儲(chǔ)氣庫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展建議

吳張帆,趙艷杰,姜煒

中國石油天然氣股份有限公司儲(chǔ)氣庫分公司（北京 100101）

1 儲(chǔ)氣庫行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

地下儲(chǔ)氣庫是天然氣工業(yè)的“糧倉”，具有季節(jié)調(diào)峰、戰(zhàn)略儲(chǔ)備、應(yīng)急保供、市場調(diào)節(jié)4大作用?！笆濉币詠恚覈涌煅a(bǔ)齊“產(chǎn)供儲(chǔ)銷”體系建設(shè)短板，儲(chǔ)氣庫行業(yè)取得了較快增長。截至2020年底，我國已建成14座儲(chǔ)氣庫（群），有效工作氣量由“十二五”末的53×108m3增加到145×108m3，占全國天然氣消費(fèi)量的4.5%，增幅為143%[1]。2020年新增工作氣量25.17×108m3，為歷年最大增幅；實(shí)際采氣110×108m3，首次超過百億立方米。高峰用氣月份的日最大采氣量達(dá)到1.34×108m3，調(diào)峰能力比上一采暖季最大日采氣量增加了2 600×104m3，同比提高了24%，在保供的關(guān)鍵時(shí)期發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。

為加快儲(chǔ)氣庫建設(shè)，儲(chǔ)氣庫技術(shù)持續(xù)攻關(guān)并取得系列成果。①創(chuàng)建了復(fù)雜地質(zhì)條件儲(chǔ)氣庫選址評(píng)價(jià)理論和技術(shù)指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜斷塊儲(chǔ)氣庫科學(xué)選址；②創(chuàng)建了復(fù)雜地質(zhì)條件儲(chǔ)氣庫高速注采滲流理論和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提高了庫容設(shè)計(jì)精度和工作氣利用率；③創(chuàng)建了復(fù)雜儲(chǔ)氣庫工程建設(shè)技術(shù)，研發(fā)了核心裝備，解決了核心裝備依賴進(jìn)口的“巨大”難題[2]；④構(gòu)建了多夾層狀鹽巖建庫高效造腔關(guān)鍵技術(shù)，為中國復(fù)雜鹽層建庫奠定了基礎(chǔ)。

2 儲(chǔ)氣庫標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

隨著儲(chǔ)氣庫技術(shù)的持續(xù)攻關(guān)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范卻尚未配套，部分單項(xiàng)技術(shù)也仍需加強(qiáng)攻關(guān)[3]。目前已發(fā)布涉及儲(chǔ)氣庫專業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有8項(xiàng)，分屬采油、儲(chǔ)運(yùn)、鉆井、建設(shè)、管材、安全、節(jié)能等7個(gè)專標(biāo)委，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量少，分散重疊且層級(jí)不清，標(biāo)齡較長，內(nèi)容主要是結(jié)合大港、金壇儲(chǔ)氣庫群的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，樣本較少，未建立起相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，執(zhí)行和管理難度大；缺乏頂層設(shè)計(jì)和發(fā)展規(guī)劃，標(biāo)準(zhǔn)建立遲緩，實(shí)際生產(chǎn)過程多依賴于其他行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足儲(chǔ)氣庫業(yè)務(wù)規(guī)?；l(fā)展需求[4]。

2.2 國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

美國、加拿大、歐盟、俄羅斯等國家和地區(qū)已形成比較完善的儲(chǔ)氣庫系列標(biāo)準(zhǔn)，總體上技術(shù)成熟，針對不同類型儲(chǔ)氣庫建設(shè)運(yùn)行的特點(diǎn)，建立了適合本國特點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，涵蓋選址、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行、監(jiān)測、維護(hù)及廢棄等全過程的標(biāo)準(zhǔn)模式。2016—2020年期間，歐盟標(biāo)準(zhǔn)《天然氣設(shè)施—儲(chǔ)氣庫》（最新標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為EN 1918:2016）、加拿大《地下碳?xì)浠衔飪?chǔ)庫》（最新標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為Z341—2016）等儲(chǔ)氣庫系列標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了再版（修訂）工作，以匹配最新技術(shù)、管理要求，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)營。國外地下儲(chǔ)氣庫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量少，大多為推薦做法，大量引用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)點(diǎn)是涉及的范圍全面、原則指導(dǎo)性強(qiáng)，提出了各個(gè)階段的原則性要求；缺點(diǎn)是沒有細(xì)致的專業(yè)劃分，缺乏細(xì)化的專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

