在眾多調峰方式中，地下儲氣庫是當今世界上最主要的天然氣儲存方式和調峰手段。中國天然氣工業(yè)已經(jīng)步入快速發(fā)展的軌道，隨著(zhù)天然氣需求量的日益增加、進(jìn)口氣量的持續快速增長(cháng)以及國內大型長(cháng)輸管道工程的提速建設，天然氣儲存和調峰矛盾日益突出。如何實(shí)現地下儲氣庫業(yè)務(wù)可持續發(fā)展已成為我國天然氣產(chǎn)業(yè)面臨的主要問(wèn)題之一。

 

　　1　國外地下儲氣庫現狀及發(fā)展趨勢

 

　　1.1國外地下儲氣庫現狀

 

　　1.1.1發(fā)展經(jīng)歷

 

　　從1915年加拿大首次在Wellland氣田開(kāi)展儲氣試驗到現在，全球已建成715座地下儲氣庫，共計23007口采氣井，總工作氣量為3930億m3，平均每小時(shí)產(chǎn)出2.35億m3天然氣?？v觀(guān)國外地下儲氣庫的發(fā)展歷程，一般需經(jīng)歷初期發(fā)展、快速發(fā)展和平穩發(fā)展3個(gè)階段，以美國和俄羅斯為例，地下儲氣庫發(fā)展初期分別經(jīng)歷13年和15年，快速發(fā)展期分別為46年和35年。

 

　　1.1.2 地下儲氣庫分布

 

　　全球66%的地下儲氣庫工作氣量主要分布在北美、歐盟等地區的發(fā)達國家，各國的地下儲氣庫工作氣量與管網(wǎng)完善程度、用戶(hù)消費結構、進(jìn)口依存度密切相關(guān)，一般占年消費量的13%～27%。

 

　　由于發(fā)達國家管網(wǎng)比較完善，用氣結構以發(fā)電、燃氣為主，對外依存度達到和超過(guò)30%的國家，工作氣量一般達到消費量的12%以上，如法國、德國等。并且天然氣對外依存度越高，地下儲氣庫工作氣量占消費量比例越大，部分對外依存度超過(guò)50%的國家工作氣量占消費量比例達到15%以上，如獨聯(lián)體國家烏克蘭、哈薩克斯坦等。

 

　　1.1.3 工作氣量規模

 

　　統計表明，全球地下儲氣庫平均工作氣量為5.5億m3，工作氣量規模小于5億m3的地下儲氣庫為549座，占比76%;4種類(lèi)型地下儲氣庫中，氣藏型地下儲氣庫工作氣量最大，約占總工作氣量的75%，含水層型地下儲氣庫占12%，鹽穴型地下儲氣庫占7%，油藏型地下儲氣庫6%。

 

　　1.1.4運營(yíng)管理模式

 

　　國外地下儲氣庫運營(yíng)管理的基本模式是公司化運營(yíng)，隨著(zhù)天然氣產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，地下儲氣庫運營(yíng)已經(jīng)發(fā)展為完全市場(chǎng)化的獨立運營(yíng)模式，目前發(fā)達國家地下儲氣庫公司約200多個(gè)。其中地下儲氣庫建庫管理主要有4種模式：①由天然氣供應商承建和管理;②由城市燃氣分銷(xiāo)商建設和管理;③由獨立第三方建設和管理;④由多方合資建設和管理。運營(yíng)銷(xiāo)售有3種機制：①捆綁銷(xiāo)售型，地下儲氣庫與管道捆綁，通過(guò)管輸費回收投資成本;②獨立倉儲型，由獨立經(jīng)營(yíng)商經(jīng)營(yíng)，收取存儲費;③市場(chǎng)價(jià)差型，類(lèi)似于期貨買(mǎi)賣(mài)，低買(mǎi)高賣(mài)，賺取差價(jià)。

 

　　1.1.5 評價(jià)、篩選、建設和管理技術(shù)體系和流程

 

