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。中國天然氣工業已經步入快速發展的軌道，隨著天然氣需求量的日益增加、進口氣量的持續快速增長以及國內大型長輸管道工程的提速建設，天然氣儲存和調峰矛盾日益突出。如何實現地下儲氣庫業務可持續發展已成為我國天然氣產業面臨的主要問題之一。

 

　　1　國外地下儲氣庫現狀及發展趨勢

 

　　1.1國外地下儲氣庫現狀

 

　　1.1.1發展經歷

 

　　從1915年加拿大首次在Wellland氣田開展儲氣試驗到現在，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，平均每小時產出2.35億m3天然氣。縱觀國外地下儲氣庫的發展歷程，一般需經歷初期發展、快速發展和平穩發展3個階段，以美國和俄羅斯為例，地下儲氣庫發展初期分別經歷13年和15年，快速發展期分別為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、歐盟等地區的發達國家，各國的地下儲氣庫工作氣量與管網完善程度、用戶消費結構、進口依存度密切相關，一般占年消費量的13%～27%。

 

　　由于發達國家管網比較完善，用氣結構以發電、燃氣為主，對外依存度達到和超過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50%的國家工作氣量占消費量比例達到15%以上，如獨聯體國家烏克蘭、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運營管理模式

 

　　國外地下儲氣庫運營管理的基本模式是公司化運營，隨著天然氣產業的不斷發展，地下儲氣庫運營已經發展為完全市場化的獨立運營模式，目前發達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由天然氣供應商承建和管理;②由城市燃氣分銷商建設和管理;③由獨立第三方建設和管理;④由多方合資建設和管理。運營銷售有3種機制：①捆綁銷售型，地下儲氣庫與管道捆綁，通過管輸費回收投資成本;②獨立倉儲型，由獨立經營商經營，收取存儲費;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、建設和管理技術體系和流程

 

　　地下儲氣庫作為多專業聯合的系統工程，既要滿足調峰時的強注強采(其年度注采速度是氣藏開發的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，這一特點決定地質評價、鉆采工藝及地面工藝等與氣田開發存在顯著的差異，需要建立相應的配套技術。目前國際上已基本形成一套成熟的地下儲氣庫評價、篩選、建設和管理的技術體系和核心技術，如全生命周期的氣藏模擬技術、鹽穴單腔優化設計與造腔模擬技術等。這些技術運用和實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展趨勢

 

　　未來10～20年，全球對地下儲氣庫調峰需求量將越來越大，地下儲氣庫數量和規模將會隨著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才能滿足今后的調峰需求。

 

　　同時，安全供氣與天然氣貿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的緊迫性;另一方面受政治一體化進程、地下儲氣庫建設的國際化、短期天然氣貿易的需要及環境保護與生態建設需要，地下儲氣庫建設也會有更多需求。

 

　　新的理念和技術進步也將不斷推動地下儲氣庫發展。隨著科學及技術不斷發展，對地下儲氣庫建設提出了更高要求，新的理念和技術將會出現，如提高地下儲氣庫的利用效率優化技術，安全風險監測評價技術等;含水層地下儲氣庫領域建庫與注采模擬技術，減少墊氣量混相技術等;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挖與控制技術等。

 

　　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

 

　　中國地下儲氣庫發展始于20世紀90代初，經過20多年的發展，地下儲氣庫在平衡天然氣管網的壓力和輸氣量、調節區域平衡供氣方面發揮了重要的作用。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，城市燃氣企業和地方燃氣企業也在積極自行籌建，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業特點決定地下儲氣庫業務發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、陜京線等管網季節性調峰、管線事故應急供氣和國家戰略儲備氣源，發揮相關區域調峰供氣、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、陜京線等管網季節性調峰、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技術現狀

 

　　國內地下儲氣庫經過多年的建設與發展，在地下儲氣庫建庫技術方面取得長足的進步，已經在地下儲氣庫地質評價、鉆完井、注采工藝、地面工藝、運行保障等方面形成5項技術系列，24項核心技術。這些技術為國內地下儲氣庫建設、安全運行提供有力的技術支撐。

 

　　2.2 國內地下儲氣庫發展前景

 

　　2.2.1未來調峰需求量大，發展前景廣闊

 

　　盡管當前新形勢下天然氣需求量增速放緩，供應寬松，但隨著大氣治理的迫切需要、城鎮化加快、碳減排與碳交易市場即將建立，中長遠期天然氣需求量將有巨大增長。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展期。

 

　　2.2.2 油氣管網體制改革，機遇與挑戰并存

 

　　國外地下儲氣庫在天然氣產業發展過程中經歷從垂直一體化管理到獨立市場化運營過程。當前國內天然氣市場化程度較低、天然氣價格機制未完善、政府監督管理機構不健全。

 

　　隨著天然氣市場發展不斷成熟，天然氣基礎設施建設不斷完善，政府對天然氣產業的法律法規和監管政策不斷健全，儲氣業務將逐漸從管道公司中分離出來，成為自負盈虧的市場主體，成為天然氣產業鏈中的獨立環節，獨立運營，這是市場規律發展的必然。近年來，國家加大對天然氣市場化改革推進力度，已相繼出臺一系列配套政策，地下儲氣庫業務與天然氣管輸分離，未來市場化運作是主要趨勢。

 

　　2.3　面臨的主要挑戰

 

　　2.3.1 建設明顯滯后，調峰能力不足

 

　　國內地下儲氣庫業務尚未成為天然氣業務獨立環節，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，國內天然氣管道建設發展迅速，建成投運天然氣管網已達7.3萬km，而現有地下儲氣庫調峰能力僅54萬m3，與我國快速發展的天然氣產業不匹配，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，需要通過氣田放大壓差、壓減用戶等作為補充手段。

