我國地下儲氣庫發展現狀及地質導向的應用

王海波

（大慶油田鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413）

地下儲氣庫是將天然氣經過壓縮機壓縮以后，注入枯竭的氣(油)藏、地下鹽穴溶腔或其他地質構造中加以儲存，到消費高峰期采出以滿足天然氣用氣市場需求的一種儲氣設施[1]。儲氣庫可以解決天然氣供需之間出現的月不均勻性、日不均勻性和小時不均勻性[2]，還可以在氣源中斷或管網出現技術故障時，保證不間斷供氣。目前世界上的主要天然氣地下儲氣庫類型包括四種：枯竭油氣藏儲氣庫、含水層儲氣庫、鹽穴儲氣庫和廢棄礦坑儲氣庫[3]。我國目前儲氣庫類型主要以枯竭油氣藏為多，少量為鹽穴儲氣庫。

在儲氣庫建設中應用地質導向技術具有很多優點。由于我國儲氣庫建設起步比較晚，因此地質導向技術在儲氣庫中應用也比國外相對落后。但我國通過幾十年對儲氣庫的研究和建設，儲層專打、水平井等先進技術更多地應用到儲氣庫建設當中。在儲氣庫注采井的施工方面，我國正在縮短與國外的差距。

1 國內外儲氣庫發展現狀

1.1 國外儲氣庫發展現狀

20世紀初，國外就已經開始建設地下儲氣庫。1915年加拿大首次在安大略省的WELLAND氣田進行儲氣實驗；美國1916年在紐約布法羅附近的枯竭氣田ZOAR利用氣層建設儲氣庫，1954年在CALG的紐約城氣田首次利用油田建成儲氣庫，1958年在肯塔基首次建成含水層儲氣庫，1963年在美國克羅拉多DENVER附近首次建成廢棄礦坑儲氣庫；法國在1956年開始地下戰略儲氣庫的建設；1959年前蘇聯建成第一個鹽層地下儲氣庫[4]。

從儲氣庫近一個世紀的發展來看，無論是季節調峰、應急供氣、還是戰略儲備，都已經成為各國非常重視的一項工程。北美、歐洲、獨聯體、亞洲、大洋洲和中東（主要是伊朗）等地區都在積極地開發和建設地下儲氣庫，已成為天然氣工作體系中不可或缺的重要組成部分。從國家和地區分布來看，全球地下儲氣庫主要分布在天然氣市場比較成熟的地區，北美、歐洲和獨聯體國家（主要是俄羅斯和烏克蘭）擁有全球98%的在運地下儲氣庫，其中有超過三分之二的儲氣庫集中分布在北美地區，占全球儲氣庫工作氣量的近40%，占全球天然氣日產量的一半。截至2017年底，美國有388座在運地下儲氣庫，加拿大有62座，歐洲有142座地下儲氣庫，獨聯體國家有48座。

1.2 我國儲氣庫現狀

我國對地下儲氣庫的建設起步較晚。在大慶曾利用枯竭氣藏建造過兩座地下儲氣庫。薩爾圖1號地下儲氣庫于1969年建成，運行十多年后，因儲氣庫與市區擴大后的安全距離問題而被拆除[5]。大慶喇嘛甸地下儲氣庫于1975年建成，于1999年對儲氣庫進行擴建[6]。20世紀90年代初,我國真正開始研究地下儲氣庫。隨著陜京天然氣管道一線工程的完工，2000年11月，我國首次在大港油田利用枯竭凝析氣藏建成了大張坨地下儲氣庫[7]。截止2019年，大港油田儲氣庫群包括大張坨、板876、板中北等9座儲氣庫，歷經19個注采周期，已安全平穩運行近20年。作為陜京輸儲配氣系統的重要組成部分，京58儲氣庫（群）由京58、永22和京51三座儲氣庫組成，作為離北京最近的地下儲氣庫群，肩負季節調峰供氣、應急保障供氣和日常平衡管網壓力三大責任，對保障首都及周邊地區穩定供氣具有重要意義。“西氣東輸”共配套建設4個儲氣庫，目前金壇儲氣庫、劉莊儲氣庫、云應儲氣庫已部分運營投產。

