我国天然气地下储气库布局建议

李国永，徐 波，王瑞华，冯 晗，王英彪

(中国石油冀东油田分公司，河北 唐山 063200)

天然气储备是指将勘探开发已证实的天然气资源和引进的天然气资源储存起来待用。随着全球天然气消费量的不断增大，天然气储备在平衡市场供需矛盾、保障国家安全等方面的重要意义不断突显。国际天然气联盟(IGU)分析[1]认为，当天然气对外依存度超过30%时，地下储气库工作气量需占天然气消费量的12%，当对外依存度超过50%时，地下储气库工作气量则需占天然气消费量的20%。

作为全球最大的发展中国家，我国国内天然气消费量长期保持高速增长的态势。近年来，虽然我国天然气产量持续增长，但与消费量的差距仍进一步加大，对外依存度持续高位运行。2018年，我国天然气进口量达到1 265×108m3，成为全球最大的天然气进口国[2]，对外依存度达45.3%。2019年和2020年，得益于国产天然气的快速增储上产，我国天然气对外依存度有所下降，分别为44.0%和44.6%，但进口量仍持续增大，分别为1 352×108m3和1 427×108m3。预计到2030年，我国天然气进口量将达到2 500×108m3，对外依存度将超过50%[1]。与之相对应的是2020年我国地下储气库工作气量约为170×108m3[3]，在天然气消费量中占比仅为4%，远未达到有效保障调峰和安全供气的最低要求。

在此背景下，开展我国天然气地下储气库合理布局研究，对于推进储气库建设、提升国家能源安全保障能力、促进我国经济长效发展有着重要的现实意义。为此，借鉴国外地下储气库布局经验，结合我国不同区域储气库建设需求特点及地下储气库建库条件，开展不同区域储气库建设适应性评价，并提出天然气地下储气库布局建议。

1 国外地下储气库布局特点

美国和欧洲等地下储气库建设发达国家和地区储气库布局差异明显，但无一例外都是既受天然气市场需求的控制，又受到各国建库资源的影响，说明市场需求决定了储气库的位置和规模，而建库资源则决定了不同地区储气库的类型。

1.1 天然气市场需求决定了储气库的位置和规模

美国作为全球储气库建设最发达的国家，目前在30个州建有393个储气库，在东北部五大湖南岸、中北部和南部墨西哥湾形成三个相对集中分布区[4-6]。三个储气库集中分布区也是美国天然气消费量最大的地区，但造成天然气市场需求的原因各不相同。五大湖南岸地区属温带季风气候，人口密集，天然气需求主要来自冬季调峰；中北部地区天然气需求主要来自该区众多的燃气电厂；墨西湾地区是美国南部工业聚集区和人口密度较大的地区，其天然气需求是由多种因素共同造成的。

欧洲储气库布局呈现“西欧多东欧少、北欧多南欧少”的特点[4-6]，造成西欧储气库多于东欧的原因主要是天然气需求量的差异。目前欧洲的传统经济强国都位于西欧，其天然气消费量远大于其他地区，仅德国、兰荷、法国三个国家储气库工作气量就占欧洲总工作气量的48%。造成欧洲储气库北欧多于南欧的主要原因则是需求结构的差异，欧洲北部地下储气库建设有利于合理利用来自俄罗斯的管道气，以满足调峰为主要需求；而南部地区基本是地中海国家，冬季调峰用气需求较少，同时南欧的LNG项目发达，天然气消费以西亚地区和北非地区的LNG为主。

1.2 建库地质资源决定了储气库的类型

地下储气库又可分为气藏、油藏、盐穴、岩洞、废弃矿坑、含水层等多种类型。 在全球范围内，气藏型储气库是最主要的类型，工作气量为3 084×108m3，占地下储气库总工作气量的74%，其次为盐穴型储气库和油藏型储气库，占比分别为9%和6%[7]。造成这一情况的原因主要是美国和俄罗斯这两大天然气储备大国的储备方式主要为气藏型储气库，在其他不具备建立大型气藏储气库的国家和地区，天然气储备的主体方式则各不相同。

