天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)現(xiàn)狀與發(fā)展

摘 要：隨著國(guó)內(nèi)天然氣消費(fèi)量的增加，為了調(diào)解高峰用氣量以及戰(zhàn)略需要，要建設(shè)大量的地下儲(chǔ)氣庫(kù)，本文討論了地下儲(chǔ)氣庫(kù)的類(lèi)型以及每種儲(chǔ)氣庫(kù)的特點(diǎn)，并分析了中國(guó)在儲(chǔ)氣庫(kù)方面的現(xiàn)狀以及解決方法。

關(guān)鍵詞：地下儲(chǔ)氣庫(kù)；注入天然氣；采出天然氣；庫(kù)容量

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)以及國(guó)家戰(zhàn)略需要和環(huán)境的需求，天然氣的用量越來(lái)越大，在寒冷的冬天常出現(xiàn)用氣慌，因此修建地下儲(chǔ)氣庫(kù)就是當(dāng)務(wù)之急。地下儲(chǔ)氣庫(kù)是把從異地地下采出的天然氣重新注入地下可以保存下來(lái)的氣體空間而形成的一種人工氣田或氣藏，它具有儲(chǔ)存量大，調(diào)節(jié)范圍廣，安全可靠，是大型輸氣干線(xiàn)配套不可缺少的重要組成部分。

1 儲(chǔ)氣庫(kù)的類(lèi)型

1.1 枯竭型油氣藏儲(chǔ)氣庫(kù)

枯竭油氣藏儲(chǔ)氣庫(kù)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(lèi)儲(chǔ)氣庫(kù)逾400座，占地下儲(chǔ)氣庫(kù)總數(shù)的75%以上。

1.2 含水層儲(chǔ)氣庫(kù)

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

1.3 鹽丘型儲(chǔ)氣庫(kù)

在地下鹽層中通過(guò)水溶液解鹽而形成空穴，用來(lái)儲(chǔ)存天然氣，從規(guī)模上看，鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的容積遠(yuǎn)小于枯竭油氣藏儲(chǔ)氣庫(kù)和含水儲(chǔ)氣庫(kù)，單位有效容積的造價(jià)高，而且溶鹽需要花很長(zhǎng)的時(shí)間，而鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的利用率比較高，注氣周期短，需要時(shí)可以將墊層氣完全采出。

1.4 廢棄礦坑儲(chǔ)氣庫(kù)

利用廢棄的符合條件的礦坑進(jìn)行儲(chǔ)氣。目前這類(lèi)儲(chǔ)氣庫(kù)數(shù)量較少，主要原因在與大量廢棄的礦坑技術(shù)條件難以符合要求，例如，密封性能差，容易導(dǎo)致天然氣泄露。

一般把枯竭型油氣田儲(chǔ)氣庫(kù)稱(chēng)為孔隙型儲(chǔ)氣庫(kù)，把鹽丘型和廢棄礦坑儲(chǔ)氣庫(kù)稱(chēng)為洞穴型儲(chǔ)氣庫(kù)。

2 不同類(lèi)型地下儲(chǔ)氣庫(kù)的特點(diǎn)

2.1 孔隙型地下儲(chǔ)氣庫(kù)的特點(diǎn)

由于在孔隙型儲(chǔ)氣庫(kù)，儲(chǔ)集空間是巖石堆積在一起的顆?？臻g，天然氣充滿(mǎn)后就聚集在巖石的孔隙中，因此有比較好的蓋層，而且四周有水包圍，這樣才能防止氣體泄露，從深度上講，深度一般在1000m左右，能承受較高的儲(chǔ)氣壓力，儲(chǔ)集層的孔隙度不能太小，一般大于10%，滲透率不能低于0.2×10-3μm2，儲(chǔ)氣層的厚度大于4米。這樣充氣和采氣時(shí)，天然氣能順利的充入和被采出。

