1 引 言
随着陕甘宁天然气进入北京,供气量不断增加,由于下述原因,必须建设天然气地下储气库。
⑴ 城市用气季节调峰需要储存
北京市天然气供应以民用生活用气为主，今后将逐步放开冬季采暖用气。民用生活用气和采暖用气的特点是冬、夏季差量大，而气源的供应量是常年均衡的。因此，解决季节用气不均衡的办法就是在夏季储存足够的调峰气量，供应冬季用气高峰使用。
⑵ 安全供气需要储存
城市用气是连续的，因此要求气源供气也是连续的。为了防止因陕甘宁天然气长输管线一旦发生事故，给北京市造成全市停气的局面，北京市必须储存足够多的备用天然气，进行应急调度，补充到城市输配管网中，不间断地供应用户用气，将事故影响控制在最低限度。
⑶ 为满足陕甘宁输气管道向北京供应所需的季节调峰量和安全储备气量，如果选用低压罐、高压罐或高压管束，其钢材消耗量和工程量都很大，在北京市是无法实现。从经济性和安全方面比较，天然气液化储存不如建设地下储气库有利，所以建设地下储气库是解决北京市天然气储存的最佳方式。
2 北京天然气地下储气库的选择
2.1 北京建设地下储气库的有利条件
⑴ 华北油田即将有开采枯竭的油气藏，可以作为地下储气库，这些储气构造又靠近陕京输气管线，天然气进出地下储气库极为方便。
⑵ 地下储气库库容大，除了具有季节调峰功能外，还具备在管道事故状态下安全供气的功能。为事故储备气量，采用地下储气库方式长期储存比液化天然气储存方式更加安全。
⑶ 建设地下储气库，除天然气压缩设备需要引进以外，其它都可立足国内。
⑷ 地下储气库的建设和注采技术与气田开发基本相同，建设和运行技术，我国都有成熟的经验，实施条件好。
2.2 国内外地下储气库情况
世界上第一个地下储气库于1915年出现在加拿大的韦林特县， 美国第一个地下储气库于1916年利用纽约州西部伊利库东岸港口城市布法罗城附近的一个枯竭气田建设而成，1953年至1958年在芝加哥建成世界上第一个含水层气库。前苏联第一个气库是1958年利用枯竭气田建成的，1959年出现了第一个盐岩层地下气库。据调查，目前世界上约有542座地下气库。地下储气库主要集中在北美地区,共有420座，占总数的77 ％，美国有地下储气库393座。542座地下储气库中气库总容量约为4563亿立方米，气垫气2144亿立方米，有效气量2419亿立方米，高峰日输出气量可达23亿。
凡是有地下储气库的国家，其储气量都在逐年增加，这说明：① 地下储气库的作用不断增大；② 天然气的来源(包括自产和进口)有充分的保障；③ 地下储气库也是重要的战略行为；④ 部分可控制市场气价；⑤ 若干气库共用地面设备更加经济合算。在当今世界大城市中凡有条件的城市周围都建有地下储气库， 如法国巴黎4座、俄罗斯莫斯科4座，美国洛杉矶5座，而且库容都相当大。
我国大庆市在六十年代建成萨尔图油田一号地下储气库，这是我国第一座地下储气库。气库建成以来生产情况良好。1969年至1970年利用中5-气23井、中3-气24井进行了试注、试采，于1975年4月正式投产。到1981年气库共注气1180天，采气1320天，注气量达到6525.46万立方米，采气量为6231.54万立方米，基本上达到设计指标。
2.3 北京地下储气方案设计
⑴ 储气库方案部署原则
根据世界上一些城市天然气储存技术的发展和地下储气库建设的经验，利用华北油田枯竭油气藏建造储存天然气工程研究和地质理论的研究，提出了如下储气库部署原则。
1) 注气后不破坏现有气田的密封条件;
2) 逐步提高储气库容利用率，初始期库容利用率应保持30％左右为宜;
3) 储气库应保持一定量的气垫气，一般气垫气量为储气库容量的50～60％;
