CN117722262B - 一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法 - Google Patents

一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117722262B
CN117722262B CN202410180406.6A CN202410180406A CN117722262B CN 117722262 B CN117722262 B CN 117722262B CN 202410180406 A CN202410180406 A CN 202410180406A CN 117722262 B CN117722262 B CN 117722262B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
pressure
energy storage
cavity
pressure cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202410180406.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117722262A (zh
Inventor
谭晓华
余欢
庄代近
江智强
李紫莉
王宪文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Yingwoxin Technology Co ltd
Original Assignee
Chengdu Yingwoxin Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Yingwoxin Technology Co ltd filed Critical Chengdu Yingwoxin Technology Co ltd
Priority to CN202410180406.6A priority Critical patent/CN117722262B/zh
Publication of CN117722262A publication Critical patent/CN117722262A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117722262B publication Critical patent/CN117722262B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明属于油气田开发领域,特别涉及一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法;本发明选取废弃储层作为气体循环储能库系统中的高压腔体与低压腔体,以N2或者CO2气体作为储能介质,气体从高压腔体向低压腔体流动通过膨胀发电装置做功发电实现释能;气体从低压腔体通过压缩注气装置压缩注回高压腔体实现储能,实现了能量的存储与转化,同时完成了气体在高压腔体与低压腔体之间的循环。本发明的新方法能够有效地利用当地的“间歇性”可再生类能源与油气田废弃的资源并且所用气体一次注入即可循环使用,极大地降低了气体循环储能库系统的建设成本与运行成本,为提高油气田的经济效益和发展清洁能源提供了技术支持。

Description

一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法
技术领域
本发明属于油气田开发领域,特别涉及一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法。
背景技术
在国内外大型传统油气公司向清洁综合能源公司转型的大潮中,保持油气业务服务核心竞争力的同时积极探索与油气田相适应的储能发电技术,以实现“新能源+”模式的新突破完成向综合能源公司的转型发展。目前,压缩气体储能发电技术是一种可形成工业规模的储能技术,被认为是最有前途的大规模能量存储技术之一,能量转化效率可达到70%—80%,在电力的生产、运输和消费领域具有广泛的应用价值。同时油气田开采过程中产生的废弃气藏储层是天然的“储气罐”,为压缩气体储能发电技术提供了现成可用的地下腔体,合理地运用好这些天然的“储气罐”可以极大地降低压缩气体储能发电技术的成本。但传统的压缩气体储能发电技术中使用空气作为储能介质,将空气直接注入油气储层中存在巨大的安全隐患,若使用N2或者CO2气体虽然消除了安全隐患,但会导致压缩气体储能发电技术的运行成本大幅上升。在本发明中,将废弃的气藏储层作为压缩气体储能发电技术的目标腔体,N2或者CO2对于注入油气储层安全的气体作为储能介质,我们提出了一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法,该方法在降低压缩气体储能发电技术成本、提高油气田经济效益、发展清洁能源、实现削峰填谷、平衡电力负荷以及储存可再生类能源这些功能中具有理论上的合理性和实际生产应用价值。
发明内容
本发明目的是:将气藏开采后废弃的储层作为气体循环储能库系统的目标腔体,并选取N2或者CO2气体注入气体作为储能介质,同时保障气体循环储能库系统安全稳定地运行。在气体循环储能库系统运行时,释能阶段高压腔体中释放的高压气体通入膨胀机中做功发电,实现释能;储能阶段结合太阳能、风能以及当地在用电低谷期过剩的电能,将低压腔体中的气体压缩并注回高压腔体中,实现储能,从而实现能量的存储与转化,同时完成气体在高压腔体与低压腔体之间的循环。本发明中的新方法能够安全有效地利用油气田开采后废弃的储层、地面设施以及当地的“间歇性”可再生类能源,有利于降低气体循环储能库系统的建设成本与为维持气体循环储能库系统安全稳定运行的气体制取成本,提高油气田经济效益,同时发展清洁能源,实现削峰填谷、平衡电力负荷以及储存可再生类能源,为打造现代油气田“新能源+”模式提供技术支持。
