盐穴地下储气库工程投资控制策略探析

成渊朝

【摘 要】我国盐穴储气库建库地质条件差、造腔难度大,且尚未形成完善的适合我国地质条件的配套建库技术等,导致我国盐穴储气库建设成本高,给盐穴储气库的发展带来严峻挑战.对此,提出我国盐穴地下储气库工程投资控制策略:改进造腔工艺技术,提高造腔效率;加强老腔评价利用研究,缩短造腔周期;加快推进惰性气体作为垫底气的研究应用,降低垫底气投资;转变经营策略,与地方盐化企业合作,提高造腔效率;合理确定项目建设方案和建设规模.

【期刊名称】《国际石油经济》

【年(卷),期】2017(025)004

【总页数】5页(P87-91)

【关键词】盐穴;储气库;工程投资;控制成本

【作 者】成渊朝

【作者单位】中国石油西气东输管道公司

【正文语种】中 文

目前，我国地下储气库工作气量占天然气消费量的比例仅为3%，远远低于北美及欧洲地区20%左右的水平。预计2025年我国天然气消费量将达到3500亿立方米，对地下储气库工作气量的需求将达到320亿立方米，未来我国地下储气库发展潜力巨大。

盐穴地下储气库是采取水溶开采方式，在地下较厚的盐层或盐丘中形成人造地下洞穴，形成一定的地下空间，用于储存天然气。盐穴地下储气库虽然建库周期长、建库成本高，但是因其具有构造完整、可塑性强、密封性好、垫底气量低且可完全回收、注采灵活、短期吞吐量大、实际运行寿命长、综合成本低等特点，受到世界上越来越多国家的重视。但我国盐穴储气库建库地质条件差、造腔难度大，且尚未形成完善的适合我国地质条件的配套建库技术等，导致我国盐穴储气库建设成本高，给盐穴储气库的发展带来了严峻挑战。

本文结合我国盐穴储气库建设现状和国内外盐穴储气库建设关键技术和发展方向，提出加快盐穴储气库项目建设技术改进措施，为合理降低建设项目投资、加快推进盐穴地下储气库建设行业持续健康发展奠定良好基础。

盐穴地下储气库的建设是利用盐岩溶于水的特性，采用水溶方式完成的。在地面上打一口井至盐床内部，将淡水（地表水或地下水）用泵通过盐腔管柱注入盐层，水洗溶盐后，从井下抽出，返出地面加以处理和利用。在人工控制的情况下连续不断地溶漓，盐层中水洗溶盐形成的空间逐渐扩大，最终形成达到设计要求的盐穴。地下盐穴形成后，向其中注入天然气将卤水驱替出来，即完成盐穴储气库的腔体建设。

盐穴地下储气库的建造大致需要以下几个阶段或过程：首先，是建库目标库址的确定，包括区域普查、确定建库目标库址、确定建库区块和层段；第二，建库方案设计，包括储

气库建设地质方案及钻井工程、造腔工程、注气排卤工艺和地面工程方案等；第三，储气库施工建设，盐穴储气库一般由多个单腔构成，每个单腔需要按钻完井、造腔、注气排卤等步骤进行。注气排卤是盐穴储气库首次注入天然气的作业，标志着从建设阶段向生产运行阶段的过渡，是明确划分建设期和生产运行期的界限，合理确定项目建设期的基础。

盐穴地下储气库建设工艺不同于其他类型储气库，主要体现在造腔和注气排卤工程，使得盐穴储气库投资构成和投资水平不同于其他类型储气库。

盐穴储气库项目报批总投资一般由建设投资、建设期贷款利息和铺底流动资金3部分组成，其中建设投资包括前期评价费、工程费用、工程建设其他费用、预备费、矿权转让费、国外合作费、检测设备费、补充垫底气费。为准确了解盐穴储气库投资构成的特点和水平，明确盐穴地下储气库投资控制的重点和难点，本文对已建的和拟建的盐穴地下储气库工程投资组成及水平进行了对比分析（见表1）。

一般而言，地下工程占总投资的24%～33%（其中造腔工程和注气排卤工程是地下工程投资的第一大和第二大组成部分），地面工程占总投资的15%～23%，垫底气费用占总投资的30%～45%，这几项是盐穴地下储气库工程投资控制的核心，是重点加强管理与控制的内容。其他费用和预备费分别占总投资的4.8%～7.6%和3.3%～5.3%，是盐穴地下储气库工程投资控制的次要关注和管理内容，应给予较高程度的重视。此外，矿权转让费和建设期利息也占有一定比例，国外合作费、检测设备费、铺底流动资金所占比例很小，在盐穴地下储气库工程投资控制工作中给予一般关注即可。

