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国内外天然气地下储气库现状调研 王希勇 熊继有 袁宗明 韩 波(西南石油学院石油工程学院)(中油西南油气田分公司)摘 要 天然气管网的最大特点是具有储气调峰功能,有利于保证用户用气的可靠性和安全性。这些功能可用来解决系统的供需矛盾,满足调节用户用气不均衡的需要。地下储气库是世界范围内广泛采用的主要储气调峰方式之一。文章比较详细地介绍了迄今为止国内外天然气地下储气库现状,同时还简要介绍了地下储气库设计容量的确定等。主题词 天然气管网 地下储气库国外天然气地下储气库现状1998年末,全世界在用的天然气地下储气库共有596个,工作气的容量为3078108m3,相当于世界天然气消费量的13%。枯竭气层储气库是应用最广泛的储气方式,占储气库总数的77.6%。美国是天然气链中利用储气库的先驱1,5,工作气的容量占全国年消费量的17.2%。储气库的灵活性在1998年得到了充分利用,由于气候条件压制了天然气需求,储气库吸纳了市场上不需要的剩余产量。其次是俄罗斯,它共有21个储气库,工作气容量为730108m3。国内消费量下降使之回注了大量的天然气2。近年来,由于西欧的天然气消费大多集中在民用和第三产业,而这两个产业的需求波动较大,它也开发了许多储气设施,以满足高峰需求并确保供给安全3。德国、意大利和法国拥有欧洲80.3%的储气库和75%的储气容量。德国的天然气销售公司(Wingas)计划在1999年把它在国内西北部Rehden的储气库容量升至42108m3。1998年9月,英国气体工业管理局(Ofgas)和英国天然气集团(BG)签署协议,解除储气垄断,拍卖BG储气公司所属Rough和Hornsea储气库的储气能力。买方取得储气权(最多占销售容量的20%)最长可达5年。1998年3月,BG储气公司Hornsea储气库的全部储气容量,以5.6268便士/kWn的价格出售了9750104kWh(19.2便士/色姆)。中欧储气库工作气的容量占该地区消费量的14.7%。捷克共和国输气公司Transgaz的Pribram储气库(废矿井)投入使用。该储气库的工作气容量为5500104m3。澳大利亚的4个储气库全是枯竭气藏,储气能力为12108m3。今后数年,储气库容量将随天然气需求的增加而加大,为市场提供必要的灵活性4。加拿大由于现有储气设施的注入率较高,加之产量增大以满足近年来向美国出口量不断上升,阿尔伯达能源公司又在其西北部开发了一个新的储气库(3108m3)。美国纽约州的电力和天然气公司计划与法国燃气公司合作,建设一座储气库。德国计划的和在建的储气库约有20余个。在英国,Mobil和Shell公司计划把Camelot和corvette气藏转用作地下储气库。Scottish电力公司也计划把它的一个陆上气藏转用作储气库。它还必须建一条13km长的天然气管线,以把该储气库与Transco管网相连。在中欧国家,波兰正准备在Wierchowice附近把一个枯竭气藏建成一座容量为43108m3的储气库。捷克共和国正在Dolni Bojanovice附近的枯竭气藏建一个新的储气库,工作气容量为3108m3。受天然气需求快速增长的刺激,建设天然气储气设施的国家也在增多6。墨西哥正在审查用其东部的盐穴建设储气库的可能性。伊朗的NIOC公司计划把它的一个凝析气藏建成一个储气库,工作气容量10108m3。俄罗斯天然气公司(Gazprom)想参加Sarandzha的储气库建设,设计容量70108m3。94 第27卷 第1期 天然气勘探与开发本文系四川省高校省级重点实验室“岩石破碎学与钻头研究室”资助项目(省重008);国家自然科学基金资助项目(编号90210022)作者简介 王希勇,生于1974年。2001年硕士毕业,考取本校博士研究生,攻读油气储运工程专业。曾发表论文两篇,译文三篇(SPE5644167688 67689)。地址:(610500)四川成都西南石油学院研究生院博士2001级,电话:[phone],E-mail:wxyong131 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.国内天然气地下储气库现状在20世纪70年代以前,我国天然气的主要产地在四川。长期以来,四川天然气的供应方式具有以下几个特点7。(1)由于供需关系一直存在供不应求的矛盾,因此没有多余的天然气储存;(2)盆地内气田小而分散,输气干线沿线气田和主要用户互相交错,天然气流向变化大,用户用气量的变化一般通过控制沿线气田产量来调节;(3)受使用原则的限制,天然气主要应用于化工和其他工业用户,城市民用气所占比例很小,而一般情况下工业用户又无调峰及季节性峰值用气要求;(4)川内干线已形成环行管网,使得为供气安全而建储气设施显得不那么迫切。由于以上几种原因,在四川修建地下气库始终是议而不决。20世纪50年代就开始议论建设储气库,并曾将川南阳高寺气田二叠系阳7井的高压气向同一气田三叠系压力较低井进行探索性试注,但未获结果;60年代,威成线向成都供气后,考虑供气安全,也曾拟利用成都附近磨盘山构造作为终端气库,后因其地质结构问题而放弃;70年代后期又曾一度提出修建地下气库,并讨论将兴隆场气田作为干线储气库,但酝酿一阵后不了了之。我国在大庆曾利用枯竭气藏建造过两座地下储气库8。萨尔图1号地下储气库于1969年由萨零组北块气藏转建而成,最大容量为3800104m3,年注气量不到库容的1/2,主要用于萨尔图市区民用气的季节性调峰。在运行十多年后,因储气库与市区扩大后的安全距离问题而被拆除。