3 面臨的形勢

3.1 國家和社會(huì)需求

我國天然氣市場季節(jié)差異性顯著，天然氣主產(chǎn)區(qū)和消費(fèi)區(qū)供需關(guān)系極度不平衡，且對外依存度持續(xù)攀升，已經(jīng)歷了多次“氣荒”[6]，儲(chǔ)氣能力不足已成為制約我國天然氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。根據(jù)《中國天然氣發(fā)展報(bào)告（2021）》預(yù)測分析，2025年和2030年，中國天然氣需求量將分別達(dá)到4 500×108m3和6 000×108m3，2030年 對 外 依 存 度 將 達(dá) 到55%。通過統(tǒng)計(jì)分析，對外依存度越高的國家，越重視地下儲(chǔ)氣庫的建設(shè)，且儲(chǔ)氣庫建設(shè)規(guī)模一般占本國天然氣消費(fèi)量12%以上。而目前我國僅4.5%左右，存在較大差異。2018年2月7日，習(xí)近平總書記作出重要批示：要把天然氣“產(chǎn)供儲(chǔ)銷”體系建設(shè)當(dāng)做一個(gè)重點(diǎn)工作抓好，以防再現(xiàn)“氣荒”。2020年4月10日，國家發(fā)展改革委、財(cái)政部、自然資源部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)天然氣儲(chǔ)備能力建設(shè)的實(shí)施意見》（發(fā)改價(jià)格〔2020〕567號(hào)）中，重點(diǎn)提出對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)要求，明確提出儲(chǔ)氣庫業(yè)務(wù)要建立完善統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計(jì)、建設(shè)、驗(yàn)收、運(yùn)行、退役等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。

3.2 儲(chǔ)氣庫建設(shè)難度大

隨著儲(chǔ)氣庫規(guī)?；l(fā)展，優(yōu)質(zhì)建庫資源日益匱乏，可挑選余地日漸減少，建庫地質(zhì)條件趨向復(fù)雜化，氣藏從中高滲、高豐度轉(zhuǎn)向中低滲、低豐度，鹽穴從層狀、高品位鹽層轉(zhuǎn)向低品位、多夾層、厚夾層復(fù)雜鹽層，目標(biāo)庫址地質(zhì)條件更加復(fù)雜多樣，篩選與設(shè)計(jì)難度大[7]。同時(shí)在特殊巖性氣藏、復(fù)雜斷塊油藏、含水層、海上儲(chǔ)氣庫等不同類型儲(chǔ)氣庫建庫逐漸成為必然的選擇，缺乏相應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，無法建立統(tǒng)一高效的篩選指標(biāo)、評(píng)價(jià)方法、設(shè)計(jì)參數(shù)以指導(dǎo)前期具體工作。而常規(guī)經(jīng)典氣藏開發(fā)地質(zhì)與滲流理論，無法完全揭示儲(chǔ)氣庫交變大流量特殊工況下的注采機(jī)理，以儲(chǔ)氣地質(zhì)體為核心的理論創(chuàng)新目前處于起步階段，還需要進(jìn)一步借助多學(xué)科交叉融合發(fā)展逐步創(chuàng)建。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)有待突破

我國儲(chǔ)氣庫建庫地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，理論技術(shù)研發(fā)周期相對較長，現(xiàn)在正是儲(chǔ)氣庫快速發(fā)展階段，對科研成果需求強(qiáng)烈，生產(chǎn)建設(shè)需求與科研成果應(yīng)用難以完全匹配。同時(shí)儲(chǔ)氣庫具有高強(qiáng)度、高速度、高壓力、注采頻繁交替的特性，雖然已從最初的照搬和沿用常規(guī)氣藏開發(fā)理念，逐漸走上了針對國內(nèi)氣藏構(gòu)造破碎、儲(chǔ)層埋藏深復(fù)雜地質(zhì)條件的自主創(chuàng)新之路，但在儲(chǔ)氣庫地質(zhì)動(dòng)靜態(tài)研究、大尺寸井眼鉆完井、大型壓縮機(jī)組維保等方面的部分關(guān)鍵技術(shù)有待攻關(guān)，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失，無法科學(xué)有效指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)踐。

3.4 儲(chǔ)氣庫建設(shè)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)高

在儲(chǔ)氣庫安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估、管控等方面目前還存在短板，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的手段、方法、標(biāo)準(zhǔn)都不夠完善，地質(zhì)體—井筒—地面“三位一體”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，儲(chǔ)氣庫完整性管理工作尚處于起步階段。國外儲(chǔ)氣庫安全事故表明[8]，高強(qiáng)度交替注采、壓力循環(huán)波動(dòng)易造成儲(chǔ)氣圈閉地質(zhì)構(gòu)造失穩(wěn)、井完整性失效和地面設(shè)備故障。儲(chǔ)氣庫建設(shè)期有鉆井及井筒質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、地面設(shè)施建設(shè)施工風(fēng)險(xiǎn)；運(yùn)行期有地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)、注采工藝風(fēng)險(xiǎn)、地面設(shè)備設(shè)施完整性風(fēng)險(xiǎn)、高含硫天然氣風(fēng)險(xiǎn)、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等，需制定技術(shù)、工程、管理、標(biāo)準(zhǔn)制度。建立完善的QHSE管理體系，加強(qiáng)儲(chǔ)氣庫三位一體的管理理念與風(fēng)險(xiǎn)管控措施，以地質(zhì)體、井筒和地面為管理對象，以儲(chǔ)氣庫監(jiān)測、檢測與評(píng)價(jià)技術(shù)作為手段，建立儲(chǔ)氣庫完整性標(biāo)準(zhǔn)，可保障儲(chǔ)氣庫長期注采安全運(yùn)行。

