天然气地下储气库规划设计要点

天然气地下储气库规划设计要点

王志达胡晟

王志达胡晟

华润（南京）市政设计有限公司浙江杭州310000

摘要：天然气地下储气库的建立及扩大能很好的解决调峰问题和供气安全问题，并且具有无法代替的地位。在天然气工业的产业体系中，天然气储气库联系了其产生和使用两个过程，是将开发出的已经质量达标的天然气传送到用户手里的必要纽带。因其在各个方面有很多实质性的作用，因而越来越受到我国和国际上的重视。本文将介绍天然气地下储气库规划方面的一些类型选择和设计。

关键词：动态数值模拟；天然气；地下储气库；规划设计；

与其他传统方式相比，天然气地下储气库具有调峰值灵活，储存量丰富和合理性高等优点，即使在造价方面上较高，但是性价比够高，使用周期长并且更加安全和可靠。天然气地下储气库将天然气借助地下盐穴进行转化储存然后在冬季的天然气需求高峰期将其取出利用以满足人们对热量的需求，从而方便人们的生产生活对天然气的利用，但是我国现在的天然气地下储气库还未发展成熟和壮大，对城市的季节性调峰问题的调节能力还有一定的限度和限制，不能很好的达到市场的利用需求。我国的天然气资源相对丰富，但是我国的天然气工业产业链并不完善和足够合理，我国天然气的可持续发展道路还有很长的路要走，我们要不断增强天然气储气技术的研究和开发，不断进行技术的革新和创新，我们也要大力学习西方的先进技术和生产能力，提高我国的天然气储气技术的调峰能力，进而提高人民的生活水平。

1.地下储气库选址及库址的选择：

目前的地下储气库一般选址为开采后的枯竭油气田，地下含水层或者是废旧的铁矿，众多的地下储气库大多主要利用枯竭油气田作为库址，地下含水层和含盐岩层也常利用作为地下储气库的库址。

（1）枯竭气藏型

相对于各种类型的库址，把已经枯竭的气藏选作地下储气库的库址是比较好的选择，枯竭气藏不仅有良好的密封条件，储存的天然气不会散失损耗浪费掉，其有顶层和底部的夹层的良好条件更是利于天然气的储存和安放。并且枯竭气藏型的天然气利用率较高，因为它不需要或者只需少量的垫底部的气体去保护我们所储存的天然气，从而达到利用力高和合理性强的目的。并且因为是旧址，所以基础设施如输送水，电的设施较为齐全，进行工作的风险小。

（2）枯竭油藏型

枯竭油藏型虽然和枯竭气藏型有相似之处，如都有很好的基础设施和密封条件，但是在实际的施工中需要把原油基输系统改造成为气体集输系统，并且天然气体的开采携带出的部分轻质油需要用新的技术和回收系统去回收，耗费的时间和精力金钱也是比较不利于枯竭油藏型发展的因素之一。

（3）地下含水层型

在周围没有枯竭的油气田的时候，最常用的储气库选址为含水层。地下含水层储气库有比油气藏更好的顶层和底层，所以封闭条件好，密封性强，从而不会造成天然气的泄露和耗损。地下含水层距离地面有一定的深度和距离，承受很多的天然气的储存量，并且没有断层和很强的渗透力和孔隙度，因此作为储存天然气的库址，空间相对较大，并且不与城市地区的用水相冲突。但是天然气地下含水层需要一定的垫底的保护气体，所以天然气的储存和调峰能力和范围都有所下降和削弱。而且根据地理位置和地势的不同情况，它的勘察和选择库址的难度也会有所提升，也需要一整套的相关设施来投资运营去建设储气库，所以相对耗资较大，耗费的时间较长，不利于天然气的高效率的生产传输工作。

（4）盐穴型

在某些地理地质特殊的地区如岩盐矿床地区，缺乏多孔的地下结构，想要在较短的时间内实现高容量高效率的储气的利用和转化就需要在地下岩层含盐部分建造天然气地下储气库。其具有的空间容量大，储存的气体量大，调峰能力强等特点有利于储气能力的提高，除非是利用废弃的采盐盐矿废址，新建天然气地下盐穴储气库的成本较高，并且天然气的可利用体积减小了，但因其方便快捷的生产特点，可以用于小面积小范围的天然气调峰利用，适合短时间短周期的调峰利用，能够更好的适合每天的负荷调峰的利用与产生传出的平衡与转化。