在美国三大储气库集中区中，东北部地区是美国最早的天然气产区，枯竭型气藏数量众多，故该区储气库类型以气藏为主；中北部地区含油气圈闭匮乏，为满足天然气市场需求，储气库以含水层为主要类型；南部墨西哥湾地区发育大量的盐岩层，是美国盐穴型储气库的主要建设区。

与美国相比，欧洲气藏资源匮乏，各国积极开展含水层、盐穴等类型储气库的建设。英国以枯竭油藏和盐穴为最主要的储气库类型，工作气量分别为34×108m3和10×108m3，占该国总工作气量的比例分别为70.8%和20.8%；德国和法国分别以盐穴型储气库和水层型储气库为天然气储备的主体，工作气量分别为159×108m3和114×108m3，在本国总工作气量的占比分别为63%和91%[4]。

2 我国地下储气库建设需求特点

地下储气库建设需求受天然气消费需求的控制。总体上，我国消费呈现出两大特点，一是在总量上，天然气消费需求远大于天然气供给能力；二是天然气的消费在空间和时间上存在严重供需不均衡。我国天然气的消费特点给我国地下储气库建设提出的需求如下所述。

2.1 地下储气库建设需求巨大

随着我国控制温室气体排放的力度不断加大，天然气消费量也逐年增加。 2010年，我国天然气表观消费量为1 083×108m3，到2020年已达到3 600×108m3，年均增长量约为260×108m3，年均增速达14%[2]，预计到2025年，我国天然气消费量将超过4 500×108m3。以天然气消费量的12%为地下储气库最低工作气量计算，2020年我国储气库工作气量应为432×108m3，至2025年我国储气库工作气量将进一步提升至540×108m3。而截至2020年底，我国储气库工作气量仅为170×108m3，缺口巨大。

2.2 地下储气库建库需求在地域上严重不平衡

综合考虑人口状况、经济发展、产业结构、供应基础、气候条件等因素的差异，可将我国天然气消费市场划分为以下8个区域[7]。①东北地区：黑龙江省、吉林省、辽宁省；②环渤海地区：北京市、天津市、河北省、山东省；③长三角地区：江苏省、上海市、浙江省；④中南地区：河南省、湖北省、湖南省、安徽省、江西省；⑤西南地区：四川省、重庆市、云南省、贵州省；⑥西北地区：新疆维吾尔自治区、甘肃省、青海省、西藏自治区；⑦中西部地区：陕西省、内蒙古自治区、山西省、宁夏回族自治区；⑧东南沿海地区：广东省、福建省、海南省、广西壮族自治区、香港、澳门、台湾。

整体来看，我国天然气消费在地域上存在严重的供需不平衡，导致储气库建库需求上存在地域差异。以天然气消费量的12%为储气库工作气量计算，我国储气库建库需求最为强烈的地区依次为环渤海地区、长三角地区、东南沿海地区、中南地区和东北地区，上述地区储气库工作气量最低需求分别为82×108m3、72×108m3、66×108m3、63×108m3和30×108m3。目前已建成的储气库工作气量，环渤海地区约为60×108m3、长三角地区约为20×108m3、东北地区约为16×108m3、中南地区约为3×108m3，距最低工作气量均存在较大的差距。而我国西南地区、中西部地区和西北地区天然气产量明显大于天然气消费量(图1)。西北地区塔里木盆地、西南地区四川盆地和中西部地区的鄂尔多斯盆地主力气区，资源供应量约占全国市场需求的85%，而天然气消费量仅占全国天然气消费量的28%。

