文|张刚雄
1,2
李彬
3
郑得文
1,2
丁国生
1,2
魏欢
1,2
钱品淑
1
李春
1,2
1.
中国石油勘探开发研究院廊坊分院；2.中国石油天然气集团公司油气地下储库工程重点实验室；3.中国石油勘探与生产分公司
摘要：在地下储气库、气田、小型LNG 等众多调峰方式中，前者是当今世界最主要的天然气储存方式和调峰手段。随着我国天然气工业的快速发展，天然气季节性调峰矛盾日益突出，如何实现地下储气库业务可持续发展已成为我国天然气产业面临的主要问题之一。为此，调研了国外地下储气库的发展现状及趋势，分析了我国地下储气库发展所面临的挑战：①建设明显滞后，调峰能力不足；②优质库源缺乏，建库地质条件复杂，建库成本高；③建设处于初级阶段，安全、科学运行管理经验不足；④建设、管理、使用主体相对分离，难以最大限度地发挥作用；⑤未实行单独的核算，难以体现储气库的经济效益。进而借鉴国外地下储气库的发展经验，结合我国天然气产业发展的实际情况，提出了我国地下储气库业务发展的建议：①强化战略布局，继续加大库址筛选力度，稳步推进地下储气库建设；②建立地下储气库专业技术和管理团队，加大地下储气库技术科研攻关力度；③逐步形成配套的储气库建设经营管理模式。
在众多调峰方式中，地下储气库是当今世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段。 中国天然气工业已经步入快速发展的轨道，随着天然气需求量的日益增加、进口气量的持续快速增长以及国内大型长输管道工程的提速建设，天然气储存和调峰矛盾日益突出。如何实现地下储气库业务可持续发展已成为我国天然气产业面临的主要问题之一。
1
国外地下储气库现状及发展趋势
1
.1
国外地下储气库现状
1.1.1
发展经历
从1915 年加拿大首次在Wellland气田开展储气试验到现在，全球已建成715 座地下储气库，共计23007口采气井，总工作气量为3930×10
8
m
3
，平均每小时产出2.35×10
8
m
3
天然气。纵观国外地下储气库的发展历程，一般需经历初期发展、快速发展和平稳发展3个阶段，以美国和俄罗斯为例（图1）， 地下储气库发展初期分别经历13 年和15 年，快速发展期分别为46年和35 年。
1.1.2
地下储气库分布
全球66% 的地下储气库工作气量主要分布在北美、欧盟等地区的发达国家（表1），各国的地下储气库工作气量与管网完善程度、用户消费结构、进口依存度密切相关，一般占年消费量的13%～27%。由于发达国家管网比较完善，用气结构以发电、燃气为主，对外依存度达到和超过30%的国家，工作气量一般达到消费量的12%以上，如法国、德国等。并且天然气对外依存度越高，地下储气库工作气量占消费量比例越大，部分对外依存度超过50% 的国家工作气量占消费量比例达到15%以上，如独联体国家乌克兰、哈萨克斯坦等（图2）。
1.1.3
工作气量规模
统计表明，全球地下储气库平均工作气量为5.5×10
8
m
3
，工作气量规模小于5×10
8
m
3
的地下储气库为549座，占比76%；4 种类型地下储气库中，气藏型地下储气库工作气量最大，约占总工作气量的75%，含水层型地下储气库占12%，盐穴型地下储气库占7%，油藏型地下储气库 6%（图3）。
1.1.4
运营管理模式
国外地下储气库运营管理的基本模式是公司化运营，随着天然气产业的不断发展，地下储气库运营已经发展为完全市场化的独立运营模式，目前发达国家地下储气库公司约200多个。其中地下储气库建库管理主要有4 种模式：①由天然气供应商承建和管理；②由城市燃气分销商建设和管理；③由独立第三方建设和管理；④由多方合资建设和管理。运营销售有3 种机制：①捆绑销售型，地下储气库与管道捆绑，通过管输费回收投资成本；②独立仓储型，由独立经营商经营，收取存储费；③市场价差型，类似于期货买卖，低买高卖，赚取差价。
1.1.5
评价、筛选、建设和管理技术体系和流程
