我国地下储气库发展现状及地质导向的应用

王海波

（大庆油田钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413）

地下储气库是将天然气经过压缩机压缩以后，注入枯竭的气(油)藏、地下盐穴溶腔或其他地质构造中加以储存，到消费高峰期采出以满足天然气用气市场需求的一种储气设施[1]。储气库可以解决天然气供需之间出现的月不均匀性、日不均匀性和小时不均匀性[2]，还可以在气源中断或管网出现技术故障时，保证不间断供气。目前世界上的主要天然气地下储气库类型包括四种：枯竭油气藏储气库、含水层储气库、盐穴储气库和废弃矿坑储气库[3]。我国目前储气库类型主要以枯竭油气藏为多，少量为盐穴储气库。

在储气库建设中应用地质导向技术具有很多优点。由于我国储气库建设起步比较晚，因此地质导向技术在储气库中应用也比国外相对落后。但我国通过几十年对储气库的研究和建设，储层专打、水平井等先进技术更多地应用到储气库建设当中。在储气库注采井的施工方面，我国正在缩短与国外的差距。

1 国内外储气库发展现状

1.1 国外储气库发展现状

20世纪初，国外就已经开始建设地下储气库。1915年加拿大首次在安大略省的WELLAND气田进行储气实验；美国1916年在纽约布法罗附近的枯竭气田ZOAR利用气层建设储气库，1954年在CALG的纽约城气田首次利用油田建成储气库，1958年在肯塔基首次建成含水层储气库，1963年在美国克罗拉多DENVER附近首次建成废弃矿坑储气库；法国在1956年开始地下战略储气库的建设；1959年前苏联建成第一个盐层地下储气库[4]。

从储气库近一个世纪的发展来看，无论是季节调峰、应急供气、还是战略储备，都已经成为各国非常重视的一项工程。北美、欧洲、独联体、亚洲、大洋洲和中东（主要是伊朗）等地区都在积极地开发和建设地下储气库，已成为天然气工作体系中不可或缺的重要组成部分。从国家和地区分布来看，全球地下储气库主要分布在天然气市场比较成熟的地区，北美、欧洲和独联体国家（主要是俄罗斯和乌克兰）拥有全球98%的在运地下储气库，其中有超过三分之二的储气库集中分布在北美地区，占全球储气库工作气量的近40%，占全球天然气日产量的一半。截至2017年底，美国有388座在运地下储气库，加拿大有62座，欧洲有142座地下储气库，独联体国家有48座。

1.2 我国储气库现状

我国对地下储气库的建设起步较晚。在大庆曾利用枯竭气藏建造过两座地下储气库。萨尔图1号地下储气库于1969年建成，运行十多年后，因储气库与市区扩大后的安全距离问题而被拆除[5]。大庆喇嘛甸地下储气库于1975年建成，于1999年对储气库进行扩建[6]。20世纪90年代初,我国真正开始研究地下储气库。随着陕京天然气管道一线工程的完工，2000年11月，我国首次在大港油田利用枯竭凝析气藏建成了大张坨地下储气库[7]。截止2019年，大港油田储气库群包括大张坨、板876、板中北等9座储气库，历经19个注采周期，已安全平稳运行近20年。作为陕京输储配气系统的重要组成部分，京58储气库（群）由京58、永22和京51三座储气库组成，作为离北京最近的地下储气库群，肩负季节调峰供气、应急保障供气和日常平衡管网压力三大责任，对保障首都及周边地区稳定供气具有重要意义。“西气东输”共配套建设4个储气库，目前金坛储气库、刘庄储气库、云应储气库已部分运营投产。

截止2019年，全国共建成储气库28座，其中，中国石油24座，中国石化3座，港华燃气1座。见表1。

表1 我国已建成储气库统计

由于2017年天然气供气紧张和2020年新冠疫情等不确定因素的影响下，储气库的重要性就更加凸显。随着国内天然气消费持续快速增长、对外依存度攀升正在倒逼储气设施建设提速。为提高我国应急供气的能力，提升天然气储备能力，以及减少价格波动带来的影响，国家推出了若干加快天然气储备的政策和意见。2019年在重庆成立了中国储气库专业标准化技术委员会，中石油也在同年成立了中国石油储气库评估中心。2019年1月9日，在中国石油2019～2030年地下储气库建设规划部署安排会议上确定，至2030年，中国石油将扩容10座储气库（群），新建23座储气库。