图1 2020年我国分区域天然气产量与消费量统计

3 我国主要地区建库资源特点

根据国外建库经验可知，首选建库目标为枯竭油气藏，尤其以气藏为首要目标，在没有适合的枯竭油气藏时，可选择含水圈闭或盐穴建库。我国不同的地区储气库建库资源在类型上差别很大，东北地区、环渤海地区、西北地区、中西部地区和西南部地区油气型储气库建库资源丰富，长三角地区和中南地区盐穴型储气库建库资源丰富，而东南沿海地区建库资源相对贫乏。

3.1 西北地区、中西部地区和西南地区气藏型储气库建库资源丰富

西北地区的准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地，中西部地区的鄂尔多斯盆地和二连盆地，西南地区的四川盆地均是我国重要的天然气产区，气藏型储气库建库资源丰富。西北地区塔里木盆地天然气资源主要集中在西南坳陷和库车坳陷，以中低渗储层为主，气藏储量规模大，已证实有多个特大型-大型气藏，是今后建立较大规模气藏型储气库的潜在资源;但该区气藏普遍具有埋深大、压力高、储层物性较差的特征，建库难度较大。中西部地区鄂尔多斯盆地以古生界气藏为主，目前已发现有5个储量规模过千亿m3的大气田。 盆地中米脂气田、子洲气田埋深相对较浅，含气面积均超过1 000 km2，是较为现实的气藏型储气库的建库资源；但该区以气藏和致密-超致密储层为特征，建库难度较大。西南地区四川盆地气藏类型复杂，在震旦系、石炭系、二叠系、三叠系均有发育，以地层-背斜型圈闭为气藏的主要圈闭类型。整个西南地区气藏多，是我国建库资源最为富集的区域，从地质条件出发，结合开发特征，盆地内黄草峡、铜锣峡、明月峡等气藏是优质的建库目标[7]。

3.2 东北地区和环渤海地区油型储气库建库资源丰富

东北地区的松辽盆地和环渤海地区的渤海湾盆地已发现有大庆油田、吉林油田、辽河油田、大港油田、华北油田、冀东油田、胜利油田等多个油田，是我国东部陆域最为重要的产油区。上述油田大多数油藏已进入高含水阶段，油型储气库建库资源丰富。东部地区也是我国储气库建设相对集中区，大庆油田、辽河油田、华北油田、大港油田已建成有双6储气库、板桥储气库、大张坨储气库等多个枯竭油气藏型储气库。2021年4月，冀东油田的PG2凝析气藏储气库开始建设，是我国首个海上储气库建设项目，计划到2035年将建成总工作气量达100×108m3的储气库群。此外，大庆油田的黑帝庙油层、萨尔图油层、吉林油田伏龙泉气田和小合隆气田、辽河油田的雷61油气藏、齐13油气藏、双602油气藏、双51油气藏等，华北油田别古庄区块、任丘区块等，大港油田的板桥区块、大张坨区块等，胜利油田新近系油气藏也具备较好的建库条件。东北地区和环渤海地区的断陷盆地内油气藏众多，虽然断层发育，油藏规模较小，单个圈闭建库规模有限，但圈闭数量众多、埋深适中、储层物性好，具有建立储气库群的条件。东北地区和环渤海地区建库经验相对较成熟，建库技术难度相对较小，是我国最为现实的建库区。

3.3 长三角地区和中南地区盐穴型储气库建库资源丰富

长三角地区和中南地区仅有江苏油田、江汉油田、中原油田、河南油田等规模较小的油田投入开发，油气型储气库建库资源缺乏。但长三角地区和中南地区盐矿资源富集，具备有开展盐穴型储气库建设的资源条件。长三角地区中江苏赵集盐矿和淮安盐矿含盐地层厚度大，埋深适中，具备良好的盐穴型储气库建库条件，目前已建成的盐穴型储气库-金坛储气库[7]就位于长三角地区。中南地区中河南平顶山盐矿[8]、湖北云应盐矿、湖北黄场盐矿[9]、湖南湘衡盐矿、江西清江盐矿、安徽定远盐矿等多个盐矿也具备建库条件。其中，平顶山盐矿和应云盐矿均靠近西气东输二线，盐矿厚度较大，埋深适中，是最为可行的建库目标。此外，长三角地区中江苏苏北盆地、浙江长河盆地，中南地区中湖北江汉盆地、湖南洞庭盆地、安徽南陵盆地、江西鄱阳盆地均有含水圈闭发现。但除江汉盆地外，其他盆地勘探程度较低，需进一步开展水型储气库建库潜力评价。

