地下儲(chǔ)氣庫的氣體組成剖析

      地下儲(chǔ)氣庫是將從天然氣田采出的天然氣選擇異地重新注入地下可以保存氣體的空間而形成的一種人工氣田或氣藏。利用地下儲(chǔ)氣庫進(jìn)行調(diào)峰比建設(shè)地面球罐等方式進(jìn)行調(diào)峰具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是儲(chǔ)存量大，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，調(diào)峰范圍廣；二是經(jīng)濟(jì)合理，雖然一次性投資大，但經(jīng)久耐用，使用年限長；第三是安全系數(shù)大，其安全性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面設(shè)施。

      儲(chǔ)氣庫內(nèi)的氣體主要由三部分組成：氣墊氣、注采工作氣、未動(dòng)用氣。

      氣墊氣

      為維持儲(chǔ)庫的壓力，必須保證有一部分氣體滯留在儲(chǔ)庫中，這部分氣體稱為氣墊氣，也稱基本氣、墊底氣、緩沖氣、墊層氣。當(dāng)枯竭氣藏改為儲(chǔ)氣庫后，已有部分氣墊氣存在，稱為原地氣墊氣或原地儲(chǔ)存氣。對于大多數(shù)儲(chǔ)氣庫來說，大部分氣墊氣是由地上外部氣源注入的。通常，氣墊氣在采氣季節(jié)并不被采出，而是永久地保留在地下，如儲(chǔ)氣庫因各種原因而被廢棄時(shí)，部分氣墊氣還可以采出來。此外，一些國家正在嘗試用低價(jià)惰性氣體替換出天然氣供給用戶，以達(dá)到消減儲(chǔ)氣庫運(yùn)行費(fèi)用及減少維持儲(chǔ)氣庫年費(fèi)用的目的。

      地下儲(chǔ)氣庫總墊層氣量可分為兩部分：

      （1）基礎(chǔ)墊層氣量：儲(chǔ)氣庫壓力降低到無法開采時(shí)，儲(chǔ)氣庫內(nèi)殘存天然氣量，稱為“死氣”，由氣體吸附，相彌散和毛細(xì)管堵塞等原因引起。確定不可回收墊層氣量的兩個(gè)基本因素：水侵率和枯竭時(shí)的儲(chǔ)庫平均壓力。不可回收的墊層氣量無法開采，在儲(chǔ)庫建設(shè)中被稱為基礎(chǔ)墊層氣量。

      （2）附加墊層氣量：基礎(chǔ)墊層氣量基礎(chǔ)上，為保證采氣井能達(dá)到最低設(shè)計(jì)產(chǎn)氣量所需增加的墊層氣量。若儲(chǔ)庫運(yùn)行最低壓力值升高或降低，附加墊層氣量將增多或減少。

      墊層氣的主要作用：（1）給儲(chǔ)庫提供能量，使儲(chǔ)氣庫在采氣末期也能維持一定地層壓力，從而保證調(diào)峰季節(jié)從儲(chǔ)氣庫采出所儲(chǔ)存的氣量，以滿足向用戶地區(qū)輸氣的條件。（2）抑制地層水流動(dòng)，防止水體侵入儲(chǔ)氣庫，保證儲(chǔ)庫工作穩(wěn)定性。（3）提高氣井產(chǎn)量，減少天然氣在壓縮機(jī)站的壓縮級(jí)數(shù)。

      儲(chǔ)庫設(shè)計(jì)中，要正確確定墊層氣量和有效氣量：墊層氣量越大，所維持儲(chǔ)氣庫地層壓力就會(huì)越高，所需采氣井?dāng)?shù)目就越少，但隨墊層氣量增大，儲(chǔ)庫的有效注采工作氣量就要相      應(yīng)較少，整個(gè)儲(chǔ)氣庫生產(chǎn)能力就會(huì)降低，采收率大為降低，儲(chǔ)氣成本增大。

      注采工作氣

      注采工作氣包括維持城市調(diào)峰所需的用氣量和城市供氣管網(wǎng)系統(tǒng)突發(fā)事件應(yīng)擠出氣量，也稱為頂部氣、循環(huán)氣或有效氣，這部分氣是隨著采注季節(jié)的交替而不斷注入或采出。

      未動(dòng)用氣

      多數(shù)儲(chǔ)氣庫并不總是在滿負(fù)荷下運(yùn)行，根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件和運(yùn)行壓力可以儲(chǔ)存額外的天然氣，這部分氣即為未動(dòng)用氣。