【壓縮機網】近日，10位兩院院士和4位專家鑒定認為，22個中石油天然氣儲氣庫建設總體處于國際先進水平，在復雜地質條件下儲氣庫的選址與建設技術國際領先。這就意味著，“在中國，通過建設更多儲氣庫調節‘氣荒’的技術儲備已經成熟，中國有能力建設更多難度更大的儲氣庫。”中石油西南油田分公司教授級高工馬新華說。

 

　　注得進，評測模型找到精確“氣口袋”

 

　　地下儲氣庫是把天然氣注入地下圈閉或人造洞穴形成的一種儲氣場所，它往往選擇枯竭的油氣田作為“氣口袋”的居所。

 

　　中國工程院院士羅亞平在鑒定會上表示，我國儲氣庫的地質資源特別匱乏，從上世紀勘探出133個儲氣庫地址，經過三輪篩查只選定了22個。

 

　　目前，國內建成的22個儲氣庫，埋深z*深的達到5000米，相較于世界上90%儲氣庫都埋在小于2000米的地層，我國的平均深度要比它們再深500米。“不是我們喜歡挑戰難度，而是中國的地質條件太過復雜。”馬新華表示，我國已建儲氣庫多數為陸相沉積環境，地質構造破碎，如果將國外儲氣庫比作較完整的碗裝水，中國的儲氣庫就如一個已經有很多裂紋的破碗，還需要裝很多水，不精細控制裝水量和裝水的壓力，怎么可能避免泄漏？

 

　　經過17年儲氣庫建設與自主技術攻關，中石油創建了以儲氣庫地質體為對象的評價方法——動態密封性評價。通過對蓋層、斷層、托底層、儲藏層不同的力學模型分析，找到合適的儲氣庫選址或技術方案，通過對內部氣流、水氣運動機理分析，形成分區庫容設計、產能評價、注采井網部署等儲氣庫地質方案優化設計方法，以保證“氣口袋”居所的合適與建設的科學。

 

　　存得住，新型材料填補地層“漏洞”

 

　　地下“氣口袋”實際就是枯竭氣藏，它們經過長期開采，地層壓力z*大降到原始壓力的10%，建庫鉆井過程中地層易漏、垮塌。而且，因為“氣口袋”是在夏季集中注氣、冬季集中采氣，相比于在一年中勻速運輸的常規氣井，儲氣庫井就是在變速運輸。常規氣井的注采壓力是由高到低緩慢變化，儲氣庫井的注采壓力則是高低壓劇烈交叉變化，這就很容易讓夾在井管與底層之間的固井水泥在壓縮與膨脹間開裂，發生天然氣泄漏。這兩種情況都對天然氣的存儲提出挑戰。

 

　　2015年10月，美國洛杉磯西北阿里索峽谷儲氣庫就因固井管柱失效等原因，存儲的天然氣持續泄漏兩個月，峽谷內釋放到空氣中的甲烷氣體已達10.7萬噸。事故初期每天的甲烷泄漏量造成的環境影響，相當于20萬輛汽車一整年的二氧化碳排放量造成的溫室效應。

 

　　為保證地層在建庫鉆井過程中的承壓能力，使裂紋較多的儲氣庫不外泄天然氣，項目團隊研發出一種復合凝膠堵漏材料，它是通過井管周圍空隙中壓力變化被擠進漏縫中，吸附地層中的水氣以實現顆粒的變形和壓實，聚集成封堵帶保證鉆井不會因周圍壓力的變化而垮塌；項目組還針對水泥環壁裂變的情況，自主研發了兩套晶須納米材料類的高強低彈模韌性水泥漿，在中國西南儲氣庫——相國寺儲氣庫應用中固井質量合格率100%，實現抗壓強度與耐溫和穩固性上的領先。

 

　　采得出，大型裝備自己造

 

　　儲氣庫中天然氣的使用有個形象的名詞叫做“大吞大吐”，正常油氣田的運行速率是全年容量的3%，儲氣庫的運行速率半年要達到容量的50%。當儲氣袋癟著肚子時，注氣輕而易舉；當它快撐滿時，注氣壓力就變得“步履維艱”。馬新華給出一個數據——注氣到z*后階段，井口的壓力將達到40兆帕，相當于400多個大氣壓。

 

　　這樣的大氣壓強需要對應地面高壓大流量的核心技術與裝備。針對儲氣庫地面裝置規模大、運行工況復雜、注氣壓力高、采出氣介質二氧化碳腐蝕性強等特點，團隊自主研發了儲氣庫地面注采核心技術和裝備，譬如與中國航天西安向陽航天材料股份有限公司研制了大口徑高鋼級雙金屬復合管，與不銹鋼純材相比成本降低60%，應用于呼圖壁儲氣庫，經濟有效地解決了大流量采氣管道二氧化碳腐蝕難題。

 

　　除此之外，項目組集成創新制造了大功率高壓注氣往復式壓縮機組，對照于美國Ariel壓縮機5816kW、41MPa排氣壓、140萬立方米/日排氣量的性能指標，國產設備的指標達到6000kW、排氣壓力43MPa、排氣量153萬立方米/日，優于美國同類機型。