3.4 东南沿海地区建库资源匮乏

东南沿海地区仅广西壮族自治区、广东省有少量小型油气藏分布，油气型储气库建库资源有限。盐矿仅在广东省有发现，但厚度较小，基本不具备建库潜力。整个东南沿海地区勘探程度较低，目前也无法开展含水型储气库资源评价。

4 我国地下储气库建设布局建议

4.1 我国地下储气库布局原则

我国储气库需求和建库资源呈现出两个特点:一是总体上天然气供需矛盾将进一步加大，建库需求持续增长，大力发展地下储气库建设的趋势不可逆转；二是储气库建库需求东部地区大于西部地区，而建库资源则是西部地区强于东部地区。面对我国不同区域储气库建库需求与建库资源的矛盾，我国储气库建设应遵循资源获得稳定、资源保存安全、资源动用高效的原则，合理规划储气库建设布局，分步实施，逐步完善，实现我国天然气调峰和战略储备的平稳发展。

资源获得稳定，是指建库区块应邻近已有的进口天然气管道或邻近已证实的大气田，以保证储气库建成后有稳定的天然气供给。资源保存安全，一方面指建库区块应具备较优越的储气库建库地质条件；另一方面指储气库位置应距可能发生局部冲突地区有一定的距离，以保证在特殊条件下储气库的安全。资源动用高效，指建库区块应距天然气供需矛盾突出的地方较近且有较完善的长输管线，以保证储气库发挥最大的效用。

4.2 不同区域储气库建设适宜性综合评价

依据层次分析法，可将储气库建设适宜性评价指标体系设为目标层、要素层和指标层三个层次。目标层A划分为3个要素层B，分别对应于储气库建设应遵循的3个原则。每个要素层又划分出若干个指标项构成的指标层C。评价指标体系的构建方法参考文献[10]和文献[11]。

针对建立的要素层和指标层，采用专家打分法对子目标层和指标层各项评价指标赋以权重，共12位专家对相关指标进行权重赋值，取平均值作为最终赋值，结果见表1。

表1 储气库建设适宜性评价指标体系

依据本文所划分的8个区域各项指标的相对优劣，采用百分制，对C1～C6指标进行赋值，并依据表1中各项指标的权重对各区块储气库建库适宜性进行综合评价，评价结果见表2。

表2 我国不同区域储气库建设适宜性评价结果

综上所述，我国中西部地区、西南地区为储气库建设最适宜的地区；环渤海地区和西北地区适宜；东北地区、长三角地区、中南地区较适宜；东南沿海地区不适宜。

4.3 布局建议

1) 西北地区储气库建设应突出战略储备作用。在建库资源方面，西北地区的各盆地气藏发育，具备建立较大规模气藏型储气库的地质条件；在需求方面，该区人口密度小，工业相对不发达，天然气消费量不大；在地理位置方面，西北地区有已建成的中亚管道，可保证每年近400×108m3的天然气进口量；该区有已投入开发的青海油气田、新疆油气田、塔里木油气田、吐哈油气田等，2020年天然气产量达390×108m3，进口气和自产气确保了天然气来源的多样化，可保证在特殊政治环境、自然因素下维持国家安全和国民经济发展所需的天然气供给，应作为国家天然气战略储备的中心。同时，为加强西北地区天然气战略储备功能的实现，在大力推进西北地区储气库建设的同时，也应加大该地区天然气勘探力度，并且合理规划该地区各气田的产量规模[12]。

