我國天然氣地下儲氣庫布局建議

李國永，徐 波，王瑞華，馮 晗，王英彪

(中國石油冀東油田分公司，河北 唐山 063200)

天然氣儲備是指將勘探開發已證實的天然氣資源和引進的天然氣資源儲存起來待用。隨著全球天然氣消費量的不斷增大，天然氣儲備在平衡市場供需矛盾、保障國家安全等方面的重要意義不斷突顯。國際天然氣聯盟(IGU)分析[1]認為，當天然氣對外依存度超過30%時，地下儲氣庫工作氣量需占天然氣消費量的12%，當對外依存度超過50%時，地下儲氣庫工作氣量則需占天然氣消費量的20%。

作為全球最大的發展中國家，我國國內天然氣消費量長期保持高速增長的態勢。近年來，雖然我國天然氣產量持續增長，但與消費量的差距仍進一步加大，對外依存度持續高位運行。2018年，我國天然氣進口量達到1 265×108m3，成為全球最大的天然氣進口國[2]，對外依存度達45.3%。2019年和2020年，得益于國產天然氣的快速增儲上產，我國天然氣對外依存度有所下降，分別為44.0%和44.6%，但進口量仍持續增大，分別為1 352×108m3和1 427×108m3。預計到2030年，我國天然氣進口量將達到2 500×108m3，對外依存度將超過50%[1]。與之相對應的是2020年我國地下儲氣庫工作氣量約為170×108m3[3]，在天然氣消費量中占比僅為4%，遠未達到有效保障調峰和安全供氣的最低要求。

在此背景下，開展我國天然氣地下儲氣庫合理布局研究，對于推進儲氣庫建設、提升國家能源安全保障能力、促進我國經濟長效發展有著重要的現實意義。為此，借鑒國外地下儲氣庫布局經驗，結合我國不同區域儲氣庫建設需求特點及地下儲氣庫建庫條件，開展不同區域儲氣庫建設適應性評價，并提出天然氣地下儲氣庫布局建議。

1 國外地下儲氣庫布局特點

美國和歐洲等地下儲氣庫建設發達國家和地區儲氣庫布局差異明顯，但無一例外都是既受天然氣市場需求的控制，又受到各國建庫資源的影響，說明市場需求決定了儲氣庫的位置和規模，而建庫資源則決定了不同地區儲氣庫的類型。

1.1 天然氣市場需求決定了儲氣庫的位置和規模

美國作為全球儲氣庫建設最發達的國家，目前在30個州建有393個儲氣庫，在東北部五大湖南岸、中北部和南部墨西哥灣形成三個相對集中分布區[4-6]。三個儲氣庫集中分布區也是美國天然氣消費量最大的地區，但造成天然氣市場需求的原因各不相同。五大湖南岸地區屬溫帶季風氣候，人口密集，天然氣需求主要來自冬季調峰；中北部地區天然氣需求主要來自該區眾多的燃氣電廠；墨西灣地區是美國南部工業聚集區和人口密度較大的地區，其天然氣需求是由多種因素共同造成的。

歐洲儲氣庫布局呈現“西歐多東歐少、北歐多南歐少”的特點[4-6]，造成西歐儲氣庫多于東歐的原因主要是天然氣需求量的差異。目前歐洲的傳統經濟強國都位于西歐，其天然氣消費量遠大于其他地區，僅德國、蘭荷、法國三個國家儲氣庫工作氣量就占歐洲總工作氣量的48%。造成歐洲儲氣庫北歐多于南歐的主要原因則是需求結構的差異，歐洲北部地下儲氣庫建設有利于合理利用來自俄羅斯的管道氣，以滿足調峰為主要需求；而南部地區基本是地中海國家，冬季調峰用氣需求較少，同時南歐的LNG項目發達，天然氣消費以西亞地區和北非地區的LNG為主。

1.2 建庫地質資源決定了儲氣庫的類型

地下儲氣庫又可分為氣藏、油藏、鹽穴、巖洞、廢棄礦坑、含水層等多種類型。 在全球范圍內，氣藏型儲氣庫是最主要的類型，工作氣量為3 084×108m3，占地下儲氣庫總工作氣量的74%，其次為鹽穴型儲氣庫和油藏型儲氣庫，占比分別為9%和6%[7]。造成這一情況的原因主要是美國和俄羅斯這兩大天然氣儲備大國的儲備方式主要為氣藏型儲氣庫，在其他不具備建立大型氣藏儲氣庫的國家和地區，天然氣儲備的主體方式則各不相同。

