利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法及系统

本发明涉及含水层储气库安全运行，尤其涉及一种利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法及系统。

背景技术：

1、我国目前以枯竭气藏型储气库为主，盐穴储气库为辅，缺乏含水层储气库。但地下含水层分布范围广，相较枯竭气藏型储气库和盐穴储气库而言，其可选址区域大，具有巨大的发展潜力，美国、法国、德国和俄罗斯已经实现了含水层地下储气库的商业运行，但国内缺乏含水层储气库建设的相关技术。而含水层储气库的盖层密封性问题是制约安全建库、达容达产、注采优化设计的关键，因此，需要一种能够对大规模含水层储气库的盖层密封性进行评价的方法。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法及系统，能够对大规模含水层储气库的盖层密封性进行评价。

2、本发明提供了一种利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法，包括：

3、将发泡水泥黏合盖层岩样和储层岩样，形成储盖层岩样组合体；

4、用热缩管将所述储盖层岩样组合体进行包裹，放置在三轴加载室里，将气体泄漏检测装置的进气端与所述盖层岩样连通；

5、对包裹后的储盖层岩样组合体施加围压，将测试气体通入所述储层岩样，通过所述气体泄漏检测装置检测盖层的密封性。

6、具体来说，在所述形成储盖层岩样组合体之后，还包括：

7、将所述储盖层岩样组合体放入抽真空加压饱和装置中，抽真空18～24小时，在10～20mpa条件下放入去离子水中饱和24小时。

8、具体来说，在所述将所述储盖层岩样组合体放入抽真空加压饱和装置中，抽真空18～24小时，在10～20mpa条件下放入去离子水中饱和24小时之后，还包括：

9、用密封胶将饱水后的储盖层岩样组合体进行密封。

10、具体来说，所述将气体泄漏检测装置的进气端与所述盖层岩样连通，包括：

11、将所述气体泄漏检测装置的进气端与在所述盖层岩样上端面的带气体通道的上部垫块中的气体通道连通。

12、具体来说，还包括：

13、将横向位移测量传感器的链条缠绕所述热缩管，通过所述横向位移测量传感器监测所述储盖层岩样组合体的横向变形；

14、将纵向位移测量传感器的测量端与所述三轴加载室中的上压头连接，通过所述纵向位移测量传感器监测所述储盖层岩样组合体的纵向变形。

15、本发明还提供了一种利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的系统，包括：如上述的储盖层岩样组合体、热缩管、三轴加载室、气体泄漏检测装置、储气罐、抽气部件、第一阀门及第二阀门；所述热缩管包裹在所述储盖层岩样组合体的表面；所述储盖层岩样组合体放置在所述三轴加载室中；所述抽气部件的进气端与所述储气罐的出气端连通，所述抽气部件的出气端通入所述储盖层岩样组合体中的储层岩样；所述第一阀门设置在所述抽气部件与所述储盖层岩样组合体之间的管路上；所述气体泄漏检测装置的进气端通入所述储盖层岩样组合体中的盖层岩样；所述第二阀门设置在所述气体泄漏检测装置与所述储盖层岩样组合体之间的管路上。

16、具体来说，还包括：带气体通道的上部垫块和带气体通道的下部垫块；所述带气体通道的上部垫块设置在所述储盖层岩样组合体中的盖层岩样的顶部；所述带气体通道的下部垫块设置在所述储盖层岩样组合体中的储层岩样的底部；所述抽气部件的出气端与所述带气体通道的下部垫块中的气体通道连通；所述气体泄漏检测装置的进气端与所述带气体通道的上部垫块中的气体通道连通。

17、具体来说，还包括：横向位移测量传感器和纵向位移测量传感器；

18、所述横向位移测量传感器的链条与所述热缩管接触，所述纵向位移测量传感器的测量端与所述三轴加载室中的上压头连接。

19、具体来说，还包括：压力表；所述压力表放置在所述第一阀门与所述储盖层岩样组合体之间的管路上。

20、具体来说，还包括：第三阀门；所述第三阀门放置在所述第一阀门与所述储盖层岩样组合体之间的旁路上。

21、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

22、使用发泡水泥调整配比来得到类似于盖层密度和孔渗性的过渡层，并起到粘结盖层和储层的作用，并可以针对任意岩性的盖层，可以是泥岩、白云岩、盐膏岩、灰岩等，并充分考虑盖层的初始结构特征，即利用预制裂缝的方式来充分模拟原始盖层中含有复杂裂隙或断裂的特征(如角度、长度、密度、充填情况等)。通过模拟实际地层条件下气体向储层内的循环注采开展盖层本体的气体泄漏检测，实时分析气体沿盖层本体的泄漏情况，能够有效对不同类型盖层以及含不同裂隙特性的盖层，在下覆储层注采过程中导致的盖层密封性失效和泄漏情况进行评价，从而为具不同类型盖层的含水层储气库的上限运行压力的确立提供参考依据。