为实现上述目的,本发明提供了一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法,该方法包括下列步骤:
第一步,选取地层中的圈闭结构保持完整的废弃储层作为目标腔体,一个气体循环储能库系统由两个目标腔体组成;
第二步,确定每个所述目标腔体的容积;
第三步,确定每个所述目标腔体的上限压力和下限压力;
第四步,选出相应的目标腔体作为气体循环储能库系统中的高压腔体与低压腔体;
第五步,按照目标腔体的上限压力和下限压力设计出气体循环储能库系统运行时的最大运行压力与最小运行压力;
第六步,在地面布设膨胀发电装置、压缩注气装置、风能与太阳能发电装置、新能源电力变压装置、电力变压装置以及电力控制装置,并接入目标腔体的地面管线;
第七步,根据油气田现场的情况选取合适的气体作为注入气体,并将气体注入高压腔体内,直至高压腔体内的压力达到气体循环储能库系统运行时的最大运行压力;
第八步,释能阶段,当高压腔体中释放的高压气体通入膨胀装置后,通过膨胀机做功发电,完成气体压缩能到电能的转换,实现释能;
第九步,储能阶段,运用风能与太阳能产生的电能以及当地电网中在用电低谷期过剩的电能驱动压缩注气装置,将低压腔体内的气体压缩注回高压腔体内,完成低谷期电能、风能与太阳能到气体压缩能的转换,实现储能。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:(1)气体循环储能库系统运行时气体始终在高压腔体与低压腔体之间循环,只需要一次注气即可循环使用,有效降低了维持气体循环储能库系统运行的气体制取成本;(2)有效地整合利用了井场现有的井口设施、地面设施以及天然气开采后的废弃储层资源,极大地降低气体循环储能库系统的建设成本;(3)产生的电能可以有效地提高油气田的经济效益;(4)有利于发展清洁能源,实现电能的大规模清洁储能,改善发电、用电的时空结构,实现电力供需的“削峰填谷”。
附图说明
在附图中:
图1是一种天然气废弃储层作气体循环储能库系统整体装置示意图;
图2是一种天然气废弃储层作气体循环储能库系统释能过程示意图;
图3是一种天然气废弃储层作气体循环储能库系统储能过程示意图。
具体实施方式
下面结合实施方式和附图对本发明做进一步说明;
第一,对每个所述目标腔体对应的地层进行三维地震检测,确定对应地层圈闭的结构完整性,从而选取圈闭结构保持完整的废弃储层作为目标腔体,一个气体循环储能库系统由两个目标腔体组成;
第二,通过气藏废弃前已有的勘探资料、开发资料得到目标腔体的容积,确定每个所述目标腔体的容积;
第三,确定每个所述目标腔体的上限压力和下限压力,其中所述目标腔体的上限压力为所述目标腔体保持完整的最大承压,所述目标腔体的下限压力为所述目标腔体保持完整的最小承压;上限压力的确定,上限压力需小于盖层的突破压力,通过储层岩石的UCS(单轴抗压强度)从而预测其的突破压力,当加载的压力为UCS(单轴抗压强度)的65%时,岩石内部开始产生微裂缝,可认为此时对应的应力为岩石的突破压力,另外,一般也可选用该气藏的原始地层压力作为上限压力;下限压力的确定,需达到保持目标腔体完整、处理及外输压力、避免边水影响、减少垫气量的要求,一般可通过气藏工程法或数值模拟法结合经济分析得到下限压力;
第四,选出相应的目标腔体作为气体循环储能库系统中的高压腔体与低压腔体,将两目标腔体中上限压力大的腔体选为高压腔体,其上限压力记作,下限压力记作,容积记作/>;上限压力小的腔体选为低压腔体,其上限压力记作/>,下限压力记作/>,容积记作/>;为保证气体循环储能库系统能正常地运转并且能够实现储能发电的功能,则在选取相应的腔体作为高压腔体与低压腔体时,应遵循如下原则:;/>;/>;且当与/>两者接近/>时能最大化地利用储层资源;
第五,按照目标腔体的上限压力和下限压力设计出气体循环储能库系统运行时的最大运行压力与最小运行压力/>;气体循环储能库系统运行时的最大运行压力满足/>,气体循环储能库系统运行时的最小运行压力/>满足/>
第六,在地面布设膨胀发电装置、压缩注气装置、风能与太阳能发电装置、新能源电力变压装置、电力变压装置以及电力控制装置,并接入目标腔体的地面管线,整体装置结构示意如图1所示:膨胀发电装置、当地电网以及电力变压装置通过地面管线相连形成释能通路;压缩注气装置、风能与太阳能发电装置、新能源电力变压装置、当地电网以及电力控制装置通过地面管线相连形成储能通路;将储能通路与释能通路首尾相连,并在两个连接点分别设置一个阀门,然后将这两个连接点分别连接到高压腔体和低压腔体的地面管线,从而构成一个气体循环储能库系统;
第七,根据油气田现场实际情况,依照安全性、技术性与经济性原则选取N2或者CO2气体作为注入气体,并将气体注入高压腔体,直至高压腔体内的压力达到气体循环储能库系统运行时的最大运行压力
第八,释能阶段,当高压腔体中释放的高压气体通入膨胀发电装置后,通过膨胀机做功发电,完成气体压缩能到电能的转换,实现释能,释能过程如图2所示:管线中的两个阀门转动封闭储能通路并连通释能通路,使从高压腔体中释放的气体流向膨胀发电装置,使得膨胀机做功发电,并将产生的电能经电力变压装置变压后输至当地电网,同时气体继续流动至低压腔体内;
