储气库调研

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2020年
储气库调研
科室:技术研究中心
Baidu Nhomakorabea 背景
进入新世纪以来,我国天然气消费量以年均16%以上的速度增长。随 着低碳经济时代的到来,天然气的主角使命已越来越清晰。据统计, 2016年我国消费天然气2058亿立方米,比2015年多150亿立方米。
多家机构预测认为,2030年前中国天然气生产、进口和消费仍处 于增长期,到2030年需求量将达到3500亿立方米左右。如此巨大的消 费量,如果没有相应的储备和应急保障供气体系,若发生大范围的“气 荒”现象,影响之大将是难以想象的。
地下储气库注、采气工艺
一般情况下,地下储气库注气、采气工艺流程 注气工艺流程 当上游长输管道供应的天然气流量大于天然气输配管网的用 户使用量时,多出的天然气进入储气库工艺站场的加压机(一 般为燃气加压机)加压后,分别送各储气库储存,加压机出口 设计压力一般等于地下储气库设计压力。 采气工艺流程 下游天然气输配管网用气高峰期,上游供应量不足或出现事 故时,将地下储气库储存的天然气经过净化、调压处理后, 送天然气输配管网,供用户使用,以弥补上游供应量的不足。 储气库工艺站场设置净化装置的作用,是净化、分离一些随 天然气带出的杂质、水分、轻烃等物质,避免对管道输送产 生不良影响。
大港地下储气库分布图
中国地下储气库项目介绍
相国寺储气库
相国寺储气库是国内最大的碳酸盐岩气藏 型储气库,也是全国第二大储气库。相国 寺储气库的设计库容为42.6亿立方米,工 作气量(超过库容一半)为22.8亿立方米, 季节调峰采气能力1393万立方米/日,最大 应急能力2855万立方米/日。
相国寺储气库长宽分别为22.5公里和4公 里,立体看来就像一层薄薄的“纸”,建 设成地下储气库难度较大。 含水层储气库是人为将天然气通过高压注 入地下合适的含水层而形成的人工气田。 由含水砂层和不透气覆盖层组成。
金坛地下储气库分西区与东区两大块,建库盐 层区域面积为11.2km,库深1000m左右。已经建 成投产的是西区,利用采卤老腔6口,库容为 1.21×10m。东区规划新建新腔17口,库容为 7.22×10m。
中国地下储气库项目介绍
江苏金坛地下储气库
西区储气库工艺采用注气、采气转换方式,冬 季或应急状态下采气外供,其余时间注气。经过 近6年建设,该库于2006年3月29日全面竣工。工 程总造价约40×10元,主要包括输气干线和地下 溶腔两部分。输气干线从西气东输镇江分输站至 储气库工艺站场,管道长度为34.8km,管道外径 为1016mm,运行压力为10.0MPa,与西气东输 管道参数相同。该段管道设截断阀室1座,储气库 设计压力为14.5MPa,运行压力为7.0~14.5MPa, 储气规模为25×108m。西区设置有4台进口燃气 加压机,出口压力为14.5MPa,设计流量为 60×10m/d,自身天然气消耗量为每台8000m/d。 建有240×10m/d注气装置1套,150×10m/d调 峰采气装置2套,400×10m/d应急采气装置2套, 总应急采气能力为1100×10m/d。预测单位储气 费为0.60元/m左右。
特点
与地面球罐等方式相比较,地下储气库具有以下优点:储存量 大,机动性强,调峰范围广;经济合理,虽然造价高,但是经 久耐用,使用年限长达30~50年或更长;安全系数大,安全性 远远高于地面设施。
优点
地下储气库调峰、LNG调峰、气田调 峰等是世界上常规储气调峰措施。地 下储气库具有初期容积大、经济、不 受气候影响、安全可靠、能够合理调 节用气不平衡等特点,是当今乃至今 后世界上最主要的天然气储存方式和 调峰手段。
根据欧美等天然气利用较为发达国家的经验,一般建立工作气量占 天然气总消费量10%-15%的储气库作为调峰和应急保障供气的主要手 段。
定义
储气库就是一个装天然气的“储存器”。 通常谈到储气库,一般指地下储气库。 地下储气库是长输管道的配套工程,是将 天然气重新注入地下可以保存气体的空间 而形成的人工气田或人工气藏。 功能:储存量大、调峰能力强,地下储气 库集季节调峰、事故应急供气、国家能源 战略储备
