天然气存储Word格式文档下载.docx
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在旺季以供应足够的天然气来满足市场要求。
7、液化天然气是通过将气体冷却到一个相当低的温度的方式来生
产的，当转变为液体时，其体积仅占在标准温度和标准压力下其气体体积的
。
8、在控制物资清单中，为了在供大于求时将输送系统中多余的气体储存在储存设施中，在低峰时期的开始储存设施中应是空的，高峰时期开始，储存设施中应包含最大数量的气体以确保足够的供应。
在供需平衡时期，在同一天的不同时刻，少量天然气可能注入储存设施中或从储存设施中释放少量气体。
2、天然气储存设施
天然气储存设施包括四种：
管线储存、液化天然气、盐穴以及枯竭
油气层。
管线储存通过增加管线中天然气的压力来增加原有的气体体积。
这
种储存方式就短期储存是有效的，因此大部分地方分配公司用当天的管线储存来满足早晨的高峰用气要求。
液化天然气通过冷却气体到临界温度以下来生产的，主要有两种主要的生产方法：
膨胀制冷操作和节流制冷操作。
盐穴是人造储存设施中最普通的一种，通过将清洁的水注入地下盐层形成盐水，然后盐水流进岩层中形成的。
枯竭的油气层指那些以前生产天然气但现在当作储存设施的地下岩层。
对地下岩层，许多地质条件被要求来适应天然气储存，这些地质条
件包括：
不可渗透的覆岩、储集层有高的孔隙率和渗透率、足够的油气层深度、不存在妨碍储存操作的油或者其他液体。
在地下油气层的改造中，估价、合理设计、钻孔是主要的步骤。
储存设施的四个特征是储存容积、分输能力、完整性和循环次数。
储存容积指储存在确定的设施中的天然气的体积为平衡天然气供应和需求的年不平衡需要大容积的储存设备。
分输能力指气体从储存设施中释放出来投放到当地分配系统中的速
度，其一定相当高以适应需求的意外增加及补充高峰需求。
完整性涉及到储存设施的能力，包含天然气供应及其后的储存物资
的撤回。
为确保储存的安全，高完整性是必要的。
循环次数指一年中等同工作容积的气体体积注入储存设施和从储存
设施中释放出来的次数。
管线储存能保证高的分输能力和完整性，但由于受已存在的管线系
统的限制，其储存容积受限。
管线储存方式有最大循环次数的潜力。
液化天然气设备设置在靠近市场区域的地方；
但是他们需要高的投
资成本和操作成本，因此只有在大量人口区域需要大量能源时才考虑。
相对其他储存设施，盐穴是一种非常安全的储存且有最高的分输能
力。
如进行盐水处理，盐穴要有高的原始成本费用和潜在的环境影响。
枯竭油气层只需相对低的原始成本费用，但多孔岩石边缘准许气体进入
核算物资指注入体积与释放体积之差，加上一直保存在储存罐中的那部分体积。
换句话说，它指被估计用来储存的那部分天然气的体积。
物资控制操作包括：
监控观察井以确定地下储气库的压力油气层的趋势。
为了监控地层中气体进入情况的变化，必须设置观察井。
3、存储设施操作
天然气储存设施操作的主要方面包括储存气体的准备、注入、气体的撤回以及输送气体储备的处理。
注入操作包括获得用来注入的天然气供应、准备用来储存的气体以及将气体注入设施的储气层中。
压缩注入是用压缩机将气体以预期的流动速率注入储气层并使气体到达整个容积。
压缩注入在储气层中的气体压力高于进入储气层的气体的压力时使用。
当储气罐中的压力低于输气管线中气体的压力时采用自由流动注入，所以不需要压缩机。
在注入循环的开始阶段可以采用自由流动注入，以为此时储气罐是枯竭的，其压力低。
对于一个给定的储气库，总物资指在任意指定的时间内储气库中天然气的总体积。
总物资是垫底物资和工作物资之和。
垫底物资指保存在储气库中使其具有一定的压力以时工作物资经济地被释放出去的那部分天然气体积。
工作物资指在任意指定的时间里储气库中除去垫底物资后的天然气的总体积。
总物资随着气体被注入储气库和从储气库中释放出来而变化。
工作容积指在储气库规定的最大操作压力下，注入或释放的气体的总体积。
它与储气库的尺寸有关，是恒定不变的。
为了确保在供大于求时将多余的气体注入储气库，在高峰时期使供应能满足高峰要求以及监控地下储气库的安全，必须进行物资控制。
变化、在注入和释放操作之后关井一保持储气库压力稳定、绘制储气库压力与体积之比的曲线确定压力走向以及井底压力检验确定储气库压力和温度。
为了确定一个天然气储存设施的实测正式物资，物资控制操作是必须的。
核算物资与实测正式物资的差值常常变化。
为了将储气库中的气体分送到当地分配管网中，必须进行释放操作。
其主要的操作包括从储气库中释放气体、准备外输气体的处理以及计量。
压缩释放通过压缩机的使用使天然气以预期的流动速度流出储气库以确保分送要求。
压缩释放在储气罐压力低于输气管线压力时使用。
