我國地下儲氣庫發(fā)展現(xiàn)狀及地質(zhì)導(dǎo)向的應(yīng)用

王海波

（大慶油田鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

地下儲氣庫是將天然氣經(jīng)過壓縮機壓縮以后，注入枯竭的氣(油)藏、地下鹽穴溶腔或其他地質(zhì)構(gòu)造中加以儲存，到消費高峰期采出以滿足天然氣用氣市場需求的一種儲氣設(shè)施[1]。儲氣庫可以解決天然氣供需之間出現(xiàn)的月不均勻性、日不均勻性和小時不均勻性[2]，還可以在氣源中斷或管網(wǎng)出現(xiàn)技術(shù)故障時，保證不間斷供氣。目前世界上的主要天然氣地下儲氣庫類型包括四種：枯竭油氣藏儲氣庫、含水層儲氣庫、鹽穴儲氣庫和廢棄礦坑儲氣庫[3]。我國目前儲氣庫類型主要以枯竭油氣藏為多，少量為鹽穴儲氣庫。

在儲氣庫建設(shè)中應(yīng)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)具有很多優(yōu)點。由于我國儲氣庫建設(shè)起步比較晚，因此地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在儲氣庫中應(yīng)用也比國外相對落后。但我國通過幾十年對儲氣庫的研究和建設(shè)，儲層專打、水平井等先進技術(shù)更多地應(yīng)用到儲氣庫建設(shè)當(dāng)中。在儲氣庫注采井的施工方面，我國正在縮短與國外的差距。

1 國內(nèi)外儲氣庫發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外儲氣庫發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)初，國外就已經(jīng)開始建設(shè)地下儲氣庫。1915年加拿大首次在安大略省的WELLAND氣田進行儲氣實驗；美國1916年在紐約布法羅附近的枯竭氣田ZOAR利用氣層建設(shè)儲氣庫，1954年在CALG的紐約城氣田首次利用油田建成儲氣庫，1958年在肯塔基首次建成含水層儲氣庫，1963年在美國克羅拉多DENVER附近首次建成廢棄礦坑儲氣庫；法國在1956年開始地下戰(zhàn)略儲氣庫的建設(shè)；1959年前蘇聯(lián)建成第一個鹽層地下儲氣庫[4]。

從儲氣庫近一個世紀(jì)的發(fā)展來看，無論是季節(jié)調(diào)峰、應(yīng)急供氣、還是戰(zhàn)略儲備，都已經(jīng)成為各國非常重視的一項工程。北美、歐洲、獨聯(lián)體、亞洲、大洋洲和中東（主要是伊朗）等地區(qū)都在積極地開發(fā)和建設(shè)地下儲氣庫，已成為天然氣工作體系中不可或缺的重要組成部分。從國家和地區(qū)分布來看，全球地下儲氣庫主要分布在天然氣市場比較成熟的地區(qū)，北美、歐洲和獨聯(lián)體國家（主要是俄羅斯和烏克蘭）擁有全球98%的在運地下儲氣庫，其中有超過三分之二的儲氣庫集中分布在北美地區(qū)，占全球儲氣庫工作氣量的近40%，占全球天然氣日產(chǎn)量的一半。截至2017年底，美國有388座在運地下儲氣庫，加拿大有62座，歐洲有142座地下儲氣庫，獨聯(lián)體國家有48座。

1.2 我國儲氣庫現(xiàn)狀

我國對地下儲氣庫的建設(shè)起步較晚。在大慶曾利用枯竭氣藏建造過兩座地下儲氣庫。薩爾圖1號地下儲氣庫于1969年建成，運行十多年后，因儲氣庫與市區(qū)擴大后的安全距離問題而被拆除[5]。大慶喇嘛甸地下儲氣庫于1975年建成，于1999年對儲氣庫進行擴建[6]。20世紀(jì)90年代初,我國真正開始研究地下儲氣庫。隨著陜京天然氣管道一線工程的完工，2000年11月，我國首次在大港油田利用枯竭凝析氣藏建成了大張坨地下儲氣庫[7]。截止2019年，大港油田儲氣庫群包括大張坨、板876、板中北等9座儲氣庫，歷經(jīng)19個注采周期，已安全平穩(wěn)運行近20年。作為陜京輸儲配氣系統(tǒng)的重要組成部分，京58儲氣庫（群）由京58、永22和京51三座儲氣庫組成，作為離北京最近的地下儲氣庫群，肩負(fù)季節(jié)調(diào)峰供氣、應(yīng)急保障供氣和日常平衡管網(wǎng)壓力三大責(zé)任，對保障首都及周邊地區(qū)穩(wěn)定供氣具有重要意義。“西氣東輸”共配套建設(shè)4個儲氣庫，目前金壇儲氣庫、劉莊儲氣庫、云應(yīng)儲氣庫已部分運營投產(chǎn)。

截止2019年，全國共建成儲氣庫28座，其中，中國石油24座，中國石化3座，港華燃?xì)?座。見表1。

表1 我國已建成儲氣庫統(tǒng)計

由于2017年天然氣供氣緊張和2020年新冠疫情等不確定因素的影響下，儲氣庫的重要性就更加凸顯。隨著國內(nèi)天然氣消費持續(xù)快速增長、對外依存度攀升正在倒逼儲氣設(shè)施建設(shè)提速。為提高我國應(yīng)急供氣的能力，提升天然氣儲備能力，以及減少價格波動帶來的影響，國家推出了若干加快天然氣儲備的政策和意見。2019年在重慶成立了中國儲氣庫專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，中石油也在同年成立了中國石油儲氣庫評估中心。2019年1月9日，在中國石油2019～2030年地下儲氣庫建設(shè)規(guī)劃部署安排會議上確定，至2030年，中國石油將擴容10座儲氣庫（群），新建23座儲氣庫。