地下储气库作为多专业联合的系统工程，既要满足调峰时的强注强采（其年度注采速度是气藏开发的20～30倍），又要保证高度的安全。在高低压力频繁交替变化的情况下保证30～50年的使用寿命， 对密封性要求很高，这一特点决定地质评价、钻采工艺及地面工艺等与气田开发存在显著的差异，需要建立相应的配套技术。目前国际上已基本形成一套成熟的地下储气库评价、筛选、建设和管理的技术体系和核心技术，如全生命周期的气藏模拟技术、盐穴单腔优化设计与造腔模拟技术等。这些技术运用和实施为地下储气库建设及安全运行提供了有力的保障。
1
.2
国外地下储气库主要发展趋势
未来10～20年，全球对地下储气库调峰需求量将越来越大，地下储气库数量和规模将会随着需求量的增加不断扩大。根据IGU 预测，到2030 年地下储气库调峰需求量将达到5030×10
8
m
3
，在现有地下储气库基础上，需要新建地下储气库183 座，预计需新增工作气量1406×10
8
m
3
才能满足今后的调峰需求。
同时，安全供气与天然气贸易的需求是地下储气库增长的主要动力来源。一方面各国对天然气战略储备愈加重视，加上天然气对外依存度越来越高，必定会增加地下储气库建设的紧迫性；另一方面受政治一体化进程、地下储气库建设的国际化、短期天然气贸易的需要及环境保护与生态建设需要，地下储气库建设也会有更多需求。
新的理念和技术进步也将不断推动地下储气库发展。随着科学及技术不断发展，对地下储气库建设提出了更高要求，新的理念和技术将会出现，如提高地下储气库的利用效率优化技术，安全风险监测评价技术等；含水层地下储气库领域建库与注采模拟技术，减少垫气量混相技术等；非常规地下储气库的前沿基础研究，如地下岩洞建设地下储气库的开挖与控制技术等。
2
国内地下储气库前景及面临挑战
2.1
国内地下储气库现状
2.1.1
建设现状
中国地下储气库发展始于20 世纪90代初，经过20 多年的发展，地下储气库在平衡天然气管网的压力和输气量、调节区域平衡供气方面发挥了重要的作用。截至2015 年，国内已建成地下储气库（群）12 座，形成工作气量约54×10
8
m
3
，仅占消费量的3% 左右，其中中石油10 座，形成调峰能力52×10
8
m
3
；中石化建成地下储气库2座，形成工作量2×10
8
m
3
。除了大型石油公司建设地下储气库以外，城市燃气企业和地方燃气企业也在积极自行筹建，如港华金坛储气库、云南能投等地下储气库。
2.1.2
管理现状
现阶段中国天然气产业特点决定地下储气库业务发展只能沿袭欧美国家的早期模式，主要由天然气供应商承建和管理，作为长输管道配套工程。如中石油目前建设10座地下储气库，其中辽河双6等六座地下储气库（群）主要是作为西气东输二线、陕京线等管网季节性调峰、管线事故应急供气和国家战略储备气源，发挥相关区域调峰供气、稳定供应作用，由国家财政资金支持建设；大港板桥、江苏金坛等4 座地下储气库（群）主要作为西气东输、陕京线等管网季节性调峰、应急供气气源，由公司出资建设。中石化建成的2座地下储气库，主要由石油公司出资建设，相应管道公司管理。
2.1.3
技术现状
国内地下储气库经过多年的建设与发展，在地下储气库建库技术方面取得长足的进步，已经在地下储气库地质评价、钻完井、注采工艺、地面工艺、运行保障等方面形成5 项技术系列，24 项核心技术（表2）。这些技术为国内地下储气库建设、安全运行提供有力的技术支撑。
2.2
国内地下储气库发展前景
2.2.1
未来调峰需求量大，发展前景广阔
尽管当前新形势下天然气需求量增速放缓，供应宽松，但随着大气治理的迫切需要、城镇化加快、碳减排与碳交易市场即将建立，中长远期天然气需求量将有巨大增长。据预测，2030 年全国天然气消费量将达到4000×10
8
m
3
，对外依存度将超过40%，按照国际平均水平12%测算，调峰需求量将达到480×10
8
m
3
，我国现有地下储气库调峰设施仅180×10
8
m
3
，地下储气库建设正处于黄金发展期。
2.2.2
