天然气地下储气库技术

地下储气库安全防护技术研究随着能源需求的不断增长，石油和天然气等化石能源的勘探、开发、生产、储运等工程规模也不断增加，其中储运环节的安全问题越来越受到关注。

地下储气库作为一种重要的能源储备方式，其安全防护技术成为国内外研究的热点。

本文将从原理、分类、安全风险及防护技术等方面探讨地下储气库安全防护技术的研究现状和存在问题。

一. 地下储气库原理及分类地下储气库是利用地质空洞或储层来储存天然气的设施，其储气原理主要包括压力平衡、物理吸附和化学反应等。

压力平衡储气适用于带上盖岩层或注满了水的地下空洞，多用于较小规模的储气库；物理吸附储气则是通过填充储气材料来增加储气容量，如煤层气储气和天然气水合物储气等；化学反应储气则是利用化学反应的原理来储存气体，如储气型氢气电池。

根据储气的地层类型和设置方式，地下储气库可分为盐穴储气库、岩石储气库、压缩空气储气库和液化天然气储气库等多种类型。

二. 地下储气库安全风险分析地下储气库作为一种主要的天然气储存方式，其安全问题牵涉到人员生命安全、环境污染和经济损失等方面，因此必须重视其安全风险。

地下储气库的主要安全风险包括：一是地层穿透导致气体泄漏；二是管道泄漏导致气体外泄；三是储气库发生爆炸、闪火等事故；四是储气库化学品或其他有害物质泄漏污染地下水和土壤，造成环境影响。

这些风险的产生原因复杂，可能涉及地质、机械、设备、工艺和操作等方面。

三. 地下储气库安全防护技术现状作为一种高风险、高技术、高投入的能源储存方式，地下储气库的安全防护是至关重要的。

目前，地下储气库的安全防护技术主要包括：预防技术、控制技术、应急技术和监测技术等。

1.预防技术：主要是指在储气库设计和建设过程中，采取合理的技术措施，最大限度地消除安全隐患。

包括：地质勘探、地质勘查、地质选址、建筑设计、设备选择、材料选用等方面。

2.控制技术：主要是指在储气库运行过程中，对可能发生的安全问题采取控制措施，保障储气库的稳定性和安全性。

地下储气库技术及数值模拟目录第1章绪论 (1)1.1 建设地下储气库的意义 (1)1.2 天然气地下储气库系统构成及作用 (1)1.3 天然气地下储气库类型 (5)1.4 不同类型储气库特征 (9)1.5 因内外地下储气库研究现状 (10)1.6 国内外地下储气库数值模拟研究 (12)1.7 国内地下储气库建设面临的问题 (16)第2章城市燃气负荷预测及调峰储气量的确定 (16)第3章枯竭油气藏型天然气地下储气库 (20)3.1 油气藏圈闭有效性评价及开采分类 (20)3.2 储气库建设的技术要求 (22)3.3 储气库设计参数的确定 (28)3.4 储气库最优设计方案的确定 (32)3.5 储气库数值模拟 (33)3.6 大张坨地下储气库工程实践 (42)第4章含水层型天然气地下储气库 (49)第5章盐穴型天然气地下储气库 (49)第6章天然气地下储气库监测及库容量校核 (50)6.1 储气库天然气泄漏损耗的构成 (50)6.2 储气库动态监测技术 (55)6.3天然气地下储气库库容量的核实 (60)6.4 天然气储气库泄漏量的确定 (62)第7章天然气地下储气库的垫层气 (69)7.1 基本概念 (69)7.2 国内外地下储气库垫层气的研究现状 (71)7.3 惰性气体的来源及工作气的混合特征 (74)7.4 CO2深埋做地下储气库垫层气的可行性 (79)7.5 地下储气库内混气数学模型的建立及求解 (85)第8章天然气地下储气库地面注采工艺 (91)8.1 地下储气库地面系统的组成及特点 (92)第9章注采气管网及优化模拟 (98)9.1 管网的表示方法 (99)9.2 管网水力计算模型 (110)9.3 储气库地面注采气管网系统优化计算方法 (114)9.4 参数优化问题 (120)第10章天然气地下储气库的风险分析和经济评价 (121)10.1 地下储气库的风险分析 (121)10.2 地下储气库的经济性 (122)10.3 地下储气库的总费用 (124)10.4 地下储气库的单位成本 (127)10.5 各种储气方式成本对比 (128)第1章绪论1.1 建设地下储气库的意义天然气运输和消费体系不同于其他燃料，有自身的特殊性。

