當(dāng)前儲(chǔ)氣庫建設(shè)的技術(shù)分析與研究

姜脈崢

[摘要]伴隨著我國油氣儲(chǔ)備建設(shè)需求的不斷提升，我國建設(shè)大型的油氣儲(chǔ)備基地迫在眉睫。地下儲(chǔ)氣庫由于具備安全性高、存儲(chǔ)量大等多項(xiàng)特點(diǎn)，在我國的儲(chǔ)氣資源建設(shè)中具有重要的作用，發(fā)展前景良好。

[關(guān)鍵詞]儲(chǔ)氣；建設(shè)；技術(shù)

一、地下儲(chǔ)氣庫特點(diǎn)與類型

地下儲(chǔ)氣庫是將長輸管道輸送來的商品天然氣重新注入地下空間而形成的一種人工氣田或氣藏，一般建設(shè)在靠近下游天然氣用戶城市的附近。與地面球罐等方式相比較，地下儲(chǔ)氣庫具有以下優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)存量大，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，調(diào)峰范圍廣；經(jīng)濟(jì)合理，雖然造價(jià)高，但是經(jīng)久耐用，使用年限長達(dá)30-50年或更長：安全系數(shù)大，安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面設(shè)施。

（一）含水層儲(chǔ)氣庫

用高壓氣體注入含水層的孔隙中將水排走，并在非滲透性的含水層蓋層下直接形成儲(chǔ)氣場所。含水層儲(chǔ)氣庫是僅次于枯竭油氣藏儲(chǔ)氣庫的另一種大型地下儲(chǔ)氣庫形式。目前全球共有逾80座含水層儲(chǔ)氣庫，占地下儲(chǔ)氣庫總數(shù)的15%左右。

（二）枯竭油氣藏儲(chǔ)氣庫

枯竭油氣藏儲(chǔ)氣庫利用枯竭的氣層或油層而建設(shè)，是目前最常用、最經(jīng)濟(jì)的一種地下儲(chǔ)氣形式，具有造價(jià)低、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。目前全球共有此類儲(chǔ)氣庫逾400座，占地下儲(chǔ)氣庫總數(shù)的75%以上。

（三）鹽穴儲(chǔ)氣庫

在地下鹽層中通過水溶解鹽而形成空穴，用來儲(chǔ)存天然氣。從規(guī)模上看，鹽穴儲(chǔ)氣庫的容積遠(yuǎn)小于枯竭油氣藏儲(chǔ)氣庫和含水層儲(chǔ)氣庫，單位有效容積的造價(jià)高，成本高，而且溶鹽造穴需要花費(fèi)幾年的時(shí)間。但鹽穴儲(chǔ)氣的優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)氣庫的利用率較高，注氣時(shí)間短，墊層氣用量少，需要時(shí)可以將墊層氣完全采出。目前世界上有鹽穴儲(chǔ)氣庫共44座，占地下儲(chǔ)氣庫總數(shù)的8%。

（四）廢棄礦坑儲(chǔ)氣庫

利用廢棄的符合儲(chǔ)氣條件的礦坑進(jìn)行儲(chǔ)氣。目前這類儲(chǔ)氣庫數(shù)量較少，主要原因在于大量廢棄的礦坑技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件難以符合要求。

二、國際上地下儲(chǔ)氣庫發(fā)展

地下儲(chǔ)氣庫的歷史可以上溯到20世紀(jì)初。由于地下儲(chǔ)氣庫在調(diào)峰和保障供氣安全方面具有不可替代的作用和明顯的優(yōu)勢，因而越來越受到許多國家的重視。相關(guān)資料顯示，全球10%左右的天然氣用氣量由地下儲(chǔ)氣庫供應(yīng)。國際上儲(chǔ)氣庫發(fā)展趨勢看，歐美國家正在不斷加大儲(chǔ)氣庫的建設(shè)力度，增大儲(chǔ)氣量，除了常規(guī)的調(diào)峰應(yīng)急需要外，已經(jīng)開始研究建立天然氣的戰(zhàn)略儲(chǔ)備課題。美國已經(jīng)就長輸管網(wǎng)地下儲(chǔ)氣庫建立相關(guān)的法律，歐洲國家也有立法的趨勢。

三、中國地下儲(chǔ)氣庫項(xiàng)目情況

中國的地下儲(chǔ)氣庫建設(shè)起步較晚，2000年11月，我國首次在大港油田利用枯竭凝析氣藏建成了大張坨地下儲(chǔ)氣庫，總庫容達(dá)到46.0×108m3，總可利用氣量為20.0×108m3左右，日最大供氣量近2000×104m3。2003年利用氣量為7.6×108m3，占陜京輸氣管道年銷售量的28%。為保證西氣東輸沿線地區(qū)用戶的正常用氣，中國石油天然氣集團(tuán)公司已經(jīng)建成投產(chǎn)的地下儲(chǔ)氣庫有2座。

