《我国储气库建设实现原创技术突破》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-03-15
  • 3月15日,随着一座座储气库供气阀门陆续关闭,今年的供暖季平稳度过。

    这当中,我国天然气储气库建设的技术突破功不可没。

    中国石油勘探开发研究院首席专家郑得文介绍,地下储气库是天然气上、中、下游产业产供储销体系中的关键一环,其保障国家能源安全和国计民生的“饭碗”作用至关重要。

    2017年,我国北方部分地区一度出现天然气供应紧张的局面,暴露出我国在天然气生产、供应、储备、销售等环节存在一些不足。2018年2月,习近平总书记作出加强天然气产供储销体系建设的重要指示。随后,国家发改委、国家能源局联合印发《关于加快储气设施建设和完善储气调峰辅助服务市场机制的意见》,要求供气企业有不低于合同年销售量10%的储气能力。

    “天然气大发展势头强劲,储气能力不足仍是制约我国天然气业务可持续高质量发展的瓶颈。”郑得文说。

    同时,复杂的地质条件让我国储气库建设面临一系列严峻挑战。“国外储气库经过百余年发展,类型多样、体系完备,为国内提供了宝贵的借鉴经验。”郑得文说,但国外以浅层简单构造、中高渗储层为主的储气库建设与运行技术,难以解决中国复杂深层储气库建库的关键难题。

    由中国石油勘探开发研究院马新华教授领衔的团队,向这一难题发起攻关。面对中国复杂断块、中低渗近枯竭气藏建库的世界级难题,经过近30年科技攻关,该团队形成了四大特色建库配套综合技术。一是创新形成了复杂断块气藏储气库动态密封、高速注采渗流等建库关键理论与方法,创造了埋藏最深、运行压力最高、井底压差最大等建库世界纪录。二是枯竭气藏储气库超低压地层钻井堵漏、交变载荷防裂隙固井、交变工况注采管柱设计等技术基本成熟,支撑了国内气藏储气库的大规模建设。三是研制高压大排量往复式注气压缩机组,打破进口垄断。四是建立全生命周期的安全管控体系,研制井下泄漏检测、注采管柱氦气密封检测等安全检测装备,性能达到国外同类产品水平。

    在此过程中形成的一批技术、装备、产品与软件,支撑建成了中国石油24座储气库。

    郑得文介绍,“十四五”期间,我国确定了加快地下储库建设的总体规划,根据需求中石油新建储气库调峰能力逾百亿方,也就是说,要用5年时间完成前20年新建调峰能力总和,责任重大,任务艰巨。

    中国石油地下储气库技术攻关向新的建库需求与“卡脖子”技术开展新一轮攻关,针对一系列科学、技术、工程等问题,设置了“复杂储气库地质密封性评价与库容高效利用技术研究”等6项共性研究课题和“复杂断块高质量储气建设”等5项示范工程,勠力实现储气库建设技术攻关新突破。

    中国石油地下储气库技术攻关团队牵头申报“国家能源地下储气库研发中心”的工作也正在紧锣密鼓地进行。

    据介绍,国家能源地下储气库研发中心批准成立后,将着力打造我国储气库原创技术研发策源地,在保障国内天然气安全平稳供应、以科技支撑快速推进公司储气能力建设、解决公司复杂储气库重大生产难题以及实现资源整合提升科技创新能力等方面,发挥积极的推动作用。“并将为实现国家‘2025年全国集约储气能力达550—600亿方,2030年达到600—700亿方,2035年达到700—800亿方’的目标作出重要贡献。”郑得文说。

