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如何高质量高效率建设储气库

来源: 中国石油报    责编: 旋     发布时间:2018-03-13 09:53

天然气保供保暖是重大的民生工程。必须稳步扎实推进天然气产、供、储、销等各项工作,以破解冬季天然气市场供需不平衡的问题。而加大储气库建设,突破储气库新建项目、高质量运维技术难题,是解决我国天然气产业冬夏调峰瓶颈的重要途径。

天然气保供保暖是重大的民生工程,着力解决人民群众对美好生活的需要和天然气保供保暖方面客观存在的发展不平衡、不充分的问题是石油石化企业义不容辞的责任。必须稳步扎实推进天然气产、供、储、销等各项工作,以破解冬季天然气市场供需不平衡的问题。而加大储气库建设,突破储气库新建项目、高质量运维技术难题,是解决我国天然气产业冬夏调峰瓶颈的重要途径。

我国天然气消费季节性峰谷差很大。据统计,我国东北地区调峰比例为16.3%,环渤海地区为21%,全国平均为11.7%。中国石油近几年高峰月日均销售量是低谷月日均销售量的1.6倍。根据国际天然气联盟(IGU)统计,世界储气库工作气量占消费量的11.7%,而我国目前仅占消费量的3.3%,无法很好满足调峰需求。

我国储气库建设基本分为三个阶段。第一阶段始于上世纪90年代,出于陕京及西气东输管道供气平稳安全运行的需求,在大港油田和江苏金坛建设地下储气库,并形成了10多亿立方米工作气量。“十二五”期间,进入储气库建设第二阶段。随着天然气消费量快速增长,在国家财税政策的大力支持下,我国储气库建设快速发展,中国石油等企业选择地质条件好的枯竭气田,先后在四川、新疆、辽宁等地建成一批储气库,在冬季调峰保供中发挥了一定作用。

目前我国建设、运维储气库进入第三阶段,但新建储气库项目少,建设速度与天然气产量的快速增长不匹配。原因一是天然气产业政策还不能满足天然气市场的快速发展,输气管道基础设施开放程度低,气库储气费在定价机制上尚未完全体现。二是我国建库资源匮乏且地质条件复杂,工程技术难度高,加上建设项目有高技术、高投入、建设周期长、且有一定安全风险的特点,在很大程度上制约了气库建设的发展。

实现天然气冬夏平稳生产和供应,必须解决储气库这个“短板”。一要靠深化改革推动天然气产业科学发展,二要靠科技创新推进高质量高速度地建造地下储气库。政策方面,随着我国天然气管道运营机制改革的实施,储气库市场化运营机制的推进,气价定价机制充分体现储气库经营者的效益,以及对建造储气库经济支持政策的落实,天然气产业上中下游企业建库积极性将被充分调动起来。技术方面,要实现高质量高速度建造气库,笔者认为可以采取以下五项技术措施。

一是科学确定储气库工作压力,提高储气能力。由于种种原因,我国已建储气库都是以气藏原始储层孔隙压力作为气库上限工作压力。这虽然安全,但可能没有最大限度地利用构造承载能力。因为原始储层孔隙压力是成藏过程中气体运移结果的表征,并不反映地质构造固有的承载能力,构造失稳条件取决于储层地应力和岩石力参数。正因如此,美国、加拿大等国明文规定气库最大安全储气压力为储层和盖层破裂压力(最小主应力)的80%。据不完全统计,美国250个储气库中有117个工作压力超过原始地层压力,个别气库工作压力甚至是原始地层压力的1.9倍。

因此,科学测定地质构造安全承受能力,参照执行国外气库最高安全压力标准,提高已建和在建气库的工作压力和储气能力势在必行。目前新疆呼图壁、江苏金坛储气库已经开始提升工作压力的先导性试验并初见成效。正在设计中的大庆升平气库,按原始地层压力32兆帕作为压力上限,工作气量仅为24亿立方米。若压力提高到36.5兆帕,工作气量可以翻一番达到48亿立方米。

