[发明专利]一种用于枯竭气藏的呼吸式注采储氢系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于枯竭气藏的呼吸式注采储氢系统，包括第一注采井、第二注采井和注入井，第一注采井底端位于气藏底部，用于COsubgt;2/subgt;的注入采出，第二注采井设置于注入井与采出井之间，第二注采井底端位于气藏顶部，用于采出天然气和注入采出Hsubgt;2/subgt;，注入井伸入底水层内，用于注入COsubgt;2/subgt;。本发明还提出了一种用于枯竭气藏的呼吸式注采储氢方法，包括呼吸式注采储氢系统设置阶段、天然气采出阶段、氢气注采阶段和后期氢气使用阶段，将枯竭气藏改建为储氢库，先利用第二注采井向气藏内注入COsubgt;2/subgt;，从第二注采井中采出气藏内残余的天然气后，再过控制第一注采井和第二注采井实现气藏内Hsubgt;2/subgt;的呼吸式注采，提高了氢气的采收率，为大批量氢气的长期安全储存提供了新途径。

技术领域

本发明涉及氢气储气库技术领域，具体涉及一种用于枯竭气藏的呼吸式注采储氢系统及方法。

背景技术

由于人类工业活动中化石燃料的燃烧所产生温室气体的排放量日益增加，导致全球变暖和气候变化的负面影响日益严重，使得二氧化碳的地质封存已成为近些年来各国研究的热点。同时，为了更好的解决气候问题，不仅需要对温室气体进行处理，也需要调整能源结构，加大对新能源的开发。氢气作为一种清洁能源，燃烧洁净且热值高，已受到全球新能源领域研究人员的广泛关注。

目前，制约氢能发展的重要因素之一为氢气的储存问题。利用容器或其他介质(例如电容器和电池)仅能短期存储氢气且存储容量有限。常规的储氢方式(例如钢瓶储存、液化储存等)不适合大规模储氢，制约了氢能的高效利用。

相比于地面储氢，地下储氢具有使用周期长、规模大、成本低、安全性高的特点，枯竭油气藏作为公认的适用于储存氢气的地质构造，具有良好的压实度和源岩完整性。但是，枯竭气藏在开采后期由于内部压力的减小导致枯竭气藏底部的天然气难以采出，造成了枯竭气藏中残存有部分天然气，既挤占了枯竭气藏内的储氢空间，又污染了枯竭气藏中存储氢气的洁净，造成氢气采收率低、储存量减少的问题。因此，亟需针对枯竭气藏因内部残存未开采的天然气导致储氢空间大幅度减少且残余气体易于污染所存储氢气的问题，提出有效的注采储氢系统及方法。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种用于枯竭气藏的呼吸式注采储氢系统及方法，通过将枯竭气藏改建成储氢库，控制不同井位的注采次序实现了枯竭气藏的呼吸式注采，既实现了枯竭气藏残余天然气的高效开采，又增大了氢气的地下存储空间，有效提高了氢气的采收率，为氢气的地质埋存与利用提供了新思路。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于枯竭气藏的呼吸式注采储氢系统，包括第一注采井、第二注采井和注入井；

所述第一注采井伸入气藏的底部，第一注采井的底端位于底水层上方，用于采出和注入二氧化碳；

所述第二注采井设置于注入井与第一注采井之间，第二注采井伸入气藏的顶部，第二注采井的底端位于盖层下方，用于天然气的采出以及氢气的注入采出；

所述注入井伸入气藏的底水层内，用于注入二氧化碳。

优选地，所述第二注采井的底端设置有气压监测装置，用于测量气藏内的压力值。

一种用于枯竭气藏的呼吸式注采储氢方法，采用如上所述的用于枯竭气藏的呼吸式注采储氢系统，具体包括以下步骤：

步骤1，呼吸式注采储氢系统设置阶段；

基于前期地质勘探资料和钻采资料，获取气藏的地质结构参数、最大承受压力P_max以及开采后气藏内的压强P_A，确定第一注采井、第二注采井和注入井的井位，设置第一注采井、第二注采井和注入井；

步骤2，天然气采出阶段；