储气库技术标准发展建议

吴张帆,赵艳杰,姜炜

中国石油天然气股份有限公司储气库分公司（北京 100101）

1 储气库行业发展现状

地下储气库是天然气工业的“粮仓”，具有季节调峰、战略储备、应急保供、市场调节4大作用。“十三五”以来，我国加快补齐“产供储销”体系建设短板，储气库行业取得了较快增长。截至2020年底，我国已建成14座储气库（群），有效工作气量由“十二五”末的53×108m3增加到145×108m3，占全国天然气消费量的4.5%，增幅为143%[1]。2020年新增工作气量25.17×108m3，为历年最大增幅；实际采气110×108m3，首次超过百亿立方米。高峰用气月份的日最大采气量达到1.34×108m3，调峰能力比上一采暖季最大日采气量增加了2 600×104m3，同比提高了24%，在保供的关键时期发挥了关键性作用。

为加快储气库建设，储气库技术持续攻关并取得系列成果。①创建了复杂地质条件储气库选址评价理论和技术指标体系，实现了复杂断块储气库科学选址；②创建了复杂地质条件储气库高速注采渗流理论和优化设计方法，提高了库容设计精度和工作气利用率；③创建了复杂储气库工程建设技术，研发了核心装备，解决了核心装备依赖进口的“巨大”难题[2]；④构建了多夹层状盐岩建库高效造腔关键技术，为中国复杂盐层建库奠定了基础。

2 储气库标准现状

2.1 国内标准现状

随着储气库技术的持续攻关，技术标准规范却尚未配套，部分单项技术也仍需加强攻关[3]。目前已发布涉及储气库专业的行业标准有8项，分属采油、储运、钻井、建设、管材、安全、节能等7个专标委，标准数量少，分散重叠且层级不清，标龄较长，内容主要是结合大港、金坛储气库群的实践经验，样本较少，未建立起相应的技术标准体系，执行和管理难度大；缺乏顶层设计和发展规划，标准建立迟缓，实际生产过程多依赖于其他行业经验与标准，不能满足储气库业务规模化发展需求[4]。

2.2 国际标准现状

美国、加拿大、欧盟、俄罗斯等国家和地区已形成比较完善的储气库系列标准，总体上技术成熟，针对不同类型储气库建设运行的特点，建立了适合本国特点的标准规范，涵盖选址、设计、建设、运行、监测、维护及废弃等全过程的标准模式。2016—2020年期间，欧盟标准《天然气设施—储气库》（最新标准号为EN 1918:2016）、加拿大《地下碳氢化合物储库》（最新标准号为Z341—2016）等储气库系列标准都进行了再版（修订）工作，以匹配最新技术、管理要求，实现安全运营。国外地下储气库标准数量少，大多为推荐做法，大量引用相关标准，优点是涉及的范围全面、原则指导性强，提出了各个阶段的原则性要求；缺点是没有细致的专业划分，缺乏细化的专项标准[5]。

3 面临的形势

3.1 国家和社会需求

我国天然气市场季节差异性显著，天然气主产区和消费区供需关系极度不平衡，且对外依存度持续攀升，已经历了多次“气荒”[6]，储气能力不足已成为制约我国天然气产业可持续发展的瓶颈。根据《中国天然气发展报告（2021）》预测分析，2025年和2030年，中国天然气需求量将分别达到4 500×108m3和6 000×108m3，2030年 对 外 依 存 度 将 达 到55%。通过统计分析，对外依存度越高的国家，越重视地下储气库的建设，且储气库建设规模一般占本国天然气消费量12%以上。而目前我国仅4.5%左右，存在较大差异。2018年2月7日，习近平总书记作出重要批示：要把天然气“产供储销”体系建设当做一个重点工作抓好，以防再现“气荒”。2020年4月10日，国家发展改革委、财政部、自然资源部、住房城乡建设部、国家能源局联合印发的《关于加快推进天然气储备能力建设的实施意见》（发改价格〔2020〕567号）中，重点提出对技术标准体系的建设要求，明确提出储气库业务要建立完善统一规范的设计、建设、验收、运行、退役等行业标准体系。

