一方天然气的旅程
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文/中国石油报
天然气作为清洁环保的低碳能源，是推动全球能源向低碳化、无碳化转型的重要力量。但你真的了解天然气吗？天然气是如何从气源地到千家万户的？我们使用的天然气也有国产与进口之分？储气库是干什么的？
今天我们就带着大家认识一下天然气的产供储销全过程，开始“一方气的旅程”。
气从哪里来?
国产篇
你知道吗？我们使用的天然气也有进口与国产之分，先让我们一起了解一下国产天然气是怎么来的吧。
天然气的开采是以勘探为前提的。最早天然气是偶然发现的，技术在其间并无多少体现。而近代以来天然气的勘探技术则无不体现着人类的智慧和多学科交相增辉的色彩。
我们知道，天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中。天然气要开采出来，先得找到具有孔隙和渗透性储集岩的地质圈闭。而要想找到地质圈闭，必须依靠先进的勘探技术。智慧的人类在地质、地球化学、地球物理等不同学科领域创造出许多高超的勘探技术。
地质学方法中的地质勘探技术能够帮助确定地下岩石层的形成条件，及其是否有利于油气的生成、聚集和成藏。地球化学方法的基础是分析地表和油气储集层之上或附近的细菌与化学组成，如果发现微量的烃类物质，则表征下浮岩石中有油气存在。在地球物理方法中，地震反射的地球物理技术是勘探地质家最重要的工具之一。以爆炸的方式产生强烈的声波（地震波），通过检测声波是如何被地下的岩石反射上来，产生一个地下岩石层的影像，帮助发现油气圈闭。
截至2018年年底，我国天然气累计探明地质储量15.0623万亿立方米。其中，鄂尔多斯、四川、塔里木探明地质储量位列前三。西北、西南地区的小伙伴拥有我国储量丰富的油气田，可满足当地企业和千家万户生产生活需求。
我国是世界上最早发现并利用天然气的国家。我国的天然气开采可以追溯到汉、晋时期。火井古镇是最早发现并利用天然气的地方。所谓火井，就是指能喷出天然气的井。
汉代，我国劳动人民就开始用邛崃（今四川）火井从事“煮盐”生产。
西晋初年，文人左思所作“火井沉荧于幽泉，高焰飞煽于天垂”，描述的就是人们开采天然气的场景。
宋朝庆历年间，“卓筒井”的出现使得我国的钻井井深达230米，成为我国钻井史上的重要转折点。
清朝道光十五年，我国钻井突破千米大关，天然气开采经验更加丰富。
天然气开采至今，形成许多开采方法。主要的开采方法有自喷方式、小油管排水采气法、泡沫排水采气方法、柱塞气举排水采气方法、深井泵排水采气方法等。
截至2018年，我国天然气累计探明技术可采储量7.8664万亿立方米，占探明地质储量的52.22%。尚有将近一半的探明地质储量有待通过提升开采技术，进一步开发利用。
目前，影响较大的开采技术是开发地震技术、气藏描述与数值模拟技术，现代试井与储层综合研究技术、凝析气田循环注气开发技术等，这些技术对于摸清气藏地质特征、核实气藏动态储量、提高气藏采收率、提高开发效果等方面发挥了重要作用。
进口篇
我国天然气有国产气与进口气两大来源。接下来让我们走近进口气，一探究竟。
受国内能源消费结构调整及大气污染治理力度不断加大等影响，我国天然气消费量快速增长。在需求的强劲拉动下，我国天然气进口量持续攀升，已在2018年超越日本，成为全球第一大天然气进口国。2018年，我国天然气进口量达到1259亿立方米，比上年增长35.7%。
管道气是我国进口天然气的主力。其中，土库曼斯坦是管道气进口来源地，近年来，其占进口管道气总量的比例均维持在六成以上，2017年甚至达到81%。为了进一步稳定国内供应市场，中国石油积极增加管道进口气资源，根据中国石油与哈萨克斯坦签署协议，2019年1月起，进口哈萨克斯坦管道气量将由每年50亿增至100亿立方米。
你真的了解天然气吗？
火给人类带来光明、温暖与希望。《韩非子·五蠹》记载了燧人氏钻木取火的故事。希腊神话里，普罗米修斯是为人间带来火种的英雄。随着人类的发展和技术的进步，柴火、煤炭、煤气、天然气等逐步走进人们的生活，生活燃料日益多元，用火愈加方便。如今，天然气因其清洁、环保、经济、安全等优点而得到广泛推广。那么，你了解天然气吗？下面就给你讲讲天然气的二三事吧！