2 地質(zhì)導(dǎo)向在儲氣庫中的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)概述

地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是20世紀(jì)90年代伴隨著水平井鉆井技術(shù)發(fā)展起來的[8]，地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是指在水平井鉆進過程依靠地質(zhì)導(dǎo)向儀器測得實時數(shù)據(jù)，進行井眼軌跡控制的一項技術(shù)，優(yōu)點有：①增加井筒與儲層的接觸面積，提高單井產(chǎn)量和采收率；②可實時監(jiān)測井下動態(tài)信息，使水平井能夠準(zhǔn)確入窗，追蹤有利儲層；③提高砂巖鉆遇率和有效儲層鉆遇率的同時，提高了鉆井速度，保證了施工工期。可以說，地質(zhì)導(dǎo)向儀器的發(fā)展將帶動地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展。

我國地質(zhì)導(dǎo)向儀器經(jīng)過了幾十年的經(jīng)驗積累和技術(shù)吸收，已經(jīng)有了自己的核心技術(shù)，但與國外先進儀器相比，仍存在一定差距，因此，國內(nèi)各大油田及鉆井公司正在加緊地質(zhì)導(dǎo)向儀器的研發(fā)。從市場需求及地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點來看，國內(nèi)地質(zhì)導(dǎo)向儀器正在向著多參數(shù)、可視化、智能化等方向發(fā)展。

2.2 水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在儲氣庫施工中的應(yīng)用

儲氣庫水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)不同于常規(guī)水平井技術(shù)，需要針對儲氣庫地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行有針對性的探索及實施，通過試驗井的綜合數(shù)據(jù)，形成一套適合儲氣庫的水平井鉆井技術(shù)，從而對整個儲氣庫的開采都具有指導(dǎo)和借鑒的意義。

靖邊氣田的氣藏是巖溶型碳酸鹽巖氣藏，是典型的低孔、低滲氣藏，主力儲層厚度僅為2～3m，因此采用水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，配合使用LWD儀器，使單井產(chǎn)量達(dá)到臨近直井的3～5倍，開發(fā)效果顯著提高[9]。Y37-2H井是榆林儲氣庫的第一口注采試驗水平井，用于評價榆林氣田南區(qū)建設(shè)儲氣庫水平井注采能力。Y37-2H井應(yīng)用隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向儀器，為現(xiàn)場地質(zhì)導(dǎo)向提供隨鉆地質(zhì)參數(shù)。在確保了長水平段有效延伸的前提下，實現(xiàn)了在儲層中鉆進，使水平段的儲層鉆遇率高達(dá)93.2%[10]。遼河雙6區(qū)塊儲氣庫井為帶油環(huán)有邊水的凝析氣藏。根據(jù)儲層地質(zhì)特點及“少井高產(chǎn)”原則，在有利部位優(yōu)選主力層部署10口水平井。水平段采用LWD儀器施工，保證水平段穩(wěn)斜效果的同時，及時調(diào)整井斜變化，保證目的層鉆遇率[11]。蘇203-6-9H是蘇203儲氣庫的第一口先導(dǎo)實驗井，主要為開展水平井注采試驗，確定水平井在該區(qū)生產(chǎn)能力。該井井身結(jié)構(gòu)應(yīng)采用四開井，完鉆井深6223m，水平段長1178m，從井斜45°開始使用LWD隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向儀器對鉆井實時動態(tài)進行監(jiān)測[12]。通過大港儲氣庫及華北儲氣庫的前期建設(shè)經(jīng)驗，水平井在地下儲氣庫中的推廣應(yīng)用取得了重大進展，部分水平井的注采試驗證明了水平井復(fù)合儲氣庫注采井大進大出的需求。井眼軌跡控制采用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，導(dǎo)向馬達(dá)+LWD這種鉆具組合，完成造斜、穩(wěn)斜、降斜和垂直井段的鉆進[13]。

水平井作為儲氣庫注采井的優(yōu)勢：①可以大幅提高單井的產(chǎn)出能力；②可以精確預(yù)測的水平井注采速度；③薄儲層能夠被開采利用，提高采收率；④使儲層的破壞達(dá)到最小；⑤降低環(huán)境污染；⑥井口集中，減少鉆井的數(shù)量,便于管理。

3 結(jié)論

（1）水平井作為儲氣庫注采井意味著“大吞大吐”，使儲氣庫大氣量調(diào)峰能力提高[14]；

（2）截止至目前，我國已投產(chǎn)和未投產(chǎn)的儲氣庫共計71座儲。國內(nèi)天然氣開采、管網(wǎng)建設(shè)及配套設(shè)施正在逐漸完善，已由消費層面轉(zhuǎn)向戰(zhàn)略儲備層面；

（3）增加地質(zhì)導(dǎo)向儀器的測量參數(shù)。目前我國儲氣庫水平井所使用的地質(zhì)導(dǎo)向儀器配置的參數(shù)多為電阻率和伽馬，測量參數(shù)較單一，應(yīng)加大多參數(shù)、可視化、智能化儀器研制力度；

（4）儲氣庫水平井地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)是一項復(fù)雜而綜合性的技術(shù)，應(yīng)深入研究與探討，建立標(biāo)準(zhǔn)工藝流程，形成我國地下儲氣庫建設(shè)的配套技術(shù)。