喇嘛甸北块地下储气库是大庆合成氨的原料工程之一,建在喇嘛甸油田气顶部,地面设施的设计注采能力为40104m3/d,1995年注气量为2060104m3,不足库容的0.5%,2000年进行了扩建,目前年注气量为1108m3。这两座地下储气库利用能力低,注气流程复杂,与国外技术相比,各方面差距很大。目前,我国已建成一座大张坨大型地下储气库。该储气库位于大港油田板桥区块,在天津东南50 km处,距北京仅150 km左右,最大库容量为16108m3,有效工作气量6108m3。按用气高峰期120天计,每天可向北京供气500104m3,能有效满足北京市用气调峰的要求。此外,为了解决长江三角洲和上海城市用气较为集中的问题,拟利用金坛盐矿建设地下储气库,以作为西气东输管道季节性调峰使用。储库设计容量的确定8,9确定城市燃气系统需要建设多大的地下储气库容量,最基本的设计参数是储气库的设计储量,即储库总的储气能力。储气库的气源根据市场各类用气需求,主要由注采工作气和垫层气构成。注采工作气储库内运行的注采工作气包括两部分,即城市供气管网系统突发事件的应急储存气量和维持城市调峰所需的用气量。调峰注采气量天然气市场供销系统各类用气负荷的变化,决定了储气库的调峰注采气量。在进行储库规划设计时,首先对住宅(家用取暖、烹调)、商业和其它工业用气负荷进行超前预测。预测市场燃气消费负荷的方法可分为两类,一类是基于经验的预报方法,即由有经验的专业人员在调查、采样等工作的基础上,结合当时的实际情况,根据本月的供气量与一年内的月均供气量之比来确定月度供气的不平衡性,对负荷作出预报;另一类方法是建立在历史数据的基础上,结合大气温度,阴天、晴天、雪天等气象数据,确立相应的数学模型进行预报。目前国内外较为成熟的预测方法有时间序列法、多变量回归法、卡尔曼滤波法、多项式平滑法、人工神经网络(ANN)、专家系统、模糊预测及灰色预报等。在城市用气负荷预测后,通过绘制年度天然气需求量曲线图,以天然气干线输气管道向城市定量输气值为基准线,确定季节性用气量不平衡的摆动幅度,低于或高于输气管道供气量的份额即为储库调峰注采气量。突发事故应急储备气量为保证供气的安全性及可靠性,必须考虑突发事故,如设备大修、系统故障、突增大型新用户等,要建有突发事故的应急储备气量。储备气量与干线输气管道的长度、条数、备用输气机组的类型和数目等许多因素有关。根据过去经验,其附加的有效事故应急储备气量约为补偿季节用气不均衡性所需气量的10%左右。垫层气量为维持储库的容积,必须保证有一部分气体滞留在储库中,这部分气体被称为垫层气,它是地下储气库里储气量的一部分。存有垫层气可确保储库的最05天然气勘探与开发 2004年3月出版 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.低压力,为供气时提供足够的输送速度。但储气库在调峰采出操作运行时,这部分气体是不可以被采出的。垫层气量越大,所维持的储库地层压力就越高,这样可减少采气井的数量,为采出气提供较高的压力能量。若垫层气量增多,储库有效工作气量则就减少。据调查,世界上现有地下储气库其垫层气气量占总储气量的15%75%,可见垫层气是地下储气库建造和动态运行的一个重要组成部分。结 束 语随着20世纪80年代石油危机的出现,对天然气的投资显著增加。由于垫层气是新建地下储气库的一项较大投资,目前,一些国家正尝试用低价惰性气体作为垫层气,将替换出的天然气供给用户,以达到削减储气库运行费用及减少维持储气库年费用的目的。采用情性气体做垫层气,避免惰性气体与注入气发生混合是储气库动态运行的关键问题。这一问题不仅导致调峰采出气的热焓值降低、杂质增多,而且使储气层内压力动力学特性发生改变,产生局部阻塞的危险。减少混合的方法有,选取与工作气有较大密度差的垫层气,依靠重力形成分层现象。垫层气应在垂直方向上有较高渗透性的井或储气库边缘井中注入,形成特殊的不同气体浓度区,减少天然气与其对流扩散。对于有断层、本身储气量小的储气库,不宜使用残存气或情性气体作为垫层气。从商业利益考虑,国外管道公司非常重视大型储气库垫底气最少化技术的研究。目前,正在研究应用一种低挥发性且廉价的气体作为“工作气体”来充当储气岩洞中的缓冲气垫。参 考 文 献1American Gas Association(1997):Survey of UndergroundStorage of Natural Gas in the United States and Canada1996,Arlington,Virginia,USA2Economic Commission for Europe(UN/ECE)(1999):un2derground Storage in Europe and Central Asia,Survey 1996-1999,Geneva Enseling,G.(1999):Auswirkungen derLiberalisierung3Hirschhausen,H.(1996):Untersuchung der wesentlichentechnischen und wirtschaftlichen Faktoren der Erdgasspeich2erung,Dissertation TU Clausthal4Eric R.King,Dax D.Junker,Developments in UndergroundGas Storage,www.documents5James Tobin,James Thompson,Natural Gas Storage in theUnited States in 2001:A Current Assessment and Near-Term outlook,tonto.eia.doe.gov/FTPROOT/fea2tures6Academic report:Gas Storage in the APEC Region,www.ieej.or.jp/aperc/2002pdf7 龙庆宴.