（5）废弃的煤矿井型

通过利用废弃的煤矿矿井来改造成天然气地下储气库，生产的成本大大降低，耗费的资金和费用减少，不足之处是煤矿矿井通常密封条件相对较差，个别地方会有缝隙出现，容易发生天然气的泄露和损耗，并且高压注入会有发生危险事故的极大可能，安全性相对较弱，因此长时间高耗资的勘察安全检测，建设库存的时间较长，并且需要大量的测试安全系数和指标的各种相关仪器和设施，所以相对耗资较高。

（6）库址的选择

在选择天然气储气库的地理位置的时候，周边的地理环境和地质条件也是重要的影响因素，具体来说是优先选择有枯竭油气田的地点，并且考虑到周边的地址条件，不能太过脆弱和有过度的裂隙。

2.地下储气库库容量的确定：

储气库的总得储气能力是根据最基础设计参数的设计来确定的，因此设计参数的合理确定至关重要，不仅要结合实际的施工情况和经济技术水平，还要根据周边市场的情况和天然气来源地的位置。气源主要分为注采气工作气和垫气层。再决定储气库的注采气量的时候，要考虑到城市和工厂的天然气需求量，并且要对其进行检测和估计，通过预计每个月的城市用户和工厂的天然气需求量来估计每年的天然气需求量从而达到调峰的平衡值。还可根据各种环境因素如天气温度的变化建立各种数学模型从而了解他们之间的函数关系，以此来估计用户的需求与供给量之间的函数关系，同时也可运用各种相关的数学统计计算方法。在储气库建设了一段时间后，通过所记录的数据可以绘制年制储气量实用量的表格，来方便以后的数据估计。

3.天然气储气库注采气速度的选择：

正确选择天然气储气库采气速度的数值并研究采气速度的最有效和安全的数值在储气库的建立过程中也非常的重要，对储存和运输过程中的安全程度有较好的提升，让用户和工作人员的安全得到保障。因为如果速度超出一定的范围，储气库里的天然气气压会提高，危险系数大大增大，但如果传输速度小于这个范围，天然气的温度会降低而产生各种水合物，减少了流动面积，有很大的不是光可能导致供气的困难直至中断。目前确定采气速度的方法主要是采用数据模拟技术和优化来有效的确定储气库的注采速度，来保证储气的安全系数。

4.天然气储气库的注采井的布置：

在枯竭油气田的天然气储气库的规划利用中，考虑到城市用户的利用和对城市地下水的污染以及地理地质的结构，需要选取储气性好的位置并且不会对周围的环境造成太大的影响，地质需要能够承受一定程度的压力，从而更加合理高效的完成对城市的调峰。注采井的布置需要与注采速度和储气库库存量数据结合考虑，来增加冬季的天然气回采速率，能够更合理方便的利用天然储气库里的压力数值，从而减少对设备的需求和利用，来减少能源的使用和资源的浪费，并且降低对压力站功率的需求值。

结语

天然气地下储气库的建立是改变我国供气不均匀现状的最有效手段，天然气的供应安全系数和稳定性大大提高，方便了我国的石油公司的燃料战略提供和储存。可以与石油的开发和利用相结合从而构成我国合理的资源利用机制。地下储气库系统建设作为天然气运输系统的一个附属系统，需要符合传输原则和储气库的影响。天然气储气库系统的建设和完善有利于我国的华东华北地区的资源需求和利用，为我国的矿产业技术和可持续发展政策做出巨大的贡献，为我国天然气建设网的建设做出贡献。

参考文献：

[1]谭羽非.廉乐明等：枯竭气田型地下储气库注采动态模拟的优化分析.油气储存，1998，17（9）。

[2]李健胡.萧彤.日本LNG接收站的建设[J].天然气工业.2010.30（1）.

[3]童晓光.郑炯.方波.对构建中国天然气交易中心的战略构想[J].天然气工业.2014，34（9）.