□　胡书勇

　　
　　对于我国北方一些地方的居民而言，2017年的冬天可能是他们经历的最寒冷的一个冬天，因为这一年多个北方城市的天然气供应大范围限停，直接影响到居民的供暖与日常用气需求。自2000年以来，我国每年天然气消费量增速一直保持在16%以上，供需矛盾日渐突出。根据国家发改委数据显示，2017年全国天然气消费量预计超过2300亿方，增量超过330亿方，同比增幅达到17%。根据三大石油公司上报数据，2017年全国天然气总缺口将超过113亿方。
　　如此大的天然气缺口直接反映出我国天然气储备与调峰能力严重不足，储气库建设严重不足，储气库的建设严重滞后，是导致我国连年“气荒”最为重要的因素，进而影响我国的能源安全。天然气是国家的战略性资源，具有高热值、高经济效益和污染小等优点，它的开发对调整能源结构、解决能源供需矛盾、改善环境质量等起着巨大的作用。这就需要建立储气库，以应对这种局势。
　　

天然气储存方式及其发展

　　储存天然气的主要方式主要有地上LNG储气库与地下储气库两种，其中地下储气库是最主要的天然气储备与调峰方法。
　　地上LNG储气库是一个液态天然气接收、输配的节点，主要是从上游接收被液化的天然气进行储存，然后向下游供应液态LNG或还原为气态向下游输送。
　　地下储气库是将长输管道输送来的商品天然气重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏，一般建设在靠近下游天然气用户城市的附近。这是国际通用的天然气调峰和应急措施之一，是目前各国大型天然气管网最通用的储备手段，储量大、适应性强、经济性较好，尤其在季节调峰方面作用显著。
　　早在20世纪初，国外就开始采用建设与长输管线、用户市场相配套的天然气地下储气库的方式来保障经济、安全、高效地供气。此外，为预防进口气源供应因政治、技术和人为原因（如恐怖袭击等）突然中断而造成进口国天然气供应严重短缺，或者是因地质灾害等突发事件和极端气候条件引起的市场需求剧增，国外还建立起了战略地下储气库。欧洲，特别是欧盟成员国是战略地下储气库建设最集中的地区。
　　中国的地下储气库建设起步于20世纪70年代的大庆油田，经过几十年的发展，中国地下储气库已经取得了相当的成绩，但与国际相比还远远不够。目前全球各国共拥有储气库715座，其中我国现役仅25座地下储气库。由于现阶段我国储气库的调峰能力不足，供气缺口仍需依赖气田增产、跨区调拨、LNG供气和压减市场等措施填补，制约了我国天然气的发展。
　　

地下储气库及其相关技术

　　地下储气库的种类多样，主要可分为4类，分别是枯竭气藏型储气库、枯竭油藏型储气库、含水层型储气库和盐穴型储气库，其中气藏型储气库被公认为是储气库建造的最好选择。
　　丁国生等认为，针对我国复杂的地质条件，建立地下储气库需要加强地质评价与气藏工程、储气库完整性评价等多个方面的研究。马新华等指出，随着地下储气库的建设，经过多年努力我国已形成储气库选址圈闭动态密封性评价、气藏建库关键指标设计、地面高压大流量注采工程优化与核心装备研发、安全运行风险预警与评估等关键创新技术。
　　随着储气库相关技术的不断发展，垫层气优选及其机理研究成为一个重要的研究方向。垫层气的作用是保持储层压力、防止水体侵入和保证储气库工作的稳定性，垫层气量一般占储气库总量的30%～70%。目前，世界上大多数国家采用天然气作垫层气，当一个储气库废弃时，相当数量的垫层气不能被开采出来，导致资源浪费。研究人员试图采用廉价气体（如烟道气、N2、CO2）作为垫层气，由于会发生混气因而可能影响天然气的纯度。因此，根据不同地层压力与储层物性，选择合适的垫层气种类及注入量将成为储气库能否有效运行的关键。
　　CO2是最主要的温室气体，处置CO2最有效的方式就是地质埋存。如果用温室气体CO2作为储气库的垫层气，可将部分CO2永存地下，既可节省沉积资金，极大程度减少建库成本，同时实现碳的有效地质埋存，为国民经济发展及国家能源安全做出更大贡献。为此，国家对一些相关项目研究进行了支持，如国家自然科学基金项目“CO2深埋作天然气地下储气库垫层气的渗流扩散机理及运行控制研究”“CO2作垫层气的枯竭气藏型储气库混气机理及最优运行控制研究”等对CO2作垫层气开展了深入研究。相关研究成果必将为地下储气库的建设提供理论基础，为储气库的优化运行提供技术指导。
　　

天然气地下储气库的发展前景展望

　　随着我国环境保护的需求，能源消费不断向低碳方向发展，天然气消费量不断增长，地下储气库将在中国的油气消费、油气安全领域发挥更加重要的作用。国外储气库的建库目标早已从调峰型向战略储备型方向延伸及发展，随着我国建库技术水平在实践中不断得到提高，我国目前也在向这方面发展。2018年4月，国家发改委、国家能源局联合发布了《关于加快储气设施建设和完善储气调峰辅助服务市场机制的意见》，对我国储气库的建设进行了规划，中国石油、中国石化相继编制了储气库中长期发展规划。可以预见，随着我国储气库基础研究的深入、相关技术的发展及国家相关配套政策、法规的实施，储气库（群）布局进一步科学合理，清洁低碳、安全高效的能源消费格局将日渐形成，为建设美丽中国保驾护航。
　　
　　
　　
　　　　
专家简介：
　　
　　胡书勇，西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室教授。1997年7月毕业于西南石油学院油藏工程专业，毕业后赴新疆吐哈油田工作，一直从事油气田开发管理工作。后于西南石油大学攻读硕士、博士研究生，于2006年7月博士毕业后留校工作，在西南石油大学石油工程学院从事教学、科研工作。2008—2009年作为教育部中青年骨干教师赴北京大学访学一年，2010年9—12月在加拿大卡尔加里大学进修学习，2014年入选四川省学术和技术带头人后备人选。2017年获批国家留学基金委《西部地区人才培养特别项目》资助，获得了国家公派出国留学的资格。
　　近年来承担科研项目12项，其中纵向项目4项，1项（次）获中国石油和化工自动化协会科技进步奖一等奖，1项（次）获四川省科技进步奖二等奖，1项（次）获局级科技进步奖三等奖。在各种刊物上发表论文40余篇，其中SCI收录3篇，EI收录7篇；授权发明专利1项，实用新型5项，软件著作权3项；参加国际国内学术会议6次，并发表论文6篇。研究领域为油气藏数值模拟、油气藏工程、特殊油气田开发（如致密油、致密气、页岩气、储气库）等领域的基础理论及应用技术研究。
　　其承担的国家自然科学基金项目“CO2作垫层气的枯竭气藏型储气库混气机理及最优运行控制研究”旨在探索天然气储气库垫层气与工作气的混气机理、吸附、扩散渗流机理及储气库多次注采循环过程中储层物性、库容等的变化规律，实现天然气储气库的最优运行控制，保证储气库安全高效运行。