加快天然氣儲氣庫建設(shè)以清潔能源建美麗中國

□ 胡書勇

對于我國北方一些地方的居民而言，2017年的冬天可能是他們經(jīng)歷的最寒冷的一個冬天，因為這一年多個北方城市的天然氣供應(yīng)大范圍限停，直接影響到居民的供暖與日常用氣需求。自2000年以來，我國每年天然氣消費量增速一直保持在16%以上，供需矛盾日漸突出。根據(jù)國家發(fā)改委數(shù)據(jù)顯示，2017年全國天然氣消費量預(yù)計超過2300億方，增量超過330億方，同比增幅達到17%。根據(jù)三大石油公司上報數(shù)據(jù)，2017年全國天然氣總?cè)笨趯⒊^113億方。

如此大的天然氣缺口直接反映出我國天然氣儲備與調(diào)峰能力嚴重不足，儲氣庫建設(shè)嚴重不足，儲氣庫的建設(shè)嚴重滯后，是導(dǎo)致我國連年“氣荒”最為重要的因素，進而影響我國的能源安全。天然氣是國家的戰(zhàn)略性資源，具有高熱值、高經(jīng)濟效益和污染小等優(yōu)點，它的開發(fā)對調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、解決能源供需矛盾、改善環(huán)境質(zhì)量等起著巨大的作用。這就需要建立儲氣庫，以應(yīng)對這種局勢。

天然氣儲存方式及其發(fā)展

儲存天然氣的主要方式主要有地上LNG儲氣庫與地下儲氣庫兩種，其中地下儲氣庫是最主要的天然氣儲備與調(diào)峰方法。

地上LNG儲氣庫是一個液態(tài)天然氣接收、輸配的節(jié)點，主要是從上游接收被液化的天然氣進行儲存，然后向下游供應(yīng)液態(tài)LNG或還原為氣態(tài)向下游輸送。

地下儲氣庫是將長輸管道輸送來的商品天然氣重新注入地下空間而形成的一種人工氣田或氣藏，一般建設(shè)在靠近下游天然氣用戶城市的附近。這是國際通用的天然氣調(diào)峰和應(yīng)急措施之一，是目前各國大型天然氣管網(wǎng)最通用的儲備手段，儲量大、適應(yīng)性強、經(jīng)濟性較好，尤其在季節(jié)調(diào)峰方面作用顯著。

早在20世紀初，國外就開始采用建設(shè)與長輸管線、用戶市場相配套的天然氣地下儲氣庫的方式來保障經(jīng)濟、安全、高效地供氣。此外，為預(yù)防進口氣源供應(yīng)因政治、技術(shù)和人為原因（如恐怖襲擊等）突然中斷而造成進口國天然氣供應(yīng)嚴重短缺，或者是因地質(zhì)災(zāi)害等突發(fā)事件和極端氣候條件引起的市場需求劇增，國外還建立起了戰(zhàn)略地下儲氣庫。歐洲，特別是歐盟成員國是戰(zhàn)略地下儲氣庫建設(shè)最集中的地區(qū)。

中國的地下儲氣庫建設(shè)起步于20世紀70年代的大慶油田，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國地下儲氣庫已經(jīng)取得了相當(dāng)?shù)某煽儯c國際相比還遠遠不夠。目前全球各國共擁有儲氣庫715座，其中我國現(xiàn)役僅25座地下儲氣庫。由于現(xiàn)階段我國儲氣庫的調(diào)峰能力不足，供氣缺口仍需依賴氣田增產(chǎn)、跨區(qū)調(diào)撥、LNG供氣和壓減市場等措施填補，制約了我國天然氣的發(fā)展。

地下儲氣庫及其相關(guān)技術(shù)

地下儲氣庫的種類多樣，主要可分為4類，分別是枯竭氣藏型儲氣庫、枯竭油藏型儲氣庫、含水層型儲氣庫和鹽穴型儲氣庫，其中氣藏型儲氣庫被公認為是儲氣庫建造的最好選擇。

丁國生等認為，針對我國復(fù)雜的地質(zhì)條件，建立地下儲氣庫需要加強地質(zhì)評價與氣藏工程、儲氣庫完整性評價等多個方面的研究。馬新華等指出，隨著地下儲氣庫的建設(shè)，經(jīng)過多年努力我國已形成儲氣庫選址圈閉動態(tài)密封性評價、氣藏建庫關(guān)鍵指標設(shè)計、地面高壓大流量注采工程優(yōu)化與核心裝備研發(fā)、安全運行風(fēng)險預(yù)警與評估等關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)。