与国外盐丘相比，我国含盐地层具有盐层薄、品味低、夹层多且厚等特点。加强储气

库建设新技术、新工艺研究和老腔改造利用等，对于缩短建库周期、节约能耗、降低建库投资具有重要意义。

3.1 改进造腔工艺技术，提高造腔效率，降低造腔工程投资

目前，我国岩穴储气库采用单井对流法水溶造腔，即在盐层中钻一口井，井中下入造腔内管和造腔外管，造腔管柱组合为直径177.8毫米的造腔外管+直径114.3毫米的造腔内管，以正循环方式为主，造腔速度慢，造腔周期长，建造体积20万～25万立方米的盐腔需要4～5年，造腔费用约2300万元/口井。这种方式很难适应国内储气库快速发展的需求，寻求安全高效的造腔方式是降低储气库投资、加快储气库建设的发展趋势。目前，国内外应用较多的高效造腔方式主要有大井眼造腔和双井造腔等几种。

大井眼水溶造腔方法，即在盐层中钻一口井，井中下入造腔内管和造腔外管，也采用单井对流法水溶造腔，大井眼造腔管柱组合为直径273.05毫米造腔外管+直径177.8毫米造腔内管，造腔管柱尺寸高于常规造腔管柱。

双井水溶造腔方法，即在盐层中钻2口直井，井距15～30米，2口井连通后，各下入直径177.8毫米造腔管柱，一口井注入清水，另一口井排除卤水溶腔。

以某盐矿А井为例，盐腔最大直径80米，单腔体积74万立方米，单腔有效体积37万立方米，对比分析常规单井造腔、大井眼造腔和双井造腔3种不同造腔方式，造腔投资差异和造腔工期差异见表2。

从表2对比分析可知，不同井型造腔方案的注水最大压力不同，周期不同，单井造腔

耗电量差异也很大。大井眼造腔相比常规井眼造腔，节约电量1.9万兆瓦时，能耗降低48%，节约电费1448.7万元，造腔时间缩短30.6%；双井眼造腔相比常规井眼造腔，节约电量2.3万兆瓦时，能耗降低58%，节约电费1774.7万元，造腔时间缩短32.7%，大大降低了造腔投资。

除了以上几种常用造腔方式外，反循环造腔也在应用，但反循环在造腔过程中阻溶剂垫层难以控制，导致盐腔形态控制难度大。反循环造腔即在盐穴造腔中后期阶段采用反循环为主的造腔方式，当管柱结晶，盐腔形态未达到设计标准时，采用正循环淡水冲洗结晶解堵、修复。金坛3口井反循环造腔现场应用表明，反循环造腔注水排量60立方米/小时，反循环造腔速度150立方米/日，对比正循环100立方米/小时、造腔速度80立方米/日，造腔速度明显提高，大大缩短了建库周期。

3.2 加强老腔评价利用研究，缩短造腔周期，降低造腔工程投资

目前，我国废弃盐腔数量巨大，且每年仍以一定的速度递增，盐矿企业采盐过程中形成的溶腔为储存天然气提供了巨大的潜在地下空间。国内外实践经验表明，只有前期采卤过程中未发生垮塌事故，岩盐发育良好，地质构造密闭，腔体埋深适中，腔体净体积足够大，与邻近腔体间的安全矿柱及腔体顶板盖层能满足腔体独立安全运行要求，且老井井口远离村落、学校、医院等人口密集区，便于施工改造的腔体，才具备改造利用的基础。

老腔改造利用，首先需要通过筛选，对地面条件、地质条件和腔体条件3个重要方面进行分析评价，初步确定可改造利用老腔；然后开展老腔利用评价工作，对初步选中的可改造利用腔体进行水压试验、常规检测和声纳检测、长期稳定性和密封性详细评价，确定

