地下储气库技术--

＊展长虹,博士研究生,1973年生;1998年哈尔滨建筑大学硕士毕业。

现为哈尔滨工业大学博士研究生。

地址:(150090)哈尔滨工业大学二区861号。

电话:(0451)6282622。

利用含水层建造地下储气库展长虹＊　焦文玲　廉乐明(哈尔滨工业大学) 严铭卿(中国市政工程华北设计研究院) 展长虹等.利用含水层建造地下储气库.天然气工业,2001;21(4):88～91摘　要　地下储气库在燃气的开发和利用过程中担当重要角色,可以优化供气系统,满足天然气调峰、事故应急和战略储备,用作一种潜在的价格套利与贸易保值的工具等,具有其它储气设施无法比拟的优势。

地下储气库调峰量占年用气量的11%。

建造地下储气库应当首选枯竭的油气藏,但对一些无此地质条件的地区来说,则应首先考虑利用地下含水层来建造储气库。

尤其对“西气东输”工程所经过的长江三角洲地区来说,选择利用含水层储气方案是适宜的,从外国引进天然气,也必然会涉及到用含水层储气的问题。

文章就如何利用地下含水层建造储气库的基本内容和研究方向进行系统、简要的论述。

主题词　含水层　地下储气库　地质　设计　数值模拟地下储气库情况简介 发达国家的地下储气库工业已相当成熟。

至1993年底全世界共建各种类型的地下储气库554座,其中枯竭油气藏储气库有425座,占储气库总数的76.7%;含水层地下储气库共有82座,占总数的14.8%;盐穴44座,占7.9%;由废矿井改建的储气库有3座,占0.5%。

含水岩层储气库的储气量大约占所有储库储气量的20%。

我国已建成的2座地下储气库是大庆喇嘛甸和天津大港大张坨储气库。

前者系为解决大庆油区季节用气不均衡而建,属油气藏气顶结构的地下储气库。

该库现注气10000×104m 3/a ,采气8000×104m 3/a 〔1〕。

后者为解决首都北京的季节调峰问题而建,系陕京输气配套工程,属枯竭油气田型地下储气库,该储气库每年可提供用气6×108m 3,在2000年冬季用气高峰时每天可供气300×104m 3,到2001年日供气可达500×104m 3。

论地下储气库储气规模的确定摘要：随着我国经济快速的增长，对能源的需要越来越大。

地下储气库是天然气生产调峰和天然气资源储备的最佳选择，是保证天然气安全供应的基本手段，因此地下储气库的储气规模是设计地下储气库的重要参数,其包括注采季节不断交替注入或采出的工作气量、突发事件应急储存的气量和气垫气量三部分。

同时对储气库建设中气垫气和工作气之间的比例关系作一探讨。

从而提出我国地下储气库建设技术需求及建议。

关键词：地下储气库储气规模建设技术所谓地下储气库的储气规模,即为地下储气库库容或称为地下储气库总储气能力,它是设计地下储气库的重要参数,需要根据天然气利用市场各类用气负荷的特点、供气可靠性和应急储备,超前作出预测,以便选择大小合适的储气构造,建设地下储气库。

地下储气库储气规范包括注采季节不断交替注入或采出的工作气量、突发事件应急储存的气量和气垫量三部分。

为满足天然气利用市场季节调峰和突发性事件应急储存的需要,管网系统必须与地下储气库相匹配,平衡储存与供应。

一、预测季调峰气量在建设地下储气库之前,由于天然气供销系统的要求和储气量问题与客观气候条件变化密切相关,因此季调峰气量的大小必须超前预测。

预测确定季调峰气量的方法很多。

天然气工业发达国家根据大量的气象数据,如大气温度、晴天、多云天、雪天等因素,已开发出预测软件,既可预测出每小时、每天的用气量,也可预测出季节不平衡用气量,是一种精确度较高的预测方法。

我国天然气工业刚刚起步,对于利用天然气较早的大城市可通过多年的大量数据积累、统计、分析,得出平均消费量下的用气月不均衡系数,由此预测为补偿一年内天然气供给与消费之间的季调峰储气量。