什么是天然气？
我们通常所说的天然气，是指天然存在的烃类和非烃类气体，以及各种元素的混合物，在地层条件下呈气态，或者溶解于油、水中，在地面标准条件下只呈现为气态。它主要包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等。
天然气的主要成分是烷烃，其中甲烷（CH4）占绝大多数，乙烷、丙烷和丁烷等成分较少。部分天然气中还包含硫化氢、二氧化碳、氮、水蒸气、一氧化碳，以及氦气和氩气等稀有气体。从地下开采出来的天然气内含有毒有害成分，在输送到用户之前，已全部被处理干净，请大家放心使用。
天然气具有易燃易爆的属性，本身无色无味。为了及时发现天然气泄漏，将泄漏事故扼杀在萌芽状态，天然气往往会进行加臭处理，保证天然气用户与维修管理人员能够凭借嗅觉， 及时发现并处理天然气泄漏。所以，请不要认为天然气是“臭臭的”哦。
天然气怎么分类？
天然气主要有两种分类方式。按照矿藏特点的不同，天然气可分为伴生气和非伴生气。伴随原油共生，与原油同时被采出的油田气是伴生气；纯气田和凝析气田产出的天然气叫非伴生气。
按照采出气藏种类的不同，天然气可以分为常规气和非常规气。由常规油气藏开发理论产出的天然气叫常规气。而非常规天然气在成藏机理、赋存状态、分布规律和勘探开发方式等有别于常规天然气，主要包括致密气、页岩气、煤层气及天然气水合物四类。与常规天然气相比，开采难度较大，但前景广阔。
天然气有哪些优点？
为什么要大力推广使用天然气？这是因为相比其他化石能源，天然气有自己的独特优势。
清洁环保。天然气的主要成分是烷烃，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质。天然气燃烧时产生的二氧化碳少于其他化石燃料，可实现二氧化硫和颗粒物的近零排放。因而天然气的使用可从根本上改善环境质量，是对抗雾霾的利器。
经济高效。天然气还能给我们带来切身的经济实惠。天然气每立方米的燃烧热值可达8000大卡至8500大卡。这是什么概念呢？如果小明家有三口人，在正常情况下，使用天然气做饭洗澡，1立方米天然气可使用2天。如果小明家要自驾旅游，在不堵车的情况下，1立方米天然气可以跑10至18公里。如果小明每次上班前，使用天然气煮一个鸡蛋当早餐，那么1立方米天然气可以煮25个鸡蛋，吃上25天。这1立方米气是不是超级耐用呀。
1立方米天然气燃烧热值相当于9.3至9.88千瓦小时电产生的热能。如果按照每立方米天然气3元、生活电价每度0.6元计算，在不考虑损耗的情况下，3元天然气的燃烧热值大概相当于6元电的燃烧热值。这么算下来，如果小明家使用天然气不使用电的话，那么每用1立方米天然气，可为小明家节省3元开支。
安全可靠。通过对比天然气与液化气的物理属性，让我们来看看天然气的安全性到底如何。
液化气的质量比空气的质量重，一旦泄漏，容易在地势比较低的地方聚集起来，不易扩散。液化气跟空气混合以后，会形成爆炸气体，遇到明火就会引发爆炸和火灾事故。而天然气不同于液化气，它的质量比空气轻，且不含一氧化碳，是无毒、易挥发的气体。一旦泄漏，易向高处扩散，并很快在通风良好的空气中挥发掉，不容易产生聚积。而且天然气燃烧产生的有害气体非常少。因此，天然气成为人们在生活中安全可靠的可燃气体。
天然气如何通到家门口？
天然气一般通过集输管道、长输管道、城市燃气管道、工业企业燃气管道等从产地抵达千家万户、工厂和加气站。我们一起认识一下天然气长输管道吧。
长输管道是由天然气净化厂或输气首站到城市、大型企业一级用户的管线，具有距离长、输量大、压力高等特点。截至2019年，我国天然气长输管道总里程8.7万公里，构成了我国天然气骨干管网西气东输、北气南送、南气北上、川气东送的格局。
天然气具有易燃易爆的特性。为有效解决长输管道运行中的安全风险，既要依靠完善的安全管理制度，加强长输管道的巡回检查与管道的维护管理，提高事故的应急处理能力，也要依靠先进的技术，通过物联网、大数据、云计算等技术的应用，助力管道管理运营水平的提升。
