CN115619578A - 含水层储气库的库容计算方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了含水层储气库的库容计算方法、装置、设备和存储介质，所述方法用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，包括步骤：获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；获取含水层的水体性质数据并构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；根据第一和第二函数关系组以及与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算驱替轮次下含水层型储气库的库容量；本发明提高了计算含水层型储气库的库容量时的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气领域，特别涉及含水层储气库的库容计算方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
常规的天然气储存方法有气态存储和液态存储，气态存储有地面储罐储存、管道储存以及地下储气库(Underground Storage Gas，简称USG)储存，地面储罐储存和管道储存只能作为消除昼夜用气不均衡性的措施，要解决季节用气不均衡性问题，根本的办法是建造地下储气库。
储气库库容是衡量储气库调峰能力的重要指标，核实准确的库容有助于优化储气库的工作气量，辅助天然气管网供求平衡决策。
发明人经过研究发现，现有技术中常规的储气库的库容判断方法，不适宜运用计算由地下含水层改建成的储气库的库容量，经常存在计算得到的储气库库容量偏大的缺陷。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提高计算含水层型储气库的库容量时的精确度。
本发明提供了一种用于含水层储气库的库容计算方法，用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，包括步骤：
S11、获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；所述地质资料数据包括圈闭特征数据和构造特征数据，用于确定所述含水层型储气库的极限孔隙体积；所述测试资料数据包含压力资料数据、注采数据和岩心驱替实验数据；
S12、获取含水层的水体性质数据，并根据水体性质数据构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；所述水体性质数据包括水体压力和水侵系数；
S13、获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；所述气水互驱实验数据包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；
S14、获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；
S15根据所述第一函数关系组、所述第二函数关系组，以及，与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量；所述库容量包括动态库容量和可动气库容量。
在本发明中，所述极限孔隙体积的计算公式包括：
其中，Vmax为极限孔隙体积，φ为平均孔隙度，Amax为极限圈闭面积，hmax为圈闭闭合高度。
在本发明中，所述极限库容量的计算公式包括：
Gmax＝Vmax·(1-Swc)；
其中，Gmax为极限库容量，Swc为岩心驱替实验气驱水实验获取的束缚水饱和度。
在本发明中，所述获取储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组，包括：
用于获取t时刻气水界面对应的含水层孔隙体积公式：
和，根据公式
获取的水侵量与含水层压力的关系We＝f(P)；
其中，Vt为孔隙体积，φ为平均孔隙度，A为含气面积，
为t时刻气水界面，Cs为水体水侵系数，We为水侵量，F(P)为水侵量与含水层压力的函数关系。
在本发明中，所述获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系，包括：
所述的气水互驱实验数据用于获取气水相渗曲线；其中，以气驱水驱替过程的相渗曲线处理过程包括：
S21、将岩样出口压力下测量的累积产液量数值修正到岩样平均压力下的值，公式如下：
其中，Vi为i时刻累积产液量数值，ΔVwi为i-1到i时刻的产水量，Vi-1为i-1时刻累积产液量数值，Pa为大气压力，ΔP为驱替压差，ΔVgi为大气压下测得的某一时间间隔的气增量数值；
