【正文】 術(shù)方寨和工廠整體組裝式設(shè)備。實(shí)現(xiàn)地下儲氣庫工藝設(shè)計(jì)的統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化，可最大限度地減少設(shè)計(jì)部門之間的協(xié)調(diào)工作，簡化一系列的工藝計(jì)算。這是加快建庫速度，縮短建庫周朔，提高建庫質(zhì)量的重要措施之一。 2021/11/11 25 第一章 天然氣地下儲氣庫技術(shù)概述 ? 發(fā)展趨勢 3）建設(shè)生產(chǎn)效率高、可靠性好的氣井 建設(shè)高氣密性氣井的施工工藝是提高地下儲氣庫生產(chǎn)能力的重要條件。目前圍繞這一間題的研究課題有：采用由膨脹水泥制作的不縮水套管柱和生產(chǎn)套管；采用氣密性好的管予和合理的氣井結(jié)構(gòu)；研究既能鉆開儲層又能避免井底地帶泥漿污染的新的鉆井工藝；改進(jìn)井底施工工藝，采用不含粘土溶液擴(kuò)大井底附近地帶；研究向儲氣庫下部地層夾層注氣的技術(shù)工藝，防止氣體滲漏到圈閉層外，增大工作氣體積等。 2021/11/11 26 第一章 天然氣地下儲氣庫技術(shù)概述 ? 發(fā)展趨勢 4）研制開發(fā)新的工藝和設(shè)備 長期以來 ， 地下儲氣庫地面氣體處理方法與氣田氣體處理方法沒有什么區(qū)別 。 可是地下儲氣庫的采氣制度是不固定的 ， 其工藝指標(biāo)晝夜間會發(fā)生很大變化 ， 由人工進(jìn)行調(diào)整使其優(yōu)化是不可能的 。 為了降低勞動強(qiáng)度 ，防止在內(nèi)部和外部指標(biāo)發(fā)生變化時氣體采集和處理系統(tǒng)出現(xiàn)臨界操作條件 ， 需研究開發(fā)工藝過程的自動控制系統(tǒng) 。 如：研制出口壓力波動范圍大的新式壓縮機(jī)組；氣并成組連接情況下的輸入管帶模塊；氣流方向調(diào)節(jié)模塊；壓力和處理量波動范圍較大的初級分離裝置；在小流量條件下的再生裝置等 。 2021/11/11 27 第一章 天然氣地下儲氣庫技術(shù)概述 ? 發(fā)展趨勢 國外地下儲氣庫建設(shè)方面的科技進(jìn)步還有：采用模塊化施工技術(shù) ， 加快施工進(jìn)度 ， 降低勞動強(qiáng)度 。 在氣田建設(shè)時研制成功的大量施工模塊 ， 其中一部分無需進(jìn)行大的修改 ， 就可用于地下儲氣庫的建設(shè) 。 研究各種地下儲氣庫生產(chǎn)過程集約化的理論基礎(chǔ) ， 通過技技術(shù)裝置改造 ， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程集約化 ， 改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 。 我國地下儲氣庫技術(shù)的發(fā)展主要是在消化吸收國外先進(jìn)資料的同時 ， 總結(jié)我國地下儲氣庫建設(shè)的經(jīng)驗(yàn) ， 盡快制定我國的儲氣庫建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 。 2021/11/11 天然氣地下儲氣庫技術(shù) 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 2021/11/11 29 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 ? 地下儲氣庫的選型 將枯竭廢棄的氣藏轉(zhuǎn)為夏注冬采的地下儲氣庫 ， 這是在各種地下巖層類型中建造地下儲氣庫的最好選擇 ， 其主要優(yōu)點(diǎn)如下： 1） 有蓋層 、 底層 、 無水驅(qū)或弱水驅(qū) ， 具備良好的封閉條件 ，密閉性好 ， 儲氣不易散溢漏失 ， 安全可靠性高 。 2） 有較多現(xiàn)成采氣井可供選擇利用 。 