4 儲(chǔ)氣庫行業(yè)發(fā)展方向

我國儲(chǔ)氣庫行業(yè)將開啟大規(guī)模建設(shè)。中石油未來10年將建設(shè)東北、華北、中西部、西北、西南、中東部6個(gè)區(qū)域儲(chǔ)氣中心，共23座儲(chǔ)氣庫。按照“達(dá)容一批、新建一批、評(píng)價(jià)一批”，加快推進(jìn)儲(chǔ)氣庫建設(shè)。對已建成儲(chǔ)氣庫，中石油將加快達(dá)容擴(kuò)容工作。中石化計(jì)劃在河南省濮陽縣及周邊區(qū)域落實(shí)儲(chǔ)氣庫庫址16個(gè)，落實(shí)庫容556×108m3?！笆奈濉逼陂g，中石化還將在該區(qū)域規(guī)劃新建5個(gè)儲(chǔ)氣庫；中海油正積極開展海上儲(chǔ)氣庫研究工作；國家管網(wǎng)及地方企業(yè)等也已有“十四五”建設(shè)規(guī)劃。

4.1 強(qiáng)化科技引領(lǐng)

按照業(yè)務(wù)技術(shù)實(shí)際需求，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，細(xì)化科技攻關(guān)計(jì)劃，加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)和前沿技術(shù)研究，大力推進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化創(chuàng)效；利用各專業(yè)科技資源，增強(qiáng)科技創(chuàng)新能力，建立開放式科研平臺(tái)；加強(qiáng)與國際儲(chǔ)氣庫公司合作，促進(jìn)技術(shù)水平提高。最終形成適應(yīng)國內(nèi)地質(zhì)條件的各類型儲(chǔ)氣庫建庫技術(shù)，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，保障安全運(yùn)行。

4.2 建立完整性管理體系

樹立全生命周期完整性管理理念，建立完整性管理體系，開展數(shù)據(jù)采集、高后果區(qū)識(shí)別、檢測評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、完整性評(píng)價(jià)、維修與維護(hù)、效能評(píng)價(jià)等工作。同時(shí)全行業(yè)持續(xù)開展注氣期和采氣期安全環(huán)保專項(xiàng)審核工作，降低儲(chǔ)氣庫安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 采用新理念和新模式

采用在產(chǎn)氣田與儲(chǔ)氣庫聯(lián)動(dòng)模式、氣田開發(fā)與儲(chǔ)氣協(xié)同建庫模式[9]、氣驅(qū)采油與儲(chǔ)氣協(xié)同建庫[10]、“一井一庫”與“鹽穴單腔單庫”等新理念新模式，增加冬季調(diào)峰能力，提升油氣田資源價(jià)值，提高經(jīng)濟(jì)效益。

4.4 推動(dòng)智能化儲(chǔ)氣庫建設(shè)

在現(xiàn)有儲(chǔ)氣庫管理平臺(tái)基礎(chǔ)上，建立并形成統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)云平臺(tái)信息系統(tǒng)，構(gòu)建以一體化模擬為核心的數(shù)字化應(yīng)用平臺(tái)，打造儲(chǔ)氣庫智能化運(yùn)行中心[11]。目標(biāo)是現(xiàn)場全面互聯(lián)，數(shù)據(jù)全面說話，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)行；生產(chǎn)全面感知，全程監(jiān)測預(yù)警，實(shí)現(xiàn)安全管理；突發(fā)應(yīng)急救援，實(shí)現(xiàn)協(xié)同指揮；資源全面共享，信息全面融合，實(shí)現(xiàn)眾協(xié)眾創(chuàng)。

5 儲(chǔ)氣庫標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展重點(diǎn)

5.1 任務(wù)目標(biāo)

