一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置及方法

摘要

本发明公开了一种能够预测气藏型地下储气库储层干化结盐范围的实验装置及方法，定量研究不同运行周期的地下储气库井筒周围的储层干化结盐范围，以正确认识气藏型地下储气库不同阶段的运行动态特征的变化规律，理解气藏型地下储气库多周期注采过程中的储层干化结盐伤害问题。实验装置包括瓶装甲烷、空气压缩泵、第一压力表至第九压力表、第一四通阀至第四四通阀、配样器、中间容器、恒速恒压泵、岩心夹持器、三通阀、第一回压阀、第二回压阀、第一针型阀至第四针型阀、第一手摇泵至第三手摇泵、带胶塞量筒、气体计量器，量筒、第一电子天平、第二电子天平、高温高压反应釜。

权利要求

1.一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置，其特征在于：包括瓶装甲烷、空气压缩泵、第一压力表至第九压力表、第一四通阀至第四四通阀、配样器、中间容器、恒速恒压泵、岩心夹持器、三通阀、第一回压阀、第二回压阀、第一针型阀至第四针型阀、第一手摇泵至第三手摇泵、带胶塞量筒、气体计量器，量筒、第一电子天平、第二电子天平、高温高压反应釜；其中，瓶装甲烷、空气压缩泵、第一压力表、第一四通阀的阀口a通过管道依次连接，第一四通阀的阀口d、配样器、第四四通阀的阀口d通过管道依次连接，第一四通阀的阀口c、中间容器、第四四通阀的阀口a通过管道依次连接，第四四通阀的阀口b连接第九压力表，第四四通阀的阀口c通过管道连接恒速恒压泵，配样器内装有模拟天然气、硅油，模拟天然气、硅油通过配样器活塞分隔，配样器内装有硅油的部分通过管道连接第四四通阀的阀口d，配样器内装有模拟天然气的部分连接配样器温度传感器和第二压力表，中间容器内装有去离子水、硅油，去离子水、硅油通过中间容器活塞分隔，中间容器内装有硅油的部分通过管道连接第四四通阀的阀口a；

第一四通阀的阀口b、第二四通阀的阀口d通过管道连接，第二四通阀的阀口a、第一回压阀、第一针型阀通过管道依次连接，第一回压阀的控制端、第三压力表、第二针型阀、第一手摇泵通过管道依次连接，第二四通阀的阀口b连接第四压力表；

第二四通阀的阀口c、岩心夹持器、三通阀的阀口a通过管道依次连接，岩心夹持器设于恒温箱内，岩心夹持器的围压端、第六压力表、第三针型阀、第二手摇泵通过管道依次连接，三通阀的阀口b连接第五压力表，三通阀的阀口c、第二回压阀、第三四通阀的阀口a通过管道依次连接，第二回压阀的控制端、第七压力表、第四针型阀、第三手摇泵通过管道依次连接；

第三四通阀的阀口b、带胶塞量筒、气体计量器通过管道依次连接，带胶塞量筒内装有无水氯化钙，带胶塞量筒放置在第一电子天平上，第三四通阀的阀口c通过管道连接量筒，量筒放置在第二电子天平上，第三四通阀的阀口d通过管道连接高温高压反应釜，所述高温高压反应釜内装有地下储层库储层中的地层水，高温高压反应釜通过反应釜活塞调节有效容积，反应釜活塞固定在反应釜螺纹杆上，高温高压反应釜有效容积端设有反应釜温度传感器和第八压力表。

2.一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：连接权利要求1所述的一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置的各设备，用氮气检验实验流程中各通路的密封效果，保证实验中各设备及连接处不发生泄露；

步骤2：制作岩心样品，并进行岩心样品基础物性测试从目标地下储气库储层中获得标准岩心样品，并切削平整并清洗干净，再用真空烘箱将岩心样品烘干，然后采用气测法测试岩心样品的原始孔隙度φo和原始渗透率ko；

步骤3：地下储气库储层干化结盐范围模拟设计按照等厚储层原则，计算不同储层干化结盐范围下，干化结盐区域和未干化结盐区域中容积比，并建立储层干化结盐范围模拟设计表，储层干化结盐范围计算公式为：式中：Vdry为干化结盐区域的储层孔隙空间容积，Voriginal为原始未干化结盐区域的储层孔隙空间容积，Rsalt为储气库干化结盐区域半径，Redge为储气库气井泄流边界半径；