天然气储气方式浅析天然气储气方式一、天然气的气态储存天然气的气态储存方式分为高压储气柜储存、地下储气库储存、高压管道储存、管束储存和吸附储存等。

l、高压储气柜储存天然气高压储气柜又称定容储气柜，即其几何容积固定不变，依靠改变柜内的压力储存燃气。

优质钢材的出现和焊接技术的提高为建设高压储气柜开拓了广阔的前景。

高压储气柜按其形状分为圆筒形和球形两种。

(1)圆筒形储气柜圆筒形储气柜是两端为碟形、半球形或椭圆形封头的圆筒形容器，按安装方法的不同，可分为立式和卧式两种。

(2)球形储气柜球形储气柜一般是在工厂压制成形的球片．试组装后运到现场拼装、焊接而成，焊缝需退火处理。

2、地下储气库储存天然气的地下储存通常利用枯竭的油气田、含水多孔地层或盐矿层建造储气库。

(1)利用枯竭油气田储气为了利用地层储气，必须准确地掌握地层参数，其中包括孔隙度、渗透率、有无水浸现象、构造形状和大小、油气岩层厚度、有关井身和井结构的准确数据及地层和邻近地层隔绝的可靠性等。

以前开采过而现在枯竭的油气层，其参数无疑是已知的，因此已枯竭的油气田是最好和最可靠的地下储气库。

(2)在含水多孔地层中建造地下储气库图l示出了这种储气库的原理，天然气储库由含水砂层及一个不透气的背斜覆盖层组成，其性能和储气能力依据不同地质条件而有很大差别。

(3)利用盐矿层建造储气库利用盐矿层建造储气库储存天然气始于1 961年，目前全世界已建成盐穴储气库近50座，主要分布在美国和欧洲地区。

利用盐矿层建造储气库首先进行排盐，排盐设备流程如图2所示。

将井钻到盐层后，把各种管道安装至井下。

由工作泵将淡水通过内管压到岩盐层．饱和盐水从内管和溶解套管之间的管腔排出。

当通过几个测点测出的盐水饱和度达到一定值时，排除盐水的工作即可停止。

为了防止储气库顶部被盐水冲溶，要加入一种遮盖液，该液不溶于盐水，而浮于盐水表面。

在不断地扩大遮盖液量和改变溶解套管长度的同时，储气库的高度和直径也不断地扩大，直至达到要求为止。

天然地下储气库注采气工艺技术2．中原油田储气库管理中心3．中原油田培训中心摘要：地下储气库是输气管道的配套工程，用于满足季节调峰及管网事故应急。

通过深入分析地下储气库注采气运行特点及上下游调峰需求，结合气藏气体性质特征、气库工作参数和榆济管网工艺现状，研究形成适合中原地区枯竭气藏储气库的配套注采气工艺技术。