為保障儲(chǔ)氣庫大規(guī)模建設(shè)，根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢，以儲(chǔ)氣庫業(yè)務(wù)生產(chǎn)需求為導(dǎo)向，圍繞儲(chǔ)氣庫全生命周期關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)與應(yīng)用，采用最新科技成果，結(jié)合新理念和新模式，圍繞建設(shè)智能化儲(chǔ)氣庫，在“十四五”末期，建立一套先進(jìn)、科學(xué)、有效、適用的，涵蓋選址與方案論證、設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)運(yùn)營、廢棄與處置等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保儲(chǔ)氣庫安全平穩(wěn)運(yùn)行。

5.2 重點(diǎn)任務(wù)

5.2.1 完善通用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)

完成《儲(chǔ)氣庫命名》和《儲(chǔ)氣庫術(shù)語》2項(xiàng)基礎(chǔ)通用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)。對國內(nèi)儲(chǔ)氣庫及相關(guān)設(shè)施的命名統(tǒng)一化、規(guī)范化，并將儲(chǔ)氣庫研究、建設(shè)、運(yùn)行中涉及到的專有名詞、術(shù)語進(jìn)行統(tǒng)一，尤其是與氣藏開發(fā)、鹽礦利用相重疊的部分，根據(jù)儲(chǔ)氣庫特點(diǎn)重新進(jìn)行定義。

5.2.2 制定儲(chǔ)氣庫完整性標(biāo)準(zhǔn)

完整性管理是保障儲(chǔ)氣庫長期安全注采運(yùn)行的有效手段，包括氣藏完整性、井筒完整性和地面系統(tǒng)完整性。氣藏完整性管理主要防止儲(chǔ)存的天然氣通過氣藏密封性失效而發(fā)生外溢或泄漏；井筒完整性管理主要是保障井筒完好，防止氣庫在大吞大吐長周期運(yùn)行中出現(xiàn)井筒密封性失效而導(dǎo)致氣體泄漏；地面系統(tǒng)完整性管理主要是防止注采管道、集注站等地面注采設(shè)施因長期高壓運(yùn)行出現(xiàn)完好性失效而發(fā)生事故，確保各系統(tǒng)正常運(yùn)行[12]。完整性管理是貫穿于儲(chǔ)氣庫全生命周期的全過程管理。

5.2.3 開展新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究工作

研究《注氣驅(qū)油一體化建庫選址評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》《在產(chǎn)氣田改建儲(chǔ)氣庫推薦做法》《鹽穴單腔單庫技術(shù)要求》等一系列體現(xiàn)最新技術(shù)且具有成功實(shí)例的標(biāo)準(zhǔn)研究工作，力爭在“十四五”末立項(xiàng)，為遠(yuǎn)期儲(chǔ)氣庫業(yè)務(wù)發(fā)展提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。

5.2.4 開展國際標(biāo)準(zhǔn)工作

打通儲(chǔ)氣庫領(lǐng)域特色技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)走向國際渠道，全面提高標(biāo)準(zhǔn)國際化水平。持續(xù)開展國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢的對標(biāo)和研究，推動(dòng)具有一定國際領(lǐng)先性的特色創(chuàng)新技術(shù)以標(biāo)準(zhǔn)的形式“走出去”，助力提升儲(chǔ)氣庫業(yè)務(wù)在國際領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)。

6 下步工作建議

6.1 完善儲(chǔ)氣庫標(biāo)準(zhǔn)體系

2019年底儲(chǔ)氣庫專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)已發(fā)布儲(chǔ)氣庫技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著技術(shù)發(fā)展、國家行業(yè)需求，體系需滾動(dòng)修改，完善構(gòu)架、層次及內(nèi)容，力求保持先進(jìn)性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、實(shí)用性。同時(shí)加在快儲(chǔ)氣庫標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃中能突出儲(chǔ)氣庫技術(shù)特點(diǎn)和專業(yè)特色、相對成熟、管理與生產(chǎn)急需的標(biāo)準(zhǔn)制定速度，盡早發(fā)布，應(yīng)用于國內(nèi)各個(gè)儲(chǔ)氣庫當(dāng)中。

6.2 技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)一體化

建立技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)同機(jī)制，促進(jìn)科技創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)的深度融合。建立標(biāo)準(zhǔn)化跟進(jìn)和配套機(jī)制，開展重大標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研、制定和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)的有機(jī)銜接和協(xié)調(diào)發(fā)展。

6.3 培養(yǎng)懂標(biāo)準(zhǔn)懂技術(shù)的隊(duì)伍

通過技術(shù)交流，論壇演講，學(xué)術(shù)論文匯報(bào)、現(xiàn)場實(shí)習(xí)和調(diào)研等多種方式，加強(qiáng)人才培養(yǎng)；多途徑培養(yǎng)一批懂技術(shù)、知規(guī)則、明流程的標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)人才，整體提高標(biāo)準(zhǔn)工作人員的數(shù)量和水平；完善科技創(chuàng)新機(jī)制，提出科技激勵(lì)措施，用好人才。