步骤4：制备模拟天然气

将瓶装甲烷通过空气压缩泵向配样器中转入甲烷，并根据注入地下储气库的天然气中凝析水含量，通过恒速恒压泵从中间容器中向配样器中转入对应量的去离子水，配制出实验所需的加湿甲烷，作为实验中注入地下储气库的模拟天然气，转入配样器中甲烷体积的计算公式：

转入配样器中去离子水质量的计算公式：mdw＝VCH4WGR

式中：VCH4为转入配样器中甲烷体积，pcs为配样器中甲烷压力，Vcs为配样器的有效容积，pa为大气压力，ZCH4为配样器中甲烷的偏差因子，mdw为转入配样器中去离子水质量，WGR为注入地下储气库存储的天然气中凝析水含量；

步骤5：模拟地下储气库初始状态

首先，将岩心样品饱和地下储层库储层中的地层水，再将岩心样品装入岩心夹持器中，采用恒压气驱法，使岩心样品由饱和水状态驱替为束缚水状态，以模拟地下储气库的干化结盐区域储层的初始状态，

岩心样品束缚水饱和度计算公式：

式中：Swc为岩心样品束缚水饱和度，Δmfw为量筒中收集到岩心样品排驱出的地层水质量，ρfw为地层水密度，Vrb为岩心样品的外观体积，φo为岩心样品原始孔隙度；

然后，调整高温高压反应釜的有效容积，并根据高温高压反应釜的有效容积，向其中转入地下储层库储层中的地层水，以模拟地下储气库中未干化结盐区域储层的初始状态，高温高压反应釜的有效容积计算公式：转入高温高压反应釜中的地层水质量计算公式：mfw＝VceSwcρfw

式中：Vce为高温高压反应釜的有效容积，mfw为转入高温高压反应釜中的地层水质量；

步骤6：模拟地下储气库注气存储过程中储层干化结盐将配样器、恒温箱和高温高压反应釜的温度设置并稳定为地下储气库的储层温度Tr，以地下储气库初始压力pri为初值，通过第三手摇泵设置第二回压阀的回压，并通过第三手摇泵提升岩心夹持器的围压且始终保持大于第二回压阀的回压5MPa，再通过恒速恒压泵以恒定流量模式将配样器中的模拟天然气，从岩心夹持器入口端到出口端，经岩心样品的孔隙空间后，注入高温高压反应釜中后存储，待高温高压反应釜中流体压力升高至第二回压阀的回压后，再继续提升第二回压阀的回压和岩心夹持器的围压，并再以恒定流量模式继续模拟注气存储，直至高温高压反应釜中流体压力达到地下储气库设计运行压力上限prtop，以模拟地下储气库注气存储过程中储层干化结盐；

步骤7：模拟地下储气库衰竭产气过程中储层干化结盐以地下储气库设计运行压力上限prtop为初值，通过第一手摇泵设置第一回压阀的回压，然后通过第三手摇泵泄去第二回压阀的回压，使岩心夹持器出口端通路畅通，同时通过第二手摇泵降低岩心夹持器的围压且始终保持大于第一回压阀的回压5MPa，使储存在高温高压反应釜中的模拟天然气，从岩心夹持器出口端到入口端，经岩心样品的孔隙空间后，从第一针型阀的出口端逐渐衰竭生产，待高温高压反应釜中流体压力降低至第一回压阀的回压后，再以第二回压阀的回压的升压过程为依据，逐级降低第一回压阀的回压，直至高温高压反应釜中流体压力达到地下储气库设计运行压力下限prbot，以模拟地下储气库衰竭产气过程中储层干化结盐；

步骤8：单个注采周期岩心样品干化情况分析根据地下储气库初始压力pri，通过第三手摇泵重新设置第二回压阀的回压，再通过第二手摇泵调整岩心夹持器的围压大于第二回压阀的回压5MPa，然后利用配样器中的模拟天然气，分析在经过一个完整注采周期后岩心样品的干化情况，如果流经岩心后的模拟天然气中的水蒸气含量远大于注入地下储气库存储的天然气中凝析水含量， 则认为岩心样品还未被流经的模拟天然气彻底干化；

流经岩心样品后的模拟天然气中的水蒸气含量计算公式为岩心样品经第i注采周期后气相渗透率计算公式为式中： 为流经岩心样品后甲烷中的水蒸气含量，Δmwv为无水氯化钙收集的水蒸气量， 为气体计量器收集计量甲烷的体积， 为流经岩心样品的甲烷流量， 为甲烷粘度，Lr为岩心样品的长度，Ar为岩心样品的横截面积，pin为第四压力表测试压力，pout为第五压力表测试压力；

