国内盐穴储气库发展现状初探

2021-12-04马华兴

盐科学与化工 2021年11期

马华兴

(1.山东鲁银盐穴储能工程技术有限公司，山东泰安 271605；2.山东肥城精制盐厂有限公司，山东泰安 271605)

1 前言

国外储气库建设已有100多年历史，世界总储气库工作气占世界天然气消费总量的12%，其中发达国家建成储气库工作气占天然气消费量约20%。

作为天然气消费大国，我国储气库设施建设需求量大，参照国际储气库发展历程，我国储气库建设经历20多年的发展后，正式进入快速发展阶段。全国现役储气库群13座，2018年底形成工作气量约100亿m3，约占年销售量3.6%左右，与国际平均水平相比仍有较大差距。

盐穴储气库是重要的储气库类型，具有注采气量大、注采转换灵活、气质好、地面工艺流程简单、库容利用率高等特点。近年来，中国石油、中国石化及地方燃气企业和投资公司在山东、江苏、河南、云南等地陆续推进盐穴储气库相关工作，彰显了盐穴储气库良好的发展前景。

目前国内已建设完毕，处于运行阶段的盐穴储气库全部集中在江苏金坛，分属中国石油、中国石化和港华燃气3家公司；处于在建阶段的储气库有3处，分别是中国石化江汉储气库、云南昆明储气库和楚州盐穴储气库；处于现场试验和预可研阶段的储气库有8处，分别是江苏淮安、山东泰安、山东菏泽、河北宁晋、湖北云应、河南平顶山、湖南衡阳、江苏师寨。另外，有建设储气库意向的地区有江西樟树、广东三水、山西柳林等。

2 国内盐穴储气库发展现状分析

2.1 处于运行阶段的盐穴储气库

目前中国石油、中国石化、港华燃气三家公司在金坛各运行1座盐穴储气库，其中，中国石油已投产超过30口、中国石化已投产6口、港华燃气已投产4口。截至2020年，金坛矿区3家储气库共钻井107口，已投入注采气井40口；截至2020年，共形成库容约1.95×109m3、工作气量约1.3×109m3。其中，中国石油金坛储气库自2007年投用至2019年， 12 a时间已完成近50轮注采循环，最高日采气量达到1.235×107m3，累计采气突破2.4×109m3，为长三角地区调峰保供发挥了重要作用。

江苏金坛地区盐矿盐岩层发育于直溪桥凹陷阜宁组沉积末期，属湖盆萎缩阶段局限盐湖沉积。岩盐矿床平面形态呈肾状分布，含盐面积60.5 km2。金坛盐矿建库区块位于陈家庄次洼，远离较大断层带，构造简单，盐层厚度150 m～230 m，内部夹层少，分布稳定，NaCl含量高，平均在80%以上，埋深940 m～1 240 m。岩盐层的顶板为含钙芒硝泥岩、泥岩，岩性致密，厚度为107.22 m～150.45 m,分布稳定，封闭性较好。截至目前，金坛盐矿被认为是国内建库条件最好的地区。

2.2 处于在建阶段的盐穴储气库

(1)云南昆明储气库。是目前中缅天然气管线上唯一的一座拟建储气库，位于昆明市西郊30 km处的安宁盆地东北部，与安宁盐矿首采区相邻。由云能投与中国石油合作建设(洽谈中)、云能投为主，目前已完成可研(审查中)。其中，一期工程对4个原有老腔进行改造再利用，新建采卤注气站1座，建设地面井场4座，建设配套输气管线4.1 km。储气规模8.52×107m3，工作气量3.38×107m3。安宁储气库的含盐层系上侏罗统的安宁组二段，安宁盆地盐岩沉积构造简单，无断层，成盐期连续，盐层厚度大、分布稳定、埋深适中，主要组分易溶。储气库区域盖层的总厚度在76 m～160 m，岩性以青灰色、深灰色钙芒硝岩、石膏岩为主，盖层条件及盖层的封闭性较好。

(2)中国石化江汉储气库。项目地处湖北省潜江市王场镇，储气库规划建设总库容4.809×109m3，建成有效工作气量为2.804×109m3，垫气量2.005×109m3。中国石化独立建设、运行，由中国石化川气东送天然气管道有限公司具体负责储气库的建设实施工作，是川气东送管道配套调峰设施。2008年，预可研报告获得中国石化批复，同年开展储气库先导试验工作，先后经过“地质评价论证阶段”、“王储1、3、6、8井工程先导试验”、“王储3井厚夹层垮塌专项试验”等3个阶段充分证实其可行性，先导试验于2018年初通过验收。2020-06-16，江汉盐穴天然气储气库一期工程一阶段项目地面工程详细设计通过审查，标志着工程即将进入建设施工阶段。目前，江汉储气库一期工程有4口井正在开展现场造腔试验，已经形成声纳可测溶腔体积逾4×105m3。该矿区构造简单，地层平缓，潜2段盐层埋深1 212.5 m～2 182.0 m，区内无断层，裂隙不发育，由25个含盐韵律层组成，盐层总厚度338.8 m,顶底板为盐层与盐间层间互沉积，盐间层以泥云岩、含钙芒硝泥岩、钙芒硝质泥岩为主，岩性致密坚硬。江汉盐穴储气库建成后，将成为世界上最深的盐穴储气库之一,也是中国最深、单腔最大、高度最高的盐穴储气库。