作為注采氣井 ， 有完整配套的天然氣地面集輸 、 水 、 電 、 礦建等系統(tǒng)工程設(shè)施可供選擇 ， 建庫周期短 ， 試注 、 試采運(yùn)行把握性大 ， 工程風(fēng)險(xiǎn)小 ， 有完整成套的成熟采氣工藝技術(shù) 。 3） 不需或僅需少量的墊底氣 ， 一般調(diào)峰工作氣量為注氣量的 70％ ～ 90％ ， 注入氣利用率高 。 2021/11/11 30 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 利用枯竭油藏或油藏氣頂建造儲氣庫 ， 雖具備了枯竭氣藏型的部分優(yōu)點(diǎn) ， 但缺點(diǎn)也較為突出 ，首先需把部分油井改造成天然氣注采井 ， 原油集輸系統(tǒng)也要改為天然氣集輸系統(tǒng)；其次隨同采氣必然會攜帶出部分輕質(zhì)油 ， 因此需新建配套輕質(zhì)油脫除及回收系統(tǒng) ， 而且建造周期長 ， 需試注 、試采運(yùn)行 ， 檢驗(yàn) 、 考核費(fèi)用較高 。 盡管存在上述缺點(diǎn) ， 在無枯竭氣田的情況下 ，枯竭油藏仍不失為建造地下儲氣庫的良好選擇 。 2021/11/11 31 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 在大型工業(yè)中心和大城市附近 ， 并非都有適于建設(shè)地下儲氣庫的枯竭油氣田 。 在這種情況下 ， 最有利的建庫條件便首推在含水層中建設(shè)地下儲氣庫 。 在含水層中建庫的方法是 ， 將巖層孔隙中的水排走 ， 并在非滲透性的含水層蓋層下直接形成儲氣場所 。 在水層邊部利用老井 ， 或新打若干口監(jiān)測井定期測井 、 探測氣水界面的變化 ， 分析天然氣驅(qū)水移動狀況 ， 以便確定含水層氣庫邊界范圍及天然氣在水層漏失量 、 氣庫運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀況 。 2021/11/11 32 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 適合做儲氣庫的地下含水層應(yīng)具備以下條件： 1） 地質(zhì)構(gòu)造是穹隆型隆起或背斜構(gòu)造 ， 有完整封閉的地下含水層構(gòu)造 ， 無斷層 。 含水巖層有一定孔隙度 、 滲透率 ， 可作為儲氣的容積空間 ， 越大越好 。 2） 含水巖層上下有良好的蓋層及底層 ， 密封性好 ， 注氣后不會發(fā)生漏失 、 散溢 。 通常氣庫的漏失率要控制在 3%以內(nèi) 。 3） 含水巖層埋藏有一定深度 ， 能承受一定的注氣能力 ，與城市生活用水等水源不相互連通 。 2021/11/11 33 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 利用含水層建造儲氣庫存在的不利因素是 ，勘察 、 研究選庫工作難度大 ， 工作量大 ， 時間長 ，需鉆一定數(shù)量的注采井 、 觀察井；需建設(shè)完整的配套工程 ， 投資運(yùn)行費(fèi)用高；氣庫需要一定的墊底氣 ， 墊底氣量一般是氣庫儲氣量的 35％ ～ 65％（ 一般取 50%） ；儲氣量 、 調(diào)峰能力較枯竭油氣藏小 。 2021/11/11 34 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 對于周圍缺乏多孔結(jié)構(gòu)地下構(gòu)造層的城市 ，特別是在具有巨大的巖鹽礦床地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū) ，將天然氣儲存在地下含鹽巖層內(nèi) ， 在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)提供高容量的儲備 ， 也是目前各國普遍采用的方法 。 鹽穴天然氣儲氣庫的建造分為兩種 ， 一是將廢棄的采鹽鹽穴改建為天然氣地下儲氣庫；二是新建鹽穴儲庫 。 