步骤9：重复步骤6至步骤8，直至用以模拟的储层干化结盐范围的岩心样品模拟天然气被彻底干化，即 且kg(i)＝kg(i‑1)，从而确定储层干化结盐范围对应的完整注采周期数，取出岩心夹持器中的岩心样品，清洗干净岩心样品中的盐结晶并烘干备用；

步骤10：根据储层干化结盐范围模拟设计表，模拟下一个储层干化结盐范围，重复步骤

5至步骤9，直至实验模拟的完整注采周期数达到地下储气库设计的生命周期，从而确定地下储气库在生命周期内储层的干化结盐范围的变化规律。

说明书

一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及天然气地下储气库运行动态评价技术领域，特别是涉及一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置及方法。

背景技术

[0002] 天然气作为优质燃料和清洁化石能源，在调整我国能源结构中发挥着越来越重要的作用。地下储气库是天然气供销产业链中至关重要的组成部分，在天然气调峰、缓解天然
气供销矛盾、保障国家能源安全中发挥至关重要的作用。同时，天然气地下储气库也是降低
二氧化碳排放，改善空气及环境质量，实现“碳达峰”和“碳中和”的重要技术手段。目前，已
建成或正在建设的地下储气库中绝大多数由废弃的天然气藏改建而成，而这类地下储气库
的储集空间中通常都含有一定量的地层水(卤水)。由于注入地下储层的管输天然气属于脱
水后干燥天然气，每立方米天然气中水蒸气含量仅有几十毫克、甚至更低，而在地下储气库
的储层温度、压力下每立方米饱和水蒸气的天然气中水蒸气含量通常在几千毫克以上。当
大量的干燥天然气由气井井筒被注入地下储气库的储层后会引发储层中存留的地层水蒸
发，导致井筒周围的储层逐渐被干化，地层水中的可溶盐也因过饱和而逐渐析出并滞留在
储层的孔隙空间中(如图1)，逐渐堵塞储层的孔隙空间。因此，伴随地下储气库的持续运行，
从井筒周围储层向泄流边界，地下储气库储层的干化结盐区域将逐渐扩大，最终将严重影
响地下储气库安全运行。

[0003] 目前，针对储层结盐动态预测问题，国内外相关研究主要集中在地下咸水层埋存二氧化碳领域，而针对地下储气库领域的研究却很少。中国专利：CN 202010037060.6中公
开了能够判断和预测地下储气库注采井周围储层干化情况的方法。该发明的核心在于采用
Khaled方法计算储层温度压力条件下饱和水蒸气的天然气的含水量，再基于物质平衡理论
确定注入储层后天然气对地层水的蒸发量，从而确定地下储气库井筒周围储层的干化范
围。然而，目前仍旧缺少能够直接研究地下储气库储层干化结盐范围的实验方法。鉴于此，
亟待设计建立一种能够预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置及方法，从而直接确
定地下储气库在生命周期内储层干化结盐范围的变化情况。这对认识气藏型地下储气库周
期运行动态特征，深入理解储层干化结盐对地下储气库高效、安全和平稳运行带来的安全
隐患具有至关重要意义。

发明内容

[0004] 本发明针对目前缺少能够直接确定地下储气库储层干化结盐范围的实验方法，设计建立一种能够预测气藏型地下储气库储层干化结盐范围的实验装置及方法，定量研究不
同周期运行阶段的地下储气库井筒周围的储层干化结盐范围，以正确认识气藏型地下储气
库不同阶段的运行动态特征的变化规律，理解气藏型地下储气库多周期注采过程中的储层
干化结盐伤害问题。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：

[0006] 一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置，

[0007] 包括瓶装甲烷、空气压缩泵、第一压力表至第九压力表、第一四通阀至第四四通阀、配样器、中间容器、恒速恒压泵、岩心夹持器、三通阀、第一回压阀、第二回压阀、第一针
型阀至第四针型阀、第一手摇泵至第三手摇泵、带胶塞量筒、气体计量器，量筒、第一电子天
平、第二电子天平、高温高压反应釜；其中，

