地下储气库建设技术探讨

摘 要：随着我国经济的快速发展，地下储气库的建设越来越重要，本文就简要探讨下地下储气库的建设技术，包括储气库设计、库址选择、主要参数的确定、站场工艺及设备，以及储气库建设技术等。

关键词：地下储气库 设计 工艺 施工 环保

一、地下储气库的规划设计

1.储气库的规划与设计

在规划建设地下储气库时，首先应根据用户性质、数量等因数，考虑气源输出能力和输配系统的容量，确定输配系统所需的调峰量，保证储气库的有效储气容积必须大于城市调峰量，根据地质条件，选择储气库的类型。

设计地下储气库，必须确定地下储气库的一些基本参数，如总容积和有效容积、垫层气量和有效气量、最大和最小允许压力、最大昼夜抽气量、平均昼夜注气量、压缩机功率、气井数量等。除确定几种基本参数外，还应确定地下储气库的经济指标体系。

2.储气库库址的确定

要考虑储气库将在国家燃料能源平衡中和国家生产力分布中起怎样的作用，要保证能大大提高供气系统的可靠性。确定地下储气库库址的总原则是经济性原则。确定库址时应考虑因素：

2.1储气库应尽量靠近大型天然气用户和输气干线，越近越好，避免另建长距离输气管道。

2.2与城市生活用水等水源不相互连通，以免污染水源。

2.3从安全角度考虑，库址应避开人口稠密、工业发达的地区，应尽量建在用户区主风向的下游。

2.4应考虑钻井、地面设施与输气系统的连接等的投资规模。

3.储层筛选

对地下储气库储层的筛选与确定，仍遵循经济性原则。当地质剖面上存在几个地层都适宜建造地下储气库时，具体选择哪一个地层，应在进行技术经济指标比较的基础上加以确定。就含水层型储气库而言，储层筛选时还应考虑以下因素：

3.1含水岩层应为背斜圈闭构造，完整封闭，无断层。

3.2含水岩层有一定孔隙度、渗透率。

3.3含水岩层上下有一定厚度的良好的盖层、底层，岩性要纯（如泥岩等），密封性好。

3.4储层物性条件好，孔隙连通性好。

3.5储层在含水层中有一定深度，能承受规定的注气压力。

4.重要参数的确定

4.1储气库设计容量的确定

地下储气库最基本的设计指标之一是储气库的设计储量，即储气库总的储气能力。储气库总容量的大小，直接关系到基建费用的多少。

4.2有效气量

地下储气库中储存的气体总量分为有效气量和垫层气量两部分。有效气量又称工作气量，是指每年注入储气库后能从中采出的那部分天然气量。

4.3垫层气量

垫层气量又称残存气量，是指地下储气库运行期间长期留在储气库中的那部分天然气量。

垫层气的作用有：在抽气结束时使储气库中维持一定的地层压力，从而保证储气库仍具有一定的产能，以满足地下资源保护要求和向用户地区输气的条件，抑制地层水流入储气库，提高气井产量；减少天然气在压缩机站的压缩级数。正确确定垫层气量和有效气量，既有助于

改善储气库的技术工艺指标，又有助于降低储气库的投资和运行费用。

二、地下储气库站场装备和工艺

天然气在开采时已在气田进行了必要的脱水、脱硫等预处理，因此注入地下储气库的天然气，其组分大致是相同的。但由于地下储气库地层类型的不同，气体注入后到抽出时组分会发生不同的变化，这就要求对抽出之气体进行重新处理。设计时应根据气库不同的地层类型，选择相应的地面工艺和设备。

三、地下储气库的建造

1.含水层地下储气库的建造

含水层地下储气库的建造通常分为以下几个步骤：

1.1根据含水层地下储气库地质条件要求，进行地质勘察，寻找含水结构。在对预选地区的原有地质资料进行分析研究的基础上，进行详细的原有地质勘察，查明该地区存在可能储存气体的地层圈闭、圈闭性质、地层盖层和沉积岩整个剖面的特性。

1.2进行勘察工业性注气。将气体注入到背斜构造区，借助层系弹性将水挤到地层径流区。有时还需通过自喷井进行抽水。勘察工业性注气的主要目的，是确定地层的气液动力学参数和地层非均质性程度、气井生产能力、盖层气密性、气体泄漏程度等，对第一阶段所获取的数据的可靠性通过注气实践进行验证或修正。

1.3进行工业注气。含水层地下储气库经上述第二阶段工作验证合格后，便可进行工业注气，投入生产。

2.盐穴地下储气库的建造

建造这种人工洞穴的工艺流程，是建立在水的循环作用的原理上。建造盐穴储气库采用三种工艺：复合工艺、逐层冲刷工艺和漕流能量法工艺。先钻一口注水井，通过该注水井从地面注入淡水对盐层进行冲蚀，使岩盐溶解，并同时不断地将溶化的盐水抽出到地面，使盐层形成人工洞穴。对抽出到地面的盐水，应设置专门的收集与储存设施，然后送到附近的工厂电解后作化工原料，避免对周围环境造成破坏。

3.气井的建造

地下储气库的气井与油气田开采气井不同，经常是综合使用的，既用于注气，也用于采气。因此需承受采气低压、注气高压的周期性变化。要求气井具有耐用性和可靠性，有较高的固井和完井质量，气井井壁应具有良好的气密性能，保证产量均衡。

四、地下储气库建设技术的发展

地下储气库的发展，数量的增加与容量的增大，与科技进步有着密切的关系。科技进步能缩短地下储气库的建造时间，节约地下储气库的投资费用，改善地下储气库的技术经济指标。当前国外在地下储气库技术进步方面呈现出以下几种研究与发展方向：

1.用惰性气体代替天然气作储气库垫层气减少地下储气库中垫层气体积，增大有效气气量，用惰性气作垫层气，是降低地下储气库投资和运行费用的最主要发展方向之一。

2.建设生产效率高、可靠性好的气井

建设高气密性气井的施工工艺是提高地下储气库生产能力的重要条件。围绕这一问题的研究课题有：采用由膨胀水泥制作的不缩水套管柱和生产套管；采用气密性好的管子和合理的气井结构；研究既能钻开储层又能避免井底地带泥浆污染的新钻井工艺；改进井底施工工艺，采用不含粘土溶液扩大井底附近地带；研究向储气库下部地层夹层注气的技术工艺，防止气体渗漏到圈闭层外，增大工作气的体积等等。

3.重视环境保护

人们对地下储气库建设的环境保护问题越来越重视，不断致力于相关技术的研究。俄罗斯天然气股份公司开发出了一种能反映静态和动态水文地质指标的测绘模型。这种模型已用在地下储气库中，用于监控水文地质和生态环境。

参考文献

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作者简介：王亮（1981年-）男，汉族，2003年毕业于辽宁石油化工大学化学工程与工艺专业，大学本科学历，工程师，现就职于中油辽河工程有限公司油气储运所。