国内外地下储气库现状及发展趋势分析

黄兴鸿 梅津山

中国石油西南油气田分公司 四川成都 610051

摘要：地下储气库建设是我国全面部署和实施天然气储备战略的重要举措，在我国天然气储存与利用中发挥着关键性的作用。本文分析了国内外地下储气库发展现状，提出了地下储气库发展趋势。

关键词：地下储气库；天然气；库容积

在碳达峰、碳中和背景下，天然气已经成为我国低碳清洁消费模式的主要能源之一。在天然气安全供应中，地下储气库是重要基础设施，通过建成库容规模超大的地下储气库，能够有效解决城市用气需求问题，提高供气可靠性。为此，我国要加大地下储气库的研究力度，不断提高地下储气库技术水平。

1国外地下储气库现状

1.1美国

美国是世界上最早发展地下储气库的国家，已建成410多座地下储气库。在地下储气库建设中，美国利用枯竭气田、废弃油田、含水层、废弃矿坑等进行建设，库容量高达2277×10⁸m³^[1]。美国现有纯气库88座，最高储气压力为1.5MPa？？。随着美国社会发展对天然气需求的快速增长，美国持续开展地下储气库新建项目，并对原有储气库进行扩建，始终保持着储气库数量世界第一的地位。

1.2俄罗斯

俄罗斯地下储气库类型多为枯竭气田、油田建设而成，有效库容为950×10⁸m³，其中商品气库容占二分之一以上。地下储气库的压缩机？？额定功率基本都在1000MW以上，在寒冷冬季，俄罗斯的主要城市会通过地下储气库供给天然气，满足城市能源消耗需求。同时，俄罗斯的地下储气库还要满足天然气出口需求，日供气量占出口总量的20%。近年来，俄罗斯持续投入资金建设地下储气系统，改造现有地下储气库，进一步扩大库容规模。

1.3法国

法国共建成地下储气库11座，总库容170×10⁸m³，储气库类型多为水层储气库，储层深度为1120m，最大的水层储气库有效库容为32×10⁸m³。为满足法国全年消费天然气的需求，法国在建设含水层储气库的同时，还积极建设盐穴储气库，近年来建成的储气库库容都在100×10⁸m³以上？？。

2国内地下储气库现状

2.1油气建库技术基本成熟

由于受到地质条件及其它因素的影响，使得国内的储气库以枯竭油气藏型为主。此类储气库在建库方面的理论与技术相对较为成熟，包括地质方案设计、钻井完井、封井以及储层保护等技术，还有地面配套技术，为储气库建设工艺标准化目标的实现提供强有力的技术支撑^[2]。随着国内对地下储气库研究力度的不断加大，使得建库技术的研究随之深入，业内专家学者在建库方式、注采与渗流机理的理论研究中取得成绩。

2.2盐穴建库技术快速发展

盐穴储气库的特点较为突出，如密封性好、经济性高等，使得国内对此类储气库的建库技术加大了研究力度。随着国内首座盐穴储气库于2018年正式建成投用后，我国在此类储气库的选址、造腔和密封等方面取得突破性的研究进展，相关软件的开发与应用为建库核心技术的形成提供条件。

2.3地下储气库创新成果

我国在北京、新疆、重庆等地共建成16座地下储气库，刷新4项世界纪录，包括在注采井井深、地层压力、地层温度、工作压力等方面取得了突破性进展，这是我国地下储气库发展的重大创新成果。当前，我国地下储气库的库容达400×10⁸m³，冬季调峰能力不少于100×10⁸m³，能够满足全国用气量10%的需求。

3地下储气库发展趋势

3.1替换垫层气

地下储气库的垫底气与经济效益密切相关，惰性气体的价格较低，如二氧化碳，采用此类气体作为垫底气，需要解决与天然气混合的技术问题。国外一些发达国家在这方面研究出如下解决方案，即在储气层的外侧，注入适量的惰性气体，使其仅滞留在外侧，该方法合理可行，能避免气体混合。未来应加大垫层气替换的研究力度，这对于促进地下储气库的发展意义重大。

3.2统一地下储气库设计标准

由于地下储气库的地点不同，使得地质情况存在差别。不仅如此，各个储气库的工作参数也不相同。但地下储气库在建设方面却存在一些共同的特征，如天然气集中输送与处理工艺，在设计原理上是相同的，仅在构成与设备上有所区别，由此给地下储气库设计标准的统一提供有利条件。未来一段时期，国内外的地下储气库要逐步统一设计标准，引入标准化的工艺设计，简化工艺方案，减少设计与后续的建设工作量，进一步加快建库速度，缩短建设周期，以此来促进地下储气库整体质量的提升。

3.3采用现代测量设计

国外在地下储气库的运行及注气装置中，引入数据采集与监视控制系统，即SCADA，通过该系统的运用，实现了连续监控的目标，使天然气库存的存储与转运能力得到进一步提升^[3]。同时，采用现代测量中的声波测深、碳同位素跟踪、微地震监测等技术，对地下储气库的生产和管理全程监测，使地下储气库自动化管理目标的实现成为可能，储气库的运行安全性与经济效益随之得到大幅度提高。可见，应用现代测量技术必将成为地下储气库未来发展的主流趋势。

3.4研究数值模拟

国外一些发达国家在上世纪70年便开始运用数值模拟的方法，对地下储气库从建造到注采的全过程进行研究，并提出相应的数学模型，这一研究成果为地下储气库的安全、稳定、可靠运行提供了理论依据，使地下储气高效、经济目标的实现成为可能。现阶段，在地下储气库的运行中，数值模拟已经成为不可或缺的重要技术手段之一，并逐步与地质力学和经济学的分析模型相结合，在增加储气费用的基础上，使地下储气库的存储和注采能力得到进一步提升。由此可见，加大数值模拟的研究力度，对于促进地下储气库的发展具有重要意义。

4结论

综上所述，美国、俄罗斯、法国等国家建设地下储气库的时间较早，其技术水平处于世界领先地位。我国在数十年的地下储气库研究与建设中已经取得突破性的进展，储气库的库容和工作气量规模持续扩大，能够有效缓解夏秋产能过剩、冬春供应不足的问题，为我国天然气战略储备的实施打下了坚实基础。

参考文献

[1]张福强,曾平,张士华.国内外地下储气库研究现状与应用展望[J].中国煤炭地质,2021(10):39-42,52.

[2]姚莉,肖君,蒋雪梅.地下储气库运营管理及成本分析[J].天然气技术与经济,2016(6):50-54,83.

[3]武志德,郑得文,邓雪杰 .我国利用废弃矿井建设地下储气库可行性研究及建议[J].煤炭经济研究,2019(5):15-19.