石油地下建設(shè)

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[摘要]石油和天然氣儲備是保障國家能源安全的重要措施，地下儲備庫是一種安全和節(jié)約的儲備方式。國外石油儲備主要為地下溶洞和鹽穴，天然氣儲備的發(fā)展有戰(zhàn)略儲備向以廢棄氣藏為主的大型化，民用儲備向靈活性大、周轉(zhuǎn)率較高的小型氣庫發(fā)展的趨勢。我國目前地下油氣儲備庫處于建設(shè)的初期，隨著進(jìn)口依存度的不斷增大，需普查適合油氣地下儲存的地區(qū)，進(jìn)一步重視和加大地下儲備技術(shù)的研發(fā)，保障國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]石油，天然氣，儲備，普查

石油和天然氣儲備是為了保障國家的經(jīng)濟(jì)安全和社會穩(wěn)定，由中央政府直接投資或者其他方式，擁有和控制一定數(shù)量的原油、成品油和天然氣儲備。這是國家為了保障能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的重要手段之一。在發(fā)生戰(zhàn)事、大規(guī)模禁運等非常時期，則可用于應(yīng)對國際石油市場的劇烈動蕩，減緩或屏蔽可能給國民經(jīng)濟(jì)帶來的沖擊。從1973年第一次世界石油危機以后，美國、日本、西歐一些國家都相繼建立了石油和天然氣戰(zhàn)略儲備。從他們的儲備方式來看，地下儲備庫已成為儲備的主要方式。

1、建設(shè)石油地下儲備的重要性和必要性

首先，建設(shè)地下油氣儲備庫是保障能源安全的重要措施?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中，重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)是重點打擊的對象，而油氣設(shè)施在國民經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)爭上的重要性，使其成為打擊的主要對象。從戰(zhàn)略的角度看，建設(shè)地下油氣儲備有利于保護(hù)油氣戰(zhàn)略資源。

其次，地下油氣儲備庫建設(shè)有利于防止恐怖襲擊，油庫是恐怖分子襲擊的重點。地下油氣儲備庫管理容易，不易接觸，不易引爆。

再次，建設(shè)地下油氣儲備庫可以大量節(jié)省土地資源，保護(hù)地面環(huán)境，而且地下油氣儲備庫，特別是鹽穴地下油氣儲備庫的建設(shè)成本僅為地下建設(shè)成本的1/10，可以節(jié)約大量的建設(shè)資金。

第四，由于天然氣長距離輸送的特性，如何保障管道安全運行，保障天然氣平穩(wěn)運行非常重要。根據(jù)世界各國的經(jīng)驗，利用地下儲氣庫進(jìn)行調(diào)節(jié)，是確保天然氣安全平穩(wěn)供氣的最有效途徑。

從國外經(jīng)驗來看，地下戰(zhàn)略油氣儲備庫主要由地下鹽穴、地下巖洞和廢棄油氣藏組成，因此，利用鹽穴、地下巖洞和廢棄油氣藏建設(shè)油氣儲備庫是今后發(fā)展的主要方向。

2、國外油氣地下儲備概況

2.1、國外石油地下儲備概況

發(fā)達(dá)的石油進(jìn)口國主導(dǎo)著石油地下儲存的技術(shù)發(fā)展。石油地下儲存主要方式包括兩大類。

第一類是利用地下巖洞儲存石油。地下巖洞安全性好，油品長期儲存，不易變質(zhì)。從20世紀(jì)50～60年代至今，國外很多國家都將地下巖洞作為國家原油戰(zhàn)略儲備庫。目前，瑞典等國家正在研究用洞庫儲存ING和CNG。利用地下巖洞建立石油儲備的國家主要有北歐的瑞典、芬蘭，亞洲的日本、韓國和新加坡等。

第二大類型是地下鹽穴儲備，利用深部鹽層，通過水溶方式形成地下溶洞并儲存石油，該方式儲存量大，埋藏深度大，一般達(dá)500～1500m，造價低，廣泛被具有鹽層建庫地質(zhì)條件的國家所采用。美國、德國、法國等國家的地下石油儲備方式主要為鹽穴石油儲備。美國石油儲備美國能源部于1977年2月16日，美國能源部制定了戰(zhàn)略石油儲備計劃，當(dāng)年4月18日生效。在此后的10多年時間內(nèi)，美國利用德克薩斯和路易斯安娜兩個州墨西哥沿岸的地下鹽穴建立了總儲存能力為10×109bbl(1.37×109t)的五大戰(zhàn)略石油儲備基地，儲備的主要對象是原油。美國戰(zhàn)略石油儲備采用地下鹽穴儲存方式。儲備系統(tǒng)全部分布在得州和路州的墨西哥灣沿岸。每個儲油庫都有數(shù)量不一的洞穴，典型的洞穴直徑為60m，高為610m。只要往洞穴底部注水，原油上升即可抽出。美國戰(zhàn)略石油儲備鹽穴儲油庫，單個儲油庫所包含的洞穴數(shù)從6個到22個不等。美國近6×109bbl原油儲存在62個鹽穴中，并全部位于德克薩斯州和路易斯安娜州。