由于预测超前,因而不可避免地造成预测值与实际值之间的偏差,如多年的平均气温波动、早冬、晚春或例外低温等,均会造成用气量急剧增加。

为此,在上述预测的基础上,季调峰气量增加10%~20%。

对于未利用天然气消费的大城市,预测季调峰气量可参照世界经验确定。

地下水封石洞液化石油气储库设计导则说到地下水封，可能有些小伙伴会觉得这听起来挺神秘的。

其实这只是通过地底下的水层或者水封层，来确保气体在被储存时不与空气接触。

你看，就像咱们常常说的“水火无情”，如果没有这个水封层，LPG和空气接触到一起，那就相当于给火种点上了火。

也就是说，水封层就像是那层保护膜，稳得一塌糊涂。

你要知道，这种技术不仅能确保气体不泄漏，还能有效减少火灾和爆炸的风险。

你说，这么一来，不光是厂家、工人，连咱们普通老百姓的安全都能得到保障，谁不乐意呢？再说到石洞，别看名字挺吓人的，实际上就是一处天然或者人工的地下洞穴，用来储存这些气体。

你可以把它想象成一个超级巨大的“隐形大冰箱”，但不是用来装冰淇淋，而是装液化石油气。

石洞的优点多着呢，不仅能避免天气、自然灾害对气体的影响，洞口还可以通过控制水封层的厚度来调节储存环境。

石洞的选址可是有讲究的。

要选在那些地质稳定，地下水不容易渗透的地方，不然哪怕有点小问题也可能影响储存安全。

所以啊，这样的储气库就像是给液化石油气找了个既安全又舒适的家。

但是，咱们要知道，这种储气库的设计并不是简单的事儿。

设计师可得精打细算，每一个环节都不能马虎。

比如，石洞的密封性得保证好，这个密封可不是随便找个土封上就完事了。

设计的时候要考虑到不同的压力、温度，甚至是气体的膨胀性。

光是这些，咱们就得认真琢磨琢磨怎么做最合适。

你看，设计师们简直就是地下工程的“魔术师”，他们得把这些复杂的要求都一一实现，才能让地下储气库平稳运行。

那场景就像是精密手表的齿轮一样，每一部分都得恰到好处，不能有半点差错。

当然了，除了设计，这种储气库的建设也得找对人干，绝不是随便找几个施工队就能搞定的。

工人们得在地下施工，还得面对各种不确定的地质情况。

这就要求他们得有过硬的技术和丰富的经验，毕竟，施工中的一点失误，都可能带来不可预测的风险。

所以啊，在建这种储气库时，施工队的技术和责任心比啥都重要。

反正，看到这些地下储气库，咱就得心里有底：这不仅仅是石洞储气，它还是一座“地下堡垒”，在默默守护咱们的安全。

天　然　气　工　业Natural Gas Industry第41卷第3期2021年 3月· 127 ·盐穴地下储气库产业链增值增效技术思路王 文 权华北石油管理局有限公司江苏储气库分公司摘要：目前中国盐穴地下储气库的建设一般都是通过“盐企—气企”以一种“先采盐、后储气”的方式合作进行的，产业模式单一，存在着低值低效等不足，如何利用建设和管理新技术实现盐穴地下储气库产业链的增值增效、优化产业发展模式是备受关注的难点问题。

为此，通过分析中国盐穴地下储气库产业链的现状，剖析了当前产业模式低值低效的弊端及其原因，梳理了产业相关技术，提出了增值增效技术思路和新的协作模式，并对新模式的实施和发展提出了建议和展望。

研究结果表明：①当前产业模式的低值低效问题主要体现在卤水处理效率低、垫底气长期被占压、大量废弃老腔闲置等方面；②“边采盐、边储气”“气—液往复式互替”“气电联动调峰”等技术思路可以为盐穴地下储气库产业链增值增效提供支撑；③基于上述技术思路，提出了一种颇具优势的盐穴地下储气库产业链增值增效协作新模式。

结论认为, 新模式通过改进造腔方式、充分利用老腔、引入压缩空气储能技术等，使得不同储能之间形成联动关系，既可以盘活垫底气资源和剩余卤水资源，又能够提高建库效率，实现气、电联动调峰，可以实现盐穴地下储气库产业的增值增效。