23、此外，本发明实施例还具有以下优点：

24、1、在形成储盖层岩样组合体之后，将储盖层岩样组合体放入抽真空加压饱和装置中，抽真空18～24小时，在10～20mpa条件下放入去离子水中饱和24小时，避免了储盖层岩样组合体中残留空气的干扰影响，从而确保了盖层密封性评价的可靠性。

25、2、用密封胶将饱水后的储盖层岩样组合体进行密封，避免了储层岩样侧向运移到岩样外端面后的垂向运移对盖层密封性评价的不利影响，提高了盖层密封性评价的准确性。

26、3、通过对横向位移测量传感器和纵向位移测量传感器的使用，对气体在储盖层岩样组合体内运移过程中岩样的变形特征进行监测，从而能够更好地查明盖层密封性变化的原因。

技术特征：

1.一种利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法，其特征在于，在所述形成储盖层岩样组合体之后，还包括：

3.如权利要求2所述的利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法，其特征在于，在所述将所述储盖层岩样组合体放入抽真空加压饱和装置中，抽真空18～24小时，在10～20mpa条件下放入去离子水中饱和24小时之后，还包括：

4.如权利要求1所述的利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法，其特征在于，所述将气体泄漏检测装置的进气端与所述盖层岩样连通，包括：

5.如权利要求1所述的利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法，其特征在于，还包括：

6.一种利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的系统，其特征在于，包括：如权利要求1-5中任一项所述的储盖层岩样组合体、热缩管、三轴加载室、气体泄漏检测装置、储气罐、抽气部件、第一阀门及第二阀门；所述热缩管包裹在所述储盖层岩样组合体的表面；所述储盖层岩样组合体放置在所述三轴加载室中；所述抽气部件的进气端与所述储气罐的出气端连通，所述抽气部件的出气端通入所述储盖层岩样组合体中的储层岩样；所述第一阀门设置在所述抽气部件与所述储盖层岩样组合体之间的管路上；所述气体泄漏检测装置的进气端通入所述储盖层岩样组合体中的盖层岩样；所述第二阀门设置在所述气体泄漏检测装置与所述储盖层岩样组合体之间的管路上。

7.如权利要求6所述的利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的系统，其特征在于，还包括：带气体通道的上部垫块和带气体通道的下部垫块；所述带气体通道的上部垫块设置在所述储盖层岩样组合体中的盖层岩样的顶部；所述带气体通道的下部垫块设置在所述储盖层岩样组合体中的储层岩样的底部；所述抽气部件的出气端与所述带气体通道的下部垫块中的气体通道连通；所述气体泄漏检测装置的进气端与所述带气体通道的上部垫块中的气体通道连通。

8.如权利要求6所述的利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的系统，其特征在于，还包括：横向位移测量传感器和纵向位移测量传感器；

9.如权利要求6所述的利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的系统，其特征在于，还包括：压力表；所述压力表放置在所述第一阀门与所述储盖层岩样组合体之间的管路上。

10.如权利要求6所述的利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的系统，其特征在于，还包括：第三阀门；所述第三阀门放置在所述第一阀门与所述储盖层岩样组合体之间的旁路上。

技术总结
本发明公开了一种利用储盖组合体评价含水层储库盖层密封性的方法及系统。使用发泡水泥调整配比来得到类似于盖层密度和孔渗性的过渡层，并起到粘结盖层和储层的作用，并可以针对任意岩性的盖层，并充分考虑盖层的初始结构特征，即利用预制裂缝的方式来充分模拟原始盖层中含有复杂裂隙或断裂的特征。通过模拟实际地层条件下气体向储层内的循环注采开展盖层本体的气体泄漏检测，实时分析气体沿盖层本体的泄漏情况，能够有效对不同类型盖层以及含不同裂隙特性的盖层，在下覆储层注采过程中导致的盖层密封性失效和泄漏情况进行评价，从而为具不同类型盖层的含水层储气库的上限运行压力的确立提供参考依据。

技术研发人员：刘贺娟,谢礼焕,冒海军,郭印同,邱小松,刘满仓,班胜男
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15