第九,储能阶段,当光源充足或风能充足时利用太阳能、风能产生电能驱动压缩注气装置将低压腔体内的气体压缩注回高压腔体;处于当地用电低谷期时用利用当地过剩的电能驱动压缩注气装置将低压腔体内的气体压缩注回高压腔体;低谷期电能、风能与太阳能到气体压缩能的转换,实现储能,储能过程如图3所示:管线中的两个阀门转动封闭释能通路并连通储能通路,使低压腔体中的气体经由压缩注气装置压缩注回高压腔体,此处驱动压缩注气装置的电能来自风能、太阳能发电装置产生的电能以及当地电网在低谷期过剩的电能。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:(1)气体循环储能库系统运行时气体始终在高压腔体与低压腔体之间循环,只需要一次注气即可循环使用,有效降低了维持气体循环储能库系统运行的气体制取成本;(2)有效地整合利用了井场现有的井口设施、地面设施以及天然气开采后的废弃储层,极大地降低气体循环储能库系统的建设成本;(3)气体循环储能库系统在运行过程中产生的电能有效地提高了油气田的经济效益;(4)有利于发展清洁能源,实现电能的大规模清洁储能,改善发电、用电的时空结构,实现电力供需的“削峰填谷”。
最后所应说明的是:以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应该理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:
第一步,选取地层中的圈闭结构保持完整的废弃储层作为目标腔体,一个气体循环储能库系统由两个目标腔体组成;
第二步,确定每个所述目标腔体的容积;
第三步,确定每个所述目标腔体的上限压力和下限压力;
第四步,选出相应的目标腔体作为气体循环储能库系统中的高压腔体与低压腔体;
第五步,按照目标腔体的上限压力和下限压力设计出气体循环储能库系统运行时的最大运行压力与最小运行压力;
第六步,在地面布设膨胀发电装置、压缩注气装置、风能与太阳能发电装置、新能源电力变压装置、电力变压装置以及电力控制装置,并接入目标腔体的地面管线;
第七步,根据油气田现场的情况选取合适的气体作为注入气体,并将气体注入高压腔体内,直至高压腔体内的压力达到气体循环储能库系统运行时的最大运行压力;
第八步,释能阶段,当高压腔体中释放的高压气体通入膨胀装置后,通过膨胀机做功发电,完成气体压缩能到电能的转换,实现释能;
第九步,储能阶段,运用风能与太阳能产生的电能以及当地电网中在用电低谷期过剩的电能驱动压缩注气装置,将低压腔体内的气体压缩注回高压腔体内,完成低谷期电能、风能与太阳能到气体压缩能的转换,实现储能。
2.根据权利要求1所述的一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法,其特征在于:气体循环储能库系统运行时气体始终在高压腔体与低压腔体之间循环。
3.根据权利要求1所述的一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法,其特征在于:选取相应的腔体作为高压腔体与低压腔体时,应遵循如下原则:
其中,为高压腔体的上限压力,/>为低压腔体的上限压力,/>为高压腔体的容积,/>为低压腔体的容积,/>为高压腔体的下限压力,/>为低压腔体的下限压力。
4.根据权利要求1所述的一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法,其特征在于:按照目标腔体的上限压力和下限压力设计出气体循环储能库系统运行时的最大运行压力与最小运行压力,计算公式如下:
其中,表示气体循环储能库系统运行时的最大运行压力,其中,/>为高压腔体的上限压力,/>为低压腔体的上限压力,/>为高压腔体的容积,/>为低压腔体的容积,表示气体循环储能库系统运行时的最小运行压力,/>为高压腔体的下限压力,为低压腔体的下限压力。
CN202410180406.6A 2024-02-18 2024-02-18 一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法 Active CN117722262B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410180406.6A CN117722262B (zh) 2024-02-18 2024-02-18 一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410180406.6A CN117722262B (zh) 2024-02-18 2024-02-18 一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117722262A CN117722262A (zh) 2024-03-19
CN117722262B true CN117722262B (zh) 2024-04-30

Family

ID=90202061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410180406.6A Active CN117722262B (zh) 2024-02-18 2024-02-18 一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117722262B (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1213112A (en) * 1968-02-14 1970-11-18 William Joseph Lang Method and apparatus for increasing the efficiency of electric power generating plants
CN103518050A (zh) * 2011-01-14 2014-01-15 通用压缩股份有限公司 压缩气体储存和回收系统及其操作方法
CN104040165A (zh) * 2011-11-05 2014-09-10 纳塞伯格能源有限责任公司 用于能量存储的装置和方法