2.2、國外天然氣地下儲備概況

國際上主要天然氣消費大國均已經(jīng)建立了自己國家的天然氣戰(zhàn)略儲備，其戰(zhàn)略儲備一般3～6個月的國內(nèi)天然氣消費量，除戰(zhàn)略儲備外，還有一部分商業(yè)儲備，約占天然氣年消費量的15%～20%。從俄羅斯與烏克蘭的天然氣之爭對歐洲天然氣供應(yīng)引起的國際爭端就可以看出，保障天然氣的安全運行，必須建設(shè)相應(yīng)的天然氣儲備。

天然氣地下儲存比石油儲存更加受到天然氣主要消費國的重視，天然氣地下儲存作為一門工業(yè)技術(shù)發(fā)展已相當(dāng)完善、成熟。國外第一座地下儲氣庫建于1915年，至今已有八十多年的歷史(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)，這一技術(shù)在20世紀(jì)80年代以來發(fā)展較快。據(jù)統(tǒng)計，世界已有各類地下儲氣庫602座，總有效工作量達(dá)3003.5×109m3，儲氣能力相當(dāng)于總耗氣量的11%。國外一般大型輸配氣系統(tǒng)都建有一定的儲備能力，一般儲備系統(tǒng)為11%～15%。美國儲存氣占年銷售氣量的20%以上，地下儲氣庫供氣量占所有調(diào)峰方式供氣量80%以上。這說明建設(shè)一定規(guī)模地下儲氣庫是其他方式難以取代的。利用枯竭油氣田、地下含水層、含鹽層或廢棄礦井建造地下儲氣庫，是20世紀(jì)燃?xì)夤I(yè)的一項主要技術(shù)成就。據(jù)統(tǒng)計，全世界共建成地下儲氣庫602多座，其中77.7%是由枯竭油氣藏改造而成，12.5%為含水層，9.8%為鹽巖層。就歐洲而言，1999年20%的商品氣來自地下儲氣庫。全世界儲氣庫主要集中在美國、加拿大、德國、前蘇聯(lián)。其中美國已建成各類儲氣庫410座，其中利用枯竭油氣藏350座，含水層40多座，是世界上使用儲氣庫最多的國家。各國儲氣庫的大小取決于該國的能源狀況、供氣情況和產(chǎn)氣區(qū)與消費市場的供求關(guān)系以及能供建庫的構(gòu)造條件等因素。隨著世界天然氣需求量的迅速增加，地下儲氣庫也將大力發(fā)展，預(yù)測2010年世界將需要大約160×109～200×109m3左右新的工作氣能力。國外地下儲氣庫的發(fā)展的趨勢之一是戰(zhàn)略儲備向大型化發(fā)展，目前世界上最大的枯竭氣藏儲氣庫的庫容達(dá)到400×108m3，工作氣量達(dá)到，200×108m3;最大的含水層儲氣庫庫容達(dá)到200×1008m3，工作氣量達(dá)到90×1008m3;這類大型儲氣庫可以作為戰(zhàn)略儲備，氣庫儲氣量大，調(diào)峰能力強，但建設(shè)周期長，一次性投資大，總體經(jīng)濟(jì)效益好。趨勢之二是民用庫向靈活性大、周轉(zhuǎn)率較高的小型氣庫發(fā)展，如鹽穴或礦穴儲氣庫在不斷地增加，這種氣庫生產(chǎn)能力及調(diào)峰能力強，見效快，多個氣庫“聯(lián)網(wǎng)”也是一種發(fā)展方式，使氣庫聯(lián)成一片，統(tǒng)一調(diào)度，統(tǒng)一控制，如美國70%以上的儲氣庫庫容在0.028×108～2.83×108m3(1×108～100×108ft3)，既有很大的庫容量，又有很大的靈活性。

3、國內(nèi)油氣地下儲備現(xiàn)狀

3.1、中國石油地下儲備現(xiàn)狀

中國于1977年在山東青島設(shè)計建造了第一座總庫容為15×104m3的原油地下洞庫。該地下油庫由2個洞室組成，其容量分別為5×104m3和10×104m3。80年代，我國又在浙江象山建成了第一座地下成品油庫，但容積僅為4000m3。由于黃島洞庫的單洞室容積較小，進(jìn)油時的呼吸損耗較大，建設(shè)投資高于地上儲罐，加之大型浮項罐的廣泛應(yīng)用，因此，地下洞庫技術(shù)在我國沒有得到進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展。直到20世紀(jì)末，隨著我國大量進(jìn)口LPG，地下洞庫才在我國東南沿海地區(qū)開始重新得到應(yīng)用，在汕頭和寧波建成了2座地下LPG洞庫，每座洞庫的儲量都超過20×104m3。