2) 西南地区、中西部地区储气库建设应战略储备与调峰储备并重，充分发挥气田和储气库之间的联动作用，建成我国天然气供应的“枢纽区”。西南地区和西北地区连接西部产气区和东部的天然气消费区，储气库的建设具有实现天然气战略储备和调峰储备双重意义。西南地区的四川盆地和中西部地区的鄂尔多斯盆地本身也是我国重要的天然气产区，2020年这两个盆地的天然气产量共计达763×108m3。此外，四川盆地近年来在页岩气勘探开发已取得一系列突破，可以预见中部地区各盆地未来在我天然气供给中的地位将更为重要。四川盆地和鄂尔多斯盆地具备建成我国天然气战略储备所必需的资源基础，同时，从地理位置方面来看，这两个盆地均邻近我国人口和经济最发达的地区，同时又夹持了我国南北地区域的地理分界线——秦岭至淮河一线，分别处于供暖区和非供暖区。西南地区和中西部地区储气库建成后满足中部地区、东部地区、环渤海湾地区等经济发达地区季节调峰和工业生产天然气的需求所要铺设的管线短，运行成本低，是调峰储备的首选区域。

值得注意的是，虽然中西部地区和西南地区的储气库都满足调峰需求，但从地理位置上可以预见两个盆地储气库工作气量的高峰时段将会存在明显不同。中西部地区储气库地处我国北方，以环渤海地区冬季供气为首要任务，储气库工作气量将在冬季达到峰值；而西南地区则以满足我国中南部地区、东南沿海地区的工业用气和居民生活用气为首要任务，夏季将成为西南地区储气库工作气量峰值期。中西部地区和西南部地区储气库建设应充分利用我国北方地区和南方地区用气高峰的时间差异，考虑不同区域气田和储气库的联动作业，合理规划，把中部地区建立我国天然气供应的“枢纽区”[13]。

3) 东北地区和环渤海地区储气库建议应以调峰储备为重点。东北地区和环渤海地区均地处我国北方，天然气消费主要为满足冬季供暖，尤其是环渤海地区，2020年天然气消费量已接近700×108m3，约占全国天然气消费量的20%，预计调峰需求还将进一步增长。在地质条件方面，东北地区和环渤海地区是我国油气勘探和生产最为成熟的地区，包括了我国陆域东部大部分的油田，含油圈闭数量众多。虽然东部断陷盆地断层发育、圈闭面积普遍较小，但仍可发挥含油气圈闭数量上优势，大力推进储气库群的建设。同时，2019年12月，中俄东线天然气管道正式投产通气，进一步凸现了该地区储气库建设的意义。

4) 中南地区和长三角地区应大力推进盐穴储气库和含水型储气库的建设。中南地区和长三角地区是我国天然气消费的大区也是我国天然气消费增长最快的地区，储气库建设需求强烈。2020年，中南地区和长三角地区天然气消费在全国消费量占比约为13%和16%，且预计占比将进一步增长，与之相对应的是这两个地区含油盆地相对缺乏，只有江汉油田、中原油田、河南油田、江苏油田等小油田，油气型储气库建库资源有限。目前中南地区和长三角地区已证实盐矿资源发育，是我国盐穴型储气库建设的最现实区域。此外，为进一步扩展天然气储备能力，中南地区和长三角地区还应进一步加大含水型储气库推进速度。长三角地区上海市、江苏省、浙江省等人员密集，除季节调峰外，大中城市的时调峰需求量也十分巨大，该地区还应充分利用港口优势，加大LNG建设力度，实现天然气来源和储备方式的多员化。

5) 东南沿海地区缺乏地下储气库建设资源，应以LNG建设为主。东南沿海地区人口密集，天然气消费主要满足城市的时段调峰，应围绕大中城市大力开展LNG建设，确保区域性天然气短期供应能力提升。