其次是地下储气库运营模式尚不完善。与欧美国家和地区地下储气库的独立运 营、市场调节模式不同,目前中国地下储气库的投资和运营主体单一;而且与国外 商业储气库相比,中国地下储气库规模较小,尚无法满足调峰需求。另外,我国的 储气调峰定价机制尚未形成,成本回收和效益体现困难。
在美国,储气库业主有65%为管道公司,35%为城市燃气公司。这些公司负责 储气库的日常生产、经营管理,主要责任是向天然气运销商提供储气、采气服务, 收取储转费,一般不拥有储气库内的天然气。在国内,储气库建设方面,基本上还 是中国石油、中国石化两大企业建设运营,城市燃气企业建得很少。
国内现有储气库
目前,全国共有储气库25座。其中,中石油23座,中石化2座。
中石油
中石化
大港地下储气库群6座、华 北地下储气库群3座、华北 苏桥地下储气库群5座、大 港板南地下储气库群3座、 辽河双6、新疆呼图壁、西 南相国寺、长庆陕224、江 苏刘庄、金坛(盐穴型)
文96(2013年)、 金坛(盐穴型)
1915年
1916年
20世纪 60年代

2000年
2006年
2013年
2019年
美国建成世界上第 二个储气库, Zoar 枯竭气藏
建成第一座,中石 油大港油田大张坨 地下储气库
建成国内最大的碳 酸盐岩气藏型储气 库。重庆市相国寺 储气库
目前世界上共有693座地下储气库,拥有占 世界总数 81. 4%的储气库。总工作气量为3588亿立方米, 约占目前全球天然气消费量的11.3%,天然气利用发达国家和地区一般为17%至25%,而整个亚太 地区的储消比只有1.7%。
中国地下储气库项目介绍
天津大张坨地下储气库
大张坨地下储气库主要负责津京地区特别是北京市的 冬季天然气调峰,兼有事故应急供气功能,库址位于 天津大港地区,距北京约200km,属枯竭凝析气藏型 地下储气库,地下储气库深度逾2000m,隶属北京 华油天然气有限责任公司储气库分公司管理。 大张坨储气库包括3个库区,库区与北京市天然气管 网间的连接管道外径为711mm,为单管连接,冬季 为采气期,从储气库采气供给用气城市。采气时,有 部分凝析油被带出,需进行分离处理。其余时间为注 气期,将来自陕京二线管道富余的天然气加压后注入 地下储气库。 大张坨地下储气库设计压力为30.0MPa,配置有4台 进口燃气加压机,加压机出口压力为30.0MPa,设计 流量为80×10m/d,加压机自身天然气消耗量为每台 2.0×10m/d。 该地下储气库自2002年开始运行以来,一直运行正 常,对北京市调峰发挥了重要作用。
北美的油气藏储气库主要作为季节性调峰储气设施,每年一个注采周期,以季节性 调峰为主,但短期调峰非常活跃,部分储气库每年可能根据市场情况有多个注采周 期,加快了工作气的周转及储气库的使用效率,从而提高了储气库运行的经济效益。
我国发展储气库面临的难题
储气库建设投资巨大,建设周期长,必须长远规划。虽然国家已出台相关指导意见, 企业也在加快建设步伐,但仍有很多短板制约着储气库建设的追赶步伐。
含水层储气库
用高压气体注入含水 层的孔隙中将水排走, 并在非渗透性的含水 层盖层下直接形成储 气场所。含水层储气 库是仅次于枯竭油气 藏储气库的另一种大 型地下储气库形式。 全 球 共 有 逾 80 座 含 水 层储气库,占地下储 气库 总数 的 15% 左右 。
盐穴储气库
在地下盐层中通过水溶解 盐而形成空穴,用来储存 天然气。从规模上看,盐 穴储气库的容积远小于枯 竭油气藏储气库和含水层 储气库,单位有效容积的 造价高,成本高,而且溶 盐造穴需要花费几年的时 间。但盐穴储气的优点是 储气库的利用率较高,注 气时间短,垫层气用量少, 需要时可以将垫层气完全 采出。世界上有盐穴储气 库共44座,占地下储气库 总数的8%。。
废弃矿坑储气库
利用废弃的符合 储气条件的矿坑 进行储气。这类 储气库数量较少, 主要原因在于大 量废弃的矿坑技 术经济条件难以 符合要求。
储气库类型
储气库发展
中国的地下储气库建设起步较晚
加拿大建成世界上 第一座地下储气库