在美國三大儲氣庫集中區中，東北部地區是美國最早的天然氣產區，枯竭型氣藏數量眾多，故該區儲氣庫類型以氣藏為主；中北部地區含油氣圈閉匱乏，為滿足天然氣市場需求，儲氣庫以含水層為主要類型；南部墨西哥灣地區發育大量的鹽巖層，是美國鹽穴型儲氣庫的主要建設區。

與美國相比，歐洲氣藏資源匱乏，各國積極開展含水層、鹽穴等類型儲氣庫的建設。英國以枯竭油藏和鹽穴為最主要的儲氣庫類型，工作氣量分別為34×108m3和10×108m3，占該國總工作氣量的比例分別為70.8%和20.8%；德國和法國分別以鹽穴型儲氣庫和水層型儲氣庫為天然氣儲備的主體，工作氣量分別為159×108m3和114×108m3，在本國總工作氣量的占比分別為63%和91%[4]。

2 我國地下儲氣庫建設需求特點

地下儲氣庫建設需求受天然氣消費需求的控制。總體上，我國消費呈現出兩大特點，一是在總量上，天然氣消費需求遠大于天然氣供給能力；二是天然氣的消費在空間和時間上存在嚴重供需不均衡。我國天然氣的消費特點給我國地下儲氣庫建設提出的需求如下所述。

2.1 地下儲氣庫建設需求巨大

隨著我國控制溫室氣體排放的力度不斷加大，天然氣消費量也逐年增加。 2010年，我國天然氣表觀消費量為1 083×108m3，到2020年已達到3 600×108m3，年均增長量約為260×108m3，年均增速達14%[2]，預計到2025年，我國天然氣消費量將超過4 500×108m3。以天然氣消費量的12%為地下儲氣庫最低工作氣量計算，2020年我國儲氣庫工作氣量應為432×108m3，至2025年我國儲氣庫工作氣量將進一步提升至540×108m3。而截至2020年底，我國儲氣庫工作氣量僅為170×108m3，缺口巨大。

2.2 地下儲氣庫建庫需求在地域上嚴重不平衡

綜合考慮人口狀況、經濟發展、產業結構、供應基礎、氣候條件等因素的差異，可將我國天然氣消費市場劃分為以下8個區域[7]。①東北地區：黑龍江省、吉林省、遼寧省；②環渤海地區：北京市、天津市、河北省、山東省；③長三角地區：江蘇省、上海市、浙江省；④中南地區：河南省、湖北省、湖南省、安徽省、江西省；⑤西南地區：四川省、重慶市、云南省、貴州省；⑥西北地區：新疆維吾爾自治區、甘肅省、青海省、西藏自治區；⑦中西部地區：陜西省、內蒙古自治區、山西省、寧夏回族自治區；⑧東南沿海地區：廣東省、福建省、海南省、廣西壯族自治區、香港、澳門、臺灣。

整體來看，我國天然氣消費在地域上存在嚴重的供需不平衡，導致儲氣庫建庫需求上存在地域差異。以天然氣消費量的12%為儲氣庫工作氣量計算，我國儲氣庫建庫需求最為強烈的地區依次為環渤海地區、長三角地區、東南沿海地區、中南地區和東北地區，上述地區儲氣庫工作氣量最低需求分別為82×108m3、72×108m3、66×108m3、63×108m3和30×108m3。目前已建成的儲氣庫工作氣量，環渤海地區約為60×108m3、長三角地區約為20×108m3、東北地區約為16×108m3、中南地區約為3×108m3，距最低工作氣量均存在較大的差距。而我國西南地區、中西部地區和西北地區天然氣產量明顯大于天然氣消費量(圖1)。西北地區塔里木盆地、西南地區四川盆地和中西部地區的鄂爾多斯盆地主力氣區，資源供應量約占全國市場需求的85%，而天然氣消費量僅占全國天然氣消費量的28%。

