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

 

　　1　國外地下儲氣庫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

 

　　1.1國外地下儲氣庫現(xiàn)狀

 

　　1.1.1發(fā)展經(jīng)歷

 

　　從1915年加拿大首次在Wellland氣田開展儲氣試驗(yàn)到現(xiàn)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，平均每小時產(chǎn)出2.35億m3天然氣。縱觀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(wěn)發(fā)展3個階段，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(qū)的發(fā)達(dá)國家，各國的地下儲氣庫工作氣量與管網(wǎng)完善程度、用戶消費(fèi)結(jié)構(gòu)、進(jìn)口依存度密切相關(guān)，一般占年消費(fèi)量的13%～27%。

 

　　由于發(fā)達(dá)國家管網(wǎng)比較完善，用氣結(jié)構(gòu)以發(fā)電、燃?xì)鉃橹鳎瑢ν庖来娑冗_(dá)到和超過30%的國家，工作氣量一般達(dá)到消費(fèi)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(fèi)量比例越大，部分對外依存度超過50%的國家工作氣量占消費(fèi)量比例達(dá)到15%以上，如獨(dú)聯(lián)體國家烏克蘭、哈薩克斯坦等。

 

　　1.1.3 工作氣量規(guī)模

 

　　統(tǒng)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(guī)模小于5億m3的地下儲氣庫為549座，占比76%;4種類型地下儲氣庫中，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(yùn)營管理模式

 

　　國外地下儲氣庫運(yùn)營管理的基本模式是公司化運(yùn)營，隨著天然氣產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，地下儲氣庫運(yùn)營已經(jīng)發(fā)展為完全市場化的獨(dú)立運(yùn)營模式，目前發(fā)達(dá)國家地下儲氣庫公司約200多個。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(yīng)商承建和管理;②由城市燃?xì)夥咒N商建設(shè)和管理;③由獨(dú)立第三方建設(shè)和管理;④由多方合資建設(shè)和管理。運(yùn)營銷售有3種機(jī)制：①捆綁銷售型，地下儲氣庫與管道捆綁，通過管輸費(fèi)回收投資成本;②獨(dú)立倉儲型，由獨(dú)立經(jīng)營商經(jīng)營，收取存儲費(fèi);③市場價差型，類似于期貨買賣，低買高賣，賺取差價。

 

　　1.1.5 評價、篩選、建設(shè)和管理技術(shù)體系和流程

 

　　地下儲氣庫作為多專業(yè)聯(lián)合的系統(tǒng)工程，既要滿足調(diào)峰時的強(qiáng)注強(qiáng)采(其年度注采速度是氣藏開發(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、鉆采工藝及地面工藝等與氣田開發(fā)存在顯著的差異，需要建立相應(yīng)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、篩選、建設(shè)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(shè)計與造腔模擬技術(shù)等。這些技術(shù)運(yùn)用和實(shí)施為地下儲氣庫建設(shè)及安全運(yùn)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10～20年，全球?qū)Φ叵聝鈳煺{(diào)峰需求量將越來越大，地下儲氣庫數(shù)量和規(guī)模將會隨著需求量的增加不斷擴(kuò)大。根據(jù)IGU預(yù)測，到2030年地下儲氣庫調(diào)峰需求量將達(dá)到5030億m3，在現(xiàn)有地下儲氣庫基礎(chǔ)上，需要新建地下儲氣庫183座，預(yù)計需新增工作氣量1406億m3才能滿足今后的調(diào)峰需求。

 

　　同時，安全供氣與天然氣貿(mào)易的需求是地下儲氣庫增長的主要動力來源。一方面各國對天然氣戰(zhàn)略儲備愈加重視，加上天然氣對外依存度越來越高，必定會增加地下儲氣庫建設(shè)的緊迫性;另一方面受政治一體化進(jìn)程、地下儲氣庫建設(shè)的國際化、短期天然氣貿(mào)易的需要及環(huán)境保護(hù)與生態(tài)建設(shè)需要，地下儲氣庫建設(shè)也會有更多需求。

 

　　新的理念和技術(shù)進(jìn)步也將不斷推動地下儲氣庫發(fā)展。隨著科學(xué)及技術(shù)不斷發(fā)展，對地下儲氣庫建設(shè)提出了更高要求，新的理念和技術(shù)將會出現(xiàn)，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(jiān)測評價技術(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(guī)地下儲氣庫的前沿基礎(chǔ)研究，如地下巖洞建設(shè)地下儲氣庫的開挖與控制技術(shù)等。

 