　　地下儲氣庫作為多專(zhuān)業(yè)聯(lián)合的系統工程，既要滿(mǎn)足調峰時(shí)的強注強采(其年度注采速度是氣藏開(kāi)發(fā)的20～30倍)，又要保證高度的安全。在高低壓力頻繁交替變化的情況下保證30～50年的使用壽命，對密封性要求很高，這一特點(diǎn)決定地質(zhì)評價(jià)、鉆采工藝及地面工藝等與氣田開(kāi)發(fā)存在顯著(zhù)的差異，需要建立相應的配套技術(shù)。目前國際上已基本形成一套成熟的地下儲氣庫評價(jià)、篩選、建設和管理的技術(shù)體系和核心技術(shù)，如全生命周期的氣藏模擬技術(shù)、鹽穴單腔優(yōu)化設計與造腔模擬技術(shù)等。這些技術(shù)運用和實(shí)施為地下儲氣庫建設及安全運行提供了有力的保障。

 

　　1.2　國外地下儲氣庫主要發(fā)展趨勢

 

　　未來(lái)10～20年，全球對地下儲氣庫調峰需求量將越來(lái)越大，地下儲氣庫數量和規模將會(huì )隨著(zhù)需求量的增加不斷擴大。根據IGU預測，到2030年地下儲氣庫調峰需求量將達到5030億m3，在現有地下儲氣庫基礎上，需要新建地下儲氣庫183座，預計需新增工作氣量1406億m3才能滿(mǎn)足今后的調峰需求。

 

　　同時(shí)，安全供氣與天然氣貿易的需求是地下儲氣庫增長(cháng)的主要動(dòng)力來(lái)源。一方面各國對天然氣戰略?xún)溆又匾?，加上天然氣對外依存度越?lái)越高，必定會(huì )增加地下儲氣庫建設的緊迫性;另一方面受政治一體化進(jìn)程、地下儲氣庫建設的國際化、短期天然氣貿易的需要及環(huán)境保護與生態(tài)建設需要，地下儲氣庫建設也會(huì )有更多需求。

 

　　新的理念和技術(shù)進(jìn)步也將不斷推動(dòng)地下儲氣庫發(fā)展。隨著(zhù)科學(xué)及技術(shù)不斷發(fā)展，對地下儲氣庫建設提出了更高要求，新的理念和技術(shù)將會(huì )出現，如提高地下儲氣庫的利用效率優(yōu)化技術(shù)，安全風(fēng)險監測評價(jià)技術(shù)等;含水層地下儲氣庫領(lǐng)域建庫與注采模擬技術(shù)，減少墊氣量混相技術(shù)等;非常規地下儲氣庫的前沿基礎研究，如地下巖洞建設地下儲氣庫的開(kāi)挖與控制技術(shù)等。

 

　　2　國內地下儲氣庫前景及面臨挑戰

 

　　2.1　國內地下儲氣庫現狀

 

　　2.1.1建設現狀

 

　　中國地下儲氣庫發(fā)展始于20世紀90代初，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，地下儲氣庫在平衡天然氣管網(wǎng)的壓力和輸氣量、調節區域平衡供氣方面發(fā)揮了重要的作用。截至2015年，國內已建成地下儲氣庫(群)12座，形成工作氣量約54億m3，僅占消費量的3%左右，其中中石油10座，形成調峰能力52億m3;中石化建成地下儲氣庫2座，形成工作量2億m3。除了大型石油公司建設地下儲氣庫以外，城市燃氣企業(yè)和地方燃氣企業(yè)也在積極自行籌建，如港華金壇儲氣庫、云南能投等地下儲氣庫。

 

　　2.1.2 管理現狀

 

　　現階段中國天然氣產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)決定地下儲氣庫業(yè)務(wù)發(fā)展只能沿襲歐美國家的早期模式，主要由天然氣供應商承建和管理，作為長(cháng)輸管道配套工程。如中石油目前建設10座地下儲氣庫，其中遼河雙6等六座地下儲氣庫(群)主要是作為西氣東輸二線(xiàn)、陜京線(xiàn)等管網(wǎng)季節性調峰、管線(xiàn)事故應急供氣和國家戰略?xún)錃庠?，發(fā)揮相關(guān)區域調峰供氣、穩定供應作用，由國家財政資金支持建設;大港板橋、江蘇金壇等4座地下儲氣庫(群)主要作為西氣東輸、陜京線(xiàn)等管網(wǎng)季節性調峰、應急供氣氣源，由公司出資建設。中石化建成的2座地下儲氣庫，主要由石油公司出資建設，相應管道公司管理。

 

　　2.1.3技術(shù)現狀

 