2021/11/11 35 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 鹽穴儲庫的特點(diǎn)是 ， 單個巖鹽空間容積大 ，最大可達(dá) 500 104m3以上 ， 儲氣量可達(dá) 1 108m3，開井采氣量大 ， 調(diào)速快 ， 調(diào)峰能力強(qiáng) ， 儲氣無泄漏 。 與其它地下儲存方式相比 ， 雖然建庫的投資成本較高 ， 天然氣有效容積相對較小 ， 但產(chǎn)氣能力相對較高 ， 注氣時間短 ， 墊層氣用量少 。 我國為解決長江三角洲和上海城市用氣較為集中的問題 ， 作為西氣東輸管道季節(jié)性調(diào)峰的大型地下儲氣庫擬建在金壇市 。 屆時 ， 金壇鹽礦將成為我國第一個利用鹽礦建立的鹽穴地下儲氣庫 。 2021/11/11 36 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 利用采過煤的廢棄地下礦井及巷道容積 ， 經(jīng)過改造修復(fù)后作為地下儲氣庫 。 優(yōu)點(diǎn)是廢物利用 ，建庫費(fèi)用小；缺點(diǎn)是通常礦井有裂縫發(fā)育 ， 密封性差 ， 高壓注入天然氣易漏失 ， 易導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生 ，安全性差 。 因此需做較長時間的試注 、 觀察和監(jiān)測 ， 建庫周期長 ， 經(jīng)營運(yùn)行成本高 。 2021/11/11 37 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 ? 地下儲氣庫庫址的選擇 地下儲氣庫是最為理想的季節(jié)調(diào)峰儲氣設(shè)施 。 建造地下儲氣庫的基本條件是：地下有合適的儲氣巖層 ， 該巖層具有足夠的孔隙度 （ 15%） 和滲透率 （ 50毫達(dá)西 ） ，天然氣能夠按設(shè)計(jì)的速度 、 壓力進(jìn)入巖層和從巖層中采出 ， 且能夠容納設(shè)計(jì)要求的儲氣量；在儲氣庫的上部應(yīng)有不滲漏的蓋層 ， 蓋層與儲氣層之間形成完整的構(gòu)造 ，以防止儲存的天然氣向上部運(yùn)移 、 滲漏 ， 造成儲氣損失；儲氣層應(yīng)是垂直傾斜的或向上隆起形成背斜構(gòu)造 ， 以防止氣體的水平運(yùn)移造成儲氣損失；儲氣層底部應(yīng)沒有水或易于按制的水 ， 以防止水將被儲存的天然氣融離 （ 即被淹沒 ） 而無法采出；儲氣層應(yīng)有一定的埋深 ， 太淺無法承受壓力 ， 太深則儲氣壓力過高不經(jīng)濟(jì) 。 2021/11/11 38 第二章 地下儲氣庫選型及庫址的選擇 ? 地下儲氣庫庫址的選擇 在相同的地質(zhì)構(gòu)造條件下選擇庫址 ， 應(yīng)進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和各種方案比較 。 從經(jīng)濟(jì)上考慮 ， 氣庫與氣源和城市用戶距離越近越好 。 但地下儲氣庫不管是建在含水層還是利用枯竭油氣田 ，常常會在一定范圍內(nèi)影響到深含水層 ， 造成大量水位移 ， 使壓力出現(xiàn)紊亂 。 儲層滲透率越大 ， 壓力波及范圍越大 ， 因此從安全角度考慮 ， 儲庫的選址應(yīng)避開人口稠密 、 工業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū) ， 同時應(yīng)盡量建在用戶區(qū)主風(fēng)向的下游 。 若采用情性氣體作墊層氣 ， 還要考慮惰性氣體的氣源問題 。 此外 ， 鉆井 、 地面設(shè)施與輸配系統(tǒng)的連接等所需的投資規(guī)模也應(yīng)考慮 。 前蘇聯(lián)學(xué)者認(rèn)為 ， 距離城市用戶超過 200km是不適宜建造儲氣庫的 ， 羅馬尼亞學(xué)者認(rèn)為 50km為宜 。 