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    • 编译者:guokm
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    • 日前,国家发改委副主任连维良表示,为保障能源安全,将着力加强储备,未来将新增50亿立方米以上天然气储气设施,同时引导重点能源生产企业和大用户加强社会责任储备。 作为重要储气设施,地下储气库是天然气供应链中的重要组成部分,被称为天然气“银行”,在我国天然气调峰、安全保供中发挥重要作用。但随着我国天然气消费的快速增长,储气能力不足给天然气安全平稳供应带来风险。数据显示,2021年我国地下储气库工作气量约为170亿立方米,在当年天然气消费量中占比不足5%,远未达到12%的世界平均水平,加大了冬季保供压力。 中国石油勘探开发研究院储气库工程首席专家郑得文表示,天然气产供储销体系建设任重道远。“开展我国天然气地下储气库布局研究、加强关键技术攻关,对于推进储气库建设、提升国家能源安全保障能力、促进我国经济长效发展有着重要的现实意义。” 保供“硬核担当” 国际燃气联盟发布的数据显示,截至2021年,全世界约有695座地下储气库,总工作气量达4165亿立方米,约占全球天然气年消费量的12%。其中,欧美发达国家的这一数据为20%-25%,地下储气库在天然气供应安全中作用突出。 “我们虽然起步晚但建设速度快,经过近20年的努力,我国储气库建设实现了从无到有、从小规模应用到形成大规模产业的飞跃,已经成为世界上储气库建设发展最快的国家。”郑得文说,“尽管与发达国家之间还存在一定差距,但是我们用20年的时间,就走过了国外50年的发展道路。” “储气库建设是天然气产业发展到一定程度必不可少的环节,目前储气库调峰和保供的作用日益凸显。”郑得文说,“比如刚刚结束的供暖季,中国石油24座储气库供气突破110亿立方米,日最大供气能力达1.6亿立方米,与国内自产气、进口管道气和LNG联合保供。” 例如,辽河油田辽河储气库群周期采气量达22.2亿立方米,同比增加4.32亿立方米,创历史新高;单日调峰能力最高突破3000万立方米,较去年翻番,日调峰增量位居全国首位。此外,本轮采气周期共有36口井参与保供,为历年之最。 “不过,我国现有的地下储气库尚无法满足当前天然气的调峰需要。为改善这一局面,政府、供气企业都在切实推进地下储气库建设。”某参与储气库建设督导工作的业内人士说,“未来储气库的建设进度必然加快,储气调峰能力的改善将为天然气消费快速增长提供有力保障。” “储气设施要建,但也要赚钱” 2010年,我国天然气表观消费量仅为1083亿立方米。到2020年,这一数字已达到3600亿立方米,年均增长量约260亿立方米,年均增速达14%。预计2025年,我国天然气消费量将超过4500亿立方米。以天然气消费量的12%为地下储气库最低工作气量计算,2020年我国储气库工作气量应为432亿立方米,2025年需进一步提升至540亿立方米。 但目前,我国储气库建设仍存在资源地域分配不均衡、产权界定不清晰、标准规范不健全、盈利水平偏低、投资主体单一和市场化程度不高等诸多“障碍”。 当前,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、盐穴储气库以及废弃矿坑储气库。受访人士均表示,目前国内对于枯竭油气藏等资源的所有权问题尚无规范,既无强制退出机制也无相应二级市场,导致其失去了作为资产的融资功能。同时,其他3种受多种因素影响,建设规模也非常有限。 此外,调峰气价不明确也限制了企业建设储气库的热情。“由于各级管输储存费用、用途等不同,各地区的天然气价格不尽相同,价格体系复杂,调峰价格直接影响了企业建设储气库的动力。”上述参与储气库建设督导工作的业内人士说。 “现在最大的问题是投资回报渠道和运营机制不完善。储气设施要建,但也要赚钱。但目前还没有系统的收益机制,需要在实践中探索并尽快出台支持政策。” 上述参与储气库建设督导工作的业内人士补充说。 由于储气库垫底气费用约占总投资的一半,目前受储气库区位及资源渠道限制,大部分垫底气源为进口管道气与LNG,资金沉淀严重,极大增加了设施建设和后期运营成本。 据郑得文透露,垫底气相关补贴政策有望近期出台,届时将极大缓解企业资金压力,调动企业建设积极性。 “单纯依靠中国石油、中国石化等企业不现实,应探索推动社会资本参与。但也不能一拥而上,合理有序建设,完善盈利模式和收益机制更为重要。” 北京世创能源咨询公司首席研究员杨建红建议。 技术支撑跨越发展 据郑得文介绍,由于我国库址资源地质条件复杂,储气库建设十分艰难。最初,按照国外成熟的建库方法建造,设计符合率也只有70%左右,目前这类储气库工作气量的占比仍未达标。 要实现“2025年全国集约储气能力达550亿立方米-600亿立方米,占全国天然气表观消费量的12.7%-13.9%。2030年达到600亿立方米-700亿立方米,2035年达到700-800亿立方米”的目标,离不开技术的不断攻关。 “‘十四五’期间,我国确定了加快地下储库建设的总体规划,根据需求,中国石油将新建储气库调峰能力超过112亿立方米。也就是说,我们要用5年时间完成前20年新建调峰能力的总和,责任重大、任务艰巨。”郑得文表示。 郑得文进一步介绍,“经过从‘十一五’到‘十三五’的连续攻关,我国已形成自己的复杂地质条件建库理论和技术方法,以及产品和装备。最核心装备的‘卡脖子’技术解决了,配套的一些小精尖设备和产品也已实现了国产化。” “但油藏建库在国内属于新类型,配套技术还有短板。我们的攻关团队已开展油藏建库选址评价研究,在塔里木、冀东、辽河和吉林等油田筛选了一批库址资源,开展油藏建库配套技术攻关。未来还将攻克大面积低渗岩性气藏甜点区建库,这属于气藏建库新方式,在国内外尚属首次。而复杂连通老腔储气属于盐穴储气新领域,建库速度快、潜力大,国际尚无先例,我们将针对张兴、叶县等薄盐层库址开展多井型造腔工艺优化。”郑得文表示。 “下一步,将选择一个断块群来整体建库,难度更大。我们也在加快研发应用智能化调峰保供的智慧平台,通过数字化手段实现储气库用气调配的最优方案,精准供气。”郑得文说。 受访人士均表示,未来,可加速推进“小而快”的储气库建设,创造盈利空间,吸引更多资本进入。同时从规划、建设、运行各环节进行监管,促进储气库建设良性发展。(本报记者 渠沛然)
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    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-03-29
    • 3月15日,随着一座座储气库供气阀门陆续关闭,中国石油储气库冬供任务圆满完成。“本周期冬供,中国石油储气库实现供气已突破110亿立方米,日最大供气能力达1.6亿立方米,与国内自产气、进口管道气和液化天然气联合保供,经受住了严寒考验,没有出现‘气荒’。这离不开我国天然气储气库建设的技术突破。”中国石油勘探开发研究院储库工程首席技术专家郑得文表示。 历经近30年的探索研究,由中国石油领衔的中国储气库建设技术水平已跻身世界前列。复杂断块气藏储气库建库技术已处于国际领先水平,复杂盐层直井单腔建库技术支撑了中国盐穴储气库高效建设。被誉为储气库“心脏”的高压注气压缩机实现了国产化,储气库钻完井固井特色技术系列化。储气能力建设快速增长逐渐满足了国内天然气的调峰需求,为保障国家天然气供应安全发挥了“压舱石”作用。 攻克难题 储气能力跃升前十 2009年,一股寒流袭击了我国大江南北。浙江、湖南、湖北等省纷纷出现天然气“断气”现象,影响了人们日常生活。