地下储气库.石油规划设计,1996,28 我国天然气储存技术的现状(下).中国石油商务网,2003,02,189 谭羽非,陈家新.地下储气库最优设计方案的确定.哈尔滨工业大学学报,2002,2(收稿日期 2003-10-10)法Temispack软件包对马加丹沉积盆地含油气系统的模拟文中运用法国石油研究所编制的Temispack软件包对俄远东区马加丹沉积盆地含油气系统进行二维模拟,并讨论了模拟各阶段的工作任务及方法。结果表明,利用该软件可更有效地评价该盆地的含油气潜力,确定生烃和形成最佳封盖性能的时间以及从生油岩运移至储集层的油气含量。并证实该盆地自中新世就开始形成含油气系统中的所有要素,烃类生成及运移作用已足以形成油气藏。其后发生的构造运动并未使已生成的烃类聚集明显变化,而是导致形成了一些新的圈闭。周国英摘自 石油与天然气文摘2004.115 第27卷 第1期 国内外天然气地下储气库现状调研 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.She Jun(Research Institute of Exploration and Develop2ment,Southwest Oil and Gas Field Branch,PCL).Natural GasExploration&Development v.27,no.1,pp.3945,3/25/2004ABSTRACT:Condensate gas reservoir is different form thecommon”heavy oil”.A great deal of condensate oil stays under2ground and cant be developed,if we applied the”heavyoil”mod2el to development.Sometimes it will exchange the oil ring and gascap so that recovery reduces.So more accurate”component mod2el”is adopted to condensate gas reservoir.Meantime we analyseits phase.This paper applies the numerical simulation and phaseanalyse software(DESKTOP-PVT).SUBJECT HEADINGS:condensate gas reservoir,simula2tion,phase,analyseANALYSES OF THE REASON FOR UNUSU2AL SCALE BUILDUP AND THE WAY OFRESOLVING TO HD4-20HLu Wei,Yuan Xuefang,HanYongwei,Zhong Jiawei,Liu qiang(Research Institute of Explo2ration and Development,Talimu Oilfield Branch,PCL).NaturalGas Exploration&Development v.27,no.1,pp.4648,3/25/2004ABSTRACT:We find twice that the channel is choked up byCaSO4in half month during test production with electric pump toHD4-20H well in HaDe petroleum field.The reason for scalebuildup is CaSO4first,and carbonate second by test and analy2ses.The problem of scale buildup and choking up is resolved byacid cleaning through experiment of acid dissolution.It is suc2cessful by applying.SUBJECTHEADINGS:HadePetroleumField,scalebuildup,CaSO4CURRENTSTATUSINVESTIGATION OFUNDERGROUND GAS STORAGES IN THEWORLDWang Xiyong1,Xong Jiyou1,Yuan Zong2ming1,Han bo2(1.Petroleum Engineering Faculty,South2west Institute of Petroleum;2.Southwest Oil and Gas FieldBranch,PCL).Natural Gas Exploration&Development v.27,no.1,pp.4951,3/25/2004ABSTRACT:The prominent characteristics of natural gasnetworks are its gas storage and peak gas consumption adjustmentfunctions.These functions may be used for keeping a reliable andsafe gas supply.The networks may act as regulators