S22、修正累积产液量数值，采用非稳态气水相对渗透率方法计算气驱水不同时刻端面含气饱和度Sge、水相相对渗透率Krw以及气相相对渗透率Krg，公式如下：
其中，fw(Sg)为含水率，
累积产水量，
为累积产液量，Krw为水相相对渗透率，Krg为气相相对渗透率，μg为地层条件下天然气粘度，μw为地层条件下地层水粘度，I为流动能力比，Qt为t时刻岩心出口端面液量，Q0为初始时刻岩心出口端面产水量，Sge为岩心出口端面含气饱和度；
所述第二函数关系组，包括：
根据公式Swc＝f1(n)获取的束缚水饱和度随驱替轮次的函数关系；
根据公式束Sgr＝f2(n)获取的残余气饱和度随驱替轮次的函数关系；
根据公式Sglive＝f3(n)获取的可动气饱和度随驱替轮次的函数关系；
其中，Swc为束缚水饱和度，n为驱替轮次，f1(n)为束缚水饱和度与驱替轮次的函数关系，Sgr为残余气饱和度，f2(n)为残余气饱和度与驱替轮次的函数关系，Sglive为可动气饱和度，f3(n)为可动气饱和度与驱替轮次的函数关系。
在本发明中，获取与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，公式如下：
Vwc＝Vt(1-Swc)
其中，Vwc为含水层型储气库的储气孔隙体积；
获取所与可动水饱和度对应的可动气孔隙体积，公式如下：
Vglive＝VtSglive
其中，Vglive为含水层型储气库的可动气孔隙体积；
在本发明中，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量，包括：
S31、计算含水层型储气库的动态库容量Gg，包括：
其中，Vwc为含水层型储气库的储气孔隙体积；Bg为天然气在地层压力下的体积系数；
S32、计算动态库容量的最大值Ggmax，包括：
所述动态库容量Gg受地层上限压力制约，注采扩容至溢出点位置时，若此时地层压力未突破地层上限压力，动态库容量Gg的最大值Ggmax的计算公式包括：
Ggmax＝Gmax
若地层压力突破地层上限压力时，动态库容量Gg的最大值Ggmax的计算公式包括：
其中，Vt，limit为注采扩容过程中地层上限压力对应的含水层孔隙体积，计算公式为：
其中，
注采扩容过程中地层上限压力对应的气水界面；
S33、计算含水层型储气库的可动气库容量Gglive的公式包括：
其中，Bg为天然气在地层压力下的体积系数；Vglive为含水层型储气库的可动气孔隙体积。
在本发明的另一面，还提供了用于含水层储气库的库容计算装置，用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，包括：
数据获取单元，用于获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；所述地质资料数据包括圈闭特征数据和构造特征数据，用于确定所述含水层型储气库的极限孔隙体积；所述测试资料数据包含压力资料数据、注采数据和岩心驱替实验数据；
第一函数获取单元，用于获取含水层的水体性质数据，并根据水体性质数据构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；所述水体性质数据包括水体压力和水侵系数；
第二函数获取单元，用于获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；所述气水互驱实验数据包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；
孔隙体积计算单元，用于获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；
库容量计算单元，用于根据所述第一函数关系组、所述第二函数关系组，以及，与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量；所述库容量包括动态库容量和可动气库容量。
在本发明实施例的另一面，还提供了一种储气库库容计算设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于调用并执行所述计算机程序，以实现如上任一项所述的储气库库容计算方法的各个步骤。
在本发明实施例的另一面，还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的储气库库容计算方法的各个步骤。
所述储气库库容计算设备包括存储在介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行以上各个方面所述的方法，并实现相同的技术效果。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