为满足全国天然气供应需求,中国石油迅速开展新一轮选址评价攻关。 “国外储气库经过百余年发展,类型多样、体系完备,为我国提供了宝贵的借鉴经验。”郑得文介绍,但国外以浅层简单构造、中高渗储层为主的储气库建设与运行技术,难以解决我国复杂深层储气库建库的关键难题。 “把劣势变优势,攻克世界难题,我们就能实现‘弯道超车’。”中国石油储气库建设总负责人马新华教授坚信。历经多年科技攻关,马新华团队建立了中国复杂地质条件储气库理论技术体系,牵头编制了多项行业标准,取得了一批具有自主知识产权的技术、装备、产品与软件,实现了中石油“十三五”期间储气库调峰能力跃上百亿立方米规模。 目前,中国石油已建成24座储气库,正在建设一批新的储气库,储气能力由“十二五”前的20亿立方米跃升至近140亿立方米,使中国的储气能力一举跃升至世界前十位,在全球范围内储气库建设领域彰显了中国速度。 直面挑战 形成四大特色技术 伴随着我国天然气消费的快速增长,储气能力不足造成天然气安全平稳供应矛盾进一步加剧,我国天然气对外依存度高达44%。中国石油地下储气库技术攻关团队直面挑战,依托中石油重大科技专项,向新的建库需求与“关键原创技术”开展攻关。 面对中国复杂断块、中低渗近枯竭气藏建库的世界级难题,中石油储气库联合团队攻关形成了四大特色建库配套综合技术。 一是创新形成复杂断块气藏储气库动态密封、高速注采渗流等建库关键理论与方法,创造了埋藏最深、运行压力最高、井底压差最大等世界纪录;二是枯竭气藏储气库超低压地层钻井堵漏、交变载荷防裂隙固井、交变工况注采管柱设计等技术基本成熟,支撑了国内气藏储气库的大规模建设;三是研制高压大排量往复式注气压缩机组,打破进口垄断;四是建立全生命周期的安全管控体系,研制井下泄漏检测、注采管柱氦气密封检测等安全检测装备,性能达到国外同类产品水平。 同时,复杂多夹层低品位盐层直井单腔建库技术取得突破,建成了亚洲第一座金坛盐穴储气库,为我国盐穴储气库规模建设提供了技术支撑。 压缩机被誉为储气库的“心脏”。多年来,我国无法生产高压大排量压缩机,储气库建设初期全部靠国外进口,成本高,时间长,制约了储气库快速建设。为打通“卡点”,国内企业积极攻关,中石油成都压缩机厂制造出达到世界先进水平的压缩机,储气库有了“中国心脏”。 世界上储气库井最深的在中国、压力最高的在中国,对固井水泥提出严苛要求。中石油攻关团队历经多次实验攻关,生产出国产深层固井水泥,固井成功率达到100%,耐压性、抗温性、高弹性均达到世界先进水平。 联合攻关 保障国家能源安全 “十四五”期间,我国提出加快地下储库建设的总体规划,确定了“2025年全国集约储气能力逾500亿立方米、2030年逾600亿立方米、2035年逾700亿立方米”的目标,要求中石油用5年时间完成以往20年新建调峰能力总和。 为此,中国石油由勘探院牵头,依托储气分公司等7家储气建设单位,联合中石油工程技术研究院等科研院所和企业,围绕公司在役库达容、新库建设、安全管控和智能化四大方向,制订了理论技术、生产应用、创新能力提升等攻关目标。针对一系列科学、技术、工程等问题,该团队设置了“复杂储气库地质密封性评价与库容高效利用技术研究”等6项共性研究课题和“复杂断块群高质量储气建设”等5项示范工程,勠力实现储气库建设技术攻关新突破。 针对油藏建库问题,攻关团队开展油藏建库选址评价研究,筛选了一批库址资源,开展油藏建库配套技术攻关;针对水层和矿坑等新领域建库问题,攻关团队探索新技术;力争取得新突破;针对复杂连通盐穴老腔储气问题,攻关团队研发多井型工艺与多储气空间利用技术。 此外,中国石油地下储气库技术攻关团队牵头申报国家能源地下储气库研发中心。该中心批准成立后,将着力打造我国储气库原创技术研发策源地,在保障国内天然气安全平稳供应、以科技支撑快速推进我国储气能力建设、解决复杂储气库重大生产难题以及实现资源整合提升科技创新能力等方面,发挥积极的推动作用。