圖1 2020年我國分區域天然氣產量與消費量統計

3 我國主要地區建庫資源特點

根據國外建庫經驗可知，首選建庫目標為枯竭油氣藏，尤其以氣藏為首要目標，在沒有適合的枯竭油氣藏時，可選擇含水圈閉或鹽穴建庫。我國不同的地區儲氣庫建庫資源在類型上差別很大，東北地區、環渤海地區、西北地區、中西部地區和西南部地區油氣型儲氣庫建庫資源豐富，長三角地區和中南地區鹽穴型儲氣庫建庫資源豐富，而東南沿海地區建庫資源相對貧乏。

3.1 西北地區、中西部地區和西南地區氣藏型儲氣庫建庫資源豐富

西北地區的準噶爾盆地、塔里木盆地、柴達木盆地，中西部地區的鄂爾多斯盆地和二連盆地，西南地區的四川盆地均是我國重要的天然氣產區，氣藏型儲氣庫建庫資源豐富。西北地區塔里木盆地天然氣資源主要集中在西南坳陷和庫車坳陷，以中低滲儲層為主，氣藏儲量規模大，已證實有多個特大型-大型氣藏，是今后建立較大規模氣藏型儲氣庫的潛在資源;但該區氣藏普遍具有埋深大、壓力高、儲層物性較差的特征，建庫難度較大。中西部地區鄂爾多斯盆地以古生界氣藏為主，目前已發現有5個儲量規模過千億m3的大氣田。 盆地中米脂氣田、子洲氣田埋深相對較淺，含氣面積均超過1 000 km2，是較為現實的氣藏型儲氣庫的建庫資源；但該區以氣藏和致密-超致密儲層為特征，建庫難度較大。西南地區四川盆地氣藏類型復雜，在震旦系、石炭系、二疊系、三疊系均有發育，以地層-背斜型圈閉為氣藏的主要圈閉類型。整個西南地區氣藏多，是我國建庫資源最為富集的區域，從地質條件出發，結合開發特征，盆地內黃草峽、銅鑼峽、明月峽等氣藏是優質的建庫目標[7]。

3.2 東北地區和環渤海地區油型儲氣庫建庫資源豐富

東北地區的松遼盆地和環渤海地區的渤海灣盆地已發現有大慶油田、吉林油田、遼河油田、大港油田、華北油田、冀東油田、勝利油田等多個油田，是我國東部陸域最為重要的產油區。上述油田大多數油藏已進入高含水階段，油型儲氣庫建庫資源豐富。東部地區也是我國儲氣庫建設相對集中區，大慶油田、遼河油田、華北油田、大港油田已建成有雙6儲氣庫、板橋儲氣庫、大張坨儲氣庫等多個枯竭油氣藏型儲氣庫。2021年4月，冀東油田的PG2凝析氣藏儲氣庫開始建設，是我國首個海上儲氣庫建設項目，計劃到2035年將建成總工作氣量達100×108m3的儲氣庫群。此外，大慶油田的黑帝廟油層、薩爾圖油層、吉林油田伏龍泉氣田和小合隆氣田、遼河油田的雷61油氣藏、齊13油氣藏、雙602油氣藏、雙51油氣藏等，華北油田別古莊區塊、任丘區塊等，大港油田的板橋區塊、大張坨區塊等，勝利油田新近系油氣藏也具備較好的建庫條件。東北地區和環渤海地區的斷陷盆地內油氣藏眾多，雖然斷層發育，油藏規模較小，單個圈閉建庫規模有限，但圈閉數量眾多、埋深適中、儲層物性好，具有建立儲氣庫群的條件。東北地區和環渤海地區建庫經驗相對較成熟，建庫技術難度相對較小，是我國最為現實的建庫區。

3.3 長三角地區和中南地區鹽穴型儲氣庫建庫資源豐富

長三角地區和中南地區僅有江蘇油田、江漢油田、中原油田、河南油田等規模較小的油田投入開發，油氣型儲氣庫建庫資源缺乏。但長三角地區和中南地區鹽礦資源富集，具備有開展鹽穴型儲氣庫建設的資源條件。長三角地區中江蘇趙集鹽礦和淮安鹽礦含鹽地層厚度大，埋深適中，具備良好的鹽穴型儲氣庫建庫條件，目前已建成的鹽穴型儲氣庫-金壇儲氣庫[7]就位于長三角地區。中南地區中河南平頂山鹽礦[8]、湖北云應鹽礦、湖北黃場鹽礦[9]、湖南湘衡鹽礦、江西清江鹽礦、安徽定遠鹽礦等多個鹽礦也具備建庫條件。其中，平頂山鹽礦和應云鹽礦均靠近西氣東輸二線，鹽礦厚度較大，埋深適中，是最為可行的建庫目標。此外，長三角地區中江蘇蘇北盆地、浙江長河盆地，中南地區中湖北江漢盆地、湖南洞庭盆地、安徽南陵盆地、江西鄱陽盆地均有含水圈閉發現。但除江漢盆地外，其他盆地勘探程度較低，需進一步開展水型儲氣庫建庫潛力評價。