关键词：盐穴地下储气库；产业链；增值增效；技术思路；卤水处理；垫底气利用；气—液往复式互替；气、电联动调峰DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2021.03.015Technical ideas of value and efficiency increase forsalt-cavern underground gas storage industry chainWANG Wenquan(Jiangsu Gas Storage Branch , PetroChina Huabei Petroleum Administration Co . Ltd ., Zhenjiang , Jiangsu 212004, China )Natural Gas Industry, Vol.41, No.3, p.127-132, 3/25/2021. (ISSN 1000-0976; In Chinese)Abstract: At present, the construction of salt-cavern underground gas storage in China is generally carried out through the cooperation of "salt enterprises and gas enterprises" in the pattern of "salt extraction first and then gas storage". This industry model is simple and has the disadvantages of low value and low efficiency. The difficulty concerned lies in how to make use of the new construction and manage-ment technologies to increase the value and efficiency of salt-cavern underground gas storage industry chain and optimize the industry development model. In this paper, the present situation of China's salt-cavern underground gas storage industry chain was analyzed, and the defects and causes of the low value and efficiency in the current industry model were dissected. Then, the related technologies were sorted out and technical ideas and a new cooperation mode for value and efficiency increase were put forward. Finally, the suggestions on and prospect of the implementation and development of the new mode were illustrated. And the following research results were obtained. First, the low value and low efficiency in the current industry model are mainly presented as the low efficiency of brine treatment, the long-term unavailability of cushion gas, the idle of a large number of abandoned cavities, etc. Second, the technical ideas of "salt ex-traction and gas storage at the same time", "gas-liquid reciprocating replacement" and "gas-electricity linkage peak shaving" can provide the support for the value and efficiency increase of salt-cavern underground gas storage industry chain. Third, an advantageous coopera-tion mode for the value and efficiency increase of salt-cavern underground gas storage industry chain is newly put forward based on the above technical ideas. In conclusion, in the new mode, different storage energies are linked by improving the solution mining method, making full use of old cavities and introducing the compressed air energy storage technology, which can not only revitalize cushion gas resources and remaining brine resources, but also improve gas storage construction efficiency and realize gas-electricity linkage peak shaving, so as to increase the value and efficiency of salt-cavern underground gas storage industry.Keywords: Salt-cavern underground gas storage; Industry chain; Value and efficiency increase; Technical idea; Brine treatment; Utiliza-tion of cushion gas; Gas-liquid reciprocating replacement; Gas-electricity linkage peak shaving基金项目：中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目“地下储气库关键技术研究与应用”子课题“盐穴储气库加快建产工程试验研究”（编号：2015E-4008）。

