通常談到儲氣庫,一般而言都是指地下儲氣庫,地下儲氣庫就是在供氣淡季將集輸管線的多余天然氣注入到地下儲存起來,在用氣高峰時將天然氣采出來,用以補充管線供氣的不足,滿足用戶需求。地下儲氣庫可以隨時(季節性、每天、每小時)平衡氣體消費和供氣。此外,地下儲氣庫還可以在氣源中斷或管網出現技術故障時,保證不間斷供氣。目前世界上典型的天然氣儲氣庫主要有四種類型:
1.枯竭(廢棄)油氣藏儲氣庫
枯竭油氣藏儲氣庫是利用已經開采枯竭廢棄的氣藏或開采到一定程度的退役氣藏而建造的儲氣庫。這種類型的儲氣庫具有許多優點:人們對其地質情況,如油(氣)藏面積、儲層厚度、蓋層氣密封、原始地層壓力和溫度、儲氣層孔隙度、滲透率、均質性以及氣井運行制度等已準確掌握,不用進行地質勘探,因而可節省投資。
油氣田開發用的部分氣井和地面設施可重復用于地下儲氣庫,需要補充注入的墊層氣量不多,節約投資。建庫周期短,投資和運行費用低,其單位有效庫容量的投資約為含水層儲氣庫的1/2~3/4,為鹽穴儲氣庫的1/3;其運行費用約為含水層儲氣庫的3/5~3/4,約為鹽穴儲氣庫的1/5。從經濟觀點看,枯竭油氣田型地下儲氣庫是目前最常用、最經濟的一種地下儲氣形式。枯竭油氣田目前規模都不大,其原始儲量一般為10億立方米~50億立方米。
2.含水層儲氣庫
含水層型地下儲氣庫,是人為將天然氣注入地下合適的含水層而形成的人工氣藏。天然氣儲氣庫由含水砂層和不透氣覆蓋層組成。儲存氣包括工作氣和墊層氣。工作氣是指在儲存周期內儲進和重新排出的氣體,墊層氣是指在儲庫內持續保留或作為工作氣和水之間的緩沖墊層的氣體。含水砂層要有一定的滲透性,這種滲透性對于用天然氣置換水的速度起決定作用,滲透性越好,天然氣置換的速度就越快,工作氣和墊層氣的比例也就越大。含水層儲氣庫的工作原理簡單,即通過高壓將氣體注入含水層的孔隙中,用氣體將水驅到邊緣形成一個人工氣田。
含水層儲氣庫具有結構完整、儲量大、鉆井可以一步到位等優點。但由于含水層中原來沒有氣田,所需的墊層氣用量較大,而這部分氣體是不能采出來的,氣水界面難以控制,因此,建設成本比枯竭氣田型儲氣庫要高,建設周期長,從勘探到投產一般需要10~15年。
3.鹽穴儲氣庫
在地下鹽層或鹽丘中,利用水溶解鹽的開采方式形成地下空穴用來儲存天然氣。這種儲氣庫有許多優點是其他類型的儲氣庫不可比擬的。在建造方面,可以按照調峰或儲備的實際需要量進行建造,一個鹽穴儲氣庫可按不同時期用氣需求量的增加分幾期擴建。在操作性能方面,機動性強,儲氣無泄漏,調峰能力強,生產效率高,能快速完成抽氣—注氣循環,一年中注氣—抽氣循環可達4~6次;注氣時間短,墊層氣用量少,最適合日調峰用。
對于周圍缺乏多孔地下巖層的城市,特別是在具有巨大巖鹽礦床地質構造的地區,建造鹽穴型地下儲氣庫已是目前各國普遍采用的方法。但是鹽穴型儲氣庫從可行性研究到投產時間較長。
從形態上來講,該類型儲氣庫設計的主要形態近似橢球體。金壇儲氣庫是目前中國國內最大的鹽穴儲氣庫,且初次采用氮氣阻溶造腔獲成功。
4.廢棄礦坑及巖洞儲氣庫
廢棄礦坑及巖洞儲氣庫是一種利用廢棄的符合儲氣條件的礦坑或者洞穴或在山體中開鑿的巖洞改建的地下儲氣庫。1963年在美國克羅拉多DENVER附近首次建成廢棄礦坑儲氣庫。由于符合儲存天然氣地質條件的礦坑很少,人工開鑿也受地質條件的限制,因此,限制了這種儲氣庫的發展。目前世界上只有3座礦坑儲氣庫,其中美國兩座,德國一座。
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