[0008] 瓶装甲烷、空气压缩泵、第一压力表、第一四通阀的阀口a通过管道依次连接，第一四通阀的阀口d、配样器、第四四通阀的阀口d通过管道依次连接，第一四通阀的阀口c、中间
容器、第四四通阀的阀口a通过管道依次连接，第四四通阀的阀口b连接第九压力表，第四四
通阀的阀口c通过管道连接恒速恒压泵，配样器内装有模拟天然气、硅油，模拟天然气、硅油
通过配样器活塞分隔，配样器内装有硅油的部分通过管道连接第四四通阀的阀口d，配样器
内装有模拟天然气的部分连接配样器温度传感器和第二压力表，中间容器内装有去离子
水、硅油，去离子水、硅油通过中间容器活塞分隔，中间容器内装有硅油的部分通过管道连
接第四四通阀的阀口a；

[0009] 第一四通阀的阀口b、第二四通阀的阀口d通过管道连接，第二四通阀的阀口a、第一回压阀、第一针型阀通过管道依次连接，第一回压阀的控制端、第三压力表、第二针型阀、
第一手摇泵通过管道依次连接，第二四通阀的阀口b连接第四压力表；

[0010] 第二四通阀的阀口c、岩心夹持器、三通阀的阀口a通过管道依次连接，岩心夹持器设于恒温箱内，岩心夹持器的围压端、第六压力表、第三针型阀、第二手摇泵通过管道依次
连接，三通阀的阀口b连接第五压力表，三通阀的阀口c、第二回压阀、第三四通阀的阀口a通
过管道依次连接，第二回压阀的控制端、第七压力表、第四针型阀、第三手摇泵通过管道依
次连接；

[0011] 第三四通阀的阀口b、带胶塞量筒、气体计量器通过管道依次连接，带胶塞量筒内装有无水氯化钙，带胶塞量筒放置在第一电子天平上，第三四通阀的阀口c通过管道连接量
筒，量筒放置在第二电子天平上，第三四通阀的阀口d通过管道连接高温高压反应釜，所述
高温高压反应釜内装有地下储层库储层中的地层水，高温高压反应釜通过反应釜活塞调节
有效容积，反应釜活塞固定在反应釜螺纹杆上，高温高压反应釜有效容积端设有反应釜温
度传感器和第八压力表。

[0012] 一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0013] 步骤1：连接实验装置的各设备，用氮气检验实验流程中各通路的密封效果，保证实验中各设备及连接处不发生泄露；

[0014] 步骤2：制作岩心样品，并进行岩心样品基础物性测试

[0015] 从目标地下储气库储层中获得标准岩心样品，并切削平整并清洗干净，再用真空烘箱将岩心样品烘干，然后采用气测法测试岩心样品的原始孔隙度φo和原始渗透率ko；

[0016] 步骤3：地下储气库储层干化结盐范围模拟设计

[0017] 按照等厚储层原则，计算不同储层干化结盐范围下，干化结盐区域和未干化结盐区域中容积比，并建立储层干化结盐范围模拟设计表，储层干化结盐范围计算公式为：

[0018]

[0019] 式中：Vdry为干化结盐区域的储层孔隙空间容积，Voriginal为原始未干化结盐区域的储层孔隙空间容积，Rsalt为储气库干化结盐区域半径，Redge为储气库气井泄流边界半径；

[0020] 步骤4：制备模拟天然气

[0021] 将瓶装甲烷通过空气压缩泵向配样器中转入甲烷，并根据注入地下储气库的天然气中凝析水含量，通过恒速恒压泵从中间容器中向配样器中转入对应量的去离子水，配制
出实验所需的加湿甲烷，作为实验中注入地下储气库的模拟天然气，

[0022] 转入配样器中甲烷体积的计算公式：

[0023]

[0024] 转入配样器中去离子水质量的计算公式：

[0025] mdw＝VCH4WGR

[0026] 式中：VCH4为转入配样器中甲烷体积，pcs为配样器中甲烷压力，Vcs为配样器的有效容积，pa为大气压力，ZCH4为配样器中甲烷的偏差因子，mdw为转入配样器中去离子水质量，
WGR为注入地下储气库存储的天然气中凝析水含量；

[0027] 步骤5：模拟地下储气库初始状态

[0028] 首先，将岩心样品饱和地下储层库储层中的地层水，再将岩心样品装入岩心夹持器中，采用恒压气驱法，使岩心样品由饱和水状态驱替为束缚水状态，以模拟地下储气库的
干化结盐区域储层的初始状态，

