石油库与加油站 ＯＩＬ Ｄ】 ＡＮＤ ＳＴＡＴＩＯＮ第１７卷第４期总第９８期２００８年８月出版 天然气地下储气库的应用与发展 王艳 ［山东胜利职业学院 东营２５７０２２］ 摘要：综述了国外天然气地下储气库发展的状况，天 亿ｍ３，有效工作气量达２ ７９８．１亿ｍ３，主要分布 然气地下储气库的作用、类型和特点，并对国内天然气地 于美国、加拿大、前苏联、欧洲及澳大利亚等地，分 下储气库的建设、应用情况进行了介绍。 属不同国家的１１０多个公司，国际上建设天然气 关键词：天然气地下储气库 作用类型特点 地下储气库技术已趋于成熟和完善。 美国是世界地下储气库开发中的先驱者。由 天然气是世界公认的环保、经济、热值高的一 于天然气产量相对稳定，输气管网很多，因而美国 次性能源，但是，与液态油不同的是其运输和储存 已拥有十分巨大的天然气地下库存能力，储气库 条件相当特殊和苛刻，必须上、中、下游一体化发 数量占世界总量的３／４，总计库存能力和高峰负 展。上游资源是基础，中游管线是纽带，下游市场 荷时的日送气量都居世界领先地位。加拿大是地 定方向，三个环节相互制约、相互依存、协调发展。 下储气库建设最早的国家，第一座地下储气库建 特别值得注意的是，在建设管线解决“输”的问题 于１９１５年，至１９９３年末有３８座储气库，总库存 的同时，必须注重“储”的手段。很多天然气用户 能力２５０亿ｍ３。法国由于没有大量的气田，为预 在冬季和夏季的用气量差别比较大，一般冬天的 防天然气进口量的任何中断，建设地下储气库实 用量要高于夏季的用量，甚至冬季用量会是夏季 行天然气的战略储备，现有储气库的有效气量为 用量的６～１０倍，因此，必须进行季节调峰。在季 １０５亿ｍ３，约为法国年需气量的１／３。西欧一些 节调峰众多储气方式中，地下储气库容量最大，功 国家由于主要依赖进口天然气，所以对建造地下 能最全，适应性强，经济性最佳。天然气生产和消 储气库十分重视，已把地下储气库的建设作为天 费大国都把地下储气库的建设作为天然气上中下 然气市场发展总规划的一个不可分割的部分。欧 游一体化工程的一个重要组成部分进行总体 洲输气管道系统沿线许多大城市附近，都建造有 规划。 容积大小不等的各种地下储气库，有效气量相当 于４５天的天然气消耗量。 １国外地下储气库的发展 今后，世界地下储气库的需求还有较大增长。 世界上第一个储气库是１９１５年在加拿大安 预测到２０１０年，世界地下储气库的有效气量将新 大略省的韦林特（Ｗｅｌｌａｎｄ）气田进行储气试验， 增２ ０００亿ｍ３，投资额将超过４００亿美元。 １９１６年在美国纽约Ｂａｆｆａｌｏ附近的Ｚｏａｒ枯竭油田 建成了世界上第一座工业规模的地下储气库。天 ２地下储气库的作用 然气工业初期发展缓慢，到１９２５年仅有４座地下 地下储气库的基本功能是储存天然气。早期 储气库，总储存能力为２亿ｍ３。２０世纪３０年代 储气是用来将夏季生产的一部分天然气储存起 后期储气库有了一定的发展，到１９４５年发展到 来，到冬季再供应市场。随着多年的发展，人们已 ７５座，储存能力达７１亿１ＴＩ３。由于战后天然气应 开发了它的多种用途。地下储气库的建立，一方 用更加广泛，天然气的储存迅速发展，到１９７５年 面可使气体销售商在供气淡季分期以较低的价格 共有地下储气库３７６座，储存能力达１ ８８１．６亿 ｍ３。此后发展有所下降，截至１９９９年底，全世界 收稿日期：２ｏ０７—１２—０７。 作者简介：王艳（１９６９一），女，硕士，现从事石油储运教学工 有记录的地下储气库共６０１座，总储存能力５ ４００ 作。 ・２３ ・ 买进天然气，降低天然气的平均成本，增强产品的 市场竞争力；另一方面，天然气用户可在平稳供气 中受益。 ２．１供气系统调峰及整体优化 在天然气供气系统中，因各类用户对天然气 需求量的不同和负荷变化而带来的供气不均衡 性，供气量和用气量往往在时间分布上不平衡。 