(3)楚州盐穴储气库，位于江苏省淮安市淮安区(原楚州区)，是中俄东线配套工程，分为张兴和杨槐两个区块建设。在前期老腔筛选、水试压、稳定性评价的基础上，优选出蒋南矿区的安24—安25连通井组进行复杂连通老腔改造试验。中国石油在江苏井神盐化股份有限公司矿区正在开展单井造腔试验。目前苏盐井神主导建设的张兴储气库已经取得江苏省投资项目备案证，项目总投资64.7亿元，设计库容3.1×109m3，全部为水平井储气库，环评、安评等相关审批工作已经完成。盐矿层主要为淮安中断陷上白垩系浦口组二段上盐亚段第三岩性组合,盐层分布稳定,含盐面积大。第三岩性组合盐层埋深1 000 m～2 000 m,地层厚度300 m～800 m,盐岩累计厚度200 m～600 m,含矿率在70%左右,盐岩品位60%左右。

2.3 处于现场试验或预可研阶段的盐穴储气库

(1)淮安地下储气库。由中国石油东部管道有限公司在淮安市淮阴区赵集镇的赵集盐矿区内投资建设，该项目场地距离淮安市区约30 km，在西气东输与陕京二线的联络线冀宁线附近。项目共设42口盐腔，其中38口为注采井，4口为备用井。造腔试验项目已完成3口井钻井工程，试验井井深约1 600 m。设计总工作气量6.24×108m3，其中季节调峰气量5.554×108m3，应急调峰气量8.631×107m3。新建1座注采站、3个集配站和35个井场；新建34.64 km集输管线、26 km输卤输水管线和26 km输气管道。该项目岩盐矿段与楚州地下储气库同属淮安中断陷上白垩系浦口组二段上盐亚段第三岩性组合。

(2)山东泰安盐穴储气库。位于山东省泰安市肥城市边院镇。2021-01，鲁银投资集团股份有限公司、山东国惠改革发展基金合伙企业(有限合伙)、山东省盐业集团有限公司共同出资3 000万元设立山东鲁银盐穴储能工程技术有限公司，开展盐穴储能相关先导性试验，重点突破当前泰安地区井矿盐地下空间资源深度利用相关技术难题，为后续岩盐溶腔油气储库建造提供技术支撑。该地区矿床属古代内陆湖相沉积岩矿床，构造上位于鲁西隆起区汶蒙凹陷西端，包含于大汶口盆地东向洼地之中，该矿总面积36.44 km2，NaCl D级储量7.5×109t；NaCl平均品位86.76%，最高98.99%。盐层平均埋深800 m～1 000 m，最深1 380 m，最浅690 m，层数最大厚度14.98 m，盐层累计平均厚度95.11 m。矿床顶、底板及层间夹板均为坚硬的石膏层，矿层界线清楚,倾角平缓，无断层与褶曲。

(3)山东菏泽盐穴储气库。位于山东省菏泽市单县，由荷储能源科技(山东)有限公司主导建设，由江苏煤炭地质物探队完成“菏泽盐穴储气库先导性造腔实验项目”的三维地震勘查，已与中国石油集团储气库有限公司签订《菏泽盐穴储气库合作意向书》。2019-05，菏泽盐穴储气库先导性造腔实验项目获得核准，建设内容包括三维地震勘探、钻井工程、造腔工程、管道建设工程、注气排卤工程等。项目部署建库先导试验井2口，形成腔体总库容3.3×107m3，新建1座集注站，2座配气阀组，2座井场。项目所在的单县黄岗潜凹陷含盐地层含盐地层深度大约1 100 m～1 800 m，含盐地层36层，累计含盐厚度327 m，其中最厚单层岩盐达到51 m。

(4)河北宁晋储气库。位于河北省宁晋县，是河北省2019年～2022年天然气储运体系建设重点项目，由河北燃气有限公司出资。2020-03-24，Z1资料井正式开钻，标志着宁晋盐穴地下储气库建设地质条件评价与关键技术研究正式拉开帷幕。Z1资料井钻深约3 150 m，将进行下管、固井作业，全井段开展录井、地球物理测井，并进行地应力测量和VSP测井。资料井将采取岩心约400 m，对代表性岩心样品进行取样测试。结合获取的数据，对在该区域内建设盐穴地下储气库的地质条件给予评价，对建库的关键技术开展研究，提出适合于该区盐穴储气库建设的钻完井工艺、建腔工艺、注采工艺等技术的建议方案，为下一步相继开展“宁晋盐穴地下储气库建设可行性研究”和“储气库建设先导性试验井”提供依据。目前，河北省煤田地质局与中科院武汉岩土力学研究所正在联合开展“宁晋盐穴地下储气库建设地质条件评价与关键技术研究”，以及基本完成了资料井的钻探、岩心测试以及相关评价和研究工作。该矿区地层总体呈一向东缓倾斜的向斜构造，地层倾角一般在3°～9°之间，构造简单，矿体埋深2 330 m～3 430 m，矿体厚度105.00 m～323.25 m，NaCl品位均高于86%。