[0029] 岩心样品束缚水饱和度计算公式：

[0030]

[0031] 式中：Swc为岩心样品束缚水饱和度，Δmfw为量筒中收集到岩心样品排驱出的地层水质量，ρfw为地层水密度，Vrb为岩心样品的外观体积，φo为岩心样品原始孔隙度；

[0032] 然后，调整高温高压反应釜的有效容积，并根据高温高压反应釜的有效容积，向其中转入地下储层库储层中的地层水，以模拟地下储气库中未干化结盐区域储层的初始状
态，

[0033] 高温高压反应釜的有效容积计算公式：

[0034]

[0035] 转入高温高压反应釜中的地层水质量计算公式：

[0036] mfw＝VceSwcρfw

[0037] 式中：Vce为高温高压反应釜的有效容积，mfw为转入高温高压反应釜中的地层水质量；

[0038] 步骤6：模拟地下储气库注气存储过程中储层干化结盐

[0039] 将配样器、恒温箱和高温高压反应釜的温度设置并稳定为地下储气库的储层温度Tr，以地下储气库初始压力pri为初值，通过第三手摇泵设置第二回压阀的回压，并通过第三
手摇泵提升岩心夹持器的围压且始终保持大于第二回压阀的回压5MPa，再通过恒速恒压泵
以恒定流量模式将配样器中的模拟天然气，从岩心夹持器入口端到出口端，经岩心样品的
孔隙空间后，注入高温高压反应釜中后存储，待高温高压反应釜中流体压力升高至第二回
压阀的回压后，再继续提升第二回压阀的回压和岩心夹持器的围压，并再以恒定流量模式
继续模拟注气存储，直至高温高压反应釜中流体压力达到地下储气库设计运行压力上限
prtop，以模拟地下储气库注气存储过程中储层干化结盐；

[0040] 步骤7：模拟地下储气库衰竭产气过程中储层干化结盐

[0041] 以地下储气库设计运行压力上限prtop为初值，通过第一手摇泵设置第一回压阀的回压，然后通过第三手摇泵泄去第二回压阀的回压，使岩心夹持器出口端通路畅通，同时通
过第二手摇泵降低岩心夹持器的围压且始终保持大于第一回压阀的回压5MPa，使储存在高
温高压反应釜中的模拟天然气，从岩心夹持器出口端到入口端，经岩心样品的孔隙空间后，
从第一针型阀的出口端逐渐衰竭生产，待高温高压反应釜中流体压力降低至第一回压阀的
回压后，再以第二回压阀的回压的升压过程为依据，逐级降低第一回压阀的回压，直至高温
高压反应釜中流体压力达到地下储气库设计运行压力下限prbot，以模拟地下储气库衰竭产
气过程中储层干化结盐；

[0042] 步骤8：单个注采周期岩心样品干化情况分析

[0043] 根据地下储气库初始压力pri，通过第三手摇泵重新设置第二回压阀的回压，再通过第二手摇泵调整岩心夹持器的围压大于第二回压阀的回压5MPa，然后利用配样器中的模
拟天然气，分析在经过一个完整注采周期后岩心样品的干化情况，如果流经岩心后的模拟
天然气中的水蒸气含量远大于注入地下储气库存储的天然气中凝析水含量，
则认为岩心样品还未被流经的模拟天然气彻底干化；

[0044] 流经岩心样品后的模拟天然气中的水蒸气含量计算公式为

[0045]

[0046] 岩心样品经第i注采周期后气相渗透率计算公式为

[0047]

[0048] 式中： 为流经岩心样品后甲烷中的水蒸气含量，Δmwv为无水氯化钙收集的水蒸气量， 为气体计量器收集计量甲烷的体积， 为流经岩心样品的甲烷流量，
为甲烷粘度，Lr为岩心样品的长度，Ar为岩心样品的横截面积，pin为第四压力表测试压力，
pout为第五压力表测试压力；

[0049] 步骤9：重复步骤6至步骤8，直至用以模拟的储层干化结盐范围的岩心样品模拟天然气被彻底干化，即 且kg(i)＝kg(i‑1)，从而确定储层干化结盐范围对应的完
整注采周期数，取出岩心夹持器中的岩心样品，清洗干净岩心样品中的盐结晶并烘干备用；

