我國鹽巖儲氣庫發展必要性淺析

惠小蓉　劉家妮　石玭　胡媛　楊雅茹

摘 要：本文從我國能源的現狀出發，結合國內外能源儲備的現狀，闡述了我國發展能源儲氣庫的必要性和緊迫性。通過國內外對鹽巖儲氣庫研究和應用現狀的分析，對我國發展巖鹽儲氣庫的建設提出了意見和建議，對工程實際具有一定的指導意義。

關鍵詞：鹽巖儲氣 能源

中圖分類號：TU457 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0200-011 我國能源現狀

儲氣庫的建設是伴隨著戰略能源儲備制度的提出而產生的。目前，美國的原油儲備已經接近存儲能力極限，可以滿足200天的使用量。日本也建立了較為完善的石油儲備制度，儲備至少相當于180天的原油進口量。現在，我國戰略能源的儲存量只有20天左右，與國際能源署規定的90天儲備目標相差甚遠。與發達國家相比，我國的戰略能源儲備制度起步較晚，發展不成熟。我國地域廣闊，亟需建立符合自身特點的能源儲備制度，我國的能源特點如下。

（1）能源結構不合理：2012年中國首次超越美國成為世界上最大的能源消耗國。在我國的能源結構中煤炭所占比例依舊較大，能源結構不合理。

（2）人均能源不足、對外依存度高：根據中國工程院的有關報告，預計2050年，我國一次能源的人均供給量約為2.0～2.3噸標準煤，為世界平均水平的30%～35%，人均能源量嚴重不足。預計到2020年我國對國外石油資源的依存度將會從2010年的40%和2012年的50%增加到2020年的60%以上，對外依存度非常高。

（3）我國能源在空間和時間上分布不均衡：我國能源產地主要分布在西部地區，主要的消費市場分布在東南沿海，在空間守喪呈現出南北不均的現象。在時間上冬季能源消耗量劇增、供不應求、價格上漲。其他時間，供需穩定，價格平穩。

2 世界上主要儲氣庫的分布（表1）

為了應對國際上日益嚴峻的能源形勢，美國、德國、法國都建立了大量的地下鹽巖油氣庫群，用于國家的戰略能源儲備。據統計[2]，美國90%、德國50%、法國的30%的油氣儲備在鹽巖儲氣庫群中。由于能源儲備的大量需求，我國已經在江蘇金壇、湖北云應和河南在平頂山等地展開了鹽巖地下儲氣庫的興建工作，世界上主要的儲氣庫分布如表2所示。

3 儲氣庫設計發展歷程

隨著研究和應用的深入，儲氣庫的的設計主要經歷了四個發展過程。

（1）簡單應用階段：20世紀的60年代，加拿大的科學技術人員借鑒礦山設計經驗和理論對廢棄鹽礦進行改造，設計出世界上第一座地下能源儲庫。在當時沒有形成專門的設計理論，儲備規模很小，一般只有幾萬個立方左右。

（2）模型研究與應用階段：20世紀60年代中期到70年代末期，以Dreyer教授為代表的學者通過相似性試驗對不同運營條件下的鹽巖儲氣庫進行相似實驗得到試驗參數。此時設計的，儲氣庫基本上沒有經過嚴格的計算，設計都偏于保守和安全，經濟性不高，溶腔的儲存能力沒有得到充分利用。

（3）數值模擬計算階段：20世紀70年代末到90年代中期，該階段以電子計算機技術和數值計算方法引入到了巖土工程領域為標志。數值計算方法的提出有利于學者建立更為復雜的、符合工程實際的幾何模型，對實際的工程問題具有較高的精度。在該階段以LUX教授為代表的學者出版了世界上第一本儲氣庫設計方面的力學專著，并提出了相關的設計理論和準則。用該方法設計的儲氣庫在實際工程中取得了良好的經濟效益，運營的經濟性較上一個階段大為提高。

（4）基于損傷力學模型的儲氣庫設計階段：在這一階段大致是從20世紀90年代中期至今。通過大量的實驗研究和理論分析，人們逐漸對鹽巖的損傷恢復性能有了較為清晰的認知。損傷恢復性能對降低鹽巖儲氣庫的最低內壓有重大意義。在這個理論的基礎上人們對儲氣庫進行了重新的優化設計，使得儲氣庫的運營經濟性有所提高，增加了儲氣庫的安全性。現在對損傷恢復理論的研究已經成為儲氣庫研究的熱門領域，隨著這一領域在蠕變本構方面的發展和完善，儲氣庫設計的經濟型和合理性將會有進一步的提高。

4 世界主要儲氣庫事故統計

利用地下鹽巖儲氣庫進行戰略能源儲備對我國的能源安全、長距離能源的平穩運輸和天然氣的應急調峰中發揮著重要的作用。但是在世界范圍內，儲氣庫的災難性事故也時有發生。

5 結論

我國能源儲備起步晚，基礎差，在儲氣庫的建設和研究方面與西方等發達國家還存在著較大差距。我國應該繼承發達國家在能源儲備和儲氣庫設計方面的有利經驗，建立符合自身特點的能源儲備長期規劃。結合我國的鹽巖高雜質和鹽層薄的特點，發展符合我國鹽巖特征的蠕變本構關系。綜合應用理論方法、數值方法和現場實測技術加強對儲氣庫收斂和沉降方面的研究和監測工作，避免災難性事故的發生，確保人民生命財產安全。

參考文獻

[1] 姚偉龍，邢濤.中國能源現狀與發展對策研究[J].能源研究與信息，2006（4）.

[2] 宋桂華，李國韜，溫慶河，等.世界鹽穴應用歷史回顧與展望[J].天然氣工業，2004（9）：116-118.

[3] 楊春和，李銀平，陳鋒.層狀鹽巖力學理論與工程[M].北京：科學出版社.

[4] 井文君，楊春和，陳鋒，等.基于事故統計分析的鹽巖地下油/氣儲庫風險評價[J].巖土力學，2011，32（6）：1787-1793.