RU2558838C1 (ru) * 2014-07-02 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" Способ моделирования и оценки активного объема подземного хранилища газа в водоносных трещиновато-поровых структурах
CN109488282A (zh) * 2019-01-03 2019-03-19 西南石油大学 可动储量物性下限的确定方法
CN111219186A (zh) * 2020-01-14 2020-06-02 国网湖南省电力有限公司 一种利用深部含水层进行压缩气体储能的方法
CN112065635A (zh) * 2020-08-14 2020-12-11 西安交通大学 一种基于废弃矿井的地下恒压压缩空气复合抽水储能系统及方法
CN114876572A (zh) * 2021-09-28 2022-08-09 长沙理工大学 地下储气库及其选址与改造方法
CN115828539A (zh) * 2022-11-15 2023-03-21 湖北工业大学 一种提高咸水层压缩空气储能地下回收能量效率的方法
CN115893450A (zh) * 2022-01-07 2023-04-04 江苏国能石油天然气有限公司 一种利用气体方程原理调峰采卤的方法
CN116025313A (zh) * 2021-10-25 2023-04-28 中国石油天然气股份有限公司 一种油藏注气提高采收率协同储气库建设的设计方法
CA3140862A1 (en) * 2021-11-30 2023-05-30 Suncor Energy Inc. System and method for energy storage using geological formations as reservoirs
CN117469575A (zh) * 2023-05-09 2024-01-30 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 基于地下空间的二氧化碳储能系统及其建造方法
CN117552851A (zh) * 2024-01-12 2024-02-13 新疆长毅能源科技有限公司 一种二氧化碳储能利用系统及其控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020182011A1 (en) * 2001-05-30 2002-12-05 Brown Jerry M. Industrial waste disposal system
LV13216B (en) * 2004-05-08 2005-02-20 Egils Spalte Air pumped storage power station (gaes)
US8240956B2 (en) * 2010-04-15 2012-08-14 Eydrostor Inc. System and method for modularly deployable and scalable compressed air energy accumulator
WO2020146938A1 (en) * 2019-01-15 2020-07-23 Hydrostor Inc. A compressed gas energy storage system
CN113550746B (zh) * 2021-07-23 2023-03-14 中国石油大学(北京) 边底水侵模拟装置、方法、存储介质及产品

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1213112A (en) * 1968-02-14 1970-11-18 William Joseph Lang Method and apparatus for increasing the efficiency of electric power generating plants
CN103518050A (zh) * 2011-01-14 2014-01-15 通用压缩股份有限公司 压缩气体储存和回收系统及其操作方法
CN104040165A (zh) * 2011-11-05 2014-09-10 纳塞伯格能源有限责任公司 用于能量存储的装置和方法
RU2558838C1 (ru) * 2014-07-02 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" Способ моделирования и оценки активного объема подземного хранилища газа в водоносных трещиновато-поровых структурах
CN109488282A (zh) * 2019-01-03 2019-03-19 西南石油大学 可动储量物性下限的确定方法
CN111219186A (zh) * 2020-01-14 2020-06-02 国网湖南省电力有限公司 一种利用深部含水层进行压缩气体储能的方法
CN112065635A (zh) * 2020-08-14 2020-12-11 西安交通大学 一种基于废弃矿井的地下恒压压缩空气复合抽水储能系统及方法
CN114876572A (zh) * 2021-09-28 2022-08-09 长沙理工大学 地下储气库及其选址与改造方法
CN116025313A (zh) * 2021-10-25 2023-04-28 中国石油天然气股份有限公司 一种油藏注气提高采收率协同储气库建设的设计方法
