作者:郑金武 来源:中国科学报 发布时间:2020/4/26 11:39:54
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利用地下盐穴实施战略油气储备

 

数天前,5月交货的纽约轻质原油期货价格一路下跌,并首次出现负值,最终油价收于每桶-37.63美元。一时间,趁机增加石油储备成为公众热议的话题。

那么问题来了:如若真的增加石油储备,在现有储量已近极值的情况下,新购的石油往哪里储存?

“可考虑利用盐矿开采后遗留的巨大空腔储存原油和天然气。”北京大学地球与空间科学学院教授李江海在接受《中国科学报》采访时表示,地下盐穴储存油气,发展前景广阔,但“目前我国盐穴利用率整体偏低,应当加强盐穴油气储库的基础研究和规划。”

盐穴空间利用前景广阔

能源储备是国民经济持续稳定发展的重要保障,选择一种经济又安全的能源储备方式至关重要。

据悉,原油和天然气等的储存主要有三种方式:地面油箱储存、海上油箱储存和地下储存。地下储存主要是利用地表到地下3千米范围内的天然或人造空间(包括孔洞和裂缝)储存原油和天然气。地下储存较其他两种方式而言,具有储存量大、安全性高、环境污染少、施工周期短以及资金投入少等优点,在国际上得到了广泛应用。

盐穴是在地下盐层通过钻井,利用水循环的方法,将盐层溶解,最终形成的一个体积较大的空洞。李江海介绍,盐岩具有较低的渗透率、较小的孔隙度、良好的蠕变能力、较高的热导率、对放射性核素较强的吸附能力等特性,因此地下盐穴被认为是储存原油、天然气、核废料的理想场所。

中国工程院院士杨春和长期致力于我国盐岩储气库的研究,他结合国家战略能源储备研究的重大需求,提出了利用我国盐丘实施能源储备的建议,得到国家有关部门的支持。在杨春和看来,利用地下盐穴储存能源,可大大减少建库成本,节省大量土地资源,是“高度战略性和安全性的储存方式”。

国外已有成功案例

据介绍,用盐穴储存液体和气体的构想最早于20世纪40年代在加拿大被提出。上世纪50年代早期,用盐穴储存液化石油气和其他轻烃的技术在北美及一些欧洲国家被迅速推广。英国首次将盐穴用于储存原油;美国密歇根州则首次利用盐穴储存天然气。

上世纪70年代,原德意志联邦共和国在盐丘中实施了石油战略储备,并建造了容积巨大的盐穴群,其中一些盐穴后来被改建为储气库。美国也利用盐穴实施了石油战略储备。

李江海介绍,近20年来,地下盐穴的能源储存技术已被西方发达国家广泛应用,大部分地下盐穴储库位于西欧、美国以及加拿大。

但地下盐穴储气库的分布在全球范围内极不均匀,主要集中于美国、德国和加拿大三个国家。美、德两国盐穴储气库的最大工作气量约占全球盐穴储气库最大工作气量的70%以上。

我国的盐穴储库工作尚处于探索阶段。2018年底,位于江苏金坛的“盐穴压缩空气储能国家试验示范项目”正式启动建设。该示范项目拟建设一套60兆瓦盐穴非补燃压缩空气储能系统,项目将分期建设装机容量达百万千瓦的压缩空气储能基地。

此外,河南平顶山盐穴储气库重大工程,也将于今年启动建设。

应加强盐穴储能技术研究

李江海介绍,我国盐岩地层分布广泛,但由于盐矿地质条件较复杂,如厚度较小,夹层较多等,以及工程技术不成熟等原因,目前对盐穴的利用程度较低,大部分已开采盐穴的空腔都只是用水或废渣进行简单的回填处理。

而地下盐穴油气储库的建设,关键在于设计和建成理想的溶腔,并保证溶腔在造腔和运行过程中保持稳定和密封。

“盐穴油气储库的建设关键技术,包括六个方面。”李江海介绍,盐穴油气储库建设中,建库地质评价技术、溶腔设计与稳定性评价技术、造腔控制与预测技术、溶腔监测技术、溶腔密封性测试技术和溶腔运行预测及卤水平衡技术,都有待于深入研究。

不过,尽管地下盐穴储存能源优点较多,但技术上仍存在很多不足,因此对盐穴油气储库的安全性问题也要有足够的认识。例如盐岩具有蠕变作用,盐岩虽然可以保证储集空间的封闭性,并能适应外界压力变化,但在一定条件下也可能会导致天然气泄露。

由于盐体蠕变没有得到较好控制,美国埃米嫩斯盐穴中存储的天然气总量损耗了40%,法国的Tersanne盐穴储库中,天然气储量损耗约30%。目前国际上多从控制盐穴深度及调节最小施工压力等方面,来控制盐岩的蠕变活动。

此外,因为机械故障或施工原因,也会给地下盐穴的能源存储带来安全隐患。“如何最大程度地减小盐穴储集安全隐患,是国际社会一直不断探索的问题。”李江海说。

综合来看,地下盐穴储存是战略油气储备较为有利的方式,具有储存量大、建库投资节省和安全性高等优点。“我国已具备建设地下盐穴储库的技术条件和资源条件,可以利用地下盐穴实施战略油气储备,丰富建库方式。”李江海说。

“例如塔里木盆地地区有巨大体积的岩盐,完全可以综合利用,建库储存油气。”李江海建议,应加快开展盐穴石油储备库建库选址研究和前期规划,将盐矿开采与油气储备库建设相结合,调动采矿、制盐、石油储备等多方面的积极性,加速盐穴油气储备库的建设。

 
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