由于孔隙型儲(chǔ)氣庫(kù)基本采用的是原本就是天然氣氣田，因此可以利用原有的部分氣井和地面設(shè)施，建庫(kù)投資較小，不用勘探，但是對(duì)于儲(chǔ)氣井要進(jìn)行固井質(zhì)量檢查，防止發(fā)生串槽，從而導(dǎo)致注入的天然氣從地下經(jīng)串槽泄露到地面。在施工中可充分的利用原氣田的地質(zhì)資料和開(kāi)采過(guò)程中的積累氣田動(dòng)態(tài)資料，從而為儲(chǔ)氣庫(kù)優(yōu)化運(yùn)行提供依據(jù)。

2.2 含水型儲(chǔ)氣庫(kù)的特點(diǎn)

用注入的天然氣驅(qū)替含水層孔隙中的水。在由蓋層封閉起來(lái)的儲(chǔ)層構(gòu)造中，實(shí)際占用的儲(chǔ)氣空間隨氣量在變化。

含水儲(chǔ)氣庫(kù)勘查選址工作量比較大，鉆井工作量比枯竭型油氣田工作量大，在運(yùn)行過(guò)程中需要分階段進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的試注，試采，觀(guān)察和檢測(cè)水運(yùn)移情況以及漏氣對(duì)環(huán)境的影響。

在建設(shè)完成后，進(jìn)行泵抽水試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)含水層的原始滲透性，然后分階段試注天然氣，測(cè)試注氣過(guò)程中地下水的運(yùn)移規(guī)律，氣體漏失以及壓力變化等情況，找出儲(chǔ)氣庫(kù)的合理參數(shù)以及運(yùn)行條件。

2.3 鹽穴型地下儲(chǔ)氣庫(kù)的特點(diǎn)

利用天然的地下鹽穴或人為的利用水動(dòng)力溶解與沖刷作用，在地下鹽層造腔，通過(guò)氣井將天然氣注入到地下洞穴或腔室中而形成的儲(chǔ)氣庫(kù)。利用采鹽鹽穴，節(jié)省了造穴工程量，費(fèi)用比較低。如果采用專(zhuān)用鹽穴，造穴工程量大，建庫(kù)時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用相對(duì)比較高。鹽丘型洞穴建造用浸溶法，正向沖洗法，反向沖洗法等，如圖1所示，建庫(kù)時(shí)鹽層中的不溶解的物質(zhì)含量要低于25%，而且采用淡水或者輕度含鹽的水進(jìn)行正向沖洗和反向沖洗完成施工作業(yè)。

金壇地下儲(chǔ)氣庫(kù)是亞洲第一個(gè)采用鹽丘儲(chǔ)藏天然氣的儲(chǔ)氣庫(kù)，在美國(guó)，鹽丘氣庫(kù)主要分布在墨西哥灣沿岸的幾個(gè)洲，在東北部、中西部和西南部地區(qū)也開(kāi)發(fā)了一些鹽穴氣庫(kù)。

2.4 廢棄礦坑儲(chǔ)氣庫(kù)特點(diǎn)

由于廢棄礦坑大多有許多通風(fēng)口，救濟(jì)口，漏洞大，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有應(yīng)用，在俄羅斯用廢棄礦坑儲(chǔ)氣庫(kù)有一定的應(yīng)用。

3 注入與采出工藝流程

3.1 注氣工藝流程

當(dāng)上游長(zhǎng)輸管道供應(yīng)的天然氣流量大于天然氣管網(wǎng)的用戶(hù)使用量時(shí)，多出的天然氣進(jìn)入儲(chǔ)氣庫(kù)工（下轉(zhuǎn)第15頁(yè)）（上接第13頁(yè)）藝站場(chǎng)的加壓機(jī)進(jìn)行加壓，送到儲(chǔ)氣庫(kù)，加壓機(jī)出口設(shè)計(jì)壓力一般等于地下儲(chǔ)氣庫(kù)的設(shè)計(jì)壓力。

3.2 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，或者由于其他原因?qū)е鹿芫€(xiàn)破損出現(xiàn)漏氣時(shí)，將地下儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)存的天然氣經(jīng)過(guò)凈化，調(diào)壓處理后，送天然氣輸配官網(wǎng)，供用戶(hù)使用，以彌補(bǔ)上游供應(yīng)量的不足。儲(chǔ)氣庫(kù)工藝站設(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、少量的原油等物質(zhì)，避免對(duì)管道輸送產(chǎn)生不良影響。