通过以上方案可知，本发明提供的用于含水层储气库的库容计算方法、装置、设备和存储介质，在计算开敞型地下水层改建成的含水层型储气库的动态库容量和可动气库容量时，考虑了地下含水层的水体类型及性质和储气库多周期运行渗流的影响，通过动态函数关系修正了由于周期性注采所造成的库容量的自然缩小量，避免了现有技术中容易出现的储气库库容量计算值偏大的缺陷，从而使得本发明中的计算结果准确度相对现有技术有较大幅度提高，而且随着储气库注采运行周期逐次延长，其计算精度会进一步提高，可为含水层储气库建设和运行提供准确的库容量数据。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中所述储气库库容计算方法的步骤图；
图2是本发明中所述气水相渗曲线的示意图；
图3是本发明中所述储气库库容计算装置结构示意图；
图4是本发明中所述储气库库容计算设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
实施例一
为了提高计算含水层型储气库的库容量时的精确度，如图1所示，在本发明实施例中提供了一种用于含水层储气库的库容计算方法，用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，包括步骤：
S11、获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；所述地质资料数据包括圈闭特征数据和构造特征数据，用于确定所述含水层型储气库的极限孔隙体积；所述测试资料数据包含压力资料数据、注采数据和岩心驱替实验数据；
本发明实施例中，压力资料数据用于判断水体类型和获取水体性质数据，同时还可以用于确定第一函数关系组。所述的岩心驱替实验数据可以用于构建相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；
在实际应用中，根据含水层圈闭面积、含水层圈闭闭合高度以及平均孔隙度，计算极限孔隙体积的公式可以如下：
其中，Vmax为极限孔隙体积，φ为平均孔隙度，Amax为极限圈闭面积，hmax为圈闭闭合高度，圈闭面积依据圈闭特征断定，根据构造特征构造溢出点，含水层圈闭闭合高度依据构造溢出点和圈闭特征断定，构造溢出点依据构造特征断定。
本发明实施例中的测试资料可以包含压力资料、注采数据以及岩心驱替实验数据；根据改建成的含水层型储气库的极限孔隙体积和岩心驱替实验第一轮次气驱水实验获取的束缚水饱和度，计算改建成的极限库容量的公式可以如下：
Gmax＝Vmax·(1-Swc)；
其中，Gmax为极限库容量，Swc为岩心驱替实验气驱水实验获取的束缚水饱和度。
S12、获取含水层的水体性质数据，并根据水体性质数据构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；所述水体性质数据包括水体压力和水侵系数；
本发明实施例的应用场景为开敞水体型地下水层改建成的含水层型储气库的库容的计算，其含水层水体类型为开敞水体，本发明实施例中的水体性质具体可以包括水体压力和水侵系数；
水体压力和水侵系数是影响开敞水体型改建含水层型储气库的决策参数，水体压力为原始水层压力，水侵系数Cs确定的公式可以如下：
其中，Cs为水体水侵系数，We为水侵量，Pt为t时刻气水边界压力；
水侵量根据注气扩容过程物质平衡方程计算，公式如下：
WpBw＝We+(Gi-Gp)Bg
其中，Wp为采出水体积量，Bw为地层水系数，Gi为累积注气量，Gp为累积采气量，Bg为天然气在地层压力下的体积系数。
本发明实施例中的气水界面随含水层压力变化的函数关系(即，第一函数关系组)，包括：
根据公式
获取t时刻气水界面对应的含水层孔隙体积；
根据公式
获取水侵量与含水层压力的关系We＝f(P)；
其中，Vt为孔隙体积，φ为平均孔隙度，A为含气面积，
为t时刻气水界面，We为水侵量，f(P)为水侵量与含水层压力的函数关系。
在本发明实施例中，气水界面用于圈定含气范围，计算圈定含气范围的孔隙体积，建立水侵量与含水层压力函数关系(即，第一函数关系组)用于评价储气库注采过程中气水界面运动的平稳性。
S13、获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；所述气水互驱实验数据包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；
本发明实施例中所获取的多轮次的气水互驱实验数据，气水互驱实验数据具体可以包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；气水互驱实验数据用于获取气水相渗曲线；
Krw为水相相对渗透率，Krg为气相相对渗透率
下面以气驱水驱替过程为例，来说明相渗曲线的处理过程：
S21、将岩样出口压力下测量的累积产液量数值修正到岩样平均压力下的值，公式如下：
其中，Vi为i时刻累积产液量数值，ΔVwi为i-1到i时刻的产水量，Vi-1为i-1时刻累积产液量数值，Pa为大气压力，ΔP为驱替压差，ΔVgi为大气压下测得的某一时间间隔的气增量数值；