　　國內地下儲氣庫經(jīng)過(guò)多年的建設與發(fā)展，在地下儲氣庫建庫技術(shù)方面取得長(cháng)足的進(jìn)步，已經(jīng)在地下儲氣庫地質(zhì)評價(jià)、鉆完井、注采工藝、地面工藝、運行保障等方面形成5項技術(shù)系列，24項核心技術(shù)。這些技術(shù)為國內地下儲氣庫建設、安全運行提供有力的技術(shù)支撐。

 

　　2.2 國內地下儲氣庫發(fā)展前景

 

　　2.2.1未來(lái)調峰需求量大，發(fā)展前景廣闊

 

　　盡管當前新形勢下天然氣需求量增速放緩，供應寬松，但隨著(zhù)大氣治理的迫切需要、城鎮化加快、碳減排與碳交易市場(chǎng)即將建立，中長(cháng)遠期天然氣需求量將有巨大增長(cháng)。據預測，2030年全國天然氣消費量將達到4000億m3，對外依存度將超過(guò)40%，按照國際平均水平12%測算，調峰需求量將達到480億m3，我國現有地下儲氣庫調峰設施僅180億m3，地下儲氣庫建設正處于黃金發(fā)展期。

 

　　2.2.2 油氣管網(wǎng)體制改革，機遇與挑戰并存

 

　　國外地下儲氣庫在天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷從垂直一體化管理到獨立市場(chǎng)化運營(yíng)過(guò)程。當前國內天然氣市場(chǎng)化程度較低、天然氣價(jià)格機制未完善、政府監督管理機構不健全。

 

　　隨著(zhù)天然氣市場(chǎng)發(fā)展不斷成熟，天然氣基礎設施建設不斷完善，政府對天然氣產(chǎn)業(yè)的法律法規和監管政策不斷健全，儲氣業(yè)務(wù)將逐漸從管道公司中分離出來(lái)，成為自負盈虧的市場(chǎng)主體，成為天然氣產(chǎn)業(yè)鏈中的獨立環(huán)節，獨立運營(yíng)，這是市場(chǎng)規律發(fā)展的必然。近年來(lái)，國家加大對天然氣市場(chǎng)化改革推進(jìn)力度，已相繼出臺一系列配套政策，地下儲氣庫業(yè)務(wù)與天然氣管輸分離，未來(lái)市場(chǎng)化運作是主要趨勢。

 

　　2.3　面臨的主要挑戰

 

　　2.3.1 建設明顯滯后，調峰能力不足

 

　　國內地下儲氣庫業(yè)務(wù)尚未成為天然氣業(yè)務(wù)獨立環(huán)節，地下儲氣庫作為管道項目配套工程，建設速度明顯滯后于管道建設。近年來(lái)，國內天然氣管道建設發(fā)展迅速，建成投運天然氣管網(wǎng)已達7.3萬(wàn)km，而現有地下儲氣庫調峰能力僅54萬(wàn)m3，與我國快速發(fā)展的天然氣產(chǎn)業(yè)不匹配，同國外12%的平均水平相比也存在很大差距。目前冬季調峰除了地下儲氣庫外，需要通過(guò)氣田放大壓差、壓減用戶(hù)等作為補充手段。

 

　　2.3.2 優(yōu)質(zhì)庫源缺乏，建庫成本高

 

　　我國的天然氣資源區與消費市場(chǎng)分離，建庫資源分布不均，資源區主要集中在中西部地區，而天然氣的主要用戶(hù)市場(chǎng)在東部地區，重點(diǎn)消費市場(chǎng)區域內優(yōu)質(zhì)建庫目標十分稀缺。主要消費市場(chǎng)區地質(zhì)構造破碎、陸相沉積環(huán)境復雜。氣藏建庫以中低滲氣藏為主，部分氣庫埋深達到4500m(世界上95%的氣藏型地下儲氣庫埋深低于2500m);鹽穴建庫以陸相鹽湖沉積鹽層為主，夾層多、品位低、部分埋深接近2000m(世界上95%的鹽穴型地下儲氣庫埋深低于1500m)。

 

　　由于地質(zhì)條件復雜，工程建設難度大，以鉆完井為代表的工程質(zhì)量問(wèn)題屢有發(fā)生，投資成本大幅升高。如北方BQ庫群完鉆8的口水平井中有6口出現了漏失、固井質(zhì)量差、套管破損等嚴重復雜事故，地下儲氣庫單井鉆井成本約6000萬(wàn)元，部分井鉆井成本超過(guò)1億元;西南XGS地下儲氣庫兩口水平井多次出現復雜情況，鉆井周期分別高達523天和490天，鉆井成本大幅上升，超過(guò)方案設計的50%以上。