隨著儲氣庫相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，墊層氣優(yōu)選及其機理研究成為一個重要的研究方向。墊層氣的作用是保持儲層壓力、防止水體侵入和保證儲氣庫工作的穩(wěn)定性，墊層氣量一般占儲氣庫總量的30%～70%。目前，世界上大多數(shù)國家采用天然氣作墊層氣，當(dāng)一個儲氣庫廢棄時，相當(dāng)數(shù)量的墊層氣不能被開采出來，導(dǎo)致資源浪費。研究人員試圖采用廉價氣體（如煙道氣、N2、CO2）作為墊層氣，由于會發(fā)生混氣因而可能影響天然氣的純度。因此，根據(jù)不同地層壓力與儲層物性，選擇合適的墊層氣種類及注入量將成為儲氣庫能否有效運行的關(guān)鍵。

CO2是最主要的溫室氣體，處置CO2最有效的方式就是地質(zhì)埋存。如果用溫室氣體CO2作為儲氣庫的墊層氣，可將部分CO2永存地下，既可節(jié)省沉積資金，極大程度減少建庫成本，同時實現(xiàn)碳的有效地質(zhì)埋存，為國民經(jīng)濟發(fā)展及國家能源安全做出更大貢獻。為此，國家對一些相關(guān)項目研究進行了支持，如國家自然科學(xué)基金項目“CO2深埋作天然氣地下儲氣庫墊層氣的滲流擴散機理及運行控制研究”“CO2作墊層氣的枯竭氣藏型儲氣庫混氣機理及最優(yōu)運行控制研究”等對CO2作墊層氣開展了深入研究。相關(guān)研究成果必將為地下儲氣庫的建設(shè)提供理論基礎(chǔ)，為儲氣庫的優(yōu)化運行提供技術(shù)指導(dǎo)。

胡書勇參加重慶儲氣庫會議

天然氣地下儲氣庫的發(fā)展前景展望

隨著我國環(huán)境保護的需求，能源消費不斷向低碳方向發(fā)展，天然氣消費量不斷增長，地下儲氣庫將在中國的油氣消費、油氣安全領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。國外儲氣庫的建庫目標早已從調(diào)峰型向戰(zhàn)略儲備型方向延伸及發(fā)展，隨著我國建庫技術(shù)水平在實踐中不斷得到提高，我國目前也在向這方面發(fā)展。2018年4月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快儲氣設(shè)施建設(shè)和完善儲氣調(diào)峰輔助服務(wù)市場機制的意見》，對我國儲氣庫的建設(shè)進行了規(guī)劃，中國石油、中國石化相繼編制了儲氣庫中長期發(fā)展規(guī)劃。可以預(yù)見，隨著我國儲氣庫基礎(chǔ)研究的深入、相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及國家相關(guān)配套政策、法規(guī)的實施，儲氣庫（群）布局進一步科學(xué)合理，清潔低碳、安全高效的能源消費格局將日漸形成，為建設(shè)美麗中國保駕護航。

專家簡介：

胡書勇，西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室教授。1997年7月畢業(yè)于西南石油學(xué)院油藏工程專業(yè)，畢業(yè)后赴新疆吐哈油田工作，一直從事油氣田開發(fā)管理工作。后于西南石油大學(xué)攻讀碩士、博士研究生，于2006年7月博士畢業(yè)后留校工作，在西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院從事教學(xué)、科研工作。2008—2009年作為教育部中青年骨干教師赴北京大學(xué)訪學(xué)一年，2010年9—12月在加拿大卡爾加里大學(xué)進修學(xué)習(xí)，2014年入選四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人選。2017年獲批國家留學(xué)基金委《西部地區(qū)人才培養(yǎng)特別項目》資助，獲得了國家公派出國留學(xué)的資格。

近年來承擔(dān)科研項目12項，其中縱向項目4項，1項（次）獲中國石油和化工自動化協(xié)會科技進步獎一等獎，1項（次）獲四川省科技進步獎二等獎，1項（次）獲局級科技進步獎三等獎。在各種刊物上發(fā)表論文40余篇，其中SCI收錄3篇，EI收錄7篇；授權(quán)發(fā)明專利1項，實用新型5項，軟件著作權(quán)3項；參加國際國內(nèi)學(xué)術(shù)會議6次，并發(fā)表論文6篇。研究領(lǐng)域為油氣藏數(shù)值模擬、油氣藏工程、特殊油氣田開發(fā)（如致密油、致密氣、頁巖氣、儲氣庫）等領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用技術(shù)研究。

其承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金項目“CO2作墊層氣的枯竭氣藏型儲氣庫混氣機理及最優(yōu)運行控制研究”旨在探索天然氣儲氣庫墊層氣與工作氣的混氣機理、吸附、擴散滲流機理及儲氣庫多次注采循環(huán)過程中儲層物性、庫容等的變化規(guī)律，實現(xiàn)天然氣儲氣庫的最優(yōu)運行控制，保證儲氣庫安全高效運行。