天然气的地下储存

编号：SM-ZD-88763 天然气的地下储存

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天然气的地下储存

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燃气的地下储存通常有下列几种方式：利用枯竭的油气田储气；利用含水多孔地层储气；利用盐矿层建造储气库储气；利用岩穴储气。其中利用枯竭的油气田储气最为经济，利用岩穴储气造价较高，其他两种在有适宜地质构造的地方可以采用。

一、利用枯竭油气田储气

为了利用地层储气，必须准确地掌握地层的下列参数：孔隙度、渗透率、有无水浸现象、构造形状和大小、油气岩层厚度、有关井身和井结构的准确数据及地层和邻近地层隔绝的可靠性等。以前开采过而现在枯竭的油气层，经过长期开采之后，其参数无疑是已知的，因此已枯竭的油田和气田是最好和最可靠的地下储气库。

二、含水多孔地层中的地下储库

这种储库的原理如图6-20所示，天然气储库由含水砂层及一个不透气的背斜覆盖层组成。其性能和储气能力依据

不同地质条件而有很大差别。

储气岩层的渗透性对于用天然气置换水的速度是起决定作用的。同时，它对于储库的最大供气能力也具有一定意义。

如果储库渗透性很高，天然气扩散时水位呈平面形；如渗透性很低，则天然气扩散时使水位形成一个弧形，如图6-21所示。对于渗透性高的储气库，在排气时水能够很快压回，还可回收一部分用于注气的能量。

储气岩层的渗透性对于工作气和垫层气的比例也有很大影响。工作气是指在储存周期内储进和重新排出的气体，而垫层气是指在储库内持续保留或作为工作气和水之间的缓冲垫层的气体。如岩层的渗透性越小，工作气与垫层气的比例就越小，因而越不利。

含水砂层的地质结构只有在合适的深度，才能作为储气库，一般为400～700m。深度超过700m，由于管道太长而不经济，太浅则在连续排气时，储库不能保证必要的压力。

不透气覆盖层的形式对工作气和垫层气的比例也有很

大影响，特别是当储气岩层的渗透性很小时，平面盖层的结构是不适宜的，因为它需要非常多的垫层气。三、利用盐矿层建造储气库

图6-22所示，是利用盐矿层建造人工地下储气库时排盐设备流程。

将井钻到盐层后，把各种管道安装至井下。由工作泵将淡水通过内管1压到岩盐层。饱和盐水从管1和管2之间的管腔排出。当通过几个测点测出的盐水饱和度达到一定值时，排除盐水的工作即可停止。

为了防止储库顶部被盐水冲溶，要加入一种遮盖液，它不溶于盐水，而浮于盐水表面。不断地扩大遮盖液量和改变溶解套管长度，使储库的高度和直径不断扩大，直至达到要求为止。

储库建成后，在第一次注气时，要把内管再次插到储库底部，从顶部打入天然气，将残留的盐水置换出库。

盐矿层储库的工作流程如图6-23所示。

如果长距离输气管线的压力大于储库的压力，则必须先使天然气通过预热器再进入储库，这样就能防止在压力突然降低时冻结。

如果储库的压力和管线压力相等，则必须使天然气经压缩机加压，使它达到需要的压力送入储库，而储库则靠自身的压力将天然气输出。输出的天然气在进调压器前也需经过预热器。此外，至少在储气库工作的第一年中，还需要将含有盐水的天然气进行干燥处理。

对建造在含水层和盐岩层的地下储气库进行比较，前者的储气容积较大，但采气率较低，因此其单位储气容积的造价低，而单位采气量的造价却较高。

四、其他储存方法

1. 高压管束储气

高压管束实质上是一种高压储气罐，不过因其直径较小，能承受更高的压力。高压管束储气是将一组或多组钢管埋于地下，利用气体的可压缩性及其高压下同理想气体的偏差进行储气。天然气在16MPa和15.6℃的条件下，比理想气体的体积小22%左右，使储气量大为增加。

2. 天然气在低温液化石油气溶液中储存

天然气可以溶解在丁烷、丙烷或这两种混合物的溶剂中，而且溶解度随着压力的增加和温度的降低而提高。天然气在液态液化石油气中储存所需的能量比天然气液化后储存所需的能量大大减少，储存能力比气态储存时高4～6倍(视压力和温度而定)。这种系统操作简单、安全，而且经济。当高峰用气时，罐内压力较低，天然气将自动地掺混一部分液化石油气供入配气管网。这样天然气管道可以长期均衡地供气，提高管道的利用系数。

3. 天然气的固态储存

这种储存方法是将天然气(主要是甲烷)在一定的压力和温度下，转变成固体的结晶水合物，储存于钢制的储罐中。

甲烷能否形成水合物同它的温度及压力有关。压力越高，温度越低，越易形成水合物。当甲烷内掺有较重的烃，可使水合物的分解或形成压力显著下降。

1OOm³的甲烷在水分充足的条件下生成大约600kg水合物，体积为0.6m³。气体体积与相当于该体积的水合物体积之比约为170。但如考虑到结晶水合物不应充满储罐的全

部体积，可以认为甲烷水合物所占体积为甲烷气体体积的1%。这样，在固态下储存甲烷气体所需的储存容积，约为液态下储存同量气体所需容积的六倍。

通常天然气水合物在温度为-40～45℃、稍高于大气压力的情况下储存在罐内。天然气固态储存的优点非常明显，设备也不复杂，但由于再气化和脱水等工艺上的原因，这种方法尚未被实际应用。

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