和/或形成45度到180度的角度。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2770028C1 (ru) * 2021-05-13 2022-04-14 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром ПХГ" Способ создания и эксплуатации подземного хранилища газа в водоносной геологической структуре

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3330352A (en) * 1966-11-02 1967-07-11 Union Oil Co Method for the subterranean storage of gas
CN1240494A (zh) * 1996-12-19 2000-01-05 瓦克化学有限公司 在天然气井和储气井的采气半径之内含固定地层水的岩石的干燥方法
CN101315025A (zh) * 2008-06-05 2008-12-03 太原理工大学 一种盐岩溶腔储气库的建造方法
CN101493007A (zh) * 2008-12-30 2009-07-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于混合流体自分离的天然气分离及废弃气体地质封存方法
RU2386805C1 (ru) * 2009-01-29 2010-04-20 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМ ПХГ" (ООО "Газпром ПХГ") Способ создания малопроницаемого экрана в пористой среде
RU2588500C1 (ru) * 2015-04-28 2016-06-27 Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") Способ создания подземного хранилища газа в водоносной геологической структуре

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3288212A (en) * 1964-05-21 1966-11-29 Union Oil Co Secondary oil recovery method
US3379260A (en) * 1965-09-07 1968-04-23 Union Oil Co Method of storing hydrocarbon fluids using a foam barrier
SU190272A1 (zh) 1965-11-06 1966-12-16
US3393738A (en) 1967-01-30 1968-07-23 Union Oil Co Method for storing gas in subterranean formations
SU398803A1 (ru) 1971-06-02 1973-09-27 Ф. А. Требин, А. М. Байков , Н. М. Байков Ордена Ленина производственное объединение БАШНЕФТЬ Способ хранения газа в подземном хранилище
GB2062063B (en) * 1979-10-23 1983-04-13 Nat Iranian Oil Co Method for recovering oil from an underground formation
RU2085457C1 (ru) * 1995-01-11 1997-07-27 Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий Способ создания подземного хранилища в водоносном пласте неоднородного литологического строения
RU2458838C1 (ru) 2011-03-28 2012-08-20 Учреждение Российской академии наук Институт проблем нефти и газа РАН Способ создания подземного хранилища газа в геологических структурах, заполненных газом
RU2483012C1 (ru) * 2011-11-03 2013-05-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Способ создания малопроницаемого экрана в пористой среде при подземном хранении газа
RU2508445C1 (ru) 2012-06-14 2014-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Способ ликвидации подземного хранилища природного газа
RU2532278C2 (ru) 2012-12-24 2014-11-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН Способ эксплуатации подземного хранилища природного газа

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3330352A (en) * 1966-11-02 1967-07-11 Union Oil Co Method for the subterranean storage of gas
CN1240494A (zh) * 1996-12-19 2000-01-05 瓦克化学有限公司 在天然气井和储气井的采气半径之内含固定地层水的岩石的干燥方法
CN101315025A (zh) * 2008-06-05 2008-12-03 太原理工大学 一种盐岩溶腔储气库的建造方法
CN101493007A (zh) * 2008-12-30 2009-07-29 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于混合流体自分离的天然气分离及废弃气体地质封存方法
RU2386805C1 (ru) * 2009-01-29 2010-04-20 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ГАЗПРОМ ПХГ" (ООО "Газпром ПХГ") Способ создания малопроницаемого экрана в пористой среде
RU2588500C1 (ru) * 2015-04-28 2016-06-27 Публичное акционерное общество "ГАЗПРОМ" (ПАО "ГАЗПРОМ") Способ создания подземного хранилища газа в водоносной геологической структуре

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