储气库老井封堵及新钻井固井技术现状储气库是指用来储存天然气的地下设施，其主要组成部分包括地下贮气库和与之相连的气泡泄放井。

储气库老井封堵技术是指对已经使用过的储气库地下贮气井进行封堵，防止气体泄漏和地下水污染。

新钻井固井技术是指在建设新的储气库地下贮气井时，对井眼进行密封，确保气体安全储存。

储气库老井封堵技术可以分为机械封堵、密闭封堵和化学封堵三种方法。

机械封堵是通过在井下选择合适的封堵器进行封堵，如锁井器、封堵器和封堵阀门等。

密闭封堵是通过在贮气库地下贮气井内注入特定的封堵剂，使井筒和井眼之间形成一个密闭的区域。

化学封堵则是通过在井下注入化学品，使地层中的泥岩膨胀形成封堵带。

随着储气库老井封堵技术的不断发展，新的封堵材料和封堵方法被引入，以提高封堵效果和持久性。

水泥浆封堵材料广泛应用于储气库老井封堵中，其具有固化快、强度高和耐温性好等特点。

封堵前需进行储气库老井井筒的分析评价，以确定封堵效果和封堵材料的使用量。

相比于储气库老井封堵技术，新钻井固井技术更加注重井眼的密封和井壁的加固，以提高井身的完整性和气密性。

新钻井固井技术主要包括固井材料的选择和固井工艺的优化。

固井材料的选择通常考虑其封堵性能和耐高温、耐腐蚀、耐裂纹等特性。

固井工艺的优化包括固井液的设计和注入方式的优化，以确保固井质量和钻进效率。

新钻井固井技术中的一个关键问题是井体与固井材料间的粘结力，即固井胶结质量。

常见的提高固井胶结质量的方法包括增加固井材料的附着面积、调整固井液性质和增加固井液的注入压力。

还可采用添加剂来改善钻井液和固井液的性能，以提高固井质量。

储气库老井封堵技术和新钻井固井技术在储气库安全运行中起着重要作用。

通过不断改进和创新，可以提高封堵效果和固井质量，确保储气库地下设施的安全和可靠性。

压缩空气储能地下盐穴储气库设计规程一、前言1.1 目的本规程旨在规范地下盐穴储气库设计过程，保证其安全、稳定、高效运行，促进储气库技术的发展和应用。

1.2 适用范围本规程适用于压缩空气储能地下盐穴储气库的设计，包括项目前期选址、工程勘察、储气库结构设计、设备选型等方面。

二、地下盐穴储气库选址2.1 地质条件（1）地下盐穴储气库选址应优先选择盐层地质条件良好的地区，避免地质灾害风险。

（2）地下盐穴储气库选址应考虑地质构造、地下水情况、地下盐层厚度和盐层完整性等因素。

2.2 环境影响评价进行地下盐穴储气库选址时应进行环境影响评价，评估项目对周边环境的影响并作出合理的环境保护措施。

三、地下盐穴储气库工程勘察3.1 盐层勘探进行盐层勘探，获取盐层地下结构、盐层岩石力学性质、地下水情况等数据，为后续设计提供可靠的依据。

3.2 开挖条件评估评估地下盐穴开挖对地下水、地表环境、地质构造等方面的影响，根据评估结果确定开挖方案。

四、地下盐穴储气库结构设计4.1 地下盐穴布置根据盐层勘探数据，合理布置地下盐穴储气库结构，确保储气库的容量和稳定性。

4.2 盐穴支护设计进行盐穴支护设计，选择合适的支护材料和支护结构，确保盐穴的稳定性和安全性。

4.3 出入口设计设计出入口结构，确保运输设备和人员能够顺利进出盐穴，同时考虑防爆、防火等安全因素。

五、设备选型5.1 压缩机选择合适的压缩机设备，考虑储气库的容量和运行需求，确保压缩机具有稳定、高效的运行性能。

5.2 储气容器选择具有高强度、耐腐蚀的储气容器，确保储气过程安全可靠。

5.3 排放装置设计合理的排放装置，确保盐穴内的压缩空气排放安全、高效。

六、安全保障措施6.1 防火防爆措施在地下盐穴储气库设计中应设置完善的防火防爆设施，确保储气库的安全运行。

6.2 监测系统建立完善的监测系统，对地下盐穴储气库的运行情况进行实时监测，并制定相应的预警和应急措施。

七、结论地下盐穴储气库设计规程的制定和执行，对于推动地下盐穴储气库技术的发展和应用具有重要意义。

储气库地下工程施工方案1. 项目背景储气库是一种用于储存天然气、液化天然气等能源的设施，它能够在天然气需求低谷时储存天然气，并在需求高峰时释放气体，以满足能源需求。

储气库地下工程是为了建设储气库而进行的挖掘、支护、封闭等工程活动的总称，其施工方案的设计和实施非常关键。

2. 施工前的准备工作在进行储气库地下工程施工之前，需要进行一系列的准备工作，包括地质勘探、环境影响评价、工程设计等。

地质勘探是为了了解地下岩层的情况和地表地下水等情况，环境影响评价是为了评估施工对周围环境的影响，工程设计是为了确定具体的施工方案和工程实施的参数等。

3. 施工方案确定根据前期调研资料，储气库地下工程施工方案确定如下：（1）施工单位：确定施工单位，具备地下工程施工经验和资质。

（2）工程范围：确定储气库地下工程的范围和具体位置。

（3）施工方法：确定具体的施工方法，包括钻井、爆破、爆破支护、隧道掘进等。

（4）施工设备：确定施工所需的设备和材料，包括起重机、钻机、爆破器材等。

（5）工程时间表：制定详细的工程进度和时间表。

4. 施工实施（1）地面平整：在施工前，需对施工区域进行地面平整，确保施工区域稳定。

（2）钻井爆破：采用钻井爆破的方式进行地下岩层的开采，确保施工区域的平整和稳定。

（3）支护固化：对爆破开采的地下岩层进行支护固化，确保施工区域的安全。

（4）地下设施建设：进行地下储气库设施的建设，包括储气库的主体结构和管线设施的布设。

（5）地下水排除：对施工过程中遇到的地下水进行排除，确保施工区域的干燥。

（6）环境监测：对施工过程中的环境影响进行监测，确保施工过程不对周围环境造成损害。

5. 施工管理在施工过程中，需要进行施工管理，包括质量管理、安全管理、进度管理等。

质量管理是为了确保施工质量，安全管理是为了确保施工安全，进度管理是为了确保施工进度。

6. 施工验收施工完成后，需要进行施工验收，包括工程质量验收、安全验收等。

工程质量验收是为了确认施工质量符合相关标准，安全验收是为了确认施工安全符合相关标准。

储气库1 地下储气库特点与类型地下储气库是将长输管道输送来的商品天然气重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏，一般建设在靠近下游天然气用户城市的附近。