2 地质导向在储气库中的应用

2.1 地质导向技术概述

地质导向技术是20世纪90年代伴随着水平井钻井技术发展起来的[8]，地质导向技术是指在水平井钻进过程依靠地质导向仪器测得实时数据，进行井眼轨迹控制的一项技术，优点有：①增加井筒与储层的接触面积，提高单井产量和采收率；②可实时监测井下动态信息，使水平井能够准确入窗，追踪有利储层；③提高砂岩钻遇率和有效储层钻遇率的同时，提高了钻井速度，保证了施工工期。可以说，地质导向仪器的发展将带动地质导向技术的发展。

我国地质导向仪器经过了几十年的经验积累和技术吸收，已经有了自己的核心技术，但与国外先进仪器相比，仍存在一定差距，因此，国内各大油田及钻井公司正在加紧地质导向仪器的研发。从市场需求及地质结构特点来看，国内地质导向仪器正在向着多参数、可视化、智能化等方向发展。

2.2 水平井地质导向技术在储气库施工中的应用

储气库水平井地质导向技术不同于常规水平井技术，需要针对储气库地质结构进行有针对性的探索及实施，通过试验井的综合数据，形成一套适合储气库的水平井钻井技术，从而对整个储气库的开采都具有指导和借鉴的意义。

靖边气田的气藏是岩溶型碳酸盐岩气藏，是典型的低孔、低渗气藏，主力储层厚度仅为2～3m，因此采用水平井地质导向技术，配合使用LWD仪器，使单井产量达到临近直井的3～5倍，开发效果显著提高[9]。Y37-2H井是榆林储气库的第一口注采试验水平井，用于评价榆林气田南区建设储气库水平井注采能力。Y37-2H井应用随钻地质导向仪器，为现场地质导向提供随钻地质参数。在确保了长水平段有效延伸的前提下，实现了在储层中钻进，使水平段的储层钻遇率高达93.2%[10]。辽河双6区块储气库井为带油环有边水的凝析气藏。根据储层地质特点及“少井高产”原则，在有利部位优选主力层部署10口水平井。水平段采用LWD仪器施工，保证水平段稳斜效果的同时，及时调整井斜变化，保证目的层钻遇率[11]。苏203-6-9H是苏203储气库的第一口先导实验井，主要为开展水平井注采试验，确定水平井在该区生产能力。该井井身结构应采用四开井，完钻井深6223m，水平段长1178m，从井斜45°开始使用LWD随钻地质导向仪器对钻井实时动态进行监测[12]。通过大港储气库及华北储气库的前期建设经验，水平井在地下储气库中的推广应用取得了重大进展，部分水平井的注采试验证明了水平井复合储气库注采井大进大出的需求。井眼轨迹控制采用地质导向技术，导向马达+LWD这种钻具组合，完成造斜、稳斜、降斜和垂直井段的钻进[13]。

水平井作为储气库注采井的优势：①可以大幅提高单井的产出能力；②可以精确预测的水平井注采速度；③薄储层能够被开采利用，提高采收率；④使储层的破坏达到最小；⑤降低环境污染；⑥井口集中，减少钻井的数量,便于管理。

3 结论

（1）水平井作为储气库注采井意味着“大吞大吐”，使储气库大气量调峰能力提高[14]；

（2）截止至目前，我国已投产和未投产的储气库共计71座储。国内天然气开采、管网建设及配套设施正在逐渐完善，已由消费层面转向战略储备层面；

（3）增加地质导向仪器的测量参数。目前我国储气库水平井所使用的地质导向仪器配置的参数多为电阻率和伽马，测量参数较单一，应加大多参数、可视化、智能化仪器研制力度；

（4）储气库水平井地质导向技术是一项复杂而综合性的技术，应深入研究与探讨，建立标准工艺流程，形成我国地下储气库建设的配套技术。