油氣藏型儲氣庫技術標準體系研究與構建

馬守鋒 韓月卿 范春 孟雷 張梅 幸雨

摘 要：隨著世界經濟的飛速發展和人類對天然氣使用需求的日益增加，歐美國家不斷加快儲氣庫建設力度。近年來，我國亦在加快推動儲氣能力建設，儲氣庫建設進入了“黃金發展時期 ”。本文分析了國內外儲氣庫標準化現狀，并對油氣藏型儲氣庫標準體系構建的必要性進行了充分論證，結合實際建立了油氣藏型儲氣庫技術標準體系，提出了標準化規劃方向，高標準助力儲氣庫建設加速駛入“快車道”。

關鍵詞：油氣藏，儲氣庫，標準體系，儲氣能力

隨著世界經濟的快速發展，人們對天然氣的需求在快速增長。全球10%左右的天然氣用氣量由地下儲氣庫供應，西歐國家和俄羅斯分別達到20%、30%。國外儲氣庫建設起步較早，1915年加拿大利用枯竭氣藏建成世界上第一座地下儲氣庫，1916年美國利用枯竭氣田建立了美國第一座地下儲氣庫。地下儲氣庫具有儲氣量大、安全系數高、經濟效益好、隱蔽性好的優點，有利于增強儲氣調峰及應急供氣能力，具有重大的戰略儲備意義。就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。

我國地下儲氣庫建設起步較晚，從20世紀90年代開始儲氣庫在國內正式開工建設和運營[1]，尤其是2010年以來建庫工程全面提速[2]。全球儲氣庫主要包括：枯竭油氣藏儲氣庫、含水層儲氣庫、鹽穴儲氣庫、廢棄礦坑儲氣庫4種類型，其中油氣藏型儲氣庫工作氣量占81%；我國地下儲氣庫主要采用油氣藏和鹽穴建庫，其中油氣藏型儲氣庫工作氣量占90%以上。

1 標準現狀分析

1.1 國外儲氣庫標準分析

經調研，歐美地下儲氣庫發達國家較重視儲氣庫標準化建設，在多年的研究和實踐中，結合實際情況，制定了地下儲氣庫設計、建設和運行相關標準。

（1）API（美國石油協會）發布了API RP1114-2013《地儲庫的設計推薦實施規程》，主要對新建地下儲氣庫的選址、建造、測試和投產、報廢等方面進行了規范；API RP 1170-2015《鹽穴地下儲氣庫的設計和運行》，對鹽穴地下儲氣庫存儲天然氣的功能方面提出了建議；API RP 1171-2015《枯竭油氣藏和含水層儲氣庫的功能完整性》，對兩種類型儲氣庫的建設、維護、運行、風險管理和完整性管理程序方面給出了建議。

（2） CSA（加拿大標準協會）發布了CAN/CSA-Z341《碳氫化合物地下儲庫》，分為3個部分：儲層型儲庫、鹽穴儲庫、礦洞儲庫。分別規定了3種類型儲氣庫的設計、建造、運行、維護、報廢和安全的最低要求，對井口、采油樹、地面設備、地下部分、監測設備、控制和緊急停工安全設備提出了基本要求。

（3） CEN（歐洲標準化委員會）發布了EN1918《天然氣供應系統-地下儲氣庫》，作為通用的基本原則，規定了地下儲氣庫的設計、建造、測試、運行和維護的基本要求，同時對地面設備、地下設備到井口進行了規范。

經分析，國外地下儲氣庫標準較少，均為推薦做法，優點是涉及的范圍全面、原則指導性強，提出了各個階段的原則性要求；缺點是沒有細致的專業劃分和缺乏細化的專項標準[3]。

1.2 國內儲氣庫標準分析

隨著20多年我國儲氣庫業務的發展，已形成完善的儲氣庫選址評價與建庫地質設計、超低壓地層交變載荷工況鉆完井、高壓大規模儲氣庫地面核心技術、風險評價與控制、層狀鹽巖建庫高效造腔等5大關鍵核心技術[4]，儲氣庫標準化工作逐步規范化。目前已發布儲氣庫相關石油天然氣行業標準20項，主要涉及儲氣庫設計、安全、注采井修井、選井、評價及運行等，其中適用于兩種及以上類型儲氣庫的標準7項、油氣藏9項（其中油氣藏4項、只適用于氣藏的5項）、鹽穴4項，詳見表1。

近年來，我國不斷完善儲氣庫技術標準，消化和吸收儲氣庫建設和運營的研究成果及實踐經驗，規范、指導儲氣庫的高質量建設，但在儲氣庫監測、評價、運行維護等方面的技術標準不夠健全。

2 標準體系構建的必要性

目前，我國天然氣行業處于快速發展的起步階段，隨著天然氣使用需求的日益增加，儲氣庫作為不可缺少的配套工程，必將呈“井噴式”增長態勢。由于優質大型儲氣庫庫址資源缺乏、規模選址難度大、有些枯竭氣田改建儲氣庫時鉆井難度大、建設周期長、建設投資大，同時儲氣庫數量多，儲集層類型多，如何科學合理設計、高效開發建設及優化運行是擺在我們面前的重要難題。