这使得天然气的输配系统需要某种规模的储气设 施，在用气高峰，由储气设施补充供给，在用气低 谷，将气源的剩余气体储存起来。地下储气库是 一种有效的、经济的调峰设施。当供气量大于用 气量时，多余的天然气进入与输气管线相连的地 下储气库储存起来，而当用气量大于供气量时，由 地下储气库来补充。用于调峰的地下储气库一般 建在用气中心附近或输气管道的末端。在美国的 北方地区，每年由地下储气库提供的气量约占年 销售量的２０％，特别是在寒冷的日子里可达 ５０％～７０％。在法国历史上最大日供气量的 ６０％是由地下储气库提供的。 地下储气库可使天然气生产系统的操作和输 气管网的运行不受天然气消费高峰和消费淡季的 影响，有助于实现均衡性生产和作业，充分利用输 气设施的能力，提高管网的利用系数和输气效率， 降低输气成本。如果在输气管末端建一个足够容 量的地下储气库，供气和用气之间的不平衡可通 过储气库的“吞吐能力”来调节，因而在供气系统 上游生产设施的供气能力及输气干线的输气能力 可以按年平均用气流量设计，不必按全年的最大 用气流量或高于平均用气流量的某个流量值设 计，这样就降低了投资。另外，生产设施和输气干 线达到或接近设计能力的状态下运行最为经济。 建储气库也需要相当大的投资，但远远小于在设 计和运行中节省的费用。前苏联的统计资料表 明：建地下储气库可使输气管线的投资节省２０％ －３０％，压气站的压缩机安装功率减少１５％，气 田的采气井数减少１５％。 ２．２天然气战略储备 在供气系统上游的气源因各种原因会导致供 气中断，地下储气库可作为应急气源向配气系统 供气，保证固定用户的连续供气，提高供气的可靠 性。随着进口天然气的增加，供气的保障程度受 供气国的制约，为抵御各种风险，各个国家都在建 立天然气战略储备库。 ・２４・ ・王艳・天然气地下储气库的应用与发展 ２．３天然气贸易和租赁 由于地下储气库容量大，可以在地区、国际天 然气贸易中扮演重要角色，或把多余的储存能力 租给其他国家。 ３地下储气库的类型和特点 目前世界上已有地下储气库的类型可归为两 大类型，即孔隙型和洞穴型。孑Ｌ隙型地下储气库 的基本特征是储气区域为多孔岩层，包括枯竭油 气田型、含水层型。洞穴型储气库的基本特征是 储气区域为各种形状的封闭洞穴，包括岩穴型、岩 洞型、废弃矿井型。 ３．１枯竭油气田型地下储气库 枯竭油气田型地下储气库是利用枯竭或半枯 竭油藏、气藏或油气藏改建成的储气库。世界上 已有的大部分地下储气库属于这种类型，尤其在 美国，这类储气库更是占绝对优势。到１９９３年 底，全世界已有４２５座，占总数的７６．７％，美国共 有３８６座地下储气库在运营，其中枯竭油气田型 ３２０座。 枯竭型油气田地下储气库是通过油气原有的 生产井和建库时增加的气井往枯竭油气层中注入 天然气或从中采出天然气。由于枯竭油气层以前 就是油气的聚集区，其孑Ｌ隙度和渗透率一般能满 足储气库的要求，不需要过多的勘探工作，而且可 利用油气田原有的生产井及地面集输设施，重点 是确定井位、封堵老并和修井。 枯竭型地下储气库又可分为枯竭气田型储气 库、枯竭凝析气田型储气库和枯竭油田型储气库， 其中枯竭气田型储气库最为理想。由于枯竭气田 型储气库的运行条件与原气田的开采条件很相 似，在建设储气库时可以最大限度地利用气田原 有的生产设施，改造工程量最小。此外，从枯竭气 田型储气库中采出的天然气洁净度高，在采气作 业时对天然气进行处理的工作量小，运行费用低。 国外的实践证明，作为天然气地下储气库，枯 竭气藏的采气程度达到７０％最为合适，枯竭油藏 的含水率达到９０％最为合适，这类储气库兼有油 层和水层特征。 ３．２含水层型储气库 含水层型储气库是利用地下含水层来储集天 然气。全世界大约有８２座含水层型地下储气库， 大多分布在美国、前苏联、法国和德国。 