探秘水層型儲氣庫
◎ 劉海浩
儲氣庫，顧名思義就是“儲存天然氣的倉庫”,，儲氣庫是天然氣生產(chǎn)端和消費端之間的緩沖地帶,，生產(chǎn)端產(chǎn)出的天然氣先輸送到儲氣庫儲存起來,，再通過管道輸送到消費端,。
儲氣庫對消費端天然氣的穩(wěn)定供應發(fā)揮著巨大作用。天然氣生產(chǎn)端往往位于偏遠地區(qū),，山地,、沙漠、海洋等,，如果將天然氣從生產(chǎn)端直接輸送到消費端,，需要修很長的輸送管道，這些管道的建設不僅耗時耗力,，而且維護成本往往很高,。此外，生產(chǎn)端和管道一旦遭遇突發(fā)情況,，例如自然災害,、輸送管道出現(xiàn)損壞等，下游消費區(qū)就會直接“斷氣”,，給生產(chǎn)和生活帶來巨大的不便和損失,。為了節(jié)省成本同時避免“斷氣”情況的發(fā)生，通常利用儲氣庫作為臨時中轉站存儲天然氣,，依靠儲氣庫的巨大容量,，儲存消費端一定時間內(nèi)所需要的天然氣，當天然氣產(chǎn)區(qū)及輸送管道出現(xiàn)突發(fā)情況時,，保障消費端不“斷氣”,，實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的天然氣供應。
水層型儲氣庫工作原理
儲氣庫還可以起到季節(jié)調(diào)峰的作用,。天然氣的消費量是隨著季節(jié)劇烈變化的，冬季消費量很大,，而夏季消費量較小,。如果將天然氣從生產(chǎn)端直接輸送到消費端，天然氣企業(yè)就必須隨著用氣需求,，在夏季減產(chǎn)而在冬季增產(chǎn),，這種生產(chǎn)的不穩(wěn)定性，會給天然氣生產(chǎn)企業(yè)造成不必要的成本和負擔,；此外,，由于冬季天然氣需求量較大,，市場供需關系的變化也會導致天然氣價格上漲,，從而提高天然氣使用成本。有了儲氣庫，天然氣生產(chǎn)企業(yè)可以保持穩(wěn)定的生產(chǎn),，夏季沒有被消費的天然氣可以在儲氣庫中儲存起來,，留在冬季繼續(xù)使用，既穩(wěn)定了生產(chǎn),，也穩(wěn)定了供應。
儲氣庫分為地面儲氣庫和地下儲氣庫,。地面儲氣庫就是指在地面之上修建巨型罐體,，用以儲存天然氣,；而地下儲氣庫則是指利用地下巖層中的空間儲存天然氣,。天然氣經(jīng)億萬年的地質(zhì)作用形成，并儲存于地下巖層空間中,。巖層空間指的是地下巖層中可以被流體充填的空間,，可以是沉積過程中形成的巖石顆粒之間的孔隙、構造運動形成的裂縫,，或者溶蝕作用形成的孔洞。當?shù)叵聨r層空間具備一定規(guī)模,，且具備保存天然氣的條件時,，就可以用來建設地下儲氣庫。
儲氣庫的作用
相較地面儲氣庫罐體存在安全隱患,，且浪費大量土地資源,，地下儲氣庫安全隱患小，不占用地面資源,，且儲量更大。在地下儲氣庫中,，水層型儲氣庫是儲氣規(guī)模大,、選址較為靈活的一種，它是利用被地下水充填的巖石空間儲存天然氣,。含水巖層必須滿足一定條件才能夠用于建設水層型儲氣庫,。
首先，巖層要被地下水充填,。巖層空間被地下水充填,，一定程度上說明巖層空間的封閉性較好，后期天然氣泄漏的概率較小,，同時地下水的存在對天然氣具有一定的封堵作用,，進一步降低了后期天然氣泄漏的概率,。
其次，巖層埋深不能太深,，太深的巖層會增大儲氣庫的建設和運營成本,，同時會增大水層型儲氣庫建設的不確定性。因此,，水層型儲氣庫的選址地理位置上應當靠近城市群,、工業(yè)密集區(qū)及主要經(jīng)濟帶，或者靠近天然氣運輸管網(wǎng)主干道,，便于向天然氣消費端輸送天然氣,。
再者，巖層空間必須具備一定的規(guī)模,，地下儲氣庫的建設和運行成本較大,，因此儲氣庫的儲量必須足夠大才能保證后期不會虧損，而巖層空間的規(guī)模直接決定了儲氣庫的儲量,。更為重要的是,，地下巖層必須具有一定的封閉性，注入天然氣以后不能發(fā)生泄漏或者溢散,，保證注入的天然氣絕大部分可以被開采出來,。
最后，巖層的巖石必須具有一定的穩(wěn)定性且足夠結實,，天然氣的注入氣壓較大,，且需要多輪次注入及采出，巖層巖石必須足夠穩(wěn)定,、足夠結實,，保證在此過程中巖石不會破裂，造成天然氣泄漏或溢散,。
相比于其它類型的地下儲氣庫,，含水巖層的分布范圍較為廣泛，更容易在靠近天然氣消費端及運輸管道附近找到理想的,、用于建設水層型儲氣庫的庫址,；并且，通常情況下含水巖層空間都比較大,，更容易建成儲量較大的儲氣庫。在水層型儲氣庫選址過程中,，存在兩個關鍵問題,。
第一，如何找到埋藏深度,、地理位置及巖層空間規(guī)模合適的含水巖層,。
第二，對含水巖層的密封性和穩(wěn)定性開展評價，這一步是儲氣庫建設成敗的關鍵,；評價的主要目標就是明確天然氣注入以后，是否會發(fā)生泄漏和溢散,，以及經(jīng)過多輪次的注入-采出后,，巖層是否發(fā)生破裂。
這兩個問題的解決,，需要用到大量的地質(zhì)學,、地球物理、地球化學的理論知識和技術手段,。因此,，水層型儲氣庫選址工作是一項龐大而復雜，涉及多領域,、多學科,、多技術的系統(tǒng)性工程。
水層型儲氣庫是我國儲氣庫建設的重要發(fā)展方向,，是提升我國天然氣儲備能力的關鍵方式之一,，目前正獲得國家及社會越來越多的重視。遺憾的是,，我國水層型儲氣庫建設起步較晚,，尚處于前期研究和探索階段，尚未有建成的案例,。但值得慶幸的是,，目前，中國地質(zhì)調(diào)查局,、國家管網(wǎng)公司,、中石油、中石化等相關單位正積極組織人力,、物力,，全面、系統(tǒng)地開展水層型儲氣庫庫址調(diào)查評價及技術難點攻關工作,，相信在不久的將來,，我國在水層型儲氣庫建設方面一定會取得重大突破。
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