當前儲氣庫建設的技術分析與研究

姜脈崢

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

[關鍵詞]儲氣；建設；技術

一、地下儲氣庫特點與類型

地下儲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，地下儲氣庫具有以下優點：儲存量大，機動性強，調峰范圍廣；經濟合理，雖然造價高，但是經久耐用，使用年限長達30-50年或更長：安全系數大，安全性遠遠高于地面設施。

（一）含水層儲氣庫

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氣場所。含水層儲氣庫是僅次于枯竭油氣藏儲氣庫的另一種大型地下儲氣庫形式。目前全球共有逾80座含水層儲氣庫，占地下儲氣庫總數的15%左右。

（二）枯竭油氣藏儲氣庫

枯竭油氣藏儲氣庫利用枯竭的氣層或油層而建設，是目前最常用、最經濟的一種地下儲氣形式，具有造價低、運行可靠的特點。目前全球共有此類儲氣庫逾400座，占地下儲氣庫總數的75%以上。

（三）鹽穴儲氣庫

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

（四）廢棄礦坑儲氣庫

利用廢棄的符合儲氣條件的礦坑進行儲氣。目前這類儲氣庫數量較少，主要原因在于大量廢棄的礦坑技術經濟條件難以符合要求。

二、國際上地下儲氣庫發展

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

三、中國地下儲氣庫項目情況

中國的地下儲氣庫建設起步較晚，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氣庫，總庫容達到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用戶的正常用氣，中國石油天然氣集團公司已經建成投產的地下儲氣庫有2座。

（一）天津大張坨地下儲氣庫

大張坨地下儲氣庫主要負責津京地區特別是北京市的冬季天然氣調峰，兼有事故應急供氣功能，庫址位于天津大港地區，距北京約200km，屬枯竭凝析氣藏型地下儲氣庫，地下儲氣庫深度逾2000m。采氣時，有部分凝析油被帶出，需進行分離處理。其余時間為注氣期，將來自陜京二線管道富余的天然氣加壓后注入地下儲氣庫。大張坨地下儲氣庫設計壓力為30.0MPa，配置有4臺進口燃氣加壓機，加壓機出口壓力為30.0MPa，設計流量為80×104m3/d，加壓機自身天然氣消耗量為每臺2.0×104m3/d。該地下儲氣庫自2002年開始運行以來，一直運行正常，對北京市調峰發揮了重要作用。

（二）江蘇金壇地下儲氣庫

西氣東輸的重要調峰設施——金壇地下儲氣庫，位于江蘇省金壇市直溪鎮，毗鄰鎮江，屬鹽穴地下儲氣庫，是中國鹽穴第一庫，規模為亞洲第一。它開創了中國利用深部洞穴實施能源儲存的先河，在地址選區、區塊評價、溶腔設計、造腔控制、穩定性分析、注采方案設計、鉆完井工藝等多方面獲得了一批研究成果和技術手段，為中國利用鹽穴進行天然氣儲備，金壇地下儲氣庫分西區與東區兩大塊，于2006年3月29日全面竣工。工程總造價約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江分輸站至儲氣庫工藝站場，管道長度為34.8km，管道外徑為1016mm，運行壓力為10.0MPa，與西氣東輸管道參數相同。該段管道設截斷閥室1座，儲氣庫設計壓力為14.5MPa，運行壓力為7.0-14.5MPa，儲氣規模為25×108m3。西區設置有4臺進口燃氣加壓機，出口壓力為14.5MPa，設計流量為60×104m3/d，自身天然氣消耗量為每臺8000m3/d。建有240×104m3/d注氣裝置1套，150×104m3/d調峰采氣裝置2套，400×104m3/d應急采氣裝置2套，總應急采氣能力為1100×104m3/d。預測單位儲氣費為0.60元/m3左右。

四、地下儲氣庫注、采氣工藝

（一）注氣工藝流程

當上游長輸管道供應的天然氣流量大于天然氣輸配管網的用戶使用量時，多出的天然氣進入儲氣庫工藝站場的加壓機（一般為燃氣加壓機）加壓后，分別送各儲氣庫儲存，加壓機出口設計壓力一般等于地下儲氣庫設計壓力。

（二）采氣工藝流程

下游天然氣輸配管網用氣高峰期，上游供應量不足或出現事故時，將地下儲氣庫儲存的天然氣經過凈化、調壓處理后，送天然氣輸配管網，供用戶使用，以彌補上游供應量的不足。儲氣庫工藝站場設置凈化裝置的作用，是凈化、分離一些隨天然氣帶出的雜質、水分、輕烴等物質，避免對管道輸送產生不良影響。

五、地下儲氣庫建設展望

展望2020年，國家將規劃建設地下儲氣庫30座以上，可調峰總量達320×108m3。隨著國家經濟的高速發展和對能源需求的日益增長，地下儲氣庫將在中國的油氣消費、油氣安全領域發揮更加重要的作用，建庫目標將從目前的調峰型向戰略儲備型方向延伸及發展，建庫技術水平也將在實踐中不斷得到提高。endprint