【壓縮機(jī)網(wǎng)】近日，10位兩院院士和4位專(zhuān)家鑒定認(rèn)為，22個(gè)中石油天然氣儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)總體處于國(guó)際先進(jìn)水平，在復(fù)雜地質(zhì)條件下儲(chǔ)氣庫(kù)的選址與建設(shè)技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先。這就意味著，“在中國(guó)，通過(guò)建設(shè)更多儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)節(jié)‘氣荒’的技術(shù)儲(chǔ)備已經(jīng)成熟，中國(guó)有能力建設(shè)更多難度更大的儲(chǔ)氣庫(kù)。”中石油西南油田分公司教授級(jí)高工馬新華說(shuō)。

 

　　注得進(jìn)，評(píng)測(cè)模型找到精確“氣口袋”

 

　　地下儲(chǔ)氣庫(kù)是把天然氣注入地下圈閉或人造洞穴形成的一種儲(chǔ)氣場(chǎng)所，它往往選擇枯竭的油氣田作為“氣口袋”的居所。

 

　　中國(guó)工程院院士羅亞平在鑒定會(huì)上表示，我國(guó)儲(chǔ)氣庫(kù)的地質(zhì)資源特別匱乏，從上世紀(jì)勘探出133個(gè)儲(chǔ)氣庫(kù)地址，經(jīng)過(guò)三輪篩查只選定了22個(gè)。

 

　　目前，國(guó)內(nèi)建成的22個(gè)儲(chǔ)氣庫(kù)，埋深z*深的達(dá)到5000米，相較于世界上90%儲(chǔ)氣庫(kù)都埋在小于2000米的地層，我國(guó)的平均深度要比它們?cè)偕?00米。“不是我們喜歡挑戰(zhàn)難度，而是中國(guó)的地質(zhì)條件太過(guò)復(fù)雜。”馬新華表示，我國(guó)已建儲(chǔ)氣庫(kù)多數(shù)為陸相沉積環(huán)境，地質(zhì)構(gòu)造破碎，如果將國(guó)外儲(chǔ)氣庫(kù)比作較完整的碗裝水，中國(guó)的儲(chǔ)氣庫(kù)就如一個(gè)已經(jīng)有很多裂紋的破碗，還需要裝很多水，不精細(xì)控制裝水量和裝水的壓力，怎么可能避免泄漏？

 

　　經(jīng)過(guò)17年儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)與自主技術(shù)攻關(guān)，中石油創(chuàng)建了以?xún)?chǔ)氣庫(kù)地質(zhì)體為對(duì)象的評(píng)價(jià)方法——動(dòng)態(tài)密封性評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)蓋層、斷層、托底層、儲(chǔ)藏層不同的力學(xué)模型分析，找到合適的儲(chǔ)氣庫(kù)選址或技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)內(nèi)部氣流、水氣運(yùn)動(dòng)機(jī)理分析，形成分區(qū)庫(kù)容設(shè)計(jì)、產(chǎn)能評(píng)價(jià)、注采井網(wǎng)部署等儲(chǔ)氣庫(kù)地質(zhì)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以保證“氣口袋”居所的合適與建設(shè)的科學(xué)。

 

　　存得住，新型材料填補(bǔ)地層“漏洞”

 

　　地下“氣口袋”實(shí)際就是枯竭氣藏，它們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)采，地層壓力z*大降到原始?jí)毫Φ?0%，建庫(kù)鉆井過(guò)程中地層易漏、垮塌。而且，因?yàn)?ldquo;氣口袋”是在夏季集中注氣、冬季集中采氣，相比于在一年中勻速運(yùn)輸?shù)某Ｒ?guī)氣井，儲(chǔ)氣庫(kù)井就是在變速運(yùn)輸。常規(guī)氣井的注采壓力是由高到低緩慢變化，儲(chǔ)氣庫(kù)井的注采壓力則是高低壓劇烈交叉變化，這就很容易讓夾在井管與底層之間的固井水泥在壓縮與膨脹間開(kāi)裂，發(fā)生天然氣泄漏。這兩種情況都對(duì)天然氣的存儲(chǔ)提出挑戰(zhàn)。

 

　　2015年10月，美國(guó)洛杉磯西北阿里索峽谷儲(chǔ)氣庫(kù)就因固井管柱失效等原因，存儲(chǔ)的天然氣持續(xù)泄漏兩個(gè)月，峽谷內(nèi)釋放到空氣中的甲烷氣體已達(dá)10.7萬(wàn)噸。事故初期每天的甲烷泄漏量造成的環(huán)境影響，相當(dāng)于20萬(wàn)輛汽車(chē)一整年的二氧化碳排放量造成的溫室效應(yīng)。

 

　　為保證地層在建庫(kù)鉆井過(guò)程中的承壓能力，使裂紋較多的儲(chǔ)氣庫(kù)不外泄天然氣，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種復(fù)合凝膠堵漏材料，它是通過(guò)井管周?chē)障吨袎毫ψ兓粩D進(jìn)漏縫中，吸附地層中的水氣以實(shí)現(xiàn)顆粒的變形和壓實(shí)，聚集成封堵帶保證鉆井不會(huì)因周?chē)鷫毫Φ淖兓逅豁?xiàng)目組還針對(duì)水泥環(huán)壁裂變的情況，自主研發(fā)了兩套晶須納米材料類(lèi)的高強(qiáng)低彈模韌性水泥漿，在中國(guó)西南儲(chǔ)氣庫(kù)——相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)應(yīng)用中固井質(zhì)量合格率100%，實(shí)現(xiàn)抗壓強(qiáng)度與耐溫和穩(wěn)固性上的領(lǐng)先。

 

　　采得出，大型裝備自己造

 

　　儲(chǔ)氣庫(kù)中天然氣的使用有個(gè)形象的名詞叫做“大吞大吐”，正常油氣田的運(yùn)行速率是全年容量的3%，儲(chǔ)氣庫(kù)的運(yùn)行速率半年要達(dá)到容量的50%。當(dāng)儲(chǔ)氣袋癟著肚子時(shí)，注氣輕而易舉；當(dāng)它快撐滿時(shí)，注氣壓力就變得“步履維艱”。馬新華給出一個(gè)數(shù)據(jù)——注氣到z*后階段，井口的壓力將達(dá)到40兆帕，相當(dāng)于400多個(gè)大氣壓。

 

　　這樣的大氣壓強(qiáng)需要對(duì)應(yīng)地面高壓大流量的核心技術(shù)與裝備。針對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)地面裝置規(guī)模大、運(yùn)行工況復(fù)雜、注氣壓力高、采出氣介質(zhì)二氧化碳腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了儲(chǔ)氣庫(kù)地面注采核心技術(shù)和裝備，譬如與中國(guó)航天西安向陽(yáng)航天材料股份有限公司研制了大口徑高鋼級(jí)雙金屬?gòu)?fù)合管，與不銹鋼純材相比成本降低60%，應(yīng)用于呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)，經(jīng)濟(jì)有效地解決了大流量采氣管道二氧化碳腐蝕難題。

 

　　除此之外，項(xiàng)目組集成創(chuàng)新制造了大功率高壓注氣往復(fù)式壓縮機(jī)組，對(duì)照于美國(guó)Ariel壓縮機(jī)5816kW、41MPa排氣壓、140萬(wàn)立方米/日排氣量的性能指標(biāo)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的指標(biāo)達(dá)到6000kW、排氣壓力43MPa、排氣量153萬(wàn)立方米/日，優(yōu)于美國(guó)同類(lèi)機(jī)型。