中国开始尝试地下 储气库建设
江苏金坛盐穴储气 库建设
华 北 储 气 库 —— 文 23 储 气 库 项 目 (一期工程)
我国发展储气库面临的难题
首先是受地质地理条件限制。一方面,我国的地质条件与欧美相差甚远,整体 构造环境复杂,很难找到优质的浅层枯竭气田作为建库载体,含水层条件也劣于欧 美;另一方面,我国的优质、大型建库资源主要位于东北、西南和西北,离消费区 较远,且相关的管道系统尚不完善。
我国发展储气库面临的难题
我国发展储气库面临的难题
2017年8月,国家能源局石油天然气司等部门发布的《中国天然气发展报告2017》称,与 欧美发达国家相比,我国天然气管道和地下储气库建设仍存在较大差距。截至2016年年底, 我国每万平方千米陆地面积对应的管道里程约为70千米,仅相当于美国的12%,地下储气 库形成工作气量64亿立方米,仅占消费量的3.1%,远低于世界10%的平均水平。目前欧洲 储气水平占消费水平的比重已达到15%,美国、俄罗斯这两个天然气生产大国,储气量已 分别达到了1200亿、700多亿立方米,分别占消费量的15.4%、18.8%。
我国发展储气库面临的难题
再次是相关政策措施缺乏可执行性规定,无法实际落实。虽然我国也已出台了 一系列与储气库相关的政策措施,但不够明确,未对储气库融资、价格调节和运营 补贴等核心问题做出具体可执行的规定。
金坛矿盐层分布稳定,结构简单,封闭性好, 易于水溶开采,在地下可以形成较大溶腔。据了 解,每个盐穴的溶腔时间约3年。
金坛盐穴储气库腔体声呐图
中国地下储气库项目介绍
文23储气库
文23储气库项目,是国家“十三五”重点建设工程,是我国在建的中东部地区最大储气库。 该储气库由文23气田枯竭气藏改建,设计总库容量104亿立方米,一期工程设计库容84亿立 方米,建设有1座注采站、12台压缩机组、8座丛式井场、11座单井井场、77口气井及配套集 输管道。已与中国石化榆济线、中开线、鄂安沧管道实现互通,为多条长输管道的平稳运行 提供服务和保障。截至10月16日,今年投用后文23储气库累计注气量已达27亿立方米,为尽 早发挥储气库作用奠定了基础。 文23储气库项目(一期工程)于2017年5月19日开工建设;2019年1月15日实现注采站充压点火 一次成功,标志着注气作业正式开始;3月8日首座井场成功注气,注气能力进一步提升;8月1 日储气库一期工程建设全面完工,进入全面注气阶段。截止目前,已安全平稳注气27亿立方 米。全部注气投产完成后,可为京、津、冀、鲁、豫、晋等省提供最大3000万方/日的采气能 力,能极大缓解华北地区乃至全国在用气高峰期间的用气紧张局面。
中国地下储气库项目介绍
江苏金坛地下储气库
西气东输的重要调峰设施——金坛地下储气库, 位于江苏省金坛市直溪镇,毗邻镇江,属盐穴地下 储气库,是中国盐穴第一库,规模为亚洲第一。它 开创了中国利用深部洞穴实施能源储存的先河,在 地址选区、区块评价、溶腔设计、造腔控制、稳定 性分析、注采方案设计、钻完井工艺等多方面获得 了一批研究成果和技术手段,为中国利用盐穴进行 天然气储备
价格机制是制约储气库建设的第一道关卡,也是储气库建设能否快速发展的关键。 资料显示,欧美国家一般实行峰谷气价。美国的天然气价格完全放开,冬高夏低, 价差可达50%以上。法国则实行冬夏差别价格,冬季气价是夏季的1.2倍至1.5倍。 而且大部分国家储气库独立商业运营,允许有合理的回报率。但在我国,储气库天 然气纳入管道气气价管理,而国家没有配套的调峰气价和储转费政策,导致每立方 米天然气有将近1元的中转费用无法消纳,企业负担沉重。
储气库类型
世界上典型的天然气地下储气库类型有4种:枯竭油气藏储气库、含水层储气库、盐穴储 气库、废弃矿坑储气库。
枯竭油气藏储气库
枯竭油气藏储气库利 用枯竭的气层或油层 而建设,是最常用、 最经济的一种地下储 气形式,具有造价低、 运行可靠的特点。全 球共有此类储气库逾 400 座 , 占 地 下 储 气 库总数的75%以上。
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