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摘 要：随着我国经济快速的增长，对能源的需要越来越大。地下储气库是天然气生产调峰和天然气资源储备的最佳选择，是保证天然气安全供应的基本手段，因此地下储气库的储气规模是设计地下储气库的重要参数,其包括注采季节不断交替注入或采出的工作气量、突发事件应急储存的气量和气垫气量三部分。同时对储气库建设中气垫气和工作气之间的比例关系作一探讨。从而提出我国地下储气库建设技术需求及建议。
关键词：地下储气库 储气规模 建设技术
所谓地下储气库的储气规模,即为地下储气库库容或称为地下储气库总储气能力,它是设计地下储气库的重要参数,需要根据天然气利用市场各类用气负荷的特点、供气可靠性和应急储备,超前作出预测,以便选择大小合适的储气构造,建设地下储气库。地下储气库储气规范包括注采季节不断交替注入或采出的工作气量、突发事件应急储存的气量和气垫量三部分。为满足天然气利用市场季节调峰和突发性事件应急储存的需要,管网系统必须与地下储气库相匹配,平衡储存与供应。
一、预测季调峰气量
在建设地下储气库之前,由于天然气供销系统的要求和储气量问题与客观气候条件变化密切相关,因此季调峰气量的大小必须超前预测。预测确定季调峰气量的方法很多。天然气工业发达国家根据大量的气象数据,如大气温度、晴天、多云天、雪天等因素,已开发出预测软件,既可预测出每小时、每天的用气量,也可预测出季节不平衡用气量,是一种精确度较高的预测方法。
我国天然气工业刚刚起步,对于利用天然气较早的大城市可通过多年的大量数据积累、统计、分析,得出平均消费量下的用气月不均衡系数,由此预测为补偿一年内天然气供给与消费之间的季调峰储气量。由于预测超前,因而不可避免地造成预测值与实际值之间的偏差,如多年的平均气温波动、早冬、晚春或例外低温等,均会造成用气量急剧增加。为此,在上述预测的基础上,季调峰气量增加10%~20%。对于未利用天然气消费的大城市,预测季调峰气量可参照世界经验确定。世界实践经验表明,用于补偿季节用不平衡的有效气量约为民用天然气年均消费量的10%左右。
二、应急储备气量
为了提高供气的可靠性,其事故应急储备气量的大小与干线输气管道长度、备用输气机组的类型和数目、输气管道条数、备用气井和系统状态等许多因素有关。根据国外经验,其附加的有效应急储气量约为补偿季节用气不均衡性所需气量的5%~10%。上述季调峰气量与事故应急储备气量之和,称为地下储气库有效储气规模,或称地下储气库有效储气量。
三、气垫气量
1.气垫气
地下储气库气垫气也称垫底气、缓冲气,是指采气后剩余在储气库内的气体,它是储气库气体构成中必要的组成部分之一。当枯竭气藏改为储气库后,已有部分气垫气存在,这部分气称为原地气垫气。对于大多数储气库来说,大部分气垫气是由地上外部气源注入的。气垫气在采气季节并不被采出,而是永久地保留在地下。如果储气库因各种原因而被废弃时,部分气垫气还可采出。
2.气垫气的作用
储气库内应保持一定的气垫气量,其作用是:
2.1给储气层提供能量,采气末期使储气库保持一定的压力,保证调峰季节从储气库中采出所储存的气量;
2.2存在一定量的气垫气将有利于减缓储气库内水的推进;
2.3存在一定量的气垫气,将保证储气库在用气淡季较短的时间内存够应储气量,以便在供气阶段有较旺盛的生产能力,提高采气量,降低压气站功率。
3.气垫气与工作气关系
气垫气和工作气的关系是储气库建设中一个重要的技术问题,因为它直接关系到储气库投资大小和工作气量的多少。因此,合理选择气垫气量大小是经济建设储气库的重要环节之一。气垫气与工作气之间的比例关系要求有多大,没有一个普遍适用的规定,它主要取决于两个基本运行参数:储气层内存在的两个相(气和水)相对渗透性;储气库预定的最低注气压力。一般气垫气与工作气的比例为1∶1,有的高达1.5∶1。
四、我国地下储气库建设技术需求及建议
不同类型地下储气库的现有技术水平参差不齐，因此，为了迎接地下储气库建设快速发展带来的挑战，应立足国内地下储气库建设的要求，将有限的科研技术力量合理地分配在相应的技术上。