S22、修正累积产液量数值，采用非稳态气水相对渗透率方法计算气驱水不同时刻端面含气饱和度、水相相对渗透率以及气相相对渗透率，公式如下：
其中，fw(Sg)为含水率，
累积产水量，
为累积产液量，Krw为水相相对渗透率，Krg为气相相对渗透率，μg为地层条件下天然气粘度，μw为地层条件下地层水粘度，I为流动能力比，Qt为t时刻岩心出口端面液量，Q0为初始时刻岩心出口端面产水量，Sge为岩心出口端面含气饱和度；
根据多轮次(以4个轮次为例)的气水互驱实验数据生成驱替相渗曲线时，获取的气水相渗曲线可以如图2所示，图中，krw-round1、krw-round2、krw-round3和krw-round4用于分别表示4个轮次的水相相对渗透率Krw；krg-round1、krg-round2、krg-round3和krg-round4用于分别表示4个轮次的气相相对渗透率Krg。
在本发明实施例中，圈闭是指一个能阻止油气继续运移并能在其中聚集的场所，圈闭由三部分组成:储集层、盖层、阻止油气继续运移造成油气聚集的遮挡物。残余气饱和度是指残余气体所占储集层孔隙体积的百分比，以图2为例，残余气饱和度为1-气相相对渗透曲率横坐标的交点。束缚水饱和度是指残余水所占储集层孔隙体积的百分比，以图2为例，束缚水饱和度为水相相对渗透率曲线与横坐标的交点。
在本发明实施例中，多轮次的气水互驱实验可以用于观测岩心内部气水两相流体的分布和流动规律，构建束缚水饱和度、残余气饱和度以及可采气饱和度与驱替轮次之间的函数关系(即第二函数关系组)。
所述相渗曲线两相区随驱替轮次变化的函数关系(即第二函数关系组)，包括：
根据公式Swc＝f1(n)获取束缚水饱和度随驱替轮次的函数关系；
根据公式束Sgr＝f2(n)获取残余气饱和度随驱替轮次的函数关系；
根据公式Sglive＝f3(n)获取可动气饱和度随驱替轮次的函数关系；
其中，Swc为束缚水饱和度，n为驱替轮次，f1(n)为束缚水饱和度与驱替轮次的函数关系，Sgr为残余气饱和度，f2(n)为残余气饱和度与驱替轮次的函数关系，Sglive为可动气饱和度，f3(n)为可动气饱和度与驱替轮次的函数关系。
在每一个轮次的气水互驱实验中，束缚水饱和度Swc和残余气饱和度Sgr都是一个定值，但不同轮次的气水互驱实验中的水相相对渗透率Krw和相相对渗透率Krg会发生变化，具体来说，随着轮次的增加，束缚水饱和度Swc和/或残余气饱和度Sgr会逐渐增强。
S14、获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；
本发明实施例中，束缚水饱和度对应含水层型储气库的储气孔隙体积的计算公式可以如下：
Vwc＝Vt(1-Swc)；
其中，Vwc为含水层型储气库的储气孔隙体积；
可动水饱和度对应含水层型储气库的可动气孔隙体积的计算公式可以如下：
Vglive＝VtSglive；其中，Vglive为含水层型储气库的可动气孔隙体积。
S15、根据所述第一函数关系组、所述第二函数关系组，以及，与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量；所述库容量包括动态库容量和可动气库容量；
S31、计算含水层型储气库的动态库容量Gg，包括：
含水层型储气库的动态库容量计算公式可以如下：
其中，Gg为含水层型储气库动态库容量；Vwc为含水层型储气库的储气孔隙体积；Bg为天然气在地层压力下的体积系数；
S32、计算动态库容量的最大值Ggmax，包括：
本发明实施例中，动态库容量受地层上限压力制约，注采扩容至溢出点位置时，若此时地层压力未突破地层上限压力，则动态库容量的最大值Ggmax为：
Ggmax＝Gmax
若地层压力突破地层上限压力时，动态库容量的最大值Ggmax为：
其中，Vt，limit为注采扩容过程中地层上限压力对应的含水层孔隙体积，计算公式如下：
其中，
注采扩容过程中地层上限压力对应的气水界面；
S33、计算含水层型储气库的可动气库容量Gglive的公式包括：
所述的含水层型储气库的可动气库容量Gglive计算如下：
其中，Bg为天然气在地层压力下的体积系数；Vglive为含水层型储气库的可动气孔隙体积。
综上所述，本发明实施例提供的用于含水层储气库的库容计算方法，在计算开敞型地下水层改建成的含水层型储气库的动态库容量和可动气库容量时，考虑了地下含水层的水体类型及性质和储气库多周期运行渗流的影响，通过建立动态函数关系修正了由于周期性注采所造成的库容量的自然缩小量；避免了现有技术中容易出现的储气库库容量计算值偏大的缺陷，从而使得本发明中的计算结果准确度相对现有技术有较大幅度提高，而且随着储气库注采运行周期逐次延长，其计算精度会进一步提高，可为含水层储气库建设和运行提供准确的库容量数据。
实施例二
