在地下储气库的建设和运行的总投资中,储气库垫层气的投资占了很大的比例,若用低价的惰性气体作储气库垫层气,可节省储气库建设上的高额投资。但惰性气体与天然气在储气库中会发生混气,这影响了采出天然气的品质。本文针对用惰性气体N2作枯竭气藏型储气库的垫层气做了相关研究并得到研究成果如下:N2作储气库垫层气的可行性研究。从N2的热力学性质、N2的来源、N2的成本共3个方面论证了 N2作储气库垫层气的可行性。在N2的热力学性质研究中,得到在同一储层条件下,N2与CH4存在密度差和黏度差,且随着温度和压力的变化,N2与CH4的密度的比值约在1.4～1.7的范围内变化,当压力大于12 MPa时,N2与CH4的黏度差随着压力的升高不断增大,这两点都意味着可以在一定程度上限制两种气体的混合。且由于N2的密度大于CH4的密度,N2比CH4有更好的压缩性,在采气期,N2能为储气库提供更高的弹性能,提高采气能力;在N2的来源和成本的研究中,得到工业上用N2主要从空气中获取,有3种常用的方法用于工业制N2,且N2比CH4的市场价格低很多,价格差约为2800～7000元/吨。用N2替代天然气作储气库垫层气,可以节省大量垫层气上的投资。回采气纯度的影响因素研究。建立直井采气的单井机理模型,运用数值模拟的方法研究了 N2作由孔隙型砂岩岩性气藏改建的储气库的垫层气时,多个储层参数和储气库设计参数对回采气纯度的影响,其中垫层气比例、N2的比例、注N2时的地层压力、注采周期的影响较大。当其他储气库设计参数不变时,研究得到,垫层气比例为50%时,可以满足一般储气库计划的采出程度,回采气中N2的摩尔分数又可以通过调整其他储气库设计参数使之低于上限值标准,且保持较低的水平值。当其他储气库设计参数不变时,垫层气比例为50%的前提下,最适的N2比例是15%,这种条件下,在前5个注采周期内,出现的回采气N2摩尔分数最大值在5%左右,此后,随着N2比例的均匀增加,回采气N2摩尔分数值增加的幅度越来越大;当其他储气库设计参数不变时,注N2时的地层压力每升高2 MPa,回采气中N2的摩尔分数值约高出0.3个百分点。判断建库适宜级别的评价模型研究。通过编程建立评价模型,将建库适宜性未知的储层参数和储气库设计参数输入其中,可评价在该条件下是否适合改建N2作垫层气的枯竭气藏型储气库并判定其优劣级别。评价模型的准确率达到了 96.26%,效果较好。本文的以上研究成果可为N2作枯竭气藏型储气库垫层气的应用提供理论指导和参考。