3.2 储气库建设难度大

随着储气库规模化发展，优质建库资源日益匮乏，可挑选余地日渐减少，建库地质条件趋向复杂化，气藏从中高渗、高丰度转向中低渗、低丰度，盐穴从层状、高品位盐层转向低品位、多夹层、厚夹层复杂盐层，目标库址地质条件更加复杂多样，筛选与设计难度大[7]。同时在特殊岩性气藏、复杂断块油藏、含水层、海上储气库等不同类型储气库建库逐渐成为必然的选择，缺乏相应的实践经验，无法建立统一高效的筛选指标、评价方法、设计参数以指导前期具体工作。而常规经典气藏开发地质与渗流理论，无法完全揭示储气库交变大流量特殊工况下的注采机理，以储气地质体为核心的理论创新目前处于起步阶段，还需要进一步借助多学科交叉融合发展逐步创建。

3.3 关键技术有待突破

我国储气库建库地质条件复杂多样，理论技术研发周期相对较长，现在正是储气库快速发展阶段，对科研成果需求强烈，生产建设需求与科研成果应用难以完全匹配。同时储气库具有高强度、高速度、高压力、注采频繁交替的特性，虽然已从最初的照搬和沿用常规气藏开发理念，逐渐走上了针对国内气藏构造破碎、储层埋藏深复杂地质条件的自主创新之路，但在储气库地质动静态研究、大尺寸井眼钻完井、大型压缩机组维保等方面的部分关键技术有待攻关，相关技术标准缺失，无法科学有效指导现场生产实践。

3.4 储气库建设运行风险高

在储气库安全风险的评估、管控等方面目前还存在短板，风险评估的手段、方法、标准都不够完善，地质体—井筒—地面“三位一体”技术标准尚未建立，储气库完整性管理工作尚处于起步阶段。国外储气库安全事故表明[8]，高强度交替注采、压力循环波动易造成储气圈闭地质构造失稳、井完整性失效和地面设备故障。储气库建设期有钻井及井筒质量风险、地面设施建设施工风险；运行期有地质风险、注采工艺风险、地面设备设施完整性风险、高含硫天然气风险、自然灾害风险等，需制定技术、工程、管理、标准制度。建立完善的QHSE管理体系，加强储气库三位一体的管理理念与风险管控措施，以地质体、井筒和地面为管理对象，以储气库监测、检测与评价技术作为手段，建立储气库完整性标准，可保障储气库长期注采安全运行。

4 储气库行业发展方向

我国储气库行业将开启大规模建设。中石油未来10年将建设东北、华北、中西部、西北、西南、中东部6个区域储气中心，共23座储气库。按照“达容一批、新建一批、评价一批”，加快推进储气库建设。对已建成储气库，中石油将加快达容扩容工作。中石化计划在河南省濮阳县及周边区域落实储气库库址16个，落实库容556×108m3。“十四五”期间，中石化还将在该区域规划新建5个储气库；中海油正积极开展海上储气库研究工作；国家管网及地方企业等也已有“十四五”建设规划。

4.1 强化科技引领

按照业务技术实际需求，结合生产实际，细化科技攻关计划，加强应用基础和前沿技术研究，大力推进科技成果转化创效；利用各专业科技资源，增强科技创新能力，建立开放式科研平台；加强与国际储气库公司合作，促进技术水平提高。最终形成适应国内地质条件的各类型储气库建库技术，更好地指导生产，保障安全运行。

4.2 建立完整性管理体系

树立全生命周期完整性管理理念，建立完整性管理体系，开展数据采集、高后果区识别、检测评估、风险评价、完整性评价、维修与维护、效能评价等工作。同时全行业持续开展注气期和采气期安全环保专项审核工作，降低储气库安全环保风险。

