惠小蓉　劉家妮　石玭　胡媛　楊雅茹

摘 要：本文從我國能源的現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合國內(nèi)外能源儲備的現(xiàn)狀，闡述了我國發(fā)展能源儲氣庫的必要性和緊迫性。通過國內(nèi)外對鹽巖儲氣庫研究和應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，對我國發(fā)展巖鹽儲氣庫的建設(shè)提出了意見和建議，對工程實際具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鹽巖儲氣 能源

中圖分類號：TU457 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0200-011 我國能源現(xiàn)狀

儲氣庫的建設(shè)是伴隨著戰(zhàn)略能源儲備制度的提出而產(chǎn)生的。目前，美國的原油儲備已經(jīng)接近存儲能力極限，可以滿足200天的使用量。日本也建立了較為完善的石油儲備制度，儲備至少相當(dāng)于180天的原油進口量?，F(xiàn)在，我國戰(zhàn)略能源的儲存量只有20天左右，與國際能源署規(guī)定的90天儲備目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。與發(fā)達國家相比，我國的戰(zhàn)略能源儲備制度起步較晚，發(fā)展不成熟。我國地域廣闊，亟需建立符合自身特點的能源儲備制度，我國的能源特點如下。

（1）能源結(jié)構(gòu)不合理：2012年中國首次超越美國成為世界上最大的能源消耗國。在我國的能源結(jié)構(gòu)中煤炭所占比例依舊較大，能源結(jié)構(gòu)不合理。

（2）人均能源不足、對外依存度高：根據(jù)中國工程院的有關(guān)報告，預(yù)計2050年，我國一次能源的人均供給量約為2.0～2.3噸標(biāo)準(zhǔn)煤，為世界平均水平的30%～35%，人均能源量嚴(yán)重不足。預(yù)計到2020年我國對國外石油資源的依存度將會從2010年的40%和2012年的50%增加到2020年的60%以上，對外依存度非常高。

（3）我國能源在空間和時間上分布不均衡：我國能源產(chǎn)地主要分布在西部地區(qū)，主要的消費市場分布在東南沿海，在空間守喪呈現(xiàn)出南北不均的現(xiàn)象。在時間上冬季能源消耗量劇增、供不應(yīng)求、價格上漲。其他時間，供需穩(wěn)定，價格平穩(wěn)。

2 世界上主要儲氣庫的分布（表1）

為了應(yīng)對國際上日益嚴(yán)峻的能源形勢，美國、德國、法國都建立了大量的地下鹽巖油氣庫群，用于國家的戰(zhàn)略能源儲備。據(jù)統(tǒng)計[2]，美國90%、德國50%、法國的30%的油氣儲備在鹽巖儲氣庫群中。由于能源儲備的大量需求，我國已經(jīng)在江蘇金壇、湖北云應(yīng)和河南在平頂山等地展開了鹽巖地下儲氣庫的興建工作，世界上主要的儲氣庫分布如表2所示。

3 儲氣庫設(shè)計發(fā)展歷程

隨著研究和應(yīng)用的深入，儲氣庫的的設(shè)計主要經(jīng)歷了四個發(fā)展過程。

（1）簡單應(yīng)用階段：20世紀(jì)的60年代，加拿大的科學(xué)技術(shù)人員借鑒礦山設(shè)計經(jīng)驗和理論對廢棄鹽礦進行改造，設(shè)計出世界上第一座地下能源儲庫。在當(dāng)時沒有形成專門的設(shè)計理論，儲備規(guī)模很小，一般只有幾萬個立方左右。

（2）模型研究與應(yīng)用階段：20世紀(jì)60年代中期到70年代末期，以Dreyer教授為代表的學(xué)者通過相似性試驗對不同運營條件下的鹽巖儲氣庫進行相似實驗得到試驗參數(shù)。此時設(shè)計的，儲氣庫基本上沒有經(jīng)過嚴(yán)格的計算，設(shè)計都偏于保守和安全，經(jīng)濟性不高，溶腔的儲存能力沒有得到充分利用。

（3）數(shù)值模擬計算階段：20世紀(jì)70年代末到90年代中期，該階段以電子計算機技術(shù)和數(shù)值計算方法引入到了巖土工程領(lǐng)域為標(biāo)志。數(shù)值計算方法的提出有利于學(xué)者建立更為復(fù)雜的、符合工程實際的幾何模型，對實際的工程問題具有較高的精度。在該階段以LUX教授為代表的學(xué)者出版了世界上第一本儲氣庫設(shè)計方面的力學(xué)專著，并提出了相關(guān)的設(shè)計理論和準(zhǔn)則。用該方法設(shè)計的儲氣庫在實際工程中取得了良好的經(jīng)濟效益，運營的經(jīng)濟性較上一個階段大為提高。

（4）基于損傷力學(xué)模型的儲氣庫設(shè)計階段：在這一階段大致是從20世紀(jì)90年代中期至今。通過大量的實驗研究和理論分析，人們逐漸對鹽巖的損傷恢復(fù)性能有了較為清晰的認(rèn)知。損傷恢復(fù)性能對降低鹽巖儲氣庫的最低內(nèi)壓有重大意義。在這個理論的基礎(chǔ)上人們對儲氣庫進行了重新的優(yōu)化設(shè)計，使得儲氣庫的運營經(jīng)濟性有所提高，增加了儲氣庫的安全性?，F(xiàn)在對損傷恢復(fù)理論的研究已經(jīng)成為儲氣庫研究的熱門領(lǐng)域，隨著這一領(lǐng)域在蠕變本構(gòu)方面的發(fā)展和完善，儲氣庫設(shè)計的經(jīng)濟型和合理性將會有進一步的提高。

4 世界主要儲氣庫事故統(tǒng)計

利用地下鹽巖儲氣庫進行戰(zhàn)略能源儲備對我國的能源安全、長距離能源的平穩(wěn)運輸和天然氣的應(yīng)急調(diào)峰中發(fā)揮著重要的作用。但是在世界范圍內(nèi)，儲氣庫的災(zāi)難性事故也時有發(fā)生。

5 結(jié)論

我國能源儲備起步晚，基礎(chǔ)差，在儲氣庫的建設(shè)和研究方面與西方等發(fā)達國家還存在著較大差距。我國應(yīng)該繼承發(fā)達國家在能源儲備和儲氣庫設(shè)計方面的有利經(jīng)驗，建立符合自身特點的能源儲備長期規(guī)劃。結(jié)合我國的鹽巖高雜質(zhì)和鹽層薄的特點，發(fā)展符合我國鹽巖特征的蠕變本構(gòu)關(guān)系。綜合應(yīng)用理論方法、數(shù)值方法和現(xiàn)場實測技術(shù)加強對儲氣庫收斂和沉降方面的研究和監(jiān)測工作，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生，確保人民生命財產(chǎn)安全。

參考文獻

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[3] 楊春和，李銀平，陳鋒.層狀鹽巖力學(xué)理論與工程[M].北京：科學(xué)出版社.

[4] 井文君，楊春和，陳鋒，等.基于事故統(tǒng)計分析的鹽巖地下油/氣儲庫風(fēng)險評價[J].巖土力學(xué)，2011，32（6）：1787-1793.