CA3140862A1 (en) * 2021-11-30 2023-05-30 Suncor Energy Inc. System and method for energy storage using geological formations as reservoirs
CN115893450A (zh) * 2022-01-07 2023-04-04 江苏国能石油天然气有限公司 一种利用气体方程原理调峰采卤的方法
CN115828539A (zh) * 2022-11-15 2023-03-21 湖北工业大学 一种提高咸水层压缩空气储能地下回收能量效率的方法
CN117469575A (zh) * 2023-05-09 2024-01-30 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 基于地下空间的二氧化碳储能系统及其建造方法
CN117552851A (zh) * 2024-01-12 2024-02-13 新疆长毅能源科技有限公司 一种二氧化碳储能利用系统及其控制方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
储气库的储量估算;李果;梁光川;尹平;谢云杰;;西南石油大学学报;20070815(第04期);第158-160、202页 *
含水岩层储气库建设与数值模拟研究;展长虹, 焦文玲, 谭羽非, 廉乐明, 严铭卿;油气储运;20010115(第01期);第9-11、57页 *
基于盐穴储气的先进绝热压缩空气储能技术及应用前景;梅生伟;公茂琼;秦国良;田芳;薛小代;李瑞;;电网技术;20171005(第10期);第3392-3399页 *
油气藏型储气库地质体完整性内涵与评价技术;郑雅丽;孙军昌;邱小松;赖欣;刘建东;郭泽萍;魏欢;闵忠顺;;天然气工业;20200525(第05期);第94-103页 *
盐穴储气库压力能综合利用系统研究;刘泽曦;中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑;20220515(第5期);全文 *
盐穴在储能技术中的应用;王洪浩;李江海;李维波;;科学;20160125(第01期);第46-48页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117722262A (zh) 2024-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114084569B (zh) 在深部含水层二氧化碳地质封存上开展压缩二氧化碳储能的方法
CN108916105B (zh) 一种恒压压缩空气储能装置
CN108895017B (zh) 一种多级恒压压缩空气储能装置
CN102434362A (zh) 水-气共容舱电力储能系统
CN110206600B (zh) 一种基于阵列化储冷储热的热泵储电系统及方法
CN116792245A (zh) 一种利用地下含水层的抽水压缩空气蓄能方法
CN103216426A (zh) 回热式压缩空气储能系统
CN210370822U (zh) 一种基于阵列化储冷储热的热泵储能发电系统
CN113464345A (zh) 一种利用废弃矿井地下巷道的抽水压气一体化储能系统
Wan et al. Compressed air energy storage in salt caverns in China: Development and outlook
Qin et al. New framework of low-carbon city development of China: Underground space based integrated energy systems
CN114016986B (zh) 一种压气储能与增强型地热开采耦合系统
CN207700164U (zh) 一种废弃井巷与地面空间井上下联合抽水储能系统
CN111396288A (zh) 一种基于压力恒定的发电系统
CN111219186B (zh) 一种利用深部含水层进行压缩气体储能的方法
CN115875079A (zh) 一种压缩空气储能人造地下储气库
CN114635842A (zh) 一种活塞式恒压压缩空气储能系统及其使用方法
Wu et al. Challenges and opportunities of energy storage technology in abandoned coal mines: A systematic review
Wan et al. Development and technology status of energy storage in depleted gas reservoirs
CN117722262B (zh) 一种天然气废弃储层作气体循环储能库的方法
CN114046230B (zh) 一种压气储能与含热水地层地热开采耦合系统
Xie et al. Large-scale underground storage of renewable energy coupled with power-to-X: challenges, trends, and potentials in China
CN207701177U (zh) 一种废弃井巷抽水储能的系统
CN113217285A (zh) 一种基于海上风电平台的压缩空气储能系统及其工作方法
CN207700163U (zh) 利用虹吸效应的废弃井巷与地表联合抽水储能系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant