20080717国外天然气储备建设的经验与对我国的启示

国外天然气储备建设的经验及对我国的启示
(中国石油经济技术研究院)
徐博
前言
我国已经进入天然气快速发展的新阶段。

据中国石油规划总院最新预测，未来几年我国天然气仍将处于快速发展的阶段，2010年天然气需求量1419×108m3立方米；2015年天然气需求量达到2148×108m3立方米，5年间年均增长10％；2015年后需求有所放缓，年均增长率保持在4％左右，年均增长量86×108m3立方米，2020年天然气总需求量达到2579×108m3立方米；2030年达到3500×108m3立方米。

天然气的地下储气库是天然气管道输送系统的重要组成部分，是满足生产调峰储备和天然气资源储备的最佳选择，也既是保证天然气安全供应的基本手段。

按目前天然气储气库工作气量约占世界总天然气消费量20%计算，2010年我国储气库工作气量应该达到280×108m3立方米，2015年应该达到420×108m3立方米，2030年应该达到700×108m3立方米。

但是，我国储气库建设起步较晚，到目前为止，仅在大港油区建成了6座地下储气库，分别是大张坨、板876、板中北高点、板中南高点、板808及板828地下储气库，设计工作气量30.3×1108m3立方米，2006年实际达到的调峰能力为13×108m3立方米，2007年调峰能
力达到15.6×108m3立方米，最大日采气能力3100×104m3立方米。

2007年开始建设由京58、京51和永22等3座储气库组成的京58储气库群，总库容量15.35×108m3立方米，总工作气量7.54×108m3立方米。

为保证“西气东输”管线沿线和下游长江三角洲地区用户的正常用气，现已完成江苏金坛盐矿和江苏刘庄气田的地下储气库的初步设计工作，两个储气库设计总库容量31.08×108m3立方米，总工作气量19.59×108m3立方米。

目前，金坛储气库6口老腔建库已完成投产，第一批14口新井的溶盐造腔工作也正在进行，刘庄气田改建地下储气库的工作正在进行。

由此看来，我国天然气地下储气库建设任重道远，必须采取非常措施予以解决。

国外部分国家天然气市场发达，储气库建设已经形成了一定的规模，尤其在储气库建设的管理模式、运营机制、技术水平、法规制定方面积累了丰富的经验，也有一定失误的教训。

在开发我国天然气地下储气库的规划过程中，必须注重吸取国外经验和教训，结合我国天然气市场发展的特点，形成中国特色的中国天然气地下储气库管理模式、运营机制，开发出适应中国地质特点的独特储气库技术、适应中国环境的监管政策法规体系。

这就是开展国外天然气储备研究的基本目标。

释义
1、枯竭油气藏储气库：这种储气库是利用储层中砂岩晶体及多孔碳酸盐之间的天然气孔隙储存天然气，包括由枯蝎的气藏、油藏和凝析气藏改建的地下储气库。

这种储气库储气量大，是应用最广泛的一种储气库。

目前世界上有400多座枯竭油气藏储气库，占世界储气库总数的75％以上。

一方面由于这种储气库中残留有少量的油气，减少了垫层气量；另一方面由于储层厚度、孔隙度、渗透率、均质性、储层面积以及原始地层压力、温度等资料已准确掌握，一般不需再进行勘探，油气田的部分设施可重复利用，因此建库周期较短，投资和运行费用也较低。

其单位工作气量的投资为含水层储气库的1/2~3/4，约为盐穴储气库的1/3，其运行费用为含水层储气库的3/5~3/4,约为盐穴储气库的1/5。

从经济角度看，枯竭油气藏储气库是最好的。

2、含水层储气库：这种储气库是通过排出地层岩石孔隙中的水后储存天然气的，即将天然气注入含水层，驱替岩石空隙中的水，将水驱赶到所存天然气的边缘而形成的。

由于气体的吸附作用，可能会产生毛细管堵塞，使部分天然气永久地留在岩层中成为“死气”。

这种储气库的投资和操作费用相对较高，建库周期也较长。

但含水层构造的分布较广，在输气管道和天然气消费中心附近一般容易找到含水层构造。

从天然气输配系统整体来考虑，建造含水层储气库也是经济合理的。

因此，目前世界上在大的天然气消费中心建设的储气库，多为含水层储气库。

至今全世界共有80多座含水层储气库，约占储气库总数的12%。

3、盐穴储气库：盐穴分为天然盐穴和人造盐穴，世界上天然盐穴很少，多为利用人造盐穴建造地下储气库。

人造盐穴储气库是通过向盐层中注人新鲜水对盐层进行溶淋，将溶淋形成的溶解盐水排出而形成的洞穴。

一般盐穴储气库的储存容积较小，但它有许多优点是其它类型储气库所不及的。

它可以按照调峰负荷和储备实际用气量进行建造，一个储气库可以按不同储气量的需求，分几期来进行设计和建造，操作的机动性强，注采气速度快，周期短，一年中注采气循环可达4~6次。

垫层气比例小并且可以回收，适用于补偿高峰负荷时的用气需求。

目前世界上盐穴储气库有60多座，约占储气库总数的10%。

4、矿坑及岩洞地下储气库：利用废弃的采矿洞穴或在山峰中开凿的岩洞储存天然气的储气库。

由于符合储存天然气地质条件的矿坑很少，人工开凿也受地质条件的限制，因此限制了这种储气库的发展。

目前世界上只有3座矿坑储气库，其中美国2座，德国1座。

5、天然气战略储备：参照石油储备的概念，天然气战略储备应是一种依照法律建立并具有强制性的应急天然气实物储备，西方发达国家也对天然气战略储备界定为防止供应中断而建立的应急实物储备，主要用于应对战争、禁运、严重灾害等情况下天然气供应突然大规模中断造成的天然气供应短缺。

6、天然气生产储备：主要是指为应对天然气季节调峰、日调峰而进行的以企业为主体的生产性储备安排。

除日本以外，目前大多数国家未对生产性储备和战略储备作明确的区分。

一、典型国家天然气储备建设概况
为深入研究国外天然气储备经验与教训，本研究重点选择了部分国家作为特例。

这些国家即包括主要生产与消费国如美国、俄罗斯及英国，也包括主要依靠进口来满足消费的国家，如法国、日本和意大利。

根据我国既是天然气生产国，也是天然气消费国的现实，我们认为美国、俄罗斯及英国的经验更值得借鉴。

(一)美国
美国是世界第二大天然气生产国和第一大消费国。

天然气消费量在本国的一次能源消费中约占25%。

其中天然气消费量的84%由本国生产。

从加拿大进口的管道天然气占15%，进口国外LNG占1%，天然气进口依存度占16%。

按绝对量计算，2006年进口管道气4.2万亿立方英尺,LNG 0.6万亿立方英尺。

随着国内需求量的增加，产量下降，需要进口的天然气将逐年增加。

根据EIA的预测，到2030年美国天然气进口依存度将达到21%。

其中LNG的进口量增加迅速,将达到4.5万亿立方英尺，管道天然气相应下降到0.6万亿立方英尺。

巨大的天然气供应和需求能力对天然气调峰设施提出了很高的要求。

目前，美国本土48州内有394座储气库。

截止到2006年12月，美国的地下储气库总容量达到了7.3万亿立方英尺,工作气量3.1万亿立方英尺。

截止到2007年10月，美国的地下储气库总容量达到了7.8万亿立方英尺,工作气量3.6万亿立方英尺。

2006年净注入431万亿立方英尺(见下表)。

美国储气库总容量、工作气量(十亿立方英尺)
资料来源：根据EIA数据整理
根据2006年美国的天然气消费量是21.86万亿立方英尺,工作气量3.1万亿立方英尺计算,可知美国2006年天然气储存的工作气量大约占消费量的14%，即相当于50天的消费量。

美国天然气工业发展带有明显的阶段性。

1910—1950年期间即是美国天然气发展的初期，也是美国管道建设起步时期，同时也是储气库大规模开始建设时期。

早在1891年，美国就建成了第一条超过100英里的天然气管道，以将印第安纳州中部的天然气输往芝加哥。

但是由于消费量有限，没有建设储气库的必要。

随着美国消费量的增长和其它几条管道的建设(见下表)，美国1915年才在安大略省建成了第一座地下储气库，随后1916年在美国纽约州建成第二座储气库。

美国管输业诞生之初的管道建设
资料来源：美国天然气工业与天然气交易，石油工业出版社，2004年20世纪20年代末，由于管输技术的发展，天然气长输管线终于在20年代末成为事实，整个国家掀起了天然气管道建设的第一次高潮。

1927－1931年间，共完建了12条主要输气干线，每一条的直径都在20英寸左右，长度超过200英里。

这些管道为三个气田找到了市场，它们是西半球储量最大的潘汉德－胡果顿气田、路易斯安纳州的门罗气田、加利福尼亚州的San Joaquin Valley气田。

1930年美国天然气消费量为345亿立方米。

由于输送距离远，消费量扩大，安全平稳供气成为当时最终急迫的问题，储气库建设得到了迅速的发展。

美国天然气储气库的所有者和经营者有三类：一是州际管道公司；二是地方配气公司和州内管道公司；三是独立的储气库服务商。

储气库的所有者和经营者不一定拥有所储存的天然气。

实际上，储气库中储存的工作气大多都是托运人、地方配气公司或者是终端用户的气。

2006年初，美国本土48州内394座储气库分别由123个天然气公司运营，其中25个是州际管道公司，18个由FERC监管的独立公司或者地区配气公司，其余均属于相应州内的公用事业委员会管理的公司。

目前，25家州际管道公司经营172座储气库。

2005年，储气库占全美国总工作气量的55%，日采出能力占43%。

州际管道公司依靠储气库进行调峰和进行长距离管道运输系统供应的管理。

但是，储气库的储存能力大部分还是租给了其他工业用户。

2005年，43个独立储气库公司经营了74座储气库，采出能力占总量的18%，工作气量已经占13%。

40个地方配气公司和15个州内管道公司经营了148个地下储气库，采出能力占总的40%，工作气量占总的32%。

地方配气公司直接用储气库的气供应用户。

而州内管道公司也用储气库调峰和系统供应满足终端用户的需求。

美国政府部门在储气库建设管理中主要关注经济评价、环境保护、市场需求等方面问题。

虽然没有颁布专门的法规，但许多环保法规都涉及了这一问题。

如《天然气法》、《能源政策法》、《清洁空气法案》、《清洁水法案》、《濒危特种法案》、《联邦水污染控制修正法案》、《职业健康安全法案》、《污染控制法案》等等。

对储气库建设健康、安全、环保问题的监管由“联邦环境监管局”负责执行。

美国对管道输送天然气服务实施第三方准入制度。

因此，储气服务的收费是FERC管理的重点，是实现各供应方公平竞争的必要条件。

FERC通过“636号指令”为美国天然气运输服务制定了具体的运费收费方法。

美国储气服务的种类通常包括两种，即固定储气服务和可中断储气服务。

固定储气服务是指向用户提供在夏季期间固定接收和注入用
户的气体到储气库以及在随后的冬季期间从储气库中固定采出和向用户交付气体的一种储气服务。

固定储气服务是一种约定储气服务，要求管道方已经确定它有足够可获得的、未指定用途的储气容量来完成用户所要求的服务，要求用户安排和指定注入储气库和从储气库中提取的气量，包括最大每日注入量和采出量和最大储气量。

可中断储气服务(ISS)是以可中断为基础，向用户提供在夏季期间的接收和注入用户的气体到储气库以及在随后的冬季期间从储气库中固定采出和向用户交付气体的一种储气服务。

可中断储气服务也是一种约定储气服务，要求管道方已经确定它有足够可获得的、未指定用途的储气容量来完成用户所要求的服务，要求用户安排和指定注入储气库和从储气库中的气量，但每日注入和采出的将受到可获得的容量及可获得的容量能分配给一个ISS用户多少的限制。

储气服务收费价格的设计方法包括以下五个步骤：首先是确定管道公司的服务总成本，包括提供储气服务的成本。

第二步将管道公司的服务成本功能化，把储气服务成本同运输服务成本分离开来。

第三步是将储气服务成本划分为固定的成本和变动的成本两个部分，这一步被称为成本分类。

第四步是成本分配的作法是将50%的固定成本分配给容量部分，50%分配给采出容量部分。

最后一步是形成适用于不同服务的收费价格。

(二)俄罗斯
俄罗斯是世界生产量第一、消费量第二的天然气大国。

上世纪50年代，俄罗斯开始建设地下气库，到2007年已走过50年的历程。

50年中，俄天然气工业蓬勃发展，地下气库建设也获得巨大的成就。

现在，俄罗斯共拥有地下气库24座，其中17座是枯竭油气田储气库，7座是含水层储气库，主要分布在天然气消费区，并且是俄罗斯统一供气系统不可分割的组成部分。

主要地下气库的分布状况详见下图。

图俄罗斯统一供气系统及欧洲和独联体输气干线分布状况2005年俄罗斯地下气库的有效工作气量约为900亿立方米（其中商业气626亿立方米），2030年计划达1100亿立方米；日采气量2005年约为5.5亿立方米，计划2030年达10亿立方米，见下图。

俄罗斯天然气工业公司（Gazprom）是国家储气库设施的管理运营主体。

其发展储气库的主体目标是确保国内用户的安全用气，同时确保对欧洲的正常出口。

俄罗斯天然气储量丰富，气田调峰能力很强，大规模发展地下储气库更多的是从经济角度考虑，因为建设地下气库的成本也远远低于同等规模的新气田开发和天然气输送的成本。

经验表明，一个地下气库的投资仅为同等规模的气田开发和天然气运输成本的五分之一至七分之一。

因此Gazprom十分重视地下气库的发展并使上述24个地下气库的能力（有效工作气量）年年都有所增加，例如，2006年就增加19亿立方米。

此外，现在在建的新项目还有3个，即乌德穆尔特水层地下气库、加里宁格勒和伏尔加格勒盐穴气库。

伏尔加盐穴气库的有效工作气量将达8亿立方米，日采气能力为7000万立方米。

北斯塔夫罗波尔和卡西莫夫地下气库可以作为俄罗斯枯竭油气田和水层地下气库的典型案例。

1、北斯塔夫罗波尔地下气库
该储气库属于高加索输气公司。

这家公司负责承担俄罗斯14个地区和向4个邻国（阿塞拜疆、格鲁吉亚、亚美尼亚和土耳其）供气的任务，年输气量在600亿立方米以上。

该公司的天然气管网分布在俄罗斯南部地区，干线和支线总长度超过6700公里，其中支线长度约3000公里。

除地下气库外，还拥有压气站、配气站、通讯、电化学处理等设施和机构。

本区有13个气田，天然气年产量为3.5亿立方米，仅能满足斯塔夫罗波尔边区天然气年需求量的3%，其余的天然气全部依靠秋明州北部的气田以及土库曼斯坦的气，通过北高加索-中央等输气干线运送到此。

季节调峰完全靠北斯塔夫罗波尔地下气库。

北斯塔夫罗波尔地下气库位于斯塔夫罗波尔边区，约在斯塔夫罗波尔市西北30公里处。

地下气库矿体面积超过680平方公里，其上有12个居民点。

北斯塔夫罗波尔地下气库是世界上同类型气库中最大的地下气库，建在同一名称的枯竭的气田上，一期工程在1979年建在绿层的异常低的气层上；二期在1984年建在哈杜姆异常低压气层上。

两层是完全独立的开发项目，深度分别为1000米和800米，开发参数完全不同。

地下气库的技术参数见下表。

北斯塔夫罗波尔地下气库技术参数
北斯塔夫罗波尔地下气库还具有俄罗斯任何一个地下气库不具备的特点，就是长期储备的功能。

在该气库建设初期就建立了长期储备，从而在注气量减少时仍能确保安全可靠的供气。

例如，1997年向哈杜姆层仅注气37.36亿立方米，随后的采出量则达81.33亿立方米（多采了1.18倍）。

由于该气库具有随时改变工作制度的能力，时而采气，时而注气，因而可以建立长期储备，在输气干线出现故障并中断供气时，可以从这个地下气库得到补充供应。

从2001-2005年曾多次出现这种状况。

例如，2001年2月19日至3月4日，哈萨克斯坦的来气中断，就是靠北斯诺夫罗波尔地下气库的长期储备气解救的。

北斯塔夫罗波尔地下气库在俄罗斯地位举足轻重。

近10年来，该气库的日采气能力从7510万立方米增加到1.612亿立方米，增加了1.15倍，占俄罗斯地下气库总日采气能力的30%以上。

(三)英国
英国既是一个欧洲重要天然气生产国，也是一个消费国和进口国。

天然气是英国主要的能源资源，满足了国家40%的初级能源需求，更占据家庭能源需求的70%。

英国天然气主要来自100多个海底气田，天然气首先要通过连接气田与陆上的海底管线，到达称之为海滩终端的岸上接收站。

从这些接收站出发，有一个与之相联的天然气高压输送管道———国家输送系统（NTS），分别把天然气输往40个电站、一小部分大型工业消费
者和12个地方配送区（LDZ）。

上个世纪60、70年代，由于北海气田的开发，英国天然气工业得到了迅速的发展，并开始建设天然气储存设施。

1979年，英国开始在东约克郡的Hornsea利用盐穴来储存天然气。

目前，英国的天然气储备有不同类型的三种储气库，分别是耗竭油气田储气库、盐穴储气库和LNG储库。

05-06年冬季英国运行的天然气储存设施
需要指出的是，上述储存设施是被设计为用来“调峰”，应对短期供应中断的缓冲器。

至于战略储备，英国政府认为，英国大陆架气田就是英国的战略储备。

这种储备能力意味着它不必建设大量的地下储气库来保障安全供应。

这一特点与许多欧洲大陆国家不同。

英国的储气库完全由公司来管理运营。

Edinburgh天然气公司和ScottishPower公司联合运营着位于Yorkshire的Hatfield Moor的衰竭气田储气库。

SSE公司拥有9个位于东Yorkshire Hornsea盐穴储气库。

Transco拥有两个小型的盐穴设施，可以供应40GWh的本地日储备。

Transco还运营着五座LNG存储区，分别位于Glenmavis、Partington、Avonmouth、Dynevor Arms和Grain岛——作为一个独立的业务单元，
被称作Transco LNG。