1.枯竭油气藏储气库仍是我国地下储气库建设的主要类型，其相关技术也将是关注的重点。鉴于目前我国东部地质条件复杂，改建地下储气库的难度较大的客观条件以及枯竭气藏建库技术相对成熟、枯竭油藏建库技术相对滞后的现实状况，建议：①下大力气研究针对复杂断块油藏改建地下储气库时在注排机理、渗流机理、建库方式、建库周期、井网部署、方案设计和施工技术等方面的摸索和研究；②及时总结已经比较成熟的枯竭气藏建库技术，并加强对地下储气库运行管理技术方面的研究，特别是优化运行、提高生产能力以及如何将建库与提高采收率相结合方面的技术研究。
2.盐穴储气库的相关技术需要持续关注，但应当将主要的研究力量放在相对薄弱的技术环节上，建议加强以下８项技术的研究：①基于稳定性要求条件下，优化溶腔控制技术；②稳定性评价标准；③溶腔过程中夹层垮塌的预测和控制；④优化运行技术；⑤地面流程
优化；⑥自动化控制系统；⑦运行管理中天然气水合物的防治技术；⑧减少溶腔的收敛性，避免残留盐水的影响。
3.对于含水层构造储气库而言，我国中小型盆地储盖组合较复杂，含水层构造储气库建设将面临很大的技术难题（已纳入建设规划的麻丘储气库属于含水层构造储气库），该项工程方面的技术还相当匮乏。因此，给出以下建议：①学习、消化国外相关的技術；②针对具体的地质条件，加快对注排机理、渗流机理、建库方式、建库周期、井网部署、方案设计和施工技术等的研究。
4.应高度重视地下储气库建设相关标准、规范的建立。目前我国主要针对盐穴储气库有一些相关标准和规范，但涉及其他类型地下储气库的标准、规范还寥寥无几。
5.应高度重视地下储气库运行的风险管理。地下储气库是天然气产运销系统的重要设施，确保其安全运行十分重要，引入完整性管理的理念、加强地下储气库运行风险管理势在必行。
参考文献
[1] 吴忠鹤,贺宇. 地下储气库的功能和作用[J]. 天然气与石油. 2004(02).
[2] 王俊魁,舒萍,邱红枫. 大庆油区地下储气库建库研究[J]. 大庆石油地质与开发. 1999(01).
[3] 丁国生,李文阳. 国内外地下储气库现状与发展趋势[J]. 国际石油经济. 2002(06).
[4] 刘树明,蒲建,贾广雄,史长林,王强. 地下储气库设计技术及其应用[J]. 油气储运. 2002(10).
作者简介：王亮（1981年—）男，汉族，2003年毕业于辽宁石油化工大学化学工程与工艺专业，大学本科学历，工程师，现就职于中油辽河工程有限公司油气储运所。
关键词：地下储气库 储气规模 建设技术
所谓地下储气库的储气规模,即为地下储气库库容或称为地下储气库总储气能力,它是设计地下储气库的重要参数,需要根据天然气利用市场各类用气负荷的特点、供气可靠性和应急储备,超前作出预测,以便选择大小合适的储气构造,建设地下储气库。地下储气库储气规范包括注采季节不断交替注入或采出的工作气量、突发事件应急储存的气量和气垫量三部分。为满足天然气利用市场季节调峰和突发性事件应急储存的需要,管网系统必须与地下储气库相匹配,平衡储存与供应。
一、预测季调峰气量
在建设地下储气库之前,由于天然气供销系统的要求和储气量问题与客观气候条件变化密切相关,因此季调峰气量的大小必须超前预测。预测确定季调峰气量的方法很多。天然气工业发达国家根据大量的气象数据,如大气温度、晴天、多云天、雪天等因素,已开发出预测软件,既可预测出每小时、每天的用气量,也可预测出季节不平衡用气量,是一种精确度较高的预测方法。
我国天然气工业刚刚起步,对于利用天然气较早的大城市可通过多年的大量数据积累、统计、分析,得出平均消费量下的用气月不均衡系数,由此预测为补偿一年内天然气供给与消费之间的季调峰储气量。由于预测超前,因而不可避免地造成预测值与实际值之间的偏差,如多年的平均气温波动、早冬、晚春或例外低温等,均会造成用气量急剧增加。为此,在上述预测的基础上,季调峰气量增加10%~20%。对于未利用天然气消费的大城市,预测季调峰气量可参照世界经验确定。世界实践经验表明,用于补偿季节用不平衡的有效气量约为民用天然气年均消费量的10%左右。
二、应急储备气量
为了提高供气的可靠性,其事故应急储备气量的大小与干线输气管道长度、备用输气机组的类型和数目、输气管道条数、备用气井和系统状态等许多因素有关。根据国外经验,其附加的有效应急储气量约为补偿季节用气不均衡性所需气量的5%~10%。上述季调峰气量与事故应急储备气量之和,称为地下储气库有效储气规模,或称地下储气库有效储气量。
