相國寺儲氣庫是西南地區(qū)首座地下儲氣庫，在保障川渝及京津冀地區(qū)季節(jié)調(diào)峰、事故應(yīng)急及天然氣儲備方面發(fā)揮著重要作用。西南油氣田 供圖
“今天中國建造儲氣庫的技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，中國天然氣工業(yè)的一大‘卡脖子’技術(shù)終于突破了！”金之鈞院士說。
1月4日，在“100億立方米復(fù)雜地質(zhì)條件天然氣地下儲氣庫成套技術(shù)及工業(yè)化科技成果鑒定會”上，評委會的10多位院士和專家一致認(rèn)為，我國復(fù)雜地質(zhì)條件下大型儲氣庫選址和建庫技術(shù)國際領(lǐng)先。
人們不禁要問，地下儲氣庫是個啥？這個“卡脖子”技術(shù)難在哪兒，是如何突破的？
其實(shí)，地下儲氣庫就是一個裝天然氣的“儲存器”，是將天然氣重新注入地下可以保存氣體的空間而形成的人工氣田或人工氣藏。其集季節(jié)調(diào)峰、事故應(yīng)急供氣、國家能源戰(zhàn)略儲備等功能于一身。目前，我國有25座地下儲氣庫，其中23座是氣藏型儲氣庫，2座為鹽穴型儲氣庫。
氣藏型儲氣庫常用枯竭的氣田來建造。但是，這個地下圈閉的選擇標(biāo)準(zhǔn)十分苛刻，必須做到“注得進(jìn)、存得住、采得出”。“地下儲氣庫技術(shù)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)技術(shù)，涉及上游的物探、地質(zhì)、開發(fā)、工程技術(shù)、工程建設(shè)、儲運(yùn)、凈化、生產(chǎn)運(yùn)行、市場營銷等一系列技術(shù)。”西南油氣田一位儲氣庫技術(shù)人員說。
我國與西方國家相比，主要天然氣消費(fèi)區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、破碎，埋深普遍大于2500米，儲層非均質(zhì)強(qiáng)，選址與建庫均難度較大。同時，注采氣井儲層壓力低，巨大的拉伸力和擠壓力交替作用到地下儲氣庫，對鉆完井工程提出了更高的技術(shù)要求；且國內(nèi)缺乏地下儲氣庫高壓大型注采核心技術(shù)，安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大。
2000年起，中國石油組織2000多名科技人員，深入開展攻關(guān)，形成了4項(xiàng)創(chuàng)新成果，支撐了我國復(fù)雜地質(zhì)條件儲氣庫建設(shè)。這些創(chuàng)新成果包括：創(chuàng)建了復(fù)雜地質(zhì)條件儲氣庫圈閉動態(tài)密封性評價(jià)方法、建庫關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，形成了地下儲氣庫選址技術(shù)、地質(zhì)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)；創(chuàng)新形成了以超低壓堵漏與儲層保護(hù)、交變應(yīng)力下井筒密封為核心的鉆完井技術(shù)；自主研發(fā)了地面高壓大流量注采核心技術(shù)與裝備；創(chuàng)新形成了地下儲氣庫地層—井筒—地面“三位一體”風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)。“實(shí)際上就是地質(zhì)評價(jià)、鉆采工程、裝備制造、安全管理這四個方面的創(chuàng)新。”相關(guān)技術(shù)專家對記者說。
“我們的儲氣庫技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國外。我國儲氣庫平均單庫工作氣量達(dá)到7.6億立方米，而國外單庫工作氣量是5億立方米；國外儲氣庫平均深度只有970米，我們是3000米以上；平均單井氣量也高于國外。”一位專家如數(shù)家珍。
這些創(chuàng)新成果已應(yīng)用于北京、新疆、重慶等地22座地下儲氣庫建設(shè)，刷新了地層壓力低、地層溫度高、注氣井深、工作壓力高4項(xiàng)世界紀(jì)錄；儲氣規(guī)模達(dá)400億立方米，相當(dāng)于三峽水庫的蓄水量；冬季調(diào)峰能力超過100億立方米，相當(dāng)于我國“十三五”規(guī)劃的67.5%；最高日調(diào)峰量近9000萬立方米，相當(dāng)于全國最高日用氣量的1/10，惠及京津冀等10余省(市)2億人口；累計(jì)調(diào)峰采氣350億立方米，相當(dāng)于4座千萬噸級特大煤礦貢獻(xiàn)的能量，可綜合減排8000萬噸。
“這一成果創(chuàng)建了我國復(fù)雜地質(zhì)條件下利用氣藏建設(shè)大型儲氣庫配套技術(shù)及安全運(yùn)行系列技術(shù)，其為我國復(fù)雜地質(zhì)條件的大型儲氣庫的建設(shè)和發(fā)展提供了必要的理論和技術(shù)支撐，對我國大型儲氣庫建設(shè)和運(yùn)行起到不可替代的作用，達(dá)到國際先進(jìn)水平，并具有明顯的特色和優(yōu)勢。”羅平亞院士認(rèn)為。
典型地下儲氣庫地下組件
4項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
中國石油形成了儲氣庫成套技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系，建成了100億立方米調(diào)峰保供能力，完善了我國天然氣產(chǎn)業(yè)鏈，開創(chuàng)了復(fù)雜儲氣庫工業(yè)化建設(shè)之路。
復(fù)雜地質(zhì)條件儲氣庫圈閉動態(tài)
密封性評價(jià)與建庫指標(biāo)設(shè)計(jì)
創(chuàng)建了以蓋層“動態(tài)突破、疲勞損傷”、斷層“柔性連接、剪切滑移”為核心的圈閉動態(tài)密封性綜合定量評價(jià)方法。
創(chuàng)建了以分區(qū)帶孔隙“差異化動用”為基礎(chǔ)、有效含氣孔隙體積為核心的庫容參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
適應(yīng)超低壓、交變載荷工況的
儲氣庫鉆完井技術(shù)
研發(fā)了復(fù)合凝膠承壓堵漏材料及無固相儲層保護(hù)鉆井液，實(shí)現(xiàn)超低壓、大壓差安全鉆井。
發(fā)明了抗200攝氏度晶須納米高強(qiáng)低彈模韌性水泥漿，攻克了世界最深、溫度最高氣庫固井難題。
地面高壓大流量
注采核心技術(shù)與裝備
發(fā)明了大功率高壓高轉(zhuǎn)速往復(fù)式注氣壓縮機(jī)組。
首創(chuàng)水下爆燃制管和振動模態(tài)無損檢測技術(shù)，制造了國內(nèi)最大口徑最高鋼級雙金屬復(fù)合管。
儲氣庫地層—井筒—地面
“三位一體”風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)
首創(chuàng)了拉伸/壓縮交替變化下管柱密封評價(jià)準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)了基于強(qiáng)度的密封設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。
構(gòu)建了儲氣庫地層-井筒-地面“三位一體”風(fēng)險(xiǎn)管控體系，實(shí)現(xiàn)了全三維實(shí)時監(jiān)測預(yù)警。
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