英国储气库建设运营有关法规主要集中于HSE方面。

英国根据建设盐穴储气库的需求，专门出台了针对此方面的一整套法规。

包括(1)“土地利用计划和危险物质许可”，主要涉及对储存地点的安全性进行评价；(2)“主要事故危害规章（1999）(COMAH)”，目标是预防天然气储存事故，限制此类事故对人和环境的危害；(3)“井场和操作规范（1995）”和“管线安全规范（1996）”。

(四) 意大利
意大利天然气消费对外依存度高达85%以上，因此重视建立天然气储备较早，并成为欧盟天然气市场重要的储备基地。

1964年，意大利在Cortemaggiore建立的第一座储备库，随后的1965、1966和1967年分别在Sergnano, Brugherio 和Ripalta又建立了另外三座住址储气库。

这些储气库的特许权都由埃尼(ENI S.p.A)公司持有。

1971年，意大利开始从利比亚进口LNG，有关战略储备的问题提上了议事日程。

为了建立战略储备，意大利ENI S.p.A公司除对现有储气库设施更新改造外，还着手开发Minerbio、S. Salvo、Sabbioncello 和Settala储气库，爱迪生(Edison Gas S.p.A)公司也开始建设Collalto 和 Cellino储气库。

到20世纪末，上述储气库的工作气达到了151亿立方米，每日高峰供气能力可达28.2万立方米。

根据最新资料，目前，意大利用于满足峰荷需求的调节库存已达
84亿立方米，战略储备库存已达51亿立方米。

近期，国家进一步决定将5个废弃天然气气田改造成储气设施，目标是应对严寒天然气，减少对俄罗斯的进口依赖，保证供应安全。

意大利天然气储备管理体制包括两个层面。

政府、工业部和能源监管机构管理天然气储备。

石油天然气公司负责天然气储备设施的具体运营。

目前，意大利天然气储备体系由10个储气气田组成，其中8个由ENI S.p.A.经营，2个由Edison Gas S.p.A.公司经营(见下图)。

这些气田岩层的渗透性好，只须很少量的井就可获得很大的流量。

意大利天然气市场结构与储备管理
政府主要发布有关指令。

意大利工业部负责全国天然气系统的安全、经济和长期规划，保证供应安全，协调天然气系统的正常运行。

就建设新的天然气储备设施来看，工业部综合国家天然气需求前景颁发开发储气的许可文件，有意开发储气设施的投资者可以参与有关招标，工业部根据164/00法令对符合条件的投资商颁发许可。

能源监管部门的职责更为特殊，主要包括三个方面：一是对储气系统进入和使用的监管；二是监管储气新费率的制定；三是监管费率设计和批准储气条例。

意大利十分重视储气库的有关法律法规建设。

根据其将枯竭气田或开发中的气田改造为储气库的要求，早在上个世纪70年代就颁布了有关法令。

如1974年，政府颁布了“关于天然气在气田的储存”的170号法律；1975年，工业部颁布了“关于天然气气田储存许可的基本立法”法令。

这些法令有效地保护了国内资源的开发，为建立充足的储备应对供应危机起到了积极作用。

同时，根据欧盟内部天然气市场的共同规划，进入21世纪还颁布了“关于实施欧盟98/30/EC指令”的164号法令。

制定标准以保证所有用户在同一条件下都能使用储气设施，确定储气费率的标准，为“第三方”使用天然气储存设施，提高天然气储存设施的效率，从而保障国内天然气供应安全奠定了基础。

(五)法国
法国是西欧第四大天然气消费国（英国、德国、意大利、法国），其天然气消费对外依存度很高，因此，用做战略储备、调峰的地下储气库对法国而言非常重要。

法国目前有15个在使用中的地下天然气储气库(见下表)，其中有13个建在含水层，2个建在盐穴。

2006年法国的地下天然气储气
库的有效容量为115.3亿立方米，相当于过去10年库容量的两倍。

地下储气库和LNG接受终端能够使法国天然气公司调整天然气供应量并且使天然气的供应多元化。

法国地下储气库数据。