（一）天津大張坨地下儲(chǔ)氣庫

大張坨地下儲(chǔ)氣庫主要負(fù)責(zé)津京地區(qū)特別是北京市的冬季天然氣調(diào)峰，兼有事故應(yīng)急供氣功能，庫址位于天津大港地區(qū)，距北京約200km，屬枯竭凝析氣藏型地下儲(chǔ)氣庫，地下儲(chǔ)氣庫深度逾2000m。采氣時(shí)，有部分凝析油被帶出，需進(jìn)行分離處理。其余時(shí)間為注氣期，將來自陜京二線管道富余的天然氣加壓后注入地下儲(chǔ)氣庫。大張坨地下儲(chǔ)氣庫設(shè)計(jì)壓力為30.0MPa，配置有4臺(tái)進(jìn)口燃?xì)饧訅簷C(jī)，加壓機(jī)出口壓力為30.0MPa，設(shè)計(jì)流量為80×104m3/d，加壓機(jī)自身天然氣消耗量為每臺(tái)2.0×104m3/d。該地下儲(chǔ)氣庫自2002年開始運(yùn)行以來，一直運(yùn)行正常，對北京市調(diào)峰發(fā)揮了重要作用。

（二）江蘇金壇地下儲(chǔ)氣庫

西氣東輸?shù)闹匾{(diào)峰設(shè)施——金壇地下儲(chǔ)氣庫，位于江蘇省金壇市直溪鎮(zhèn)，毗鄰鎮(zhèn)江，屬鹽穴地下儲(chǔ)氣庫，是中國鹽穴第一庫，規(guī)模為亞洲第一。它開創(chuàng)了中國利用深部洞穴實(shí)施能源儲(chǔ)存的先河，在地址選區(qū)、區(qū)塊評價(jià)、溶腔設(shè)計(jì)、造腔控制、穩(wěn)定性分析、注采方案設(shè)計(jì)、鉆完井工藝等多方面獲得了一批研究成果和技術(shù)手段，為中國利用鹽穴進(jìn)行天然氣儲(chǔ)備，金壇地下儲(chǔ)氣庫分西區(qū)與東區(qū)兩大塊，于2006年3月29日全面竣工。工程總造價(jià)約40×108元，主要包括輸氣干線和地下溶腔兩部分。輸氣干線從西氣東輸鎮(zhèn)江分輸站至儲(chǔ)氣庫工藝站場，管道長度為34.8km，管道外徑為1016mm，運(yùn)行壓力為10.0MPa，與西氣東輸管道參數(shù)相同。該段管道設(shè)截?cái)嚅y室1座，儲(chǔ)氣庫設(shè)計(jì)壓力為14.5MPa，運(yùn)行壓力為7.0-14.5MPa，儲(chǔ)氣規(guī)模為25×108m3。西區(qū)設(shè)置有4臺(tái)進(jìn)口燃?xì)饧訅簷C(jī)，出口壓力為14.5MPa，設(shè)計(jì)流量為60×104m3/d，自身天然氣消耗量為每臺(tái)8000m3/d。建有240×104m3/d注氣裝置1套，150×104m3/d調(diào)峰采氣裝置2套，400×104m3/d應(yīng)急采氣裝置2套，總應(yīng)急采氣能力為1100×104m3/d。預(yù)測單位儲(chǔ)氣費(fèi)為0.60元/m3左右。

四、地下儲(chǔ)氣庫注、采氣工藝

（一）注氣工藝流程

當(dāng)上游長輸管道供應(yīng)的天然氣流量大于天然氣輸配管網(wǎng)的用戶使用量時(shí)，多出的天然氣進(jìn)入儲(chǔ)氣庫工藝站場的加壓機(jī)（一般為燃?xì)饧訅簷C(jī)）加壓后，分別送各儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)存，加壓機(jī)出口設(shè)計(jì)壓力一般等于地下儲(chǔ)氣庫設(shè)計(jì)壓力。

（二）采氣工藝流程

下游天然氣輸配管網(wǎng)用氣高峰期，上游供應(yīng)量不足或出現(xiàn)事故時(shí)，將地下儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)存的天然氣經(jīng)過凈化、調(diào)壓處理后，送天然氣輸配管網(wǎng)，供用戶使用，以彌補(bǔ)上游供應(yīng)量的不足。儲(chǔ)氣庫工藝站場設(shè)置凈化裝置的作用，是凈化、分離一些隨天然氣帶出的雜質(zhì)、水分、輕烴等物質(zhì)，避免對管道輸送產(chǎn)生不良影響。

五、地下儲(chǔ)氣庫建設(shè)展望

展望2020年，國家將規(guī)劃建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫30座以上，可調(diào)峰總量達(dá)320×108m3。隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和對能源需求的日益增長，地下儲(chǔ)氣庫將在中國的油氣消費(fèi)、油氣安全領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，建庫目標(biāo)將從目前的調(diào)峰型向戰(zhàn)略儲(chǔ)備型方向延伸及發(fā)展，建庫技術(shù)水平也將在實(shí)踐中不斷得到提高。endprint