 

　　2.3.3 建設處于初級階段，安全、科學(xué)運行管理經(jīng)驗不足

 

　　我國地下儲氣庫起步晚，建設歷程相對較短，盡管目前在地下儲氣庫動(dòng)態(tài)監測、跟蹤評價(jià)、優(yōu)化預測等方面積累了一定的經(jīng)驗，但仍然面臨很多問(wèn)題和挑戰，如建庫理念轉變、庫容參數優(yōu)化技術(shù)等。當前投運的地下儲氣庫(群)未實(shí)現投產(chǎn)、循環(huán)過(guò)渡到周期注采運行全過(guò)程一體化管理，基于地質(zhì)、井筒和地面三位一體的完整性管理處于初級階段。

 

　　2.3.4 建設、管理、使用主體相對分離

 

　　現有大型石油公司內部地下儲氣庫投資主體、建設主體和運營(yíng)主體交錯復雜，地下儲氣庫業(yè)務(wù)多頭管理，環(huán)節復雜，職責分散，一定程度上不利于地下儲氣庫業(yè)務(wù)健康可持續發(fā)展。

 

　　2.3.5 未實(shí)行單獨核算，難以體現經(jīng)濟效益

 

　　歐美國家實(shí)行天然氣峰谷價(jià)。美國天然氣價(jià)格冬季高、夏季低，一般相差50%以上;法國實(shí)行冬夏價(jià)差，冬季氣價(jià)是夏季的1.2～1.5倍，可以實(shí)現經(jīng)濟效益。國內目前沒(méi)有實(shí)現冬夏氣價(jià)峰谷差和調峰氣價(jià)，價(jià)格形式單一，未能真實(shí)反映不同用戶(hù)的用氣特征和用氣需求，無(wú)差別價(jià)格不能調節天然氣需求量的峰谷差。地下儲氣庫作為長(cháng)輸管網(wǎng)配套基礎設施，現有政策將地下儲氣庫天然氣納入管道氣氣價(jià)管理，沒(méi)有單獨進(jìn)行地下儲氣庫核算，投資通過(guò)管輸費進(jìn)行回收，其效益主要體現在管道整體運行效益上，不利于地下儲氣庫持續建設和運營(yíng)。

 

　　3　國內地下儲氣庫發(fā)展對策與建議

 

　　3.1　強化戰略布局，穩步推進(jìn)地下儲氣庫建設

 

　　考慮長(cháng)遠天然氣業(yè)務(wù)發(fā)展需要，結合國內建庫資源分布特點(diǎn)，應強化地下儲氣庫戰略規劃布局。首先國家層面應協(xié)調企業(yè)、地方，按照“總體規劃，分步實(shí)施，突出重點(diǎn)”的原則，分步實(shí)施地下儲氣庫建設;其次在重點(diǎn)消費地區和管網(wǎng)樞紐發(fā)達地區加大庫址篩選評價(jià)，優(yōu)選枯竭氣藏改建地下儲氣庫;最后應轉變建庫理念，擴大庫址篩選范圍，在有條件地區開(kāi)展含水層地下儲氣庫專(zhuān)項研究和系統先導試驗，探索水層地下儲氣庫建庫的相關(guān)技術(shù)和經(jīng)驗。

 

　　3.2　建立專(zhuān)業(yè)技術(shù)和管理團隊，加大科研攻關(guān)力度

 

　　考慮國內地下儲氣庫業(yè)務(wù)今后發(fā)展，一方面應建立地下、井、地面三位一體的技術(shù)和管理團隊，加強對地下儲氣庫動(dòng)態(tài)跟蹤評價(jià)與管理，完善相關(guān)機制，培養造就一支素質(zhì)高，技術(shù)實(shí)力強的專(zhuān)業(yè)團隊，為地下儲氣庫建設與發(fā)展提供保障;另一方面持續開(kāi)展地下儲氣庫建庫技術(shù)攻關(guān)，針對不同類(lèi)型地下儲氣庫開(kāi)展地質(zhì)評價(jià)與氣藏工程、鉆完井工程、注采工程、地面配套工藝及地下儲氣庫完整性評價(jià)等方面的核心技術(shù)攻關(guān)，為地下儲氣庫建設提供技術(shù)支持。

 

　　3.3　逐步形成配套的地下儲氣庫建設經(jīng)營(yíng)管理模式

 