3.4 東南沿海地區建庫資源匱乏

東南沿海地區僅廣西壯族自治區、廣東省有少量小型油氣藏分布，油氣型儲氣庫建庫資源有限。鹽礦僅在廣東省有發現，但厚度較小，基本不具備建庫潛力。整個東南沿海地區勘探程度較低，目前也無法開展含水型儲氣庫資源評價。

4 我國地下儲氣庫建設布局建議

4.1 我國地下儲氣庫布局原則

我國儲氣庫需求和建庫資源呈現出兩個特點:一是總體上天然氣供需矛盾將進一步加大，建庫需求持續增長，大力發展地下儲氣庫建設的趨勢不可逆轉；二是儲氣庫建庫需求東部地區大于西部地區，而建庫資源則是西部地區強于東部地區。面對我國不同區域儲氣庫建庫需求與建庫資源的矛盾，我國儲氣庫建設應遵循資源獲得穩定、資源保存安全、資源動用高效的原則，合理規劃儲氣庫建設布局，分步實施，逐步完善，實現我國天然氣調峰和戰略儲備的平穩發展。

資源獲得穩定，是指建庫區塊應鄰近已有的進口天然氣管道或鄰近已證實的大氣田，以保證儲氣庫建成后有穩定的天然氣供給。資源保存安全，一方面指建庫區塊應具備較優越的儲氣庫建庫地質條件；另一方面指儲氣庫位置應距可能發生局部沖突地區有一定的距離，以保證在特殊條件下儲氣庫的安全。資源動用高效，指建庫區塊應距天然氣供需矛盾突出的地方較近且有較完善的長輸管線，以保證儲氣庫發揮最大的效用。

4.2 不同區域儲氣庫建設適宜性綜合評價

依據層次分析法，可將儲氣庫建設適宜性評價指標體系設為目標層、要素層和指標層三個層次。目標層A劃分為3個要素層B，分別對應于儲氣庫建設應遵循的3個原則。每個要素層又劃分出若干個指標項構成的指標層C。評價指標體系的構建方法參考文獻[10]和文獻[11]。

針對建立的要素層和指標層，采用專家打分法對子目標層和指標層各項評價指標賦以權重，共12位專家對相關指標進行權重賦值，取平均值作為最終賦值，結果見表1。

表1 儲氣庫建設適宜性評價指標體系

依據本文所劃分的8個區域各項指標的相對優劣，采用百分制，對C1～C6指標進行賦值，并依據表1中各項指標的權重對各區塊儲氣庫建庫適宜性進行綜合評價，評價結果見表2。

表2 我國不同區域儲氣庫建設適宜性評價結果

綜上所述，我國中西部地區、西南地區為儲氣庫建設最適宜的地區；環渤海地區和西北地區適宜；東北地區、長三角地區、中南地區較適宜；東南沿海地區不適宜。

4.3 布局建議

1) 西北地區儲氣庫建設應突出戰略儲備作用。在建庫資源方面，西北地區的各盆地氣藏發育，具備建立較大規模氣藏型儲氣庫的地質條件；在需求方面，該區人口密度小，工業相對不發達，天然氣消費量不大；在地理位置方面，西北地區有已建成的中亞管道，可保證每年近400×108m3的天然氣進口量；該區有已投入開發的青海油氣田、新疆油氣田、塔里木油氣田、吐哈油氣田等，2020年天然氣產量達390×108m3，進口氣和自產氣確保了天然氣來源的多樣化，可保證在特殊政治環境、自然因素下維持國家安全和國民經濟發展所需的天然氣供給，應作為國家天然氣戰略儲備的中心。同時，為加強西北地區天然氣戰略儲備功能的實現，在大力推進西北地區儲氣庫建設的同時，也應加大該地區天然氣勘探力度，并且合理規劃該地區各氣田的產量規模[12]。