因此在儲氣庫選址、方案論證、設計及施工等各個階段，急需系統配套的系列標準作為技術支撐，便于安全、有效規范儲氣庫建設及運維，進一步提高儲氣庫建設水平，增大儲氣量，滿足儲氣庫業務發展的需要和技術需求，支撐和引領儲氣庫業務科學、規范、可持續發展。為此，可通過標準體系的構建，完善體制機制、突破關鍵技術、優化技術參數和施工工藝，系統全面地指導儲氣庫的建設及運維，為打造優質高效建設工程，提供良好的標準化服務和標準支撐。

3 油氣藏型儲氣庫標準體系的構建

以華北地區最大的儲氣庫群為例。中原油田地理位置優越、周邊管網完善，歷經40余年的勘探開發，部分區塊進入開發后期，地下形成了封閉性良好的油氣儲集空間，具備了建設儲氣庫的條件，華北最大天然氣地下儲氣庫群——中原儲氣庫群規模增至10座，均為油氣藏型儲氣庫。經過儲氣庫的設計與建設實踐，形成了一套低滲復雜斷塊油氣藏型儲氣庫建設運行技術體系，在工藝技術方面，形成了老井處置、新井投產、儲層保護、動態監測等多項成熟技術。

在充分認識儲氣庫建設和運行維護工藝技術的基礎上，通過分析、研究國內外相關標準，形成一套適合油氣藏型儲氣庫的標準體系，滿足儲氣庫建設和高效運行的需要。

3.1 構建原則

（1） 重點突出。突出油氣藏型儲氣庫特色，注重與各級標準相結合，貫徹地上地下工程一體化理念，技術先進、經濟合理，兼具系統性和針對性。

（2）科學先進。積極采用國際國外先進標準，密切跟蹤儲氣庫建設和運行維護領域的新技術、新工藝，增強體系的前瞻性和可操作性。

（3） 實際適用。覆蓋儲氣庫“設計—注氣—采氣”全過程，體現油氣藏型儲氣庫的技術優勢，統籌規劃，注重實用，有利于規范油氣藏型儲氣庫建設和生產運行管理，提升整體效益。

3.2 建立標準體系

以油氣藏型儲氣庫建設和運維為核心，圍繞“建設的整個流程、輸入氣到應急供氣”，構建覆蓋油氣藏型儲氣庫全生命周期的技術標準體系，體系結構見圖1。

通過梳理現有相關的各級標準，分析其適用性、協調性及技術發展現狀，采取最佳優選和整合的方案，確定納入體系的標準。

3.3 標準化可行性分析

為進一步滿足儲氣庫生產運營和安全管理的需要，發揮調峰能力、突破關鍵技術、強化科技創新，開展儲氣庫圈閉動態密封性、儲氣庫高效注采方案等領域的儲氣庫地質與工程技術研究，深化氣頂建庫對油藏開發影響的認識，探尋儲氣庫建設與油藏開發兼顧的技術路線；開展鉆完井工程技術研究，優化鉆完井工藝，優選適合的鉆井助劑，探尋高效環保、配伍性好的鉆井助劑產品體系技術路線；開展老井利用工程技術研究，按照井筒內外、層間不竄漏的原則，做到老井利用最大化，探尋地上地下工程一體化系統先導技術體系路線。對其進行標準化可行性分析，分析其先進性、成熟性、適時性，支撐和引領儲氣庫業務科學、規范、可持續發展。

3.4 標準化規劃項目的提出

通過體系的構建，結合實踐經驗，將建設中的特色技術、科技成果及管理經驗，固化或轉化成標準，形成可復制、可傳承、適合儲氣庫建設和運行維護的技術規范，并加以實施運用，滿足儲氣庫安全高效運行的需要，規劃項目見表2。

3.5 體系的構成分析

通過對現有各級標準的研究、整合和優化，構建系統、協調、配套、適應發展需要的油氣藏型儲氣庫技術標準體系。體系中各級標準的構成見圖2，應有標準在門類中所占比重見圖3。

4 結論及認識

儲氣庫建設、運維與油氣田勘探開發存在較大差異。隨著油氣藏型儲氣庫規模化建設的飛速發展和推進，相關標準嚴重滯后，不能滿足實際工作的需求。油氣藏型儲氣庫技術標準體系的建立，為儲氣庫標準化長遠發展和標準編制提供了技術依據。充分挖掘油氣田開發到中后期的氣藏和枯竭型油氣藏的剩余價值，優化工藝參數、提升新井部署質量、優化施工方案，提升儲氣能力，通過研究和標準化分析將其固化為標準并加以實施應用，引領油氣藏型儲氣庫高標準高質量發展，對促進儲氣庫安全高效運行、提升調峰能力具有重要意義。

參考文獻

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