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探秘水層型儲(chǔ)氣庫

中國(guó)礦業(yè)報(bào) 評(píng)論 2023-11-07

  ◎ 劉海浩

  儲(chǔ)氣庫,,顧名思義就是“儲(chǔ)存天然氣的倉庫”,,儲(chǔ)氣庫是天然氣生產(chǎn)端和消費(fèi)端之間的緩沖地帶,,生產(chǎn)端產(chǎn)出的天然氣先輸送到儲(chǔ)氣庫儲(chǔ)存起來,,再通過管道輸送到消費(fèi)端,。

  儲(chǔ)氣庫對(duì)消費(fèi)端天然氣的穩(wěn)定供應(yīng)發(fā)揮著巨大作用,。天然氣生產(chǎn)端往往位于偏遠(yuǎn)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(fèi)端,需要修很長(zhǎng)的輸送管道,,這些管道的建設(shè)不僅耗時(shí)耗力,,而且維護(hù)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(zāi)害、輸送管道出現(xiàn)損壞等,,下游消費(fèi)區(qū)就會(huì)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(shí)避免“斷氣”情況的發(fā)生,通常利用儲(chǔ)氣庫作為臨時(shí)中轉(zhuǎn)站存儲(chǔ)天然氣,,依靠?jī)?chǔ)氣庫的巨大容量,,儲(chǔ)存消費(fèi)端一定時(shí)間內(nèi)所需要的天然氣,當(dāng)天然氣產(chǎn)區(qū)及輸送管道出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí),,保障消費(fèi)端不“斷氣”,,實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的天然氣供應(yīng)。

  水層型儲(chǔ)氣庫工作原理

  儲(chǔ)氣庫還可以起到季節(jié)調(diào)峰的作用,。天然氣的消費(fèi)量是隨著季節(jié)劇烈變化的,,冬季消費(fèi)量很大,而夏季消費(fèi)量較小,。如果將天然氣從生產(chǎn)端直接輸送到消費(fèi)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(huì)給天然氣生產(chǎn)企業(yè)造成不必要的成本和負(fù)擔(dān);此外,,由于冬季天然氣需求量較大,,市場(chǎng)供需關(guān)系的變化也會(huì)導(dǎo)致天然氣價(jià)格上漲,從而提高天然氣使用成本,。有了儲(chǔ)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(fèi)的天然氣可以在儲(chǔ)氣庫中儲(chǔ)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(yīng),。

  儲(chǔ)氣庫分為地面儲(chǔ)氣庫和地下儲(chǔ)氣庫,。地面儲(chǔ)氣庫就是指在地面之上修建巨型罐體,用以儲(chǔ)存天然氣,;而地下儲(chǔ)氣庫則是指利用地下巖層中的空間儲(chǔ)存天然氣,。天然氣經(jīng)億萬年的地質(zhì)作用形成,并儲(chǔ)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(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的裂縫,,或者溶蝕作用形成的孔洞,。當(dāng)?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(shí),,就可以用來建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫,。

  儲(chǔ)氣庫的作用

  相較地面儲(chǔ)氣庫罐體存在安全隱患,,且浪費(fèi)大量土地資源,地下儲(chǔ)氣庫安全隱患小,,不占用地面資源,,且儲(chǔ)量更大,。在地下儲(chǔ)氣庫中,,水層型儲(chǔ)氣庫是儲(chǔ)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(chǔ)存天然氣,。含水巖層必須滿足一定條件才能夠用于建設(shè)水層型儲(chǔ)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(shí)地下水的存在對(duì)天然氣具有一定的封堵作用,進(jìn)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(huì)增大儲(chǔ)氣庫的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本,,同時(shí)會(huì)增大水層型儲(chǔ)氣庫建設(shè)的不確定性,。因此,水層型儲(chǔ)氣庫的選址地理位置上應(yīng)當(dāng)靠近城市群,、工業(yè)密集區(qū)及主要經(jīng)濟(jì)帶,,或者靠近天然氣運(yùn)輸管網(wǎng)主干道,便于向天然氣消費(fèi)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(chǔ)氣庫的建設(shè)和運(yùn)行成本較大,,因此儲(chǔ)氣庫的儲(chǔ)量必須足夠大才能保證后期不會(huì)虧損,,而巖層空間的規(guī)模直接決定了儲(chǔ)氣庫的儲(chǔ)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(jié)實(shí),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(jié)實(shí),保證在此過程中巖石不會(huì)破裂,,造成天然氣泄漏或溢散,。

  相比于其它類型的地下儲(chǔ)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(fèi)端及運(yùn)輸管道附近找到理想的,、用于建設(shè)水層型儲(chǔ)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(chǔ)量較大的儲(chǔ)氣庫。在水層型儲(chǔ)氣庫選址過程中,,存在兩個(gè)關(guān)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(duì)含水巖層的密封性和穩(wěn)定性開展評(píng)價(jià),,這一步是儲(chǔ)氣庫建設(shè)成敗的關(guān)鍵,;評(píng)價(jià)的主要目標(biāo)就是明確天然氣注入以后,是否會(huì)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(gè)問題的解決,,需要用到大量的地質(zhì)學(xué),、地球物理、地球化學(xué)的理論知識(shí)和技術(shù)手段,。因此,,水層型儲(chǔ)氣庫選址工作是一項(xiàng)龐大而復(fù)雜,涉及多領(lǐng)域,、多學(xué)科,、多技術(shù)的系統(tǒng)性工程。

  水層型儲(chǔ)氣庫是我國(guó)儲(chǔ)氣庫建設(shè)的重要發(fā)展方向,,是提升我國(guó)天然氣儲(chǔ)備能力的關(guān)鍵方式之一,,目前正獲得國(guó)家及社會(huì)越來越多的重視。遺憾的是,,我國(guó)水層型儲(chǔ)氣庫建設(shè)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(guó)地質(zhì)調(diào)查局、國(guó)家管網(wǎng)公司,、中石油,、中石化等相關(guān)單位正積極組織人力、物力,,全面,、系統(tǒng)地開展水層型儲(chǔ)氣庫庫址調(diào)查評(píng)價(jià)及技術(shù)難點(diǎn)攻關(guān)工作,相信在不久的將來,,我國(guó)在水層型儲(chǔ)氣庫建設(shè)方面一定會(huì)取得重大突破,。

 ?。ㄗ髡邌挝唬褐袊?guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心)

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