根據(jù)國外從儲備能力和經(jīng)濟(jì)效益考慮的建庫經(jīng)驗(yàn) ， 枯竭油氣田儲氣庫適宜深度為 1500m左右 ， 含水層儲庫深度不應(yīng)超過 1000m。 2021/11/11 天然氣地下儲氣庫技術(shù) 第三章 地下儲氣庫庫容量的確定 2021/11/11 40 第三章 地下儲氣庫庫容量的確定 ? 地下儲氣庫有效庫容的組成 所謂儲氣庫有效庫容量就是根據(jù)用戶需用工況以及氣源和上游輸氣干線系統(tǒng)來氣工況確定滿足儲氣庫預(yù)定功能所需要的儲氣容積。因此，確定儲氣庫的庫容量是規(guī)劃設(shè)計(jì)以及優(yōu)化運(yùn)行儲氣庫的基礎(chǔ)和前提。 確定儲氣庫的有效庫容量首先要知道儲氣庫必須滿足的功能要求，即：設(shè)計(jì)一個儲氣庫的目的是什么？其所要完成的任務(wù)是哪些？ 2021/11/11 41 第三章 地下儲氣庫庫容量的確定 一般而言，地下儲氣庫所要求的有效儲氣量應(yīng)由下列因素確定： （ 1）在一個供氣區(qū)域內(nèi)，在正常氣候條件下，因季節(jié)需求不平衡靠輸氣系統(tǒng)又不能確保提供的儲氣量 V0。 （ 2） 在供氣區(qū)域內(nèi) ， 遇到嚴(yán)寒氣候時 ， 為確保季節(jié)性不平衡所需要的天然氣量 V1。 （ 3） 在用戶區(qū)內(nèi) ， 考慮到季節(jié)變化的模擬誤差而需要的儲備氣量 V2。 （ 4） 在供氣區(qū)內(nèi) ， 當(dāng)天然氣管道系統(tǒng)發(fā)生事故而造成供氣不足時所需要的應(yīng)急儲氣量 V3。 在設(shè)計(jì)儲氣庫庫容時一般只考慮 V0和 V3。 2021/11/11 42 第三章 地下儲氣庫庫容量的確定 ? 季節(jié)性調(diào)峰儲氣量 調(diào)節(jié)燃?xì)饧竟?jié)供需不平衡 ， 保證供氣高峰用戶的需要 ，是建立地下儲氣庫的主要目的 。 調(diào)峰儲氣量由兩方面的條件來確定 ， 一是氣源或上游輸氣系統(tǒng)的生產(chǎn)工況 ， 二是下游用戶的用氣工況 。 對于前者 ， 由于建立地下儲氣庫的目的之一就是使長距離輸氣干線和設(shè)備均衡運(yùn)行 ， 以提高管線和設(shè)備的利用率 ， 故對于建設(shè)有地下儲氣庫系統(tǒng)的天然氣生產(chǎn)系統(tǒng) ， 氣源和輸氣干線系統(tǒng)的工況變化不大 ， 一般在確定儲氣庫庫容時可以按照穩(wěn)定生產(chǎn)和供氣考慮 。 因此 ，確定季節(jié)性調(diào)峰儲氣量時主要考慮下游用戶的用氣工況 。不同類型的用戶其用氣有不同的特點(diǎn) ， 在天然氣供應(yīng)消費(fèi)系統(tǒng)中所起的作用也不盡相同 。 在確定儲氣庫的調(diào)峰儲氣量時必須分別討論各類用戶的用氣工況 ， 各類用戶用氣工況的總和即是整個下游用戶總的用氣工況 。 2021/11/11 43 第三章 地下儲氣庫庫容量的確定 ? 城市燃?xì)庥脩? （ 1） 特點(diǎn) ： 用氣不連續(xù) 、 用氣時間相對短而集中 、 用氣量隨季節(jié)變化大 ， 用氣極不均勻 。 主要受氣溫的影響 。 （ 2） 不均勻系數(shù)的確定 ： 用氣的波動情況用用氣不均勻系數(shù)來衡量 。 其確定步驟如下 1） 確定各個城市每月的用氣量； 2） 根據(jù)城市總用氣量確定該城市各月的不均勻系數(shù)； 3） 根據(jù)各城市的在總用氣中的比例確定總的不均勻系數(shù) 。 ??? 121121iijijijyyk ??j jijibkk2021/11/11 44 第三章 地下儲氣庫庫容量的確定 ? 天然氣發(fā)電用戶 天然氣發(fā)電用戶的用氣工況除了受氣溫因素影響外 ， 其主要受天然氣電站的用途的影響 。 一般來說 ， 發(fā)展一定的天然氣發(fā)電用戶主要是為了城市電網(wǎng)的調(diào)峰所用 。 城市用電也具有相當(dāng)大的不均勻性