　　2　國內(nèi)地下儲氣庫前景及面臨挑戰(zhàn)

 

　　2.1　國內(nèi)地下儲氣庫現(xiàn)狀

 

　　2.1.1建設(shè)現(xiàn)狀

 

　　中國地下儲氣庫發(fā)展始于20世紀(jì)90代初，經(jīng)過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(diào)節(jié)區(qū)域平衡供氣方面發(fā)揮了重要的作用。截至2015年，國內(nèi)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(fèi)量的3%左右，其中中石油10座，形成調(diào)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(shè)地下儲氣庫以外，城市燃?xì)馄髽I(yè)和地方燃?xì)馄髽I(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(xiàn)狀

 

　　現(xiàn)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(yīng)商承建和管理，作為長輸管道配套工程。如中石油目前建設(shè)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、陜京線等管網(wǎng)季節(jié)性調(diào)峰、管線事故應(yīng)急供氣和國家戰(zhàn)略儲備氣源，發(fā)揮相關(guān)區(qū)域調(diào)峰供氣、穩(wěn)定供應(yīng)作用，由國家財政資金支持建設(shè);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、陜京線等管網(wǎng)季節(jié)性調(diào)峰、應(yīng)急供氣氣源，由公司出資建設(shè)。中石化建成的2座地下儲氣庫，主要由石油公司出資建設(shè)，相應(yīng)管道公司管理。

 

　　2.1.3技術(shù)現(xiàn)狀

 

　　國內(nèi)地下儲氣庫經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展，在地下儲氣庫建庫技術(shù)方面取得長足的進(jìn)步，已經(jīng)在地下儲氣庫地質(zhì)評價、鉆完井、注采工藝、地面工藝、運(yùn)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(nèi)地下儲氣庫建設(shè)、安全運(yùn)行提供有力的技術(shù)支撐。

 

　　2.2 國內(nèi)地下儲氣庫發(fā)展前景

 

　　2.2.1未來調(diào)峰需求量大，發(fā)展前景廣闊

 

　　盡管當(dāng)前新形勢下天然氣需求量增速放緩，供應(yīng)寬松，但隨著大氣治理的迫切需要、城鎮(zhèn)化加快、碳減排與碳交易市場即將建立，中長遠(yuǎn)期天然氣需求量將有巨大增長。據(jù)預(yù)測，2030年全國天然氣消費(fèi)量將達(dá)到4000億m3，對外依存度將超過40%，按照國際平均水平12%測算，調(diào)峰需求量將達(dá)到480億m3，我國現(xiàn)有地下儲氣庫調(diào)峰設(shè)施僅180億m3，地下儲氣庫建設(shè)正處于黃金發(fā)展期。

 

　　2.2.2 油氣管網(wǎng)體制改革，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

 

　　國外地下儲氣庫在天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中經(jīng)歷從垂直一體化管理到獨(dú)立市場化運(yùn)營過程。當(dāng)前國內(nèi)天然氣市場化程度較低、天然氣價格機(jī)制未完善、政府監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)不健全。

 

　　隨著天然氣市場發(fā)展不斷成熟，天然氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，政府對天然氣產(chǎn)業(yè)的法律法規(guī)和監(jiān)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，成為自負(fù)盈虧的市場主體，成為天然氣產(chǎn)業(yè)鏈中的獨(dú)立環(huán)節(jié)，獨(dú)立運(yùn)營，這是市場規(guī)律發(fā)展的必然。近年來，國家加大對天然氣市場化改革推進(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，未來市場化運(yùn)作是主要趨勢。

 

　　2.3　面臨的主要挑戰(zhàn)

 

　　2.3.1 建設(shè)明顯滯后，調(diào)峰能力不足

 

　　國內(nèi)地下儲氣庫業(yè)務(wù)尚未成為天然氣業(yè)務(wù)獨(dú)立環(huán)節(jié)，地下儲氣庫作為管道項目配套工程，建設(shè)速度明顯滯后于管道建設(shè)。近年來，國內(nèi)天然氣管道建設(shè)發(fā)展迅速，建成投運(yùn)天然氣管網(wǎng)已達(dá)7.3萬km，而現(xiàn)有地下儲氣庫調(diào)峰能力僅54萬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(diào)峰除了地下儲氣庫外，需要通過氣田放大壓差、壓減用戶等作為補(bǔ)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(qū)與消費(fèi)市場分離，建庫資源分布不均，資源區(qū)主要集中在中西部地區(qū)，而天然氣的主要用戶市場在東部地區(qū)，重點(diǎn)消費(fèi)市場區(qū)域內(nèi)優(yōu)質(zhì)建庫目標(biāo)十分稀缺。主要消費(fèi)市場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造破碎、陸相沉積環(huán)境復(fù)雜。氣藏建庫以中低滲氣藏為主，部分氣庫埋深達(dá)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(fù)雜，工程建設(shè)難度大，以鉆完井為代表的工程質(zhì)量問題屢有發(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(xiàn)了漏失、固井質(zhì)量差、套管破損等嚴(yán)重復(fù)雜事故，地下儲氣庫單井鉆井成本約6000萬元，部分井鉆井成本超過1億元;西南XGS地下儲氣庫兩口水平井多次出現(xiàn)復(fù)雜情況，鉆井周期分別高達(dá)523天和490天，鉆井成本大幅上升，超過方案設(shè)計的50%以上。