[0050] 步骤10：根据储层干化结盐范围模拟设计表，模拟下一个储层干化结盐范围，重复步骤5至步骤9，直至实验模拟的完整注采周期数达到地下储气库设计的生命周期，从而确
定地下储气库在生命周期内储层的干化结盐范围的变化规律。

[0051] 由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

[0052] 提供的实验装置及方法能够较好地模拟气藏型地下储气库气井周围储层随天然气周期注采逐渐干化结盐动态过程，揭示地下储气库在生命周期内储层干化结盐范围的变
化规律。同时，当改变岩心样品和地下储气库周期运行压力区间等实验条件后，本发明提供
的实验装置及方法也可以用于研究储层物性和周期运行压力区间对地下储气库储层干化
结盐范围的影响。实验研究成果将为制订合理的地下储气库运行方案提供数据支撑。特别
地，本发明提供的实验装置及方法还具有较高行业推广价值，同样适用于利用研究干燥超
临界二氧化碳开发地热项目中的储层干化结盐范围，只需要将干燥烃气换成干燥的超临界
二氧化碳即可。

附图说明

[0053] 图1为气藏型地下储气库储层干化结盐范围示意图；

[0054] 图2为预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置的结构示意图。

[0055] 附图标记

[0056] 附图中，1.瓶装甲烷，2.空气压缩泵，3‑1至3‑8.第一压力表至第八压力表，4‑1至4‑4.第一四通阀至第四四通阀，5.配样器，501.配样器活塞，502.配样器温度传感器，6.模
拟天然气，7‑1、7‑2.硅油，8.中间容器，801.中间容器活塞，9.去离子水，10‑1至10‑4.第一
针型阀至第四针型阀，11‑1至11‑3.第一手摇泵第三手摇泵，12‑1.第一回压阀、12‑2.第二
回压阀，13.岩心夹持器，14.三通阀，15‑1.第一电子天平、15‑2.第二电子天平，16.无水氯
化钙，17.带胶塞量筒，18.气体计量器，19.量筒，20.高温高压反应釜，2001.反应釜活塞，
2002.反应釜螺纹杆，2003.反应釜温度传感器，21.地下储层库储层中的地层水，22.恒速恒
压泵，23.恒温箱。

具体实施方式

[0057] 参见图2，一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验装置，包括瓶装甲烷1、空气压缩泵2、第一压力表3‑1至第九压力表3‑9、第一四通阀4‑1至第四四通阀4‑4、配样器5、
中间容器8、恒速恒压泵22、岩心夹持器13、三通阀14、第一回压阀12‑1、第二回压阀12‑2、第
一针型阀10‑1至第四针型阀10‑4、第一手摇泵11‑1至第三手摇泵11‑3、带胶塞量筒17、气体
计量器18，量筒19、第一电子天平15‑1、第二电子天平15‑2、高温高压反应釜20。

[0058] 瓶装甲烷1、空气压缩泵2、第一压力表3‑1、第一四通阀4‑1的阀口a通过管道依次连接，第一四通阀4‑1的阀口d、配样器5、第四四通阀4‑4的阀口d通过管道依次连接，第一四
通阀4‑1的阀口c、中间容器8、第四四通阀4‑4的阀口a通过管道依次连接，第四四通阀4‑4的
阀口b连接第九压力表3‑9，第四四通阀4‑4的阀口c通过管道连接恒速恒压泵22，配样器5内
装有模拟天然气6、硅油7‑1，模拟天然气6、硅油7‑1通过配样器活塞501分隔，配样器5内装
有硅油7‑1的部分通过管道连接第四四通阀4‑4的阀口d，配样器5内装有模拟天然气6的部
分连接配样器温度传感器502和第二压力表3‑2，中间容器8内装有去离子水9、硅油7‑2，去
离子水9、硅油7‑2通过中间容器活塞801分隔，中间容器8内装有硅油7‑2的部分通过管道连
接第四四通阀4‑4的阀口a。

[0059] 第一四通阀4‑1的阀口b、第二四通阀4‑2的阀口d通过管道连接，第二四通阀4‑2的阀口a、第一回压阀12‑1、第一针型阀10‑1通过管道依次连接，第一回压阀12‑1的控制端、第
三压力表3‑3、第二针型阀10‑2、第一手摇泵11‑1通过管道依次连接，第二四通阀4‑2的阀口
b连接第四压力表3‑4。