 

　　2.3.2 優質庫源缺乏，建庫成本高

 

　　我國的天然氣資源區與消費市場分離，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市場在東部地區，重點消費市場區域內優質建庫目標十分稀缺。主要消費市場區地質構造破碎、陸相沉積環境復雜。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)。

 

　　由于地質條件復雜，工程建設難度大，以鉆完井為代表的工程質量問題屢有發生，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，超過方案設計的50%以上。

 

　　2.3.3 建設處于初級階段，安全、科學運行管理經驗不足

 

　　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態監測、跟蹤評價、優化預測等方面積累了一定的經驗，但仍然面臨很多問題和挑戰，如建庫理念轉變、庫容參數優化技術等。當前投運的地下儲氣庫(群)未實現投產、循環過渡到周期注采運行全過程一體化管理，基于地質、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、建設主體和運營主體交錯復雜，地下儲氣庫業務多頭管理，環節復雜，職責分散，一定程度上不利于地下儲氣庫業務健康可持續發展。

 

　　2.3.5 未實行單獨核算，難以體現經濟效益

 

　　歐美國家實行天然氣峰谷價。美國天然氣價格冬季高、夏季低，一般相差50%以上;法國實行冬夏價差，冬季氣價是夏季的1.2～1.5倍，可以實現經濟效益。國內目前沒有實現冬夏氣價峰谷差和調峰氣價，價格形式單一，未能真實反映不同用戶的用氣特征和用氣需求，無差別價格不能調節天然氣需求量的峰谷差。地下儲氣庫作為長輸管網配套基礎設施，現有政策將地下儲氣庫天然氣納入管道氣氣價管理，沒有單獨進行地下儲氣庫核算，投資通過管輸費進行回收，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。

 

　　3　國內地下儲氣庫發展對策與建議

 

　　3.1　強化戰略布局，穩步推進地下儲氣庫建設

 

　　考慮長遠天然氣業務發展需要，結合國內建庫資源分布特點，應強化地下儲氣庫戰略規劃布局。首先國家層面應協調企業、地方，按照“總體規劃，分步實施，突出重點”的原則，分步實施地下儲氣庫建設;其次在重點消費地區和管網樞紐發達地區加大庫址篩選評價，優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，在有條件地區開展含水層地下儲氣庫專項研究和系統先導試驗，探索水層地下儲氣庫建庫的相關技術和經驗。

 

　　3.2　建立專業技術和管理團隊，加大科研攻關力度

 

　　考慮國內地下儲氣庫業務今后發展，一方面應建立地下、井、地面三位一體的技術和管理團隊，加強對地下儲氣庫動態跟蹤評價與管理，完善相關機制，培養造就一支素質高，技術實力強的專業團隊，為地下儲氣庫建設與發展提供保障;另一方面持續開展地下儲氣庫建庫技術攻關，針對不同類型地下儲氣庫開展地質評價與氣藏工程、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攻關，為地下儲氣庫建設提供技術支持。

 

　　3.3　逐步形成配套的地下儲氣庫建設經營管理模式

 

　　國內地下儲氣庫建設與經營應遵循其市場發展的客觀規律，可以實施“兩步走”的策略。現階段以滿足調峰需求為目標，國家層面完善相關政策法規，由石油公司為主組織實施與運營管理，適當引進資本，逐步開放市場，按照“誰投資、誰受益”的原則進行管理，當前地下儲氣庫業務可以按照補償成本、合理收益原則確定成本，參照中華人民共和國國家發展和改革委員會(以下簡稱國家發改委)關于基準門站價格管理可以上浮20%的相關要求，考慮在門站價格環節增加儲氣成本的可行性。

 

　　中遠期來看，逐步開展國家戰略儲備的建設，一是申請國家利用企業所得稅返還資金政策或向國家發改委申請專項建設國家戰略儲備庫資金，支持地下儲氣庫建設;二是隨著天然氣價格市場化，地下儲氣庫業務采取公司化運作、專業化建設、效益化運行方式，從建設主體來看，將趨向多元化，天然氣供銷商、燃氣公司等都可以參與地下儲氣庫建設，從經營模式來看，按照“誰建庫，誰受益，誰用庫，誰出錢”的原則進行收費，完全由市場決定，采取“倉儲式”經營模式將成為主流。

 

　　4　結論

 

　　1)國外地下儲氣庫建設與運營管理經驗表明：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型和規模上，首選枯竭油氣藏，當管網成熟和完善時，工作氣量小于5億m3氣藏型地下儲氣庫目標是建設主體;在管理模式上，專業化建設、市場化運營是地下儲氣庫建設與經營管理的主要模式。

 

　　2)中國地下儲氣庫經過20多年的建設，已取得一定的成績，未來隨著天然氣調峰需求量的增大及油氣管網體制改革的推進，地下儲氣庫業務將迎來新機遇，但是也面臨著建設滯后、調峰能力不足、優質建庫資源缺乏、建庫技術體系及安全運營管理經驗不足、經濟效益難以最大限度發揮、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展階段，應遵循客觀發展規律，面對當前地下儲氣庫建設運營、政策管理和經濟效益方面的挑戰，要積極應對。首先應強化戰略布局，加大庫址篩選力度;其次建立專業技術和管理團隊，加大地下儲氣庫技術科研攻關力度;最后隨著國內天然氣市場化進程的推進及相關法規政策的完善，引進多元化建設主體，采取“倉儲式”的經營模式將是今后地下儲氣庫業務發展的主要趨勢。

 

　　來源：中石油勘探開發研究院廊坊分院　中石油油氣地下儲庫工程重點實驗室 中石油勘探與生產分公司 ， 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