　　國內地下儲氣庫建設與經(jīng)營(yíng)應遵循其市場(chǎng)發(fā)展的客觀(guān)規律，可以實(shí)施“兩步走”的策略?，F階段以滿(mǎn)足調峰需求為目標，國家層面完善相關(guān)政策法規，由石油公司為主組織實(shí)施與運營(yíng)管理，適當引進(jìn)資本，逐步開(kāi)放市場(chǎng)，按照“誰(shuí)投資、誰(shuí)受益”的原則進(jìn)行管理，當前地下儲氣庫業(yè)務(wù)可以按照補償成本、合理收益原則確定成本，參照中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì )(以下簡(jiǎn)稱(chēng)國家發(fā)改委)關(guān)于基準門(mén)站價(jià)格管理可以上浮20%的相關(guān)要求，考慮在門(mén)站價(jià)格環(huán)節增加儲氣成本的可行性。

 

　　中遠期來(lái)看，逐步開(kāi)展國家戰略?xún)涞慕ㄔO，一是申請國家利用企業(yè)所得稅返還資金政策或向國家發(fā)改委申請專(zhuān)項建設國家戰略?xún)鋷熨Y金，支持地下儲氣庫建設;二是隨著(zhù)天然氣價(jià)格市場(chǎng)化，地下儲氣庫業(yè)務(wù)采取公司化運作、專(zhuān)業(yè)化建設、效益化運行方式，從建設主體來(lái)看，將趨向多元化，天然氣供銷(xiāo)商、燃氣公司等都可以參與地下儲氣庫建設，從經(jīng)營(yíng)模式來(lái)看，按照“誰(shuí)建庫，誰(shuí)受益，誰(shuí)用庫，誰(shuí)出錢(qián)”的原則進(jìn)行收費，完全由市場(chǎng)決定，采取“倉儲式”經(jīng)營(yíng)模式將成為主流。

 

　　4　結論

 

　　1)國外地下儲氣庫建設與運營(yíng)管理經(jīng)驗表明：在地下儲氣庫規劃方面，應早規劃、早研究、早建設、早運行;在建設總體規模上，地下儲氣庫工作氣量比例應超過(guò)消費量的10%，才能有效保障調峰和安全平穩供氣的需要;在地下儲氣庫建設類(lèi)型和規模上，首選枯竭油氣藏，當管網(wǎng)成熟和完善時(shí)，工作氣量小于5億m3氣藏型地下儲氣庫目標是建設主體;在管理模式上，專(zhuān)業(yè)化建設、市場(chǎng)化運營(yíng)是地下儲氣庫建設與經(jīng)營(yíng)管理的主要模式。

 

　　2)中國地下儲氣庫經(jīng)過(guò)20多年的建設，已取得一定的成績(jì)，未來(lái)隨著(zhù)天然氣調峰需求量的增大及油氣管網(wǎng)體制改革的推進(jìn)，地下儲氣庫業(yè)務(wù)將迎來(lái)新機遇，但是也面臨著(zhù)建設滯后、調峰能力不足、優(yōu)質(zhì)建庫資源缺乏、建庫技術(shù)體系及安全運營(yíng)管理經(jīng)驗不足、經(jīng)濟效益難以最大限度發(fā)揮、相應的監管體系不完善等諸多挑戰和困難。

 

　　3)國內地下儲氣庫建設處于早期發(fā)展階段，應遵循客觀(guān)發(fā)展規律，面對當前地下儲氣庫建設運營(yíng)、政策管理和經(jīng)濟效益方面的挑戰，要積極應對。首先應強化戰略布局，加大庫址篩選力度;其次建立專(zhuān)業(yè)技術(shù)和管理團隊，加大地下儲氣庫技術(shù)科研攻關(guān)力度;最后隨著(zhù)國內天然氣市場(chǎng)化進(jìn)程的推進(jìn)及相關(guān)法規政策的完善，引進(jìn)多元化建設主體，采取“倉儲式”的經(jīng)營(yíng)模式將是今后地下儲氣庫業(yè)務(wù)發(fā)展的主要趨勢。

 

　　來(lái)源：中石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院　中石油油氣地下儲庫工程重點(diǎn)實(shí)驗室 中石油勘探與生產(chǎn)分公司 ， 文/張剛雄 李彬 鄭得文 丁國生 魏歡 錢(qián)品淑 李春

圖片來(lái)源：找項目網(wǎng)