地下储气库天然气损耗及控制

地下储气库天然气损耗及控制

何长宏贾新辉郭志明张英东

中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司储气库管理处陕西西安710000

摘要：天然气地下储气库在调峰和保障供气安全等多方面具有重要的作用。因其在建设成本、储气总量、存储时限等方面的突出优势，成为储气设施建设的重点。而受到地下储气库建设和维护过程中的诸多问题，其库内天然气损耗成为不可回避的一个问题。如何有效地控制其损耗成为储气库建设中的热点问题。本文就地下储气库天然气损耗因素展开分析，并在此基础上提出了地下储气库天然气损耗控制的策略及建议，将为我国天然气地下储气库的建设和运维提供实践参考。

关键词：地下储气库；损耗；控制

随着我国经济社会发展的快速，对能源需求的缺口也逐步加大，能源总量不足成为制约我国经济社会发展的一大因素。这一问题越来越受到人民群众和能源生产企业的关注。新时期以来，人民对新型能源的需求进一步加大，尤其以天然气的采集和输送总量的高速攀升更为明显。天然气储运的高效、安全成为确保国家能源安全、经济建设和人民福祉能够顺利实现的重要前提。而在这一发展进程中不可忽视的是，我国燃气消费呈现出一定较大的波动，如夏季用气量低峰与冬季用气量高峰的用气量会相差数倍。在这一背景下，天然气储存设施应运而生，其主要功能是储存开采出来的天然气，从而缓和并平衡供气和用气之间的矛盾。当前我国天然气储存设施包括地面储气罐储存、天然气液化储存、天然气固态储存以及地下储气库储存等。而其中地下储气库因其成本低、总量大、存储时间长等优势，成为储气设施建设的重点。

1.地下储气库天然气损耗因素

当前，我国的天然气地下储气库一般多由油气藏、地下含水层、岩穴或废弃矿坑改造而成。受到地质层面和工程方面的多方制约，导致天然气地下储气库的建设和运行过程中不可避免地出现各种损耗，这在一定程度上，导致存储天然气的损耗，从而造成运行成本增加，将直接影响到天然气地下储气库建设的成败。就其损耗成因，涵盖了确实跑出地下构造和集输气系统的天然气，也包括注入地下而长期不能发挥经济效益的部分存储天然气。

1.1地下储气库因地质层面所造成的天然气损耗

就地下储气库因地质层面所造成的天然气损耗主要存在从构造溢出点流失的天然气和在断层和盖层扩散的天然气。首先，储气库的构造圈闭高度有限，当注气压力过高时，气水边界将会靠近储气库的构造溢出点，导致天然气的损耗和泄露；其次，天然气地下储气库的盖层构造比较复杂，注气压力若未能得到有效控制，将会导致地下天然气储气库的盖层破裂而导致天然气的逃逸。同时，储气库库容的形成过程相对较长，部分油藏水藏改建的地下储气库库容的形成年限将近10年，而这一过程中的垫气量也在节节攀升，从经营和经济的角度而言，这也是天然气损耗的一部分。

1.2地下储气库因工程方面所造成的天然气损耗

就地下储气库因工程方面所造成的天然气损耗主要存在于注采井泄露、地面管线泄露、作业防喷、注采放空等几个方面。其中，注采井泄露主要是由于套管丝扣泄露及腐蚀破损，而导致天然气从井筒内泄露，地下储气库的天然气可从井筒通道直接上窜到地面，因引发重大的安全事故；地面管线的腐蚀或被窃也将在一定程度上导致天然气储运过程中的泄露；在注采井的防喷作业中，多采用点火把的方式放喷作业，这一过程中往往需要消耗掉一定数量的天然气；地面注采系统的运维作业中，需将管线和设备内残存的天然气全部放空，这一有组织的放空作业随着作业频次的提升，提损耗气量也在不断累加。

2.地下储气库天然气损耗控制的策略及建议

2.1合理的选择库址

优选储层物理性好，盖层品质好且分布大，断层少、圈闭高度达的地质来构造，是建设高品质地下储气库的关键。同时，在关注地质层面指标的同时，也应将对天然气库的密封性纳入评测范围。在地下储气库的建设过程中其设计运行压力理论上不可高压原始地层压力。若在技改中根据实际运行要求需要突破这一上限，则需要对构造的盖层、断层进行精细的分析和评估。

2.2利用废弃油气藏

在地下储气库的建设过程中，多采用纯气藏来改造。资料显示，在全球废气油气藏改建地下储气库中，纯气藏的改造占比高达近九成。利用纯气藏改造建库，相对于油藏改建的储气库及带油环的凝析气藏，可以有效避免采出流体中含有原油或凝析油，减免了后续的产出气的脱油处理。

2.3运行压力的控制

在储气库的运行过程中，科学而精准地对储气库的上限压力和下限压力进行有效地控制，是储气库的一项重要工作。在保障地质盖层和断层密闭性良好的情况下，通过科学测绘而注入天然气，确保天然气不会从易溢出点流失。同时，对地下储气库的天然气也应尽量降低气库的运行下限，从而提供地下储气库的工作气量和运行效率。

2.4加强气库的监测

将强化对地下储气库的监测放在气库建设和运维中的首要地位，建立起全过程覆盖的动态监控系统网络。对经由废气油气藏所改建而成的储气库，可有效利用废弃的油气井将其改造成气库的观测井，全面实现对盖层、上覆砂岩层的监控。并定期对观测井内的压力变化和流质变化予以监控和分析，及时发现库存天然气的运移状况，而启用相应的消减作业。

综上所述，天然气储气库的全面建设和安全运行，是国家天然气战略的重要构成，将成为国民经济得以快速发展的根基，也是人民幸福生活的保障。关注地下储气库的天然气损耗，依据不同的地质条件和工程条件的特点，从地下储气库的设计、施工、建设、运维入手，通过合理的选择库址、利用废弃油气藏、运行压力的控制、加强气库的监测等措施，地下储气库天然气损耗控制，降低天然气消耗，提高底线储气库天然气的管理水平，对国家经济社会的发展具有十分重要的意义。

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