关键词：地下储气库；压缩机；三甘醇脱水；脱烃；管柱；井口安全控制系统地下储气库具有安全可靠、存储量大及运行成本低等优势，是干线输气管网重要的配套部分。

储气库主要用于季节调峰及突发事件应急供气，保障输气管道安全、平稳输气。

一、地面工艺流程在注气期间，来气由分输站输送至储气库注采站，经计量、分离、过滤和增压后，通过注采阀组、单井管线及采气树注人气井。

在采气期间，气井来气经单井管线、注采阀组、生产分离器、三甘醇脱水、丙烷脱烃、气体性质分析及超声波计量，再经输气管道。

注气工艺1、注气工艺流程储气库注气初期压力较低，随注气量的增加压力持续升高，注气期末注采井井口压力为24.0 MPa，地层压力达到上限工作压力[]。

注气量随着时间不同而变化，季节调峰期目标市场的最大注气量是8 月，为 167 x 104 m3/d，最小注气量是4 月，为 92 x 104 m3/d，因此注气系统设计规模为200 x l04 m3/d2、压缩机组参数注气压缩机是地下储气库的最关键设备，而压缩机工作参数选择的是否合理，关系到储气库的长期运行效率。

举例：根据榆林一济南输气管道输气压力计算，文 9 6 储气库注采站进站压力为5.91 ~6. 05 MPa，压缩机进气压力设计点为6.0MPa，允许波动范围5.0~ 7.0 MPa。

储气库的实际工作状况要求配套压缩机进口压力及排量范围要宽，以满足调峰量的要求，保证输气管线高效运行。

同时，考虑到储气库周期运行的特点，合理设计分配压缩机的1 级和2 级压缩比，满足在进气压力低时2 级出口温度不超规定，在进气压力高时一级负载不超过要求，在设计点时运行效率最高。

天然气的地下储气库建设与管理天然气作为一种重要的能源资源，在现代社会中扮演着重要的角色。

为了确保天然气的供应稳定和安全，地下储气库的建设与管理显得尤为重要。

本文将就天然气的地下储气库建设和管理进行探讨。

一、地下储气库的建设地下储气库是将天然气注入地下储存，并在需要时再次提取出来供应到市场。

在建设地下储气库时，需要考虑以下几个方面。

首先，选择合适的地理位置。

地下储气库的位置应具备以下条件：地质结构稳定、地表层土壤高度密闭、地下储层具备足够的储气能力和良好的封闭条件等。

此外，地下储气库的位置应尽可能靠近天然气供应区域和主要消费区域，以提高天然气的输送效率。

其次，进行储气库的设计和施工。

储气库一般分为地下和地上两部分，地下部分包括自然地下储层和人工碎屑岩储层，地上部分包括储气设施和相关配套设备。

在设计和施工时，需要考虑储气能力、安全性、环保性和经济性等因素，并遵循国家相关的法律法规。

最后，进行储气库的监测和调试。

储气库的建设完成后，需要对其进行监测和调试，以确保其正常运行和安全稳定。

监测工作包括对储气库的地质构造、压力变化、温度变化等进行实时监测，调试工作包括对储气库的设备和管道进行检验和测试。

二、地下储气库的管理地下储气库的管理是确保其安全和高效运行的关键。

以下是地下储气库管理中的几个重要方面。

首先，进行安全管理。

地下储气库的安全管理是防止事故和避免人员伤亡的关键。

安全管理工作包括对储气库的相关设备和管道进行定期检查和维护，确保其处于良好的工作状态。

此外，还需要建立健全的安全管理制度和应急预案，确保在突发事件发生时能够迅速做出反应并采取相应的措施。

其次，进行运营管理。

地下储气库的运营管理包括储气和释放等工作。

在储气过程中，需要根据市场需求和供应能力进行调控，确保储气库的气源充足。

在释放过程中，需要根据市场需求和天然气供应情况进行安排，以平衡天然气的供需关系。

此外，还需要合理安排储气库的运行周期，以最大程度地发挥其储气和释放的作用。

国外地下储气库的技术与发展最早的天然气地下储气库是1916年在美国利用枯竭气田建造的，开创了地下储气的先例。

迄今在世界各地天然气地下储气设备总有效容积约250Gm3，共建立了551座地下储气库，其中425座主要是利用枯竭油气田，83座是利用含水构造层，39座是利用含盐岩层，4座是利用废弃矿井。