(5)湖南衡阳盐穴储气库。2012年底开始，中国石油西气东输管道公司衡阳盐穴储气库项目在石鼓、珠晖、衡阳、衡南、衡山、衡东等县区进行了广泛的二维地震测试，初步认定衡阳拥有建设盐穴储气库的基本条件。2013-07-09，资料井钻探工程项目开钻，负责开展资料井钻探工作，探明盐矿地质条件，优选建库区域和建库层段，明确建库规模，为项目可研编制提供依据。该矿区为金甲岭岩盐矿段下第三系霞流市组茶山坳段，岩盐主矿层埋深最浅530 m,最深1 131.89 m,往北往西埋深逐渐加大。矿层厚224 m～359 m,一般厚320 m左右,单层厚12 m～41 m;夹石层累计厚12 m～40 m;含矿率60%～95%,一般在75%以上,盐岩储量规模大,厚度大,埋藏深度适中,构造影响小,盖层密封性好。

(6)湖北云应储气库。为国内最浅的盐穴储气库，在应城市东马坊和郎君镇内，是为西气东输二线配套的一座大型储气库，注采站位于应城市槐屋湾村附近。共布设46口井，其中3口为注采井备用井、3口井位备用井，正常注采井40口，预测库容规模8.67×108m3，工作气量规模5.78×108m3。建设内容：新建1座注采站、4个集配站和39个井场；新建32.2 km集输管线、104 km输卤管线和38 km取水管线；分阶段建设40个盐腔。作为配套工程将建设孝感—应城的输气管线，起点为孝感分输站，终点为云应储气库，全长43 km，依次穿越孝昌县、云梦县和应城市。矿区位于江汉盆地东北隅之云应凹陷内，矿床类型属古代陆相沉积硫酸盐—岩盐矿床，含矿层位为早第三系云应群膏盐组第三段，矿区内共有大小盐层500层～600层，单层厚度为数厘米至4.84 m，累计厚度为数10 m～180 m。石盐矿层分段密集，与硬石膏岩、钙芒硝岩互层组成“盐群”。各盐群的石盐层累计厚度一般为1 m～5.5 m，矿体呈薄层状、似层状、透镜状产出。区内构造简单，褶皱、断裂、裂隙均不发育；仅局部地段发育一些正断层。地层倾角3°～8°。各盐群的NaCl 平均品位为70%～80%。

(7)河南平顶山储气库。是西气东输二线的配套工程，主要用于西气东输二线管道的季节调峰以及事故应急供气。储气库库区位于叶县马庄镇的黄营村附近。储气库与西气东输二线的连接管道首站为西气东输二线平顶山分输站，终点为位于库区南侧的储气库注采站。计划在储气库库区新钻35口井，并采用单井单腔的模式进行溶腔处理，建成35个“梨形”盐腔，单个腔体的有效储气空间约为2.3×105m3，建成1.208×109m3有效储气量的规模。配套建设一座注采站以及连接储气库与西气东输二线平顶山分输站的连接管道，管道全长约20 km，管径Φ1 016 mm，设计压力10 MPa。该矿区位于河南省平顶山市南部叶县、舞阳县平原区，含盐层系赋存于舞阳箕状凹陷内,为一套中、新生界的碎屑化学岩系。盐层埋深在1 100 m左右，盐层地层总厚度300 m～470 m ,可划分为21个盐群,60多个单盐层。盐层总厚度占盐系地层总厚度的60%～70%, 即盐层总厚度达到180 m～330 m；盐层单层厚度最大可达22 m。夹层总厚度在30%～40%之间 ,夹层厚度不等，最厚超过5 m。

(8)江苏师寨地下盐穴储气库。位于丰县师寨盆地。2020年底，由济徐能源有限公司主导进行储气库造腔先导实验井钻探。师寨矿区处于丰(县)沛(县)隆起西部近东西向的欢口向斜南部师砦次级凹陷中，该凹陷是一个北深南浅的箕状断陷盆地，东西长10.7 km，南北宽6 km，面积64 km2。盐层赋存于官庄组中段中部(含盐亚段),有8个盐组，21个盐层。其中，汪屯块段见盐深度一般为840 m～980 m，含盐亚段平均厚455.80 m，盐层呈中厚层或薄层状，累计盐层平均厚度227.96 m，单层盐层厚度最大的为14盐层，厚21.57 m～36.46 m，平均厚27.01 m，其他盐层一般厚9 m～11 m。