与方法实施例相对应的，在本发明实施例的另一面，还提供了一种用于含水层储气库的库容计算装置，图3示出本发明实施例提供的用于含水层储气库的库容计算装置的结构示意图，所述用于含水层储气库的库容计算装置为与图1所对应实施例中所述用于含水层储气库的库容计算方法对应的装置，即，通过虚拟装置的方式实现图1所对应实施例中用于含水层储气库的库容计算方法，构成所述用于含水层储气库的库容计算装置的各个虚拟模块可以由电子设备执行，例如网络设备、终端设备、或服务器。具体来说，本发明实施例中的用于含水层储气库的库容计算装置包括：
本发明实施例中的用于含水层储气库的库容计算装置用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，包括：
数据获取单元01用于获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；所述地质资料数据包括圈闭特征数据和构造特征数据，用于确定所述含水层型储气库的极限孔隙体积；所述测试资料数据包含压力资料数据、注采数据和岩心驱替实验数据；
第一函数获取单元02用于获取含水层的水体性质数据，并根据水体性质数据构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；所述水体性质数据包括水体压力和水侵系数；
第二函数获取单元03用于获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；所述气水互驱实验数据包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；
孔隙体积计算单元04用于获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；
库容量计算单元05用于根据所述第一函数关系组、所述第二函数关系组，以及，与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量；所述库容量包括动态库容量和通过建立动态函数关系修正了由于周期性注采所造成的库容量的自然缩小量可动气库容量。
需要说明的是，在本发明实施例中的用于含水层储气库的库容计算装置的具体实现方式和技术效果可以参考图1所对应的用于含水层储气库的库容计算方法，在此就不再赘述。
实施例三
与方法实施例相对应的，本发明实施例中，还提供了一种用于含水层储气库的库容计算设备，该，如终端、服务器等。其中，服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等，但并不局限于此。
本申请实施例提供的用于含水层储气库的库容计算设备的硬件结构框图的示例图如图4所示，可以包括：
处理器1，通信接口2，存储器3和通信总线4；
其中处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信；
可选的，通信接口2可以为通信模块的接口，如GSM模块的接口；
处理器1可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器3可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
其中，处理器1具体用于执行存储器3中存储的计算机程序，以执行如下步骤：
用于含水层储气库的库容计算方法用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，包括步骤：
S11、获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；所述地质资料数据包括圈闭特征数据和构造特征数据，用于确定所述含水层型储气库的极限孔隙体积；所述测试资料数据包含压力资料数据、注采数据和岩心驱替实验数据；
S12、获取含水层的水体性质数据，并根据水体性质数据构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；所述水体性质数据包括水体压力和水侵系数；
S13、获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；所述气水互驱实验数据包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；
S14、获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；
S15根据所述第一函数关系组、所述第二函数关系组，以及，与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量；所述库容量包括动态库容量和可动气库容量。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的用于含水层储气库的库容计算方法。
实施例四
本发明实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：
用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，包括步骤：