[0060] 第二四通阀4‑2的阀口c、岩心夹持器13、三通阀14的阀口a通过管道依次连接，岩心夹持器13设于恒温箱23内，岩心夹持器13的围压端、第六压力表3‑6、第三针型阀10‑3、第
二手摇泵11‑2通过管道依次连接，三通阀14的阀口b连接第五压力表3‑5，三通阀14的阀口
c、第二回压阀12‑2、第三四通阀4‑3的阀口a通过管道依次连接，第二回压阀12‑2的控制端、
第七压力表3‑7、第四针型阀10‑4、第三手摇泵11‑3通过管道依次连接。

[0061] 第三四通阀4‑3的阀口b、带胶塞量筒17、气体计量器18通过管道依次连接，带胶塞量筒17内装有无水氯化钙16，带胶塞量筒17放置在第一电子天平15‑1上，第三四通阀4‑3的
阀口c通过管道连接量筒19，量筒19放置在第二电子天平15‑2上，第三四通阀4‑3的阀口d通
过管道连接高温高压反应釜20，所述高温高压反应釜20内装有地下储层库储层中的地层水
21，高温高压反应釜20通过反应釜活塞2001调节有效容积，反应釜活塞2001固定在反应釜
螺纹杆2002上，高温高压反应釜有效容积端设有反应釜温度传感器2003和第八压力表3‑8。

[0062] 一种预测地下储气库储层干化结盐范围的实验方法，包括以下步骤：

[0063] 步骤1：参照附图2，将所有实验设备及装置连接起来，然后用氮气检验实验流程中各通路的密封效果，保证实验测试中整个实验流程连接处及实验设备装置不发生泄露；

[0064] 步骤2：岩心样品基础物性测试

[0065] 将从目标地下储气库储层中获得标准岩心样品切削平整并清洗干净，并用真空烘箱将岩心样品烘干，然后采用“气测法”测试岩心样品的原始孔隙度φo和原始渗透率ko；

[0066] 步骤3：地下储气库储层干化结盐范围模拟设计

[0067] 如附图1所示，根据地下储气库井筒周围的储层干化原理，按照等厚储层原则，计算不同储层干化结盐范围下，干化结盐区域和未干化结盐区域中容积比，建立储层干化结
盐范围模拟设计表，

[0068] 模拟储层干化结盐范围计算公式为：

[0069]

[0070] 式中：Vdry为干化结盐区域的储层孔隙空间容积，Voriginal为原始未干化结盐区域的储层孔隙空间容积，Rsalt为储气库干化结盐区域半径，Redge为储气库气井泄流边界半径，

[0071] 具体实施例中，地下储气库气井的泄流边界半径以150m为例，根据上述模拟储层干化结盐范围计算公式，建立储层干化结盐范围模拟设计表，如表1所示：

[0072] 表1气井泄流边界半径为150m的储层干化结盐范围模拟设计表

[0073]序号 Rsalt，m Vdry:Voriginal
1 5 1:899
2 10 1:224
3 15 1:99
4 20 1:55
5 25 1:35
6 30 1:24

[0074] 步骤4：制备实验中注入地下储气库的模拟天然气

[0075] 首先将瓶装甲烷1通过空气压缩泵2向配样器5中转入一定量的高纯甲烷，并根据注入地下储气库的天然气中凝析水含量，通过恒速恒压泵22从中间容器8中向配样器5中转
入定量去离子水9，配制实验中微加湿的甲烷6，作为实验中注入地下储气库的模拟天然气，

[0076] 转入配样器5中高纯甲烷量计算公式：

[0077]

[0078] 转入配样器5中去离子水量计算公式：

[0079] mdw＝VCH4WGR

[0080] 式中：pcs为配样器5中甲烷压力，Vcs为配样器5的有效容积，pa为大气压力，ZCH4为配样器5中甲烷的偏差因子，WGR为注入地下储气库存储的天然气中凝析水含量；

[0081] 步骤5：建立模拟气藏型地下储气库初始状态

[0082] 首先采用“抽真空加压饱和”方式将岩心样品饱和地下储气库的储层中的地层水样品，再装入岩心夹持器13中，采用“恒压气驱法”直至量筒19收集的地层水量不再增加，使
岩心样品由饱和水状态转为束缚水状态，以模拟地下储气库的干化结盐区域储层的初始状
态，

[0083] 岩心样品束缚水饱和度计算公式：

[0084]