4.3 采用新理念和新模式

采用在产气田与储气库联动模式、气田开发与储气协同建库模式[9]、气驱采油与储气协同建库[10]、“一井一库”与“盐穴单腔单库”等新理念新模式，增加冬季调峰能力，提升油气田资源价值，提高经济效益。

4.4 推动智能化储气库建设

在现有储气库管理平台基础上，建立并形成统一的大数据云平台信息系统，构建以一体化模拟为核心的数字化应用平台，打造储气库智能化运行中心[11]。目标是现场全面互联，数据全面说话，实现智能运行；生产全面感知，全程监测预警，实现安全管理；突发应急救援，实现协同指挥；资源全面共享，信息全面融合，实现众协众创。

5 储气库标准发展重点

5.1 任务目标

为保障储气库大规模建设，根据行业发展趋势，以储气库业务生产需求为导向，围绕储气库全生命周期关键技术的攻关与应用，采用最新科技成果，结合新理念和新模式，围绕建设智能化储气库，在“十四五”末期，建立一套先进、科学、有效、适用的，涵盖选址与方案论证、设计、施工、生产运营、废弃与处置等关键环节的国家和行业标准，确保储气库安全平稳运行。

5.2 重点任务

5.2.1 完善通用领域标准

完成《储气库命名》和《储气库术语》2项基础通用领域标准。对国内储气库及相关设施的命名统一化、规范化，并将储气库研究、建设、运行中涉及到的专有名词、术语进行统一，尤其是与气藏开发、盐矿利用相重叠的部分，根据储气库特点重新进行定义。

5.2.2 制定储气库完整性标准

完整性管理是保障储气库长期安全注采运行的有效手段，包括气藏完整性、井筒完整性和地面系统完整性。气藏完整性管理主要防止储存的天然气通过气藏密封性失效而发生外溢或泄漏；井筒完整性管理主要是保障井筒完好，防止气库在大吞大吐长周期运行中出现井筒密封性失效而导致气体泄漏；地面系统完整性管理主要是防止注采管道、集注站等地面注采设施因长期高压运行出现完好性失效而发生事故，确保各系统正常运行[12]。完整性管理是贯穿于储气库全生命周期的全过程管理。

5.2.3 开展新技术标准研究工作

研究《注气驱油一体化建库选址评价技术规范》《在产气田改建储气库推荐做法》《盐穴单腔单库技术要求》等一系列体现最新技术且具有成功实例的标准研究工作，力争在“十四五”末立项，为远期储气库业务发展提供标准支撑。

5.2.4 开展国际标准工作

打通储气库领域特色技术标准走向国际渠道，全面提高标准国际化水平。持续开展国际技术标准体系与标准发展趋势的对标和研究，推动具有一定国际领先性的特色创新技术以标准的形式“走出去”，助力提升储气库业务在国际领域的影响力和话语权。

6 下步工作建议

6.1 完善储气库标准体系

2019年底储气库专业标准化技术委员会已发布储气库技术标准体系。随着技术发展、国家行业需求，体系需滚动修改，完善构架、层次及内容，力求保持先进性、系统性、科学性、实用性。同时加在快储气库标准体系规划中能突出储气库技术特点和专业特色、相对成熟、管理与生产急需的标准制定速度，尽早发布，应用于国内各个储气库当中。

6.2 技术与标准一体化

建立技术与标准化协同机制，促进科技创新与标准的深度融合。建立标准化跟进和配套机制，开展重大标准预研、制定和应用，实现新产业技术研发、标准化、产业的有机衔接和协调发展。

6.3 培养懂标准懂技术的队伍

通过技术交流，论坛演讲，学术论文汇报、现场实习和调研等多种方式，加强人才培养；多途径培养一批懂技术、知规则、明流程的标准化专业人才，整体提高标准工作人员的数量和水平；完善科技创新机制，提出科技激励措施，用好人才。