三、气垫气量
1.气垫气
地下储气库气垫气也称垫底气、缓冲气,是指采气后剩余在储气库内的气体,它是储气库气体构成中必要的组成部分之一。当枯竭气藏改为储气库后,已有部分气垫气存在,这部分气称为原地气垫气。对于大多数储气库来说,大部分气垫气是由地上外部气源注入的。气垫气在采气季节并不被采出,而是永久地保留在地下。如果储气库因各种原因而被废弃时,部分气垫气还可采出。
2.气垫气的作用
储气库内应保持一定的气垫气量,其作用是:
2.1给储气层提供能量,采气末期使储气库保持一定的压力,保证调峰季节从储气库中采出所储存的气量;
2.2存在一定量的气垫气将有利于减缓储气库内水的推进;
2.3存在一定量的气垫气,将保证储气库在用气淡季较短的时间内存够应储气量,以便在供气阶段有较旺盛的生产能力,提高采气量,降低压气站功率。
3.气垫气与工作气关系
气垫气和工作气的关系是储气库建设中一个重要的技术问题,因为它直接关系到储气库投资大小和工作气量的多少。因此,合理选择气垫气量大小是经济建设储气库的重要环节之一。气垫气与工作气之间的比例关系要求有多大,没有一个普遍适用的规定,它主要取决于两个基本运行参数:储气层内存在的两个相(气和水)相对渗透性;储气库预定的最低注气压力。一般气垫气与工作气的比例为1∶1,有的高达1.5∶1。
四、我国地下储气库建设技术需求及建议
不同类型地下储气库的现有技术水平参差不齐，因此，为了迎接地下储气库建设快速发展带来的挑战，应立足国内地下储气库建设的要求，将有限的科研技术力量合理地分配在相应的技术上。
1.枯竭油气藏储气库仍是我国地下储气库建设的主要类型，其相关技术也将是关注的重点。鉴于目前我国东部地质条件复杂，改建地下储气库的难度较大的客观条件以及枯竭气藏建库技术相对成熟、枯竭油藏建库技术相对滞后的现实状况，建议：①下大力气研究针对复杂断块油藏改建地下储气库时在注排机理、渗流机理、建库方式、建库周期、井网部署、方案设计和施工技术等方面的摸索和研究；②及时总结已经比较成熟的枯竭气藏建库技术，并加强对地下储气库运行管理技术方面的研究，特别是优化运行、提高生产能力以及如何将建库与提高采收率相结合方面的技术研究。
2.盐穴储气库的相关技术需要持续关注，但应当将主要的研究力量放在相对薄弱的技术环节上，建议加强以下８项技术的研究：①基于稳定性要求条件下，优化溶腔控制技术；②稳定性评价标准；③溶腔过程中夹层垮塌的预测和控制；④优化运行技术；⑤地面流程
优化；⑥自动化控制系统；⑦运行管理中天然气水合物的防治技术；⑧减少溶腔的收敛性，避免残留盐水的影响。
3.对于含水层构造储气库而言，我国中小型盆地储盖组合较复杂，含水层构造储气库建设将面临很大的技术难题（已纳入建设规划的麻丘储气库属于含水层构造储气库），该项工程方面的技术还相当匮乏。因此，给出以下建议：①学习、消化国外相关的技術；②针对具体的地质条件，加快对注排机理、渗流机理、建库方式、建库周期、井网部署、方案设计和施工技术等的研究。
4.应高度重视地下储气库建设相关标准、规范的建立。目前我国主要针对盐穴储气库有一些相关标准和规范，但涉及其他类型地下储气库的标准、规范还寥寥无几。
5.应高度重视地下储气库运行的风险管理。地下储气库是天然气产运销系统的重要设施，确保其安全运行十分重要，引入完整性管理的理念、加强地下储气库运行风险管理势在必行。
参考文献
[1] 吴忠鹤,贺宇. 地下储气库的功能和作用[J]. 天然气与石油. 2004(02).
[2] 王俊魁,舒萍,邱红枫. 大庆油区地下储气库建库研究[J]. 大庆石油地质与开发. 1999(01).
[3] 丁国生,李文阳. 国内外地下储气库现状与发展趋势[J]. 国际石油经济. 2002(06).
[4] 刘树明,蒲建,贾广雄,史长林,王强. 地下储气库设计技术及其应用[J]. 油气储运. 2002(10).
作者简介：王亮（1981年—）男，汉族，2003年毕业于辽宁石油化工大学化学工程与工艺专业，大学本科学历，工程师，现就职于中油辽河工程有限公司油气储运所。