[0085] 式中：Δmfw为量筒19中收集到岩心样品排驱出的地层水质量，ρfw为地层水密度，Vrb为岩心样品的外观体积，

[0086] 然后通过旋转高温高压反应釜的螺纹杆2002调整高温高压反应釜20的有效容积，并根据高温高压反应釜20的有效容积，向其中转入一定量的地下储层库储层中的地层水，
以模拟地下储气库中未干化结盐区域储层的初始状态，

[0087] 高温高压反应釜20的有效容积计算公式：

[0088]

[0089] 转入高温高压反应釜20中的地层水量计算公式：

[0090] mfw＝VceSwcρfw

[0091] 步骤6：模拟地下储气库注气存储过程中储层干化结盐

[0092] 将配样器5、恒温箱23和高温高压反应釜20的温度设置并稳定为地下储气库的储层温度Tr，以地下储气库初始压力pri为初值，通过第三手摇泵11‑3设置第二回压阀12‑2的
回压，并通过第二手摇泵11‑2提升岩心夹持器13的围压且始终保持大于第二回压阀12‑2的
回压5MPa，再通过恒速恒压泵22以恒定流量模式将配样器5中的微加湿甲烷6，经岩心样品
的孔隙空间后，注入高温高压反应釜20中后存储，待高温高压反应釜20中流体压力升高至
第二回压阀12‑2的回压后，就继续提升第二回压阀12‑2的回压和岩心夹持器13的围压，并
再以恒定流量模式继续模拟注气存储，直至高温高压反应釜20中流体压力达到地下储气库
设计运行压力上限prtop，以模拟地下储气库注气存储过程中储层干化结盐；

[0093] 步骤7：模拟地下储气库衰竭产气过程中储层干化结盐

[0094] 以地下储气库设计运行压力上限prtop为初值，通过第一手摇泵11‑1设置第一回压阀12‑1的回压，然后通过第三手摇泵11‑3泄去第二回压阀12‑2的回压，使岩心夹持器出口
端通路畅通，同时通过第二手摇泵11‑2降低岩心夹持器13的围压且始终保持大于第一回压
阀12‑1的回压5MPa，使储存在高温高压反应釜20中的模拟天然气，经岩心样品的孔隙空间
后，从第一针型阀10‑1的出口端逐渐衰竭生产，待高温高压反应釜20中流体压力降低至第
一回压阀12‑1的回压后，再以第二回压阀12‑2的回压的升压过程为依据，逐级降低第一回
压阀12‑1的回压，直至高温高压反应釜20中流体压力达到地下储气库设计运行压力下限
prbot，以模拟地下储气库衰竭产气过程中储层干化结盐；

[0095] 步骤8：单个注采周期岩心样品干化情况分析

[0096] 根据地下储气库初始压力pri，通过第三手摇泵11‑3重新设置第二回压阀12‑2的回压，再通过第二手摇泵11‑2调整岩心夹持器13的围压大于第二回压阀12‑2的回压5MPa，然
后利用配样器5中的微加湿甲烷6，分析在经过一个完整注采周期后岩心样品的干化情况，
如果流经岩心后的模拟天然气中的水蒸气含量远大于注入地下储气库存储的天然气中凝
析水含量， 则认为岩心样品还未被流经的模拟天然气彻底干化；

[0097] 甲烷中的水蒸气含量计算公式为

[0098]

[0099] 岩心样品经第i注采周期后气相渗透率计算公式为

[0100]

[0101] 式中： 为流经岩心样品后甲烷中的水蒸气含量，Δmwv为无水氯化钙16收集的水蒸气量， 为气体计量器18收集计量甲烷的体积， 为流经岩心样品的甲烷流量，
为甲烷粘度，Lr为岩心样品的长度，Ar为岩心样品的横截面积，pin为第四压力表3‑4测试压
力，pout为第五压力表3‑5测试压力，

[0102] 步骤9：重复步骤6至步骤8，直至用以模拟的储层干化结盐范围的岩心样品模拟天然气被彻底干化，即 且kg(i)＝kg(i‑1)，从而确定储层干化结盐范围对应的完
整注采周期数，取出岩心夹持器13中的岩心样品，清洗岩心样品中的盐结晶干净并烘干备
用；

[0103] 步骤10：根据储层干化结盐范围模拟设计表，模拟下一个储层干化结盐范围，重复步骤5至步骤9，直至实验模拟的完整注采周期数达到地下储气库设计的生命周期，从而确
定地下储气库在生命周期内储层的干化结盐范围的变化规律。

[0104] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在
形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。