到目前为止，美国、加拿大、丹麦、德国、法国、前苏联和英国等，对利用枯竭油气田建造地下储气库，都已有了多年的实践，并进行了系统的研究，积累了丰富的经验。

一、建设地下储气库的规划要点天然气地下储气库主要由地下储集层、气井及地面设施等基本部分构成。

地面设施包括压缩机站、集输系统、气体处理和计量站。

地下储气库的建设需具有一定条件，要符合储气要求的技术特性，主要包括：1、地质条件的选择地下储集层应具有较高渗透性(一般在250～1000 mD)的非固结砂层，以中细砂为特征，比较结果表明：非固结砂层构造的储气容量、运行气量和气田峰值都好于固结砂层。

顶部盖层密闭性能要好，以保证竖向和侧向不漏气，选取的顶部盖层一般是由压实的层状粘土和其它细粒矿物质所组成的页岩，为致密的不渗透岩层。

弱的水驱，以避免抽气时随储气压力的降低，边水和底水进入气藏，使气藏孔隙空间的体积缩小，有效容积减少，降低采收率。

要求能承受较大波动的日回采量和注入流量。

2、完整的技术数据首先必须有确定的储气库开发参数，主要包括原枯竭油气田的孔隙度、渗透率、储集层厚度分布等值线、原始地层压力、含水饱和度以及最大储气能力、全部井数和井口压力等，这些参数能说明地质构造特点和对输配系统的要求。

在掌握原始地层参数的基础上，还需要进行技术经济分析和各种方案的比较，包括确定储气库的总容积、有效容积、气帽容积；注入和排出燃气的功率消耗；储气库充气和排气所需的时间；钻井、地面设施及与输配系统的连接等所需的投资规模。

二、数值模拟分析的研究模拟分析是80年代开始兴起的，目前已成为油气母开发、设计和监控的最重要手段。

国外地下储气库的技术与发展地下储气库是一种能够储存天然气的地下地质结构。

它是由人工或天然形成的地下空洞或岩层孔隙系统，用于储存高压天然气。

国外地下储气库的技术与发展在过去几十年里取得了显著的进展。

本文将介绍国外地下储气库的技术和发展的主要方面。

首先，国外地下储气库的技术主要包括地质储层的选择和改造、注气和排气系统、储气库容量和压力管理系统、安全监测和控制系统等。

地质储层的选择是储气库设计的关键因素之一、国外地下储气库通常选择岩盐或油气田储层作为天然气的储存介质。

这些储层具有良好的密封性和稳定性，能够确保储气库中天然气的安全储存。

其次，注气和排气系统是地下储气库的核心设备。

注气系统将天然气注入储层中，而排气系统则将储层中的天然气释放出来。

这两个系统通常由管道网络、阀门、压缩机和泵组成。

注气和排气系统的设计要考虑到储气库的连续运行和安全性能。

储气库容量和压力管理系统是保证储气库正常运行的重要组成部分。

它们可以根据供需情况调节储气库的容量和压力，确保供应和需求的平衡。

储气库容量和压力管理系统通常由监测仪器、计算机控制系统和自动调节阀等组成。

安全监测和控制系统用于监测储气库的安全性能和控制其运行状态。

它包括气体泄漏监测系统、地质变形监测系统和火灾报警系统等。

这些系统能够及时发现储气库中的安全隐患，并采取相应的措施来控制和处理。

国外地下储气库的发展主要包括建设和改造现有储气库、增加储气库的容量和提高储气库的效率等方面。

建设和改造现有储气库是国外地下储气库发展的主要方式之一、这些项目通常包括新建储气库和改造现有天然气储存设施来提高其储气能力和运行效率。

增加储气库的容量是满足不断增长的天然气需求的重要途径。

国外地下储气库可以通过增加储气库的数量和提高单个储气库的容量来增加供应能力。

提高储气库的效率是国外地下储气库发展的另一个关键方面。

国外地下储气库开展了许多研究项目，通过改进储气库的设计和运行管理，提高储气库的效率和可靠性。