石油库与加油站 第４期总第９８期２００８年８月出版 ＯＩＬＤＥＰＯＴＡＮＤＧＡＳＳＴＡＴＩＯＮ第ｌ７卷含水层型储气库是通过高压将气体注入含水 层的孔隙中形成人工气田。这类储气库结构完整、 储量大，钻井可以一步到位。但由于含水层中原来 没有气体，所需的垫层气用量大，气水界面难以控 钾矿储气库。 由于废弃矿井原来是在常压下工作，不具有 密封性，因此在改建为高压储气库时首先应进行 加固和密封。矿井中原有的通向地面的竖井可以 作为储气库的注、采气井，但必须作严格的密封处 理，还要新打一些注、采气井和监测井。 制，建设成本比枯竭气田型要高，建设周期长。 含水层作为地下储气库，一般可分为两种形 式，即构造型和地层型。国外大多数含水层储气 库都建在背斜构造的含水冲击砂岩储层，排水储 集天然气。在含水层建储气库必须满足三个条 件：储气层应有多孔隙、渗透性良好的岩石；有可 靠的盖层，保证气体不会沿垂向渗漏；储层周围密 封性要好，气体不能侧向运移。建这类储气库必 须经过周密勘探，做大量的水文地质工作。 ３．３岩穴型地下储气库 岩穴型地下储气库是在地下盐层中注淡水 冲蚀出洞穴来储存天然气。岩穴型地下储气库目 前世界上大约有４４座，近年来由于天然气需求的 变化，这类储气库发展很快。 岩穴型地下储气库物性和压缩性极好，可扩 大储集体积，单井产量高，特别适合作短期调峰 用，但钻井完井难度大、溶洞冲蚀较难控制。从规 模上看，岩穴型储气库的容积远远小于枯竭油气 田型和含水层型储气库，单位成本高，但它的突出 优点是利用率高，注气时间短，垫层气用量少，需 要时垫层气可以完全采出。建设岩穴型储气库受 很多因素的影响，首先必须有较厚的岩层，岩层中 不溶解物质必须低于２５％，还要有足够的淡水资 源，排出的盐水还要有适合的排放场所。 ３．４岩洞型地下储气库 岩洞型地下储气库是利用在岩石中开挖出的 封闭空间储存天然气。可以建在大多数岩石中， 选择库址灵活，特别是对那些缺乏孔隙性地层和 岩层的地区，很可能是经济、有效的储气方式。但 岩洞型储气库施工费用高，密封难度大。自２０世 纪７０年代以来，一些国家开展了建设岩洞型地下 储气库的前期研究工作。 ３．５废弃井型地下储气库 废弃井型地下储气库是利用废弃矿井作为天 然气的储存空间。建设这类储气库的最大困难是 密封难度大，由此可能引发安全和环保问题。目 前世界上使用的废弃型矿井很少，到１９９３年，全 世界仅有３座废弃井型地下储气库。美国和比利 时各有一座废弃煤矿储气库，前东德有一座废弃 ４国内地下储气库概况 我国的地下储气库建设起步较晚，２Ｏ世纪７Ｏ 年代最早在大庆油田进行过利用气藏建设储气库 的尝试，真正开始研究是在２０世纪９０年代初期。 ４．１大庆储气库 ２０世纪６０年代末，随着大庆油田开发规模 的不断扩大，原油开采过程中生产了大量伴生气， 这些伴生气有效地解决了大庆油田的生产和生活 用气。为解决大庆地区冬夏用气不均匀的矛盾， 于１９６７年开始分别在大庆油田萨中地区和喇嘛 甸油田北块建成并投入运营国内两座小型天然气 地下储气库，为北方寒冷地区合理利用天然气资 源，并在一段时期内为确保工业生产和居民生活 用气实现基本平衡，发挥了重要作用。 大庆油田储气库是随着对天然气消费需要的 发展而出现的，在一定程度上调节了大庆地区季 节用气的不均衡，缓解了冬季用气的紧张局面，创 造了良好的经济效益，初步形成了一套较完整的 技术体系。 ４．２大港油田储气库 随着陕甘宁大气田的发现和陕京天然气输气 管道的建设，为确保北京和天津两大城市的调峰 供气，在天津市附近的大港油田利用枯竭凝析气 藏建成了两座地下储气库，即大张坨地下储气库 和板８７６地下储气库，为我国首座与输气管道配 套、用于保证季节调峰和事故应急的市场储气库。 作为陕京输气管道的配套工程，这两座地下 储气库的建成既保证了陕京输气管道满负荷高效 运行，又部分解决了首都北京市用气调峰和事故 应急供气问题。 ４．