利用盐穴储存油气的研究

杨 睿，汤 元，汪金盾，吕 军

（后勤工程学院，重庆 401311）

利用盐穴储存油气是人类在油气储存上的一项重要创新，尽管历史不长，但在世界不少国家，尤其是在欧美等发达国家得到了大量运用，并取得了很好的社会效益。盐穴就是盐矿开采后留下的盐矿洞，体积巨大，且密封良好。人们利用盐穴围岩具有低孔隙率、盐性致密、非渗透性，在一定的压力条件下重结晶的特性，储存原油、燃油、乙烯、液化气以及其它液态和气态产品，还可以在人口稀少的地区利用盐穴进行深层封存放射性核废料。岩盐矿物成份中钠盐含量高，易溶于水。盐穴储库就是通过地下水或人工注水溶解矿物盐，形成符合设计规范的能够储存固态、液态、气态等物质的腔体。

1 利用盐穴储存油气的自然条件优越

盐穴储库通常选择在盐层厚、分布稳定、无断层影响、夹层较少的盐丘或盐层上，并且要具备足够大的岩盐体积，其厚度一般大于50米，含盐品位一般在80以上，而且水不溶物残渣含量要低，既能满足建设单腔体盐穴储库的要求，又要满足建设盐穴储库群的需要。我国地下岩盐资源丰富，分布范围广。盐矿埋藏于地下数十米至上千米处，矿体一般呈层状、似层状及透镜状，矿床平缓，品味一般比较高，矿石易溶于水。它的形式和规模因地质条件的不同而存在差异，多为圆柱形、球形和铃铛形。我国主要岩盐矿分布在山东、河南、陕西、湖北、江苏、安徽、四川、云南等地，在陕西省榆林探明的特大型岩盐矿床，其潜在资源量超过了国内已发现的岩盐储量的总和，西北地区也有已经开发和未开发的大型盐矿。这些地区基本上满足了油气储备基地所要求的进出油气方便、道路畅通、便于利用等原则，可为储存和分配油气资源提供便利条件，并且大部分地区盐层分布稳定，盐层厚度较大，利于建造盐穴油气储库。例如处于苏南经济发达地区的金坛盐矿，盐岩矿床平面形态呈肾状分布，分布面积60多平方千米，盐岩层埋深800米至1 200米，盐岩层厚度67.85米至245米，氯化钠储量125.3亿吨，矿石储量162.4亿吨。由于金坛盐矿具备了盐岩分布稳定、盐层埋深适中、盐层厚度大、内部夹层少、盐层品位高、顶板为巨厚坚硬玄武岩层，封闭性好，后期构造也不易对矿体造成破坏等有利地质条件，加上有充足的造腔水源和优越的地理位置，因此，当时金坛盐穴成为我国“西气东输”管道工程建设的主要储气库的首选目标。

2 利用盐穴储存油气的技术应用成熟

在国外利用盐穴储存油气的技术已经非常成熟，世界上第一座盐穴储气库的建成使用距今已经超过90年，利用其储存战略石油储备也有近50年的历史。近几年来，我国引进、消化和吸收国外技术和经验，并结合我国实际不断研究、探索和实践，也已经完全掌握利用盐穴储存油气的技术。总的来说，利用盐穴储存油气我国还处于起步阶段，我国第一个“西气东输”工程中的金坛盐穴地下储气库，已经有五处盐穴分别注入了15万至20万立方米天然气。中石油勘探开发研究院廊坊分院历时两年完成的《国家石油储备基地金坛地下盐穴储备库可行性研究报告》，确定了在金坛利用12个已有溶腔，改建成250万立方米战略石油储备库的方案。此方案通过评估验收，已作为国家第二期战略石油储备库在金坛布点的重要依据。在盐穴储库地质条件评价技术方面，我国主要进行了地球物理、岩盐岩石力学、岩盐物质组成、水不溶物等研究，为准确研究盐穴储库地质、筛选库址目标提供了科学而有效的技术手段。其次，在建造盐穴油气储库的工艺技术方面，国外建造盐穴储气库最普遍采用的是单井采卤成穴的方法，在岩盐层或盐丘中钻成相互独立的溶腔，经注水溶解达到设计规模；我国主要采取注水正循环方式，通过中心管与中间管和中心管之间的环空注水循环采出卤水，使盐层部位溶蚀形成溶腔。有的设计单位和研究机构早在20世纪70年代就展开了盐穴油气储存机理、工程地质、水文地质等方面的研究，形成了实用的盐穴储库设计、建造及储存技术。在围岩结构处理技术、围岩裂缝处理技术、工艺自控优化、操作管理等方面具有一定优势。