与地面球罐等方式相比较，地下储气库具有以下优点：储存量大，机动性强，调峰范围广；经济合理，虽然造价高，但是经久耐用，使用年限长达30～50年或更长；安全系数大，安全性远远高于地面设施。

目前世界上典型的天然气地下储气库类型有4种：枯竭油气藏储气库、含水层储气库、盐穴储气库、废弃矿坑储气库。

① 枯竭油气藏储气库枯竭油气藏储气库利用枯竭的气层或油层而建设，是目前最常用、最经济的一种地下储气形式，具有造价低、运行可靠的特点。

目前全球共有此类储气库逾400座，占地下储气库总数的75%以上。

② 含水层储气库用高压气体注入含水层的孔隙中将水排走，并在非渗透性的含水层盖层下直接形成储气场所。

含水层储气库是仅次于枯竭油气藏储气库的另一种大型地下储气库形式。

目前全球共有逾80座含水层储气库，占地下储气库总数的15%左右。

③ 盐穴储气库在地下盐层中通过水溶解盐而形成空穴，用来储存天然气。

从规模上看，盐穴储气库的容积远小于枯竭油气藏储气库和含水层储气库，单位有效容积的造价高，成本高，而且溶盐造穴需要花费几年的时间。

但盐穴储气的优点是储气库的利用率较高，注气时间短，垫层气用量少，需要时可以将垫层气完全采出。

目前世界上有盐穴储气库共44座，占地下储气库总数的8%。

④ 废弃矿坑储气库利用废弃的符合储气条件的矿坑进行储气。

目前这类储气库数量较少，主要原因在于大量废弃的矿坑技术经济条件难以符合要求。

2 国际上地下储气库发展地下储气库的历史可以上溯到20世纪初。

1915年。

加拿大建成世界上第一座地下储气库。

到目前为止，全世界有地下储气库550座左右，可以进行调峰的气量约3500×10m。

这些储气库分属不同国家的逾100家公司，其中既有储气量超1000×10m的天然气上下游一体化的大型跨国公司，也有仅单纯经营1～2座地下储气库的小公司。

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地下储气库站场工艺流程是指天然气从注入到储存、再到采出和输送的整个过程。

本文将详细介绍地下储气库站场的工艺流程，包括注入系统、储存系统、采出系统和输送系统等关键环节。

二、注入系统预处理阶段：在天然气注入地下储气库之前，需要对其进行预处理，以去除其中的杂质和水分。

第1章 地下储气库天然气优点——现代化城市和电力生产的首选燃料。

天然气使用的特殊性。

蕴藏量分布十分不均；具有不均匀性；供气量不能随用气同步供给。

1例如：北京2000年12月，用气高峰时平均每天1236万立方米，陕京管线即使满负荷运行，也不能满足要求；而在2000年4月的低峰，平均每天377万立方米，陕京管线只能低效运行。

城镇大型或中型燃气系统都需要采取调峰储气措施。

北京2008年用气53万亿立方米。

220世纪燃气工业的一项主要技术成就是利用开采后的枯竭油气田、地下含水层、含盐岩层或废矿井来建造天然气地下储气库，来最大限度的满足城市用气，保证供气稳定可靠，目前地下储气是对城市用天然气进行季节性调峰的最合理、有效的方式之一。

地下储存天然气有哪些优点？3地下储存天然气优点：储气容量大、节省建筑地面储罐投资、不受气候影响、维护管理简便、安全可靠、不影响城镇美化规划、不污染环境、投资省、见效快、能合理调节用气不平衡等优点，具有其它储气设施无法比拟优势。

41．1地下储气库概述最早的天然气地下储存是在1916年，在美国利用废弃的气田所建造的地下储气库。

至1993年底全世界共建各种类型的地下储气库554座，其中：枯竭油气藏储气库425座，76.7%；含水层地下储气库有82座，14.8%；盐穴44座，7.9%；废矿井改建的储气库有3座，占0.5%。

5目前世界大城市中凡有条件的城市周围都建有地下储气库，如法国巴黎4座；俄罗斯莫斯科4座；美国洛杉矶5座；现代化城市的燃气管网系统与地下储气库已形成不可分割的整体。

67810×3m 3m 610×3m 目前我国已建成2座地下储气库，分别是大庆喇嘛甸储气库和天津大港大张坨储气库。

前者属油气藏气顶结构的地下储气库。

后者为解决首都北京的季节调峰问题而建，系陕京输气配套工程，属枯竭油气田型地下储气库，该储气库每年可提供用气6，在2000年冬季用气高峰时每天可供气3，到2001年日供气可达5。