2) 西南地區、中西部地區儲氣庫建設應戰略儲備與調峰儲備并重，充分發揮氣田和儲氣庫之間的聯動作用，建成我國天然氣供應的“樞紐區”。西南地區和西北地區連接西部產氣區和東部的天然氣消費區，儲氣庫的建設具有實現天然氣戰略儲備和調峰儲備雙重意義。西南地區的四川盆地和中西部地區的鄂爾多斯盆地本身也是我國重要的天然氣產區，2020年這兩個盆地的天然氣產量共計達763×108m3。此外，四川盆地近年來在頁巖氣勘探開發已取得一系列突破，可以預見中部地區各盆地未來在我天然氣供給中的地位將更為重要。四川盆地和鄂爾多斯盆地具備建成我國天然氣戰略儲備所必需的資源基礎，同時，從地理位置方面來看，這兩個盆地均鄰近我國人口和經濟最發達的地區，同時又夾持了我國南北地區域的地理分界線——秦嶺至淮河一線，分別處于供暖區和非供暖區。西南地區和中西部地區儲氣庫建成后滿足中部地區、東部地區、環渤海灣地區等經濟發達地區季節調峰和工業生產天然氣的需求所要鋪設的管線短，運行成本低，是調峰儲備的首選區域。

值得注意的是，雖然中西部地區和西南地區的儲氣庫都滿足調峰需求，但從地理位置上可以預見兩個盆地儲氣庫工作氣量的高峰時段將會存在明顯不同。中西部地區儲氣庫地處我國北方，以環渤海地區冬季供氣為首要任務，儲氣庫工作氣量將在冬季達到峰值；而西南地區則以滿足我國中南部地區、東南沿海地區的工業用氣和居民生活用氣為首要任務，夏季將成為西南地區儲氣庫工作氣量峰值期。中西部地區和西南部地區儲氣庫建設應充分利用我國北方地區和南方地區用氣高峰的時間差異，考慮不同區域氣田和儲氣庫的聯動作業，合理規劃，把中部地區建立我國天然氣供應的“樞紐區”[13]。

3) 東北地區和環渤海地區儲氣庫建議應以調峰儲備為重點。東北地區和環渤海地區均地處我國北方，天然氣消費主要為滿足冬季供暖，尤其是環渤海地區，2020年天然氣消費量已接近700×108m3，約占全國天然氣消費量的20%，預計調峰需求還將進一步增長。在地質條件方面，東北地區和環渤海地區是我國油氣勘探和生產最為成熟的地區，包括了我國陸域東部大部分的油田，含油圈閉數量眾多。雖然東部斷陷盆地斷層發育、圈閉面積普遍較小，但仍可發揮含油氣圈閉數量上優勢，大力推進儲氣庫群的建設。同時，2019年12月，中俄東線天然氣管道正式投產通氣，進一步凸現了該地區儲氣庫建設的意義。

4) 中南地區和長三角地區應大力推進鹽穴儲氣庫和含水型儲氣庫的建設。中南地區和長三角地區是我國天然氣消費的大區也是我國天然氣消費增長最快的地區，儲氣庫建設需求強烈。2020年，中南地區和長三角地區天然氣消費在全國消費量占比約為13%和16%，且預計占比將進一步增長，與之相對應的是這兩個地區含油盆地相對缺乏，只有江漢油田、中原油田、河南油田、江蘇油田等小油田，油氣型儲氣庫建庫資源有限。目前中南地區和長三角地區已證實鹽礦資源發育，是我國鹽穴型儲氣庫建設的最現實區域。此外，為進一步擴展天然氣儲備能力，中南地區和長三角地區還應進一步加大含水型儲氣庫推進速度。長三角地區上海市、江蘇省、浙江省等人員密集，除季節調峰外，大中城市的時調峰需求量也十分巨大，該地區還應充分利用港口優勢，加大LNG建設力度，實現天然氣來源和儲備方式的多員化。

5) 東南沿海地區缺乏地下儲氣庫建設資源，應以LNG建設為主。東南沿海地區人口密集，天然氣消費主要滿足城市的時段調峰，應圍繞大中城市大力開展LNG建設，確保區域性天然氣短期供應能力提升。