３金坛盐穴储气库 为确保西气东输工程的实施，保证西气东输 管道沿线和下游长江三角洲地区用户的正常用 气，在长江三角洲地区选择了江苏省金坛市的金 坛盐矿建设我国第一个盐穴天然气地下储气库。 储气库设计的溶腔形态为梨形，单腔运行压力５．５ ・２５・ 石油库与加油站 总第９８期２００８年８月出版 ＯＩＬＤＥＰ（ＴＦＡＮＤＧＡＳＳＴＡＴＩＯＮ第１７卷第４期聚乙烯管在燃气管道中的应用 安峰石丰波 ［中国石化华东管道设计研究院徐州２２１００８］ 摘要：介绍了聚乙烯（ＰＥ）管在燃气管道中应用的优缺 等管材，特别是低压管网和管径不大于ＤＮ ２５０ ｍｍ中压管网的建设基本都采用ＰＥ管材。 点，通过对ＰＥ管与传统燃气用管材在施工安装、运行维护 和经济性的比较，得出ＰＥ管在燃气管道中有很大的应用 空间。建议对燃气ＰＥ管的安全运营要在有关技术规程 中，明确要求敷设警示带，并进一步考虑设置标志桩。 关键词：ＰＥ管燃气管道应用建议 １燃气ＰＥ管的施工安装 １．１优势 ＰＥ管与钢管、铸铁管相比，在工程安装上有 着绝对的优势。 聚乙烯（ＰＥ）管作为燃气行业使用的一种新 兴管材，从上世纪８０年代至今，经过多年的使用， 在ＰＥ管的理论研究和实际应用方面，积累了大 量经验，取得了丰硕的成果。同时，在ＰＥ管的原 （１）因燃气用ＰＥ管的密度在９５０ ｋｇ／ｍ３左 右，以相同长度的Ｄｅ １６０ ｍｍＰＥ管与西１５９ ｍｍ ×８ ｍｍ钢管相比，重量约为钢管的４５％，能够方 便地进行人工搬运、焊接、安装。 料来源、管材生产工艺、管件制造工艺及ＰＥ燃气 管道工程安装方面，也已日趋成熟。建设部及时 颁布了《燃气用埋地聚乙烯管材》（ＧＢ１５５５８．１— ２０Ｏ５）、《燃气用埋地聚乙烯管件》（ＧＢ１５５５８．２— １９９５）的国家标准和《聚乙烯燃气管道工程技术规 程》（ＣＪＪ６３—９５）行业标准，给ＰＥ管的进一步推 广提供了有力的依据和保障。 经过近几年的发展，ＰＥ管已逐渐取代了传统 常用机械接口的灰口铸铁管、球墨铸铁管和钢管 ．（２）燃气用ＰＥ管在施工前无需做防腐处理， 而钢管在施工前必须进行外壁防腐。一般采用环 氧煤沥青特加强级防腐，每批防腐都需要１５天以 上的时间，经常会影响到管道的安装工期。在钢 管安装时，环氧煤沥青防腐层相对脆弱，在成品运 收稿日期：２００８—０５—２２。 作者简介：安峰（１９７７一），男，本科，２００１年毕业于山东科技 大学城市燃气工程专业，现从事石油天然气管道工程设计工 作。 Ｌ．‘屯．址．址．‘ｔ．；ｔ．址．Ｓｔ．１‘ ‘Ｌ． ．；屯 Ｓ止ｊ也．；ｌ上．址．址．ｊＩＬ．１ ．Ｓ屯．轧 ．ＳＩＬ ．ＳＩＬ．‘ｌＬ．Ｓ屯．‘‘ ～１６．０ ＭＰａ，溶腔有效储气空间为２５万ｍ３，有效 发展和边远气田的开发，输气的平均运距和运时 大大增加，使这一矛盾进一步加剧。地下储气库 是当今世界上主要的天然气储存方式，储气量大， 吞吐量大，经济效益好，是目前理想的季节调峰办 法。随着我国国民经济的高速发展，优质、高效、 洁净能源利用比例大幅提高，国家已确定把开发 利用天然气作为优化能源消费结构、改善大气环 境的一项重要措施，并将天然气长输管道列入国 家重点基础设施建设项目。我国天然气大规模利 用的时代已经到来，在由一条条输气管道构建的 工作气量为２ ８９６万ｍ３。根据市场需求，预计 ２０１０年储气库将建成１０亿ｍ３的工作气量规模， 需要２９个溶腔，预计将于２００８年全部完成溶腔 的建设。 金坛盐穴地下储气库的建成，将大大缓解管 道供气所面临的调峰压力，从而减少管道建设的 总投资，具有良好的经济效益。 ５结语 在天然气供应与消费之间，一直存在着可靠、 安全、平稳、连续供气与消费需求量季节、昼夜、小 时不均衡性的固有矛盾。随着天然气国际贸易的 ・天然气基干网络的同时，一座座地下储气库，也将 成为网络中的一颗颗明珠，为保障用气地区的安 全平稳用气发挥不可替代的作用。 ２６・