3 利用盐穴储存油气的经济效益明显

利用盐穴储存油气具有建造成本及运行费用低的特点，据相关部门论证，在工程和水文地质条件良好的地方建设盐穴储库，盐穴储存容积可达到几十万立方米，随着科学技术的发展，盐穴储库规模将更大。最初在德国储气盐穴刚开始时的最大允许容积是3.5万立方米，后来增加到5万立方米，目前已增加到70万立方米。储罐的个数减少势必降低建造成本，据估算，建造5万立方米的盐穴地下油库的投资费用要比在地面建造储存能力相当的储油罐节省25%；建造储气罐的费用只相当于地面罐的5%。若是直接利用岩盐开采所形成的盐穴建库，其投资费用更少。在法国和德国建造盐穴油库的造价一般为地面的三分之一至四分之一；在美国为五分之一，有的更低。在我国“西气东输”管线建设的关键配套工程，即我国首座盐穴地下储气库工程施工过程中，首次应用注气排卤造腔技术，单井注气排卤历时约4个月，由于冲洗系统充分利用了当地的已建设施，如取水系统、卤水回收处理系统、注水变电站、站外管网等，节省建造成本约1 400万元；排卤部分的井口阀组，防爆泵、罐等设施均采用可拆卸和撬装结构，节省建造成本350万元。同时，根据国家产业政策和项目经济规模，对项目的固定资产投资额实行差别税率征收，但对盐穴油气库建设项目暂不征收固定资产投资方向调节税。盐穴储库具有构造完整、密封性好、可缩性大、坚固耐用、不易损坏、实际运行寿命长等特点，正常情况下，一座盐穴的使用寿命约为35年左右。且只有少量地上设备，因此运行维护费用低，与地面储库相比，一般可减少30%的维护费用。因此，利用盐穴储存油气具有很好的经济效益。

4 利用盐穴储存油气的安全可靠性高

油气是国家重要战略性资源，油气储备已经成为稳定油气供求关系的重要环节。利用盐穴储存油气与现有油气储存方式相比安全可靠性更高，因此，被称为“具有高度战备安全的储备库”。由于油气储库一般储存着各种易挥发、流失、燃烧、爆炸，并有一定毒性的油气，极易产生火灾、爆炸等事故，使国家财产遭受损失，所以，油气储存对安全性的要求特别高。盐穴地下储库将油气储存于地下，油气散失量小，操作运行时基本无油气排放，大大降低了发生火灾和爆炸的危险；并且一个地下盐穴的主要通道就是一口井，即使井口装置遭到破坏，也不会造成储存于地下的油气大量损失。在现代战争中，油气设施等经济目标已成为重点打击对象，也是恐怖分子袭击的重点，地下岩盐洞一般深度在200米以上，加拿大曾在萨斯喀彻温省建造了用于储存天然气的盐穴深度达l l28米，美国在密西西比建成了的盐穴储气库最深达2 042米。因此，抗轰炸能力非常强。据实验，深6米而且有覆盖物的油气库就能承受一般炸弹轰炸；深30米的地下油气库可以承受各种炸弹的直接命中。有资料表明，目前威力最大的导弹，其破坏力也仅限于地表以下30至40米的深度，这一深度不会影响盐穴储库的安全性。所以，利用盐穴储存油气，有利于保护油气资源。

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