 

　　2.3.3 建設(shè)處于初級階段，安全、科學(xué)運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)不足

 

　　我國地下儲氣庫起步晚，建設(shè)歷程相對較短，盡管目前在地下儲氣庫動態(tài)監(jiān)測、跟蹤評價、優(yōu)化預(yù)測等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但仍然面臨很多問題和挑戰(zhàn)，如建庫理念轉(zhuǎn)變、庫容參數(shù)優(yōu)化技術(shù)等。當(dāng)前投運(yùn)的地下儲氣庫(群)未實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)、循環(huán)過渡到周期注采運(yùn)行全過程一體化管理，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(shè)、管理、使用主體相對分離

 

　　現(xiàn)有大型石油公司內(nèi)部地下儲氣庫投資主體、建設(shè)主體和運(yùn)營主體交錯復(fù)雜，地下儲氣庫業(yè)務(wù)多頭管理，環(huán)節(jié)復(fù)雜，職責(zé)分散，一定程度上不利于地下儲氣庫業(yè)務(wù)健康可持續(xù)發(fā)展。

 

　　2.3.5 未實(shí)行單獨(dú)核算，難以體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益

 

　　歐美國家實(shí)行天然氣峰谷價。美國天然氣價格冬季高、夏季低，一般相差50%以上;法國實(shí)行冬夏價差，冬季氣價是夏季的1.2～1.5倍，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)目前沒有實(shí)現(xiàn)冬夏氣價峰谷差和調(diào)峰氣價，價格形式單一，未能真實(shí)反映不同用戶的用氣特征和用氣需求，無差別價格不能調(diào)節(jié)天然氣需求量的峰谷差。地下儲氣庫作為長輸管網(wǎng)配套基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)有政策將地下儲氣庫天然氣納入管道氣氣價管理，沒有單獨(dú)進(jìn)行地下儲氣庫核算，投資通過管輸費(fèi)進(jìn)行回收，其效益主要體現(xiàn)在管道整體運(yùn)行效益上，不利于地下儲氣庫持續(xù)建設(shè)和運(yùn)營。

 

　　3　國內(nèi)地下儲氣庫發(fā)展對策與建議

 

　　3.1　強(qiáng)化戰(zhàn)略布局，穩(wěn)步推進(jìn)地下儲氣庫建設(shè)

 

　　考慮長遠(yuǎn)天然氣業(yè)務(wù)發(fā)展需要，結(jié)合國內(nèi)建庫資源分布特點(diǎn)，應(yīng)強(qiáng)化地下儲氣庫戰(zhàn)略規(guī)劃布局。首先國家層面應(yīng)協(xié)調(diào)企業(yè)、地方，按照“總體規(guī)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(shè);其次在重點(diǎn)消費(fèi)地區(qū)和管網(wǎng)樞紐發(fā)達(dá)地區(qū)加大庫址篩選評價，優(yōu)選枯竭氣藏改建地下儲氣庫;最后應(yīng)轉(zhuǎn)變建庫理念，擴(kuò)大庫址篩選范圍，在有條件地區(qū)開展含水層地下儲氣庫專項研究和系統(tǒng)先導(dǎo)試驗(yàn)，探索水層地下儲氣庫建庫的相關(guān)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

 

　　3.2　建立專業(yè)技術(shù)和管理團(tuán)隊，加大科研攻關(guān)力度

 