二是利用地下采盐溶腔改建储气库。“十一五”期间,中国石油在江苏金坛利用取套重新完井技术成功地将5个采盐形成的溶腔改建成储气库,形成近1亿立方米的工作气量,有力地支撑西气东输管道安全平稳供气。实践表明,对采盐后闲置的溶腔,经过细致的技术测试评定、确定合理的运行参数、配合精细的工程作业及可靠的监测方法,完全可以改建成储气库加以利用。采盐溶腔改建储气库省去了溶腔工序,使建库工期缩短3年以上,而且节省大量溶腔电能消耗,并降低了建设投资。据不完全统计,我国江苏、河南、安徽、山东、云南、青海等省采盐业约有400多个闲置溶腔,估计经过测试评价约有1/3溶腔可以改建利用,可形成20亿至25亿立方米的工作气量。

我国虽然已有采盐溶腔改建储气库成功的实践,但毕竟是世界首次应用,还需要技术研究单位强化技术总结和提升,搞好集成配套,并制定相应的技术标准和规范。

三是突破地下含水层建造气库关键技术,增加气库地质资源。我国地质特点决定了东部经济发达区域气田分布稀少,可建气库的气田几乎全部利用,就连埋藏深度达5000米的华北苏桥气田也已建成储气库。

根据IGU统计,全世界有近百座含水层储气库,工作气量达457亿立方米。俄罗斯共有25座储气库,其中8座含水层储气库工作气量为253亿立方米,占总工作气量的29%。法国在用15座气库,其中12座含水层气库工作气是总气量的90%。

我国利用含水层建库虽有研究,至今没有启动,分析原因之一是多年来地质勘探主要围绕发现油气和固体矿产,对中浅地层含水构造勘探资料有限,目前只能利用找油、找矿的资料,所以至今没有在东部经济发达地区找到埋藏适中、圈闭面积大、构造幅度大适合建库的含水构造。其二是复杂储层高速注采条件下的气水两相渗流驱替机理,构造完整性评定及控制、合理注采参数确定等技术尚需攻关解决。

鉴于枯竭气田建库资源匮乏,利用含水层和盐层建库是我国储气库发展的必经之路。当前盐层建库正在推进,水层建库需要加快技术攻关开展先导性试验,力争尽快突破。

四是加快调峰气田的建设,提高上游供气能力。所谓调峰气田就是以调节气区总体供气能力为目的,选择储层物性好、注入及采出能力强的气藏,按市场需求进行注入和采出生产运行的气田。这种不以采收率为主要目标的调峰气田,在国外许多大气田都有,并在平衡气田生产、市场季节调峰中发挥很好的作用。

针对我国气田采气井生产制度交替大幅变化的难题,可以学习国外经验选择适当的气藏,调整地面集输流程,改造成调峰气田,夏季可将市场消费盈余气注入调峰气田,冬季再高速采出。这样既能提高气田用气高峰期的供气能力,还能减轻长输管网系统调整的工作负担,并且采出气只需经过简单脱水处理即可直接注入调峰气田,节省了净化处理费用。

五是推广盐层双井建腔技术,增强天然气战略储备能力。盐层气库采用双井建腔技术,可在应急用气时用水将腔内的垫底气全部置换采出。虽然此技术比单井建腔多打一口井,但由于降低溶盐注水循环压力、省去不压井作业工序,建设投资与单井建腔基本持平,并且可以将占库容量40%左右的垫底气转成战略储备气,在紧急状态时发挥保供作用。按中国石油气库发展规划估算,金坛、淮安、云应、平顶山气库全部建成后,其垫底气约为25亿立方米,采用双井建腔可以成为长期战略储备气,这对能源安全有着重大意义。

通过实施提高储气库工作压力、改建已有采盐溶腔、推进调峰气田等三项措施,保守估计可在“十三五”末增加60亿至80亿立方米的调峰工作气量。

当前,迫切需要各级政府加大推进天然气市场化改革力度,编制地下储气库发展规划,设计储气库整体优化布局,协调天然气产业上中下游通力合作,从政策上积极支持推进储气库的建设。同时将气库建设技术研究列入国家科技重大专项,开展产、学、研一体化攻关,突破各种不同类型储气库建造的关键技术,高质量地实现储气库的快速发展。

(李文阳为原中国石油勘探开发研究院廊坊分院院长、教授。闫建文为中国石油勘探开发研究院党委宣传部副部长、高级工程师)

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