截止2019年，全國共建成儲氣庫28座，其中，中國石油24座，中國石化3座，港華燃氣1座。見表1。

表1 我國已建成儲氣庫統計

由于2017年天然氣供氣緊張和2020年新冠疫情等不確定因素的影響下，儲氣庫的重要性就更加凸顯。隨著國內天然氣消費持續快速增長、對外依存度攀升正在倒逼儲氣設施建設提速。為提高我國應急供氣的能力，提升天然氣儲備能力，以及減少價格波動帶來的影響，國家推出了若干加快天然氣儲備的政策和意見。2019年在重慶成立了中國儲氣庫專業標準化技術委員會，中石油也在同年成立了中國石油儲氣庫評估中心。2019年1月9日，在中國石油2019～2030年地下儲氣庫建設規劃部署安排會議上確定，至2030年，中國石油將擴容10座儲氣庫（群），新建23座儲氣庫。

2 地質導向在儲氣庫中的應用

2.1 地質導向技術概述

地質導向技術是20世紀90年代伴隨著水平井鉆井技術發展起來的[8]，地質導向技術是指在水平井鉆進過程依靠地質導向儀器測得實時數據，進行井眼軌跡控制的一項技術，優點有：①增加井筒與儲層的接觸面積，提高單井產量和采收率；②可實時監測井下動態信息，使水平井能夠準確入窗，追蹤有利儲層；③提高砂巖鉆遇率和有效儲層鉆遇率的同時，提高了鉆井速度，保證了施工工期。可以說，地質導向儀器的發展將帶動地質導向技術的發展。

我國地質導向儀器經過了幾十年的經驗積累和技術吸收，已經有了自己的核心技術，但與國外先進儀器相比，仍存在一定差距，因此，國內各大油田及鉆井公司正在加緊地質導向儀器的研發。從市場需求及地質結構特點來看，國內地質導向儀器正在向著多參數、可視化、智能化等方向發展。

2.2 水平井地質導向技術在儲氣庫施工中的應用

儲氣庫水平井地質導向技術不同于常規水平井技術，需要針對儲氣庫地質結構進行有針對性的探索及實施，通過試驗井的綜合數據，形成一套適合儲氣庫的水平井鉆井技術，從而對整個儲氣庫的開采都具有指導和借鑒的意義。

靖邊氣田的氣藏是巖溶型碳酸鹽巖氣藏，是典型的低孔、低滲氣藏，主力儲層厚度僅為2～3m，因此采用水平井地質導向技術，配合使用LWD儀器，使單井產量達到臨近直井的3～5倍，開發效果顯著提高[9]。Y37-2H井是榆林儲氣庫的第一口注采試驗水平井，用于評價榆林氣田南區建設儲氣庫水平井注采能力。Y37-2H井應用隨鉆地質導向儀器，為現場地質導向提供隨鉆地質參數。在確保了長水平段有效延伸的前提下，實現了在儲層中鉆進，使水平段的儲層鉆遇率高達93.2%[10]。遼河雙6區塊儲氣庫井為帶油環有邊水的凝析氣藏。根據儲層地質特點及“少井高產”原則，在有利部位優選主力層部署10口水平井。水平段采用LWD儀器施工，保證水平段穩斜效果的同時，及時調整井斜變化，保證目的層鉆遇率[11]。蘇203-6-9H是蘇203儲氣庫的第一口先導實驗井，主要為開展水平井注采試驗，確定水平井在該區生產能力。該井井身結構應采用四開井，完鉆井深6223m，水平段長1178m，從井斜45°開始使用LWD隨鉆地質導向儀器對鉆井實時動態進行監測[12]。通過大港儲氣庫及華北儲氣庫的前期建設經驗，水平井在地下儲氣庫中的推廣應用取得了重大進展，部分水平井的注采試驗證明了水平井復合儲氣庫注采井大進大出的需求。井眼軌跡控制采用地質導向技術，導向馬達+LWD這種鉆具組合，完成造斜、穩斜、降斜和垂直井段的鉆進[13]。

水平井作為儲氣庫注采井的優勢：①可以大幅提高單井的產出能力；②可以精確預測的水平井注采速度；③薄儲層能夠被開采利用，提高采收率；④使儲層的破壞達到最小；⑤降低環境污染；⑥井口集中，減少鉆井的數量,便于管理。

3 結論

（1）水平井作為儲氣庫注采井意味著“大吞大吐”，使儲氣庫大氣量調峰能力提高[14]；

（2）截止至目前，我國已投產和未投產的儲氣庫共計71座儲。國內天然氣開采、管網建設及配套設施正在逐漸完善，已由消費層面轉向戰略儲備層面；

（3）增加地質導向儀器的測量參數。目前我國儲氣庫水平井所使用的地質導向儀器配置的參數多為電阻率和伽馬，測量參數較單一，應加大多參數、可視化、智能化儀器研制力度；

（4）儲氣庫水平井地質導向技術是一項復雜而綜合性的技術，應深入研究與探討，建立標準工藝流程，形成我國地下儲氣庫建設的配套技術。