S11、获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；所述地质资料数据包括圈闭特征数据和构造特征数据，用于确定所述含水层型储气库的极限孔隙体积；所述测试资料数据包含压力资料数据、注采数据和岩心驱替实验数据；
S12、获取含水层的水体性质数据，并根据水体性质数据构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；所述水体性质数据包括水体压力和水侵系数；
S13、获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；所述气水互驱实验数据包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；
S14、获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；
S15、根据所述第一函数关系组、所述第二函数关系组，以及，与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量；所述库容量包括动态库容量和可动气库容量。
可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明其他实施例所提供的方法。
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
应当理解，本申请实施例中，从权、各个实施例、特征可以互相组合结合，都能实现解决前述技术问题。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于含水层储气库的库容计算方法，用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，其特征在于，包括步骤：
S11、获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；所述地质资料数据包括圈闭特征数据和构造特征数据，用于确定所述含水层型储气库的极限孔隙体积；所述测试资料数据包含压力资料数据、注采数据和岩心驱替实验数据；
S12、获取含水层的水体性质数据，并根据水体性质数据构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；所述水体性质数据包括水体压力和水侵系数；
S13、获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；所述气水互驱实验数据包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；
S14、获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；
S15、根据所述第一函数关系组、所述第二函数关系组，以及，与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量；所述库容量包括动态库容量和可动气库容量。
2.根据权利要求1所述的用于含水层储气库的库容计算方法，其特征在于，所述极限孔隙体积的计算公式包括：
其中，Vmax为极限孔隙体积，φ为平均孔隙度，Amax为极限圈闭面积，hmax为圈闭闭合高度。
3.根据权利要求2所述的用于含水层储气库的库容计算方法，其特征在于，所述极限库容量的计算公式包括：
Gmax＝Vmax·(1-Swc)；
其中，Gmax为极限库容量，Swc为岩心驱替实验气驱水实验获取的束缚水饱和度。
4.根据权利要求3所述的用于含水层储气库的库容计算方法，其特征在于，所述获取储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组，包括：
用于获取t时刻气水界面对应的含水层孔隙体积公式：
和，
根据公式
获取的水侵量与含水层压力的关系We＝f(P)；
其中，Vt为孔隙体积，φ为平均孔隙度，A为含气面积，
为t时刻气水界面，Cs为水体水侵系数，We为水侵量，f(P)为水侵量与含水层压力的函数关系。
5.根据权利要求4所述的用于含水层储气库的库容计算方法，其特征在于，所述获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系，包括：
所述的气水互驱实验数据用于获取气水相渗曲线；其中，以气驱水驱替过程的相渗曲线处理过程包括：
S21、将岩样出口压力下测量的累积产液量数值修正到岩样平均压力下的值，公式如下：
其中，Vi为i时刻累积产液量数值，ΔVwi为i-1到i时刻的产水量，Vi-1为i-1时刻累积产液量数值，Pa为大气压力，ΔP为驱替压差，ΔVgi为大气压下测得的某一时间间隔的气增量数值；