最终可利用老腔；最后对可利用老腔井口和井筒进行改造修复。相比新井造腔，老腔直接利用盐矿企业已建腔体，不需进行水溶造腔，可大大缩短造腔周期和降低造腔工程投资。

以金坛储气库老腔改造利用为例，老腔利用和新井造腔的投资差异和建库周期差异见表3。对比可知，老腔利用单井投资为1515万元，相比新井造腔单井投资2913万元，每口井节约投资1398万元，建库周期缩短3～4年。由此可见，改造利用老腔能够有效降低盐穴储气库建设项目投资，提高盐穴储气库经济效益，是盐穴储气库项目未来发展的重要趋势。

3.3 加快推进惰性气体作为垫底气的研究应用，有效降低垫底气投资

目前，地下储气库是以天然气作为垫底气的，垫底气在地下储气库的储气投资和运营费用中占第一大比例。它沉淀了大量资金成为“死”资金，而不能创造出更大的经济效益，是一项巨大的损失。例如，截至2010年底，美国地下储气库中总垫底气量达1176亿立方米，沉淀资金高达86亿美元。惰性气体具有较高的可压缩性，价格低廉，资源丰富，安全环保，不易与天然气混合等特点，可用于替代天然气作为地下储气库垫底气。二氧化碳是一种理想的气体，在采气期间，随着地层压力的下降，二氧化碳会膨胀而充填垫层容积；在注气时，随着地层压力的升高，其压缩紧密度会超过天然气。

自上世纪70年代开始，美国、法国和前苏联等国家进行了利用二氧化碳作为枯竭型油气藏储气库垫底气的实验研究。全苏天然气科学研究所用二氧化碳部分代替垫层天然气实验研究表明，地下储气库总储量中，有效气的气体量可达70%，在这种情况下，采出气体中二氧化碳分子组成不超过0.5%，用二氧化碳替代天然气作垫底气，可大大降低作

为垫底气的天然气量，从而大大降低垫底气投资。法国燃气公司的实验表明，用二氧化碳可替代20%的垫底气。

总之，利用二氧化碳替代地下储气库中长期沉淀的天然气，不仅可减少地下储气库中垫底气体积，增大有效工作气量，降低地下储气库投资和运行费用，而且可以实现碳储存，降低温室效应，是未来发展的主要方向。

3.4 转变经营策略，与地方盐化企业合作，提高造腔效率

我国天然气生产主要在西部，消费地主要在东部，东部地区缺乏适合建造地下储气库的枯竭油气藏和含水构造。对于有效解决中东部地区天然气市场季节性供需矛盾和保障供气安全，利用地下岩盐建造天然气储气库具有不可替代的作用。目前规划和建设的盐穴储气库主要有江苏金坛、江苏淮安、河南平顶山和湖北云应等盐矿。例如，江苏新源矿业公司每年产盐360万吨，新增溶腔140万立方米；江苏井神集团每年产盐500万吨，新增溶腔200万立方米。为合理利用盐矿企业的溶腔空间，加快造腔速度，盐穴储气库建设企业可与地方盐矿企业开展战略合作，要求地方盐矿企业按照储气库建设技术标准开展钻井及造腔工程，并为地方盐矿企业提供技术指导和服务。溶腔过程中，盐矿企业按照建造地下储气库技术要求，适当调整溶腔工艺，有针对性地开展采盐作业，即可在短时间内获得大量溶腔，为储气库加快建设提供支撑，且成本也将远远低于专门造腔的成本，有效降低造腔工程投资。

3.5 合理确定项目建设方案和建设规模

盐穴储气库作为天然气干线管道的配套调峰设施，项目建设周期受盐化工企业卤水消化能力的制约，建设周期一般比较长。但考虑到盐穴储气库工程具有单腔建成后能独立运行发挥功效的特点，通常采取总体规划、配套建设、分步实施（分期分批）的原则建设。

确定项目建设规模和分期建设方案时，应准确把握项目功能定位，合理匹配地面注采规模与地下溶腔储气能力，配套地面工程和外输管道工程与项目总体规划统筹优化。以有效避免地下工程建设规模和地面工程建设规模匹配不合理，从而导致地面工程或地下工程规模过剩造成投资浪费的问题；避免分期建设方案确定不科学，导致地面工程提前建设造成投资浪费等情况的发生。

合理分析盐穴储气库投资构成，针对投资控制重点和难点，加快推进盐穴地下储气库项目建设新工艺、新技术的研究和应用，有效降低盐穴储气库项目建设投资，不断提高盐穴储气库建设项目经济效益，将有利于加快我国盐穴地下储气库投资建设步伐，引导盐穴地下储气库建设行业持续健康发展。

【相关文献】

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