in achievinga balance between regular supply and irregular user demand.Un2derground gas storages are the commonly used main type of peakgas consumption regulators in the world.In this paper existingunderground gas storages in the world were investigated in detailand the capacity calculation methods of underground gas storageswere also introduced briefly.SUBJECT HEADINGS:natural gas networks,undergroundgas storagesANALYSES FOR DATA CONVERSION ANDCALLINGLe Yuhong(Research Institute of Exploration and De2velopment,Southwest Oil and Gas Field Branch,PCL).NaturalGas Exploration&Development v.27,no.1,pp.5255,3/25/2004ABSTRACT:In the process of dealing with data,we alwaysneed to convert data format internally and call outer data source.It is a complicated work that convert different data source formatdue to data in different source.It is important that make comput2er program operation instead of human.We need to improve workefficiency and assure data accurately.This paper gives two exam2ples from different divided stratum data in assemble.They illus2trate how to convert data format and visit data base by DAO.(thedata base access variable).The paper presents the process of call2ing data source through converting data base into excel table byprogram.It provides a way and clue facing to similar problem.SUBJECT HEADINGS:data,stratum symbol,fault,con2version,handle,DAO,callTHE STUDY OF ANALYTICAL METHODSOF OIL OUTPUT AND ITS CONSTITUTIONVARIATIONChen Wu1,Zhong Shuiqing1,2(1.SouthwestPetroleum Institute;2.Sichuan Petroleum Adiministation).Nat2ural Gas Exploration&Development v.27,no.1,pp.5657,3/25/2004ABSTRACT:Oil output is a basic production index of anoilfield.There are many factors affecting oil output.From thepoint of view of oil output constitution and affecting factors thepaper deals with the oil output behavior analysis,oil commodityoutput variation analysis,and the constitution variation analysisof oil output according to the grouping of different markers andothers.The study adopts factor-analyzing methods to study thevariation of oil output and its cause.The study results are of greatimportance to guide how to reasonably arrange production of anoil field,how to raise the utilization rate of oil well producing,and how to adopt the most reasonable output-increasing mea2sure.SUBJECT HEADINGS:oil,output,constitution,analysis4天然气勘探与开发 2004年3月出版 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.