S22、修正累积产液量数值，采用非稳态气水相对渗透率方法计算气驱水不同时刻端面含气饱和度Sge、水相相对渗透率Krw以及气相相对渗透率Krg，公式如下：
其中，fw(Sg)为含水率，
累积产水量，
为累积产液量，Krw为水相相对渗透率，Krg为气相相对渗透率，μg为地层条件下天然气粘度，μw为地层条件下地层水粘度，I为流动能力比，Qt为t时刻岩心出口端面液量，Q0为初始时刻岩心出口端面产水量，Sge为岩心出口端面含气饱和度；
所述第二函数关系组，包括：
根据公式Swc＝f1(n)获取的束缚水饱和度随驱替轮次的函数关系；
根据公式束Sgr＝f2(n)获取的残余气饱和度随驱替轮次的函数关系；
根据公式Sglive＝f3(n)获取的可动气饱和度随驱替轮次的函数关系；
其中，Swc为束缚水饱和度，n为驱替轮次，f1(n)为束缚水饱和度与驱替轮次的函数关系，Sgr为残余气饱和度，f2(n)为残余气饱和度与驱替轮次的函数关系，Sglive为可动气饱和度，f3(n)为可动气饱和度与驱替轮次的函数关系。
6.根据权利要求5所述的用于含水层储气库的库容计算方法，其特征在于，获取与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，公式如下：
Vwc＝Vt(1-Swc)
其中，Vwc为含水层型储气库的储气孔隙体积；
获取所与可动水饱和度对应的可动气孔隙体积，公式如下：
Vglive＝VtSglive
其中，Vglive为含水层型储气库的可动气孔隙体积。
7.根据权利要求6所述的用于含水层储气库的库容计算方法，其特征在于，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量，包括：
S31、计算含水层型储气库的动态库容量Gg，包括：
其中，Vwc为含水层型储气库的储气孔隙体积；Bg为天然气在地层压力下的体积系数；
S32、计算动态库容量的最大值Ggmax，包括：
所述动态库容量Gg受地层上限压力制约，注采扩容至溢出点位置时，若此时地层压力未突破地层上限压力，动态库容量Gg的最大值Ggmax的计算公式包括：
Ggmax＝Gmax
若地层压力突破地层上限压力时，动态库容量Gg的最大值Ggmax的计算公式包括：
其中，Vt，limit为注采扩容过程中地层上限压力对应的含水层孔隙体积，计算公式为：
其中，
注采扩容过程中地层上限压力对应的气水界面；
S33、计算含水层型储气库的可动气库容量Gglive的公式包括：
其中，Bg为天然气在地层压力下的体积系数；Vglive为含水层型储气库的可动气孔隙体积。
8.一种用于含水层储气库的库容计算装置，用于含水层水体类型为开敞水体的储气库，其特征在于，包括：
数据获取单元，用于获取地下水层的地质资料数据及测试资料数据，确定含水层型储气库的极限孔隙体积和极限库容量；所述地质资料数据包括圈闭特征数据和构造特征数据，用于确定所述含水层型储气库的极限孔隙体积；所述测试资料数据包含压力资料数据、注采数据和岩心驱替实验数据；
第一函数获取单元，用于获取含水层的水体性质数据，并根据水体性质数据构建储气库的气水界面随含水层压力变化的第一函数关系组；所述水体性质数据包括水体压力和水侵系数；
第二函数获取单元，用于获取多轮次的气水互驱实验数据，获取相渗曲线两相区随驱替轮次变化的第二函数关系组；所述气水互驱实验数据包括驱替压力、驱替时间、累积产气量和累积产水量；
孔隙体积计算单元，用于获取在不同驱替轮次中与束缚水饱和度对应的储气孔隙体积，和，与可动气饱和度所对应的可动气孔隙体积；
库容量计算单元，用于根据所述第一函数关系组、所述第二函数关系组，以及，与驱替轮次对应的储气孔隙体积和可动气孔隙体积，计算所述驱替轮次下所述含水层型储气库的库容量；所述库容量包括动态库容量和可动气库容量。
9.一种用于含水层储气库的库容计算设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于调用并执行所述计算机程序，以实现如权利要求1-7中任一项所述用于含水层储气库的库容计算方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，包括软件程序，所述软件程序适于由处理器执行如权利要求1至7中任一所述用于含水层储气库的库容计算方法的步骤。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116050629A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-05-02 | 重庆科技学院 | 一种考虑地层水蒸发盐析的储气库库容动态预测方法 |
| CN116401848A (zh) * | 2023-03-30 | 2023-07-07 | 东北石油大学 | 一种确定水淹挥发性油藏改建储气库有效库容量的方法 |
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