随着云计算、大数据、物联网、人工智能等技术的飞速发展，天然气管道建设逐渐从数字管道向智能管道、智慧管网迈进，天然气管网运营水平持续提升。
“藏”在地下的储气库什么样？
了解了天然气的生产、进口、管输等内容，我们再从储气库的定义、运作流程、存在问题等多个角度，带领大家一睹储气库的“真容”。
储气库，就是储存天然气的“容器”，好比粮食储备库。我们通常所说的储气库，一般是指地下储气库。地下储气库是长输管道的配套工程，是把天然气重新注入地下可以保存气体的空间而形成的人工气田或人工气藏。
地下储气库的选择标准十分苛刻，必须满足“注得进、存得住、采得出”的要求。连通性好、水体封闭性佳、储层分布稳定、储气空间大、建设基础好、靠近目标市场是储气库的上佳之选。
储气库“家族”有哪些
目前，世界上典型的地下储气库主要有四种类型，分别是废弃矿坑及岩洞储气库、含水层储气库、盐穴型储气库、气藏型储气库。
废弃矿坑及岩洞储气库是由废弃的符合储气条件的矿坑、洞穴或在山体中开凿的岩洞改建而来。由于矿坑很少，开凿受地质条件限制大，目前世界上只有3座矿坑储气库。
含水层储气库是通过人为把天然气注入地下合适的含水层而形成的人工气藏，具有结构完整、储量大等优点，但建设成本较高、周期长。
盐穴型储气库是在地下盐层或盐丘中，利用水溶解盐的开采方式而形成的地下空穴来储存天然气。优点是垫层气用量少、调峰能力强、机动性强、注气时间短、生产效率高。美中不足的是从可行性研究到投产的时间周期较长。
气藏型储气库利用已开采枯竭废弃的气藏或开采到一定程度的退役气藏建造而成。这类储气库建库周期短，投资和运行费用相对较低，是目前最常用最经济的一种储气形式。
储气库运作流程是什么？
储气库运作以年为周期，“冬春采气，夏秋注气”是我国储气库的运作流程。
一般从11月中旬开始，一直延续到次年3月中旬的供暖季，是储气库的采气期。
当下游天然气输配管网处于用气高峰期，上游供应量不足或出现事故时，地下储气库储存的天然气经过净化、调压处理后，输送到天然气输配管网，供用户使用，以此来弥补上游天然气供应量的不足。
随着供暖季的陆续结束，储气库由“采”转“注”，为下一个冬季供气进行储备。
当上游长输管道供应的天然气流量大于天然气输配管网的用户使用量时，多余的天然气进入储气库工艺站场的加压机（一般为燃气加压机）加压后，分别输送到各储气库储存。
为什么要建储气库？
我国大力推进储气库建设，既是基于天然气的消费特点，也是出于战略储备的考虑。
一是天然气的消费具有季节性。以北京为例，冬季的用气量是夏季的4到10倍，冬夏峰谷差大。在夏季，天然气使用量低而气田无法停产、压产的情况下，可以将天然气放入储气库。在冬季天然气的需求量大甚至供不应求时，可以将储气库的天然气采出。储气库既可以缓解气田的生产压力，又能够像蓄水池或水库那样，起到调峰控谷的作用，缓解供需矛盾。
此外，储气库还可应对突发事件，保证天然气正常供应。如天然气需求临时增加，或遭遇突发事故、自然灾害，又或者按计划对供气管道进行检修时，可利用储气库进行应急供气。
二是我国天然气产区远离消费市场。我国气田主要集中在西部，而天然气市场主要在东部，从西部到东部，天然气运输管道长度超过4000公里。在天然气输入储气库的过程中，可以提高管道负荷率，进而提升管道的整体经营效益。
三是我国的天然气对外依存度高。2018年我国天然气对外依存度超过40%。对外依存度越高的国家，越需要重视储气库的建设，以保障我国天然气的长期稳定供应。
截至2019年，我国已建成储气库27座，年调峰能力超过100亿立方米。
经过不断发展，我国的储气库建设进入快速发展时期，已形成气藏和盐穴成套建库技术，取得了多项关键性的技术创新。虽然我国的储气库建设取得了巨大进步，但仍存在对外依存度高而储备资产规模不足、地质地理条件限制而储气库建设不足、运营管理体制不完善而缺乏可执行性政策等问题。
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