3.2、中國天然氣地下儲備現(xiàn)狀

中國的地下儲氣庫起步較晚，20世紀(jì)70年代在大慶油田曾經(jīng)進(jìn)行過利用氣藏建設(shè)氣庫的嘗試，真正開始研究地下儲氣庫是在90年代初，隨著陜甘寧大氣田的發(fā)現(xiàn)和陜京天然氣輸氣管線的建設(shè)，才開始研究建設(shè)地下儲氣庫以確保北京和天津兩大城市的安全供氣。到目前為止，為保證北京和天津兩大城市的調(diào)峰供氣，在天津市附近的大港油田利用枯竭凝析氣藏建成了4個地下儲氣庫，即大張坨地下儲氣庫和板876地下儲氣庫、板中北儲氣庫、板中南儲氣庫，這幾個儲氣庫總的調(diào)峰氣量為8.0×108m3，即每年通過這2個儲氣庫儲存和采出20×108m3的天然氣來平衡京津地區(qū)用氣變化。由于北京用氣市場變化劇烈，冬天用氣量是夏天用量的7～10倍，這幾個儲氣庫已經(jīng)接近滿負(fù)荷運行，隨著京津地區(qū)用氣量的不斷擴(kuò)大，需要建設(shè)新的儲氣庫來保證調(diào)峰需要，目前第五、第六儲氣庫及華北儲氣庫群已經(jīng)開始著手建設(shè)。

為確?！拔鳉鈻|輸”工程的實施，保證“西氣東輸”管線沿線和下游長江三角洲地區(qū)用戶的正常用氣，現(xiàn)在長江三角洲地區(qū)選擇了江蘇省金壇鹽礦和江蘇省劉莊建設(shè)地下儲氣庫，設(shè)計總的調(diào)峰氣量為20×108m3，地下儲氣庫將于2006年后陸續(xù)投入使用。同時為配合川渝天然氣東輸“兩湖”地區(qū)，還將在長江中游地區(qū)建設(shè)地下儲氣庫，以確保該地區(qū)的安全供氣。從近幾年的儲氣庫對確保京津地區(qū)的安全供氣所發(fā)揮的作用來看，儲氣庫已經(jīng)作為天然氣消費和輸送過程中不可缺少的重要組成部分。

4、加大地下儲備庫技術(shù)研發(fā)力度，保障油氣安全供給

國內(nèi)油氣儲存技術(shù)存在著巨大的發(fā)展前景。從石油地下儲存來看，根據(jù)歐美等主要石油進(jìn)口石油儲存的經(jīng)驗來看，石油儲備達(dá)到國內(nèi)90～120d的石油消費量。根據(jù)預(yù)測，中國石油消費量到2020年將會達(dá)到4.5×108t以上，其中60%左右需要依賴進(jìn)口，按照這樣的消費量計算，中國的需要建立的石油儲備儲備量應(yīng)該在6000×104～8000×104t之間，假設(shè)其中50%采用地下儲存的方式，地下儲存量將達(dá)到300×104～400×104t。面對如此巨大的需求，必須加大地下石油儲備技術(shù)的發(fā)展，推動中國石油地下儲備庫的建設(shè)。

同樣，對天然氣來說，根據(jù)需求預(yù)測，到2020年，中國天然氣消費量將會達(dá)到2000×108m3以上，其中40%需要依賴進(jìn)口。根據(jù)世界各國天然氣利用較為成熟的國家的經(jīng)驗，僅調(diào)峰用氣的儲備量需要達(dá)到300×108～400×108m3，如果加上部分戰(zhàn)略儲備，總的天然氣儲備工作氣量需要將達(dá)500×108～600×108m3。因此，在未來15年內(nèi)，國內(nèi)針對天然氣儲存同樣存在巨大的市場需要。

由于中國油氣地下儲備有巨大的需求，而中國油氣地下儲備建設(shè)才剛剛起步，還有許多的技術(shù)問題需要深入的研究，包括油氣地下儲存地質(zhì)條件，油氣地下封存技術(shù)、油氣儲庫開采關(guān)鍵技術(shù)等，油氣地下儲存技術(shù)涉及到地質(zhì)力學(xué)、巖土力學(xué)、工程力學(xué)、油氣開采、油氣儲運等多個學(xué)科，通過對油氣地下儲存技術(shù)的探討，有利于促進(jìn)中國油氣儲存技術(shù)的發(fā)展，引起對油氣地下儲存工作的重視，從而加速推動油氣儲備庫的建設(shè)。

綜合以上幾方面因素，建議我國盡快普查全國適合油氣地下儲備的地區(qū)，加深研究，開展地下石油儲備庫建設(shè)的論證，爭取在今后十年內(nèi)完善我國的石油儲備體系，保障國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。