4) 在需求的旺季能最大限度地采出天然气以满足市场的需要;
5) 储气库运行时应考虑关于井测压、测温、核实储气库注采气量;
6) 注入气库的气质应符合要求，为清洁干燥、不含腐蚀性的气体。
⑵ 华北油田改建储气库的筛选
中国石油天然气总公司对华北油田冀中北部地区14个气藏及54个油藏，进行了改建地下储气库的筛选工作。筛选结果认为京 51、文23、京58、顾辛庄、龙虎庄5个油气藏可列为地下储气库的候选区块。经过分析比较，确定前三个油气藏可以改建为地下储气库。随着对气藏地质和油气藏工程研究的不断深入，最后决定京58和文23两个断块作为地下储气库库址。京51断块由于储气量过少不再选用。
3 地面设计方案及经济评价
京58断块是气顶油藏，1989年投产，地处河北省永清县韩村乡南朝王村，构造位置位于廊─固凹陷河西务断裂构造带南部，距北京市70 公里。京58断块共设计了11个对比方案，经技术经济指标优选出最优方案。其技术指标：京58储气库建在该油气藏的Ⅰ、Ⅱ砂组气顶部分，方案设计总库容量为4.38亿立方米，气垫气比例50％，日采气量125万立方米，最大日采气量280万立方米，采气周期调峰气量为1.69亿立方米，库容利用率38.5％，注气末地层压力18.0 MPa，采气末井口压力6.85MPa。
文23断块为凝析气藏，1984年开发，地处河北省文安县境内，构造位置为文安斜坡东边苏桥潜出带南端，距北京直线距离100公里。文23 断块共设计了15个对比方案，经技术经济指标优选出最优方案，其技术指标：方案设计总库容量为5.47亿立方米，气垫气比例50％，日采气量136万立方米，采气周期调峰气量1.84亿立方米，库容利用率33.5 ％，注气末地层压力21.9MPa，采气末井口压力6.09MPa。
从优选方案技术经济指标看，京58断块和文23断块从总库容的调峰能力看基本相当， 都可以满足北京市年供气8.5亿立方米天然气的季节调峰的要求，但由于京58断块埋深浅(1875m)；而文23断块埋藏较深(2750m)，且京58断块储层条件也比文23好。另外，京58断块距北京较近(70公里)，文23距北京较远(100公里)。从经济评价结果看，京58断块建库投资相对较少，经有关专家审查决定将京58断块作为改建储气库的首选场地。
4 结论与建议
在京58和文23断块上建地下储气库，从技术和经济指标分析上是可行的，京58优于文23。陕京输气管道于1997年9月底建成通气，与之相适应的京58地下储气库应当抓紧时间进行建设。建一座地下储气库，立项后，具体方案设计需一年时间，建设期最短2年时间，在2001年10月将建成投产。陕京输气管线竣工通气后，按照北京市的用气计划是1998年4.5亿立方米,1999年6.5亿立方米，2000年8.5亿立方米(各年用气计划里均含华北油田1.5亿立方米天然气)。届时，8.5亿立方米的天然气年用量，需要总储量是1.35～1.62亿立方米。京58地下储气库调峰储气量为1.69亿立方米可以满足需要。
建设地下储气库，应有一个长远的规划，要与城市供气的规模相匹配。根据北京城市总体规划的要求，到2010年，北京将通过增加从陕甘宁天然气田及国内其它气田调入天然气或从国外引进天然气等措施，从而使每年调入北京的天然气达到30亿立方米以上。那时只有京58、文23两个地下储气库是不够的，还需要增加新的储气库。经过深入细致的选库地质研究，在11个明化组储水构造中,最后认为凤河营和牛东两个背斜圈闭是其中最好的，可以推荐建设地下储气库。
凤河营和牛东构造有效储气库总容量为16.3亿立方米，如果建成利用，不仅解决了北京季节调峰和事故用气的需要，且具有一定的战略储备用气作用，其意义是很大的。