　　考慮國內(nèi)地下儲氣庫業(yè)務(wù)今后發(fā)展，一方面應(yīng)建立地下、井、地面三位一體的技術(shù)和管理團(tuán)隊，加強(qiáng)對地下儲氣庫動態(tài)跟蹤評價與管理，完善相關(guān)機(jī)制，培養(yǎng)造就一支素質(zhì)高，技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的專業(yè)團(tuán)隊，為地下儲氣庫建設(shè)與發(fā)展提供保障;另一方面持續(xù)開展地下儲氣庫建庫技術(shù)攻關(guān)，針對不同類型地下儲氣庫開展地質(zhì)評價與氣藏工程、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等方面的核心技術(shù)攻關(guān)，為地下儲氣庫建設(shè)提供技術(shù)支持。

 

　　3.3　逐步形成配套的地下儲氣庫建設(shè)經(jīng)營管理模式

 

　　國內(nèi)地下儲氣庫建設(shè)與經(jīng)營應(yīng)遵循其市場發(fā)展的客觀規(guī)律，可以實(shí)施“兩步走”的策略。現(xiàn)階段以滿足調(diào)峰需求為目標(biāo)，國家層面完善相關(guān)政策法規(guī)，由石油公司為主組織實(shí)施與運(yùn)營管理，適當(dāng)引進(jìn)資本，逐步開放市場，按照“誰投資、誰受益”的原則進(jìn)行管理，當(dāng)前地下儲氣庫業(yè)務(wù)可以按照補(bǔ)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(以下簡稱國家發(fā)改委)關(guān)于基準(zhǔn)門站價格管理可以上浮20%的相關(guān)要求，考慮在門站價格環(huán)節(jié)增加儲氣成本的可行性。

 

　　中遠(yuǎn)期來看，逐步開展國家戰(zhàn)略儲備的建設(shè)，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)改委申請專項建設(shè)國家戰(zhàn)略儲備庫資金，支持地下儲氣庫建設(shè);二是隨著天然氣價格市場化，地下儲氣庫業(yè)務(wù)采取公司化運(yùn)作、專業(yè)化建設(shè)、效益化運(yùn)行方式，從建設(shè)主體來看，將趨向多元化，天然氣供銷商、燃?xì)夤镜榷伎梢詤⑴c地下儲氣庫建設(shè)，從經(jīng)營模式來看，按照“誰建庫，誰受益，誰用庫，誰出錢”的原則進(jìn)行收費(fèi)，完全由市場決定，采取“倉儲式”經(jīng)營模式將成為主流。

 

　　4　結(jié)論

 

　　1)國外地下儲氣庫建設(shè)與運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)表明：在地下儲氣庫規(guī)劃方面，應(yīng)早規(guī)劃、早研究、早建設(shè)、早運(yùn)行;在建設(shè)總體規(guī)模上，地下儲氣庫工作氣量比例應(yīng)超過消費(fèi)量的10%，才能有效保障調(diào)峰和安全平穩(wěn)供氣的需要;在地下儲氣庫建設(shè)類型和規(guī)模上，首選枯竭油氣藏，當(dāng)管網(wǎng)成熟和完善時，工作氣量小于5億m3氣藏型地下儲氣庫目標(biāo)是建設(shè)主體;在管理模式上，專業(yè)化建設(shè)、市場化運(yùn)營是地下儲氣庫建設(shè)與經(jīng)營管理的主要模式。

 

　　2)中國地下儲氣庫經(jīng)過20多年的建設(shè)，已取得一定的成績，未來隨著天然氣調(diào)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)將迎來新機(jī)遇，但是也面臨著建設(shè)滯后、調(diào)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(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)不足、經(jīng)濟(jì)效益難以最大限度發(fā)揮、相應(yīng)的監(jiān)管體系不完善等諸多挑戰(zhàn)和困難。

 

　　3)國內(nèi)地下儲氣庫建設(shè)處于早期發(fā)展階段，應(yīng)遵循客觀發(fā)展規(guī)律，面對當(dāng)前地下儲氣庫建設(shè)運(yùn)營、政策管理和經(jīng)濟(jì)效益方面的挑戰(zhàn)，要積極應(yīng)對。首先應(yīng)強(qiáng)化戰(zhàn)略布局，加大庫址篩選力度;其次建立專業(yè)技術(shù)和管理團(tuán)隊，加大地下儲氣庫技術(shù)科研攻關(guān)力度;最后隨著國內(nèi)天然氣市場化進(jìn)程的推進(jìn)及相關(guān)法規(guī)政策的完善，引進(jìn)多元化建設(shè)主體，采取“倉儲式”的經(jīng)營模式將是今后地下儲氣庫業(yè)務(wù)發(fā)展的主要趨勢。

 

　　來源：中石油勘探開發(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(yàn)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 錢品淑 李春

圖片來源：找項目網(wǎng)