4 我國(guó)儲(chǔ)氣庫(kù)現(xiàn)狀

我國(guó)1969年在大慶在薩爾圖利用枯竭氣藏建造過(guò)兩座地下儲(chǔ)氣庫(kù)，最大庫(kù)容為3800×104m3，主要用于薩爾圖市區(qū)民用季節(jié)性調(diào)峰，后被拆除。與1975年建成大慶喇嘛甸地下儲(chǔ)氣庫(kù)，地面的設(shè)施設(shè)計(jì)注采能力為40×104m3，近年來(lái)年注氣能力達(dá)到1.5×108m3，總庫(kù)容達(dá)到25×108m3，到目前已經(jīng)安全運(yùn)行30年。

為了調(diào)節(jié)陜京輸氣管道問(wèn)題，1999年修建了大崗油田大張坨地下儲(chǔ)氣庫(kù)，最大庫(kù)容量為16×108m3，有效工作采氣量為6×108m3/年，最大日調(diào)峰能力為1000×104m3，供北京，天津，河北等地用氣，2001年以來(lái)，在大張坨地下儲(chǔ)氣庫(kù)建成后，又建成了板876地下儲(chǔ)氣庫(kù)，板中北高點(diǎn)地下儲(chǔ)氣庫(kù)，3座地下儲(chǔ)氣庫(kù)日調(diào)峰能力為1000×104m3，保證了供氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為了保證西氣東輸管道和長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的局民用氣，在江蘇金壇縣的金壇鹽礦和安徽的定遠(yuǎn)鹽礦建設(shè)了地下儲(chǔ)氣庫(kù)，連個(gè)鹽礦地理位置優(yōu)越，地質(zhì)條件得天獨(dú)厚，鹽礦規(guī)模大，含鹽品味高，地面水資源豐富，能建成比較大的規(guī)模的儲(chǔ)氣庫(kù)，有效儲(chǔ)氣量為17.4×108m3，總的調(diào)峰氣量為8×108m3。定遠(yuǎn)鹽礦埋藏淺，初期建庫(kù)部署36個(gè)鹽穴，初期形成有效工作氣量為1.4×104m3。

2009年末，受特殊天氣的影響，全國(guó)多個(gè)地方出現(xiàn)氣荒，中石油等上游供氣企業(yè)制定了一些緊急規(guī)劃，在2020年建成有效工作氣量達(dá)450×108m3的地下儲(chǔ)氣庫(kù)，其中2011-2015年，要先期在6個(gè)油田（大港油田，華北油田，西南油氣田，新疆油田，長(zhǎng)慶油田）建設(shè)10座工作氣量達(dá)240×108m3地下儲(chǔ)氣庫(kù)，根據(jù)目前初步完成的構(gòu)造篩選工作，第一批地下儲(chǔ)氣庫(kù)庫(kù)容指標(biāo)已經(jīng)確定完畢，有些工程第一期已經(jīng)完成。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和對(duì)能源需求的日益增長(zhǎng)，地下儲(chǔ)氣庫(kù)將在中國(guó)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(kù)目標(biāo)將從目前的調(diào)峰轉(zhuǎn)向戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備型方向延伸及發(fā)展，建庫(kù)技術(shù)水平也將在實(shí)踐中不斷得到提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建忠，李海平.建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫(kù)保障“西氣東輸”供氣系統(tǒng)安全[J].能源安全，2003，11（6）.

[2]王希勇，熊繼有，袁宗明等.國(guó)內(nèi)外天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)現(xiàn)狀調(diào)研[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2004，27（1）.

[3]羅緒富.國(guó)外地下儲(chǔ)氣庫(kù)發(fā)展綜述[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，1998， 17（3）.

作者簡(jiǎn)介：

趙雪陽(yáng)（1991- ），男，陜西韓城人，2013年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在從事終端燃?xì)夤艿拦芫W(wǎng)運(yùn)行管理工作。