自由流动释放在储气罐压力高于输气管线压力时使用，一般用在释放操作的开始阶段，以为此时的压力是最高的。
当和释放操作联系在一起时，自由流动释放能抵消压缩机成本。
从储气库中释放出来后，气体须经过处理以脱去油、液态碳氢化合物、水蒸气和固体颗粒。
送入当地分配管网的天然气处理可能会经过以下一个或几个操作：
分离、过滤和脱水。
在从储存设施中释放出来的天然气进入输气管线之前，必须计量天然气的质量和数量。
测试操作是用来监控储气库和单独井，而维修保养则承担使井和其他处理设备高效工作的的作用。
测试包括以下程序中的一个或几个：
井底压力测试、渗漏或空口堵塞测试、电缆测试、瞬变压力测试、输送测试和观察井监控。
维修保养包括以下程序中的一个和几个：
井冲洗、酸处理、防腐操作以及井组成部分的替换和修理。
三、储存在平衡天然气供应和市场要求的作用
目的：
指出储存在供需平衡方面的作用
概况—添加一个概况
储存设施在气体输送和分配管网高效工作方面其着至关重要的作用。
在图一中，气区和输送管网每年以一定的速率生产和输送天然气。
当地分配管网按需求分配天然气来满足市场要求。
储存设施提供了一种平衡气区和输送管网连续不断的气体供应以及当地分配管网不稳定的需求的方法。
储存设施在天然气供需平衡上有两个主要的应用：
平衡负荷和补充高峰需求。
四、储存设施在平衡负荷方面的作用
指出储存设施在平衡负荷方面的作用
概况—回忆概况
变化概况
平衡负荷指平衡天然气供应和需求的季度不均。
虽然市场要求变化不定，但储存设施使输气管网进行稳定输送成为可能。
在需求小的时期，输气管线的输送量可能超过市场要求的天然气量。
储存设施为固定输气
图1
在典型天然气管线系统中的储存布置
管线供应提供了空间使过剩的气体被注入储气库，在天然气需求量最低的时期，注入的天然气量达到高峰。
在用气高峰时期，输气管线中的天然气不能满足市场的需求量，此时储存的天然气从储气库中释放出来输入输气管线中来满足增加的天然气需求量。
图2描述了北美地方分配公司全年用气与供气负荷图，该公司用天然气取暖的用户比率较大。
在这张图上，使用储存的天然气发生最冷的季节，此时的用气量最大。
用于平衡负荷的储存设施还有些其他的用处，包括：
1、经济效益。
在需求量低的用气低峰时期，天然气的价格较低，购买低价格的天然气进行储存。
当在用气量大的高峰时期，可以将储存的天然气释放出来用较低的价格供给用户。
图2
2、管线利用率。
用储存的方式达到供需平衡来设计和运作管道运输系统，可以使管道运输系统在一年中的利用达到最优。
3、供应安全。
靠近市场区域的储存设施能提供天然气供应来防备管输天然气的不足。
一个天然气年从11月1日运作到来年的10月31日，在这个例子中一个天然气年分为三个显著的时段：
用气低峰期、用气高峰期和用气供需平衡期。
在用气低峰期，输气管线的输气量大于市场的需求量。
从输气管线输送进地方分配管网中的天然气可以直接流向用户或输气管线系统储存。
在用气高峰期，输气管线不能提供足够的天然气来满足地方分配管网的用气要求。
此时储存的天然气被释放出来来增加输气管线供应。
在这个时期每天释放出来的储存天然气是很大的。
在用气供需平衡期，天气常常是多变且不可预测的，因此地方分配管网中的需求量也常常波动。
在这个阶段，气体是流入还是流出储存设施，主要依靠天气变化和当天的输气量。
一般情况下地方分配管网有确定的负荷图。
这种负荷图详细地选中枯竭油气层这种储存方式。
五、储存怎样被用来平衡地方分配管网中供应和需求之间的不同
指出储存怎样被用来平衡地方分配管网中供应和需求之间的不同。
概况—回顾概况
图3是图2存在的特点的另外一种表示方法。
在图3中，一年中每天的要求按体积递减的方式图解地呈现出来。
用气要求最大出现在第一天，次最大出现在第二天，依次类推，用气要求最小出现在365天。
在此图上，每天供需特点称为负荷持续时间曲线。
对天然气规划者来说，负荷持续曲线相当重要。
规划者根据它来估计储存的总体积和用气负荷最大天需释放的储存量来应付地方输气管网最坏的情况或设计年要求说明书。
在设计年中，用气高峰天称为设计天，常常出现在预期的最冷的那天。
在这一天（既第一天），管线供应只大约占当天用气要求的60%，储存设施供应剩下的40%。
在这个图上，每天管道供应的天然气量恒定，负荷持续时间曲线表明从设计天开始，储存的天然气从高峰一直下降到第160天的零。
除此之外，在供需平衡时期，天然气或流入储存设施，或从储存设施中流出，在这个例子中，有160天供不应求，大约有205天供过于求。
在整个设计年中，被释放出来的储存气体的总体积应等于投送到储存设施中的管线气体的总体积。
这个时期气体是被注入还是释放应与地
图3
地方分配公司—设计年固定需求
方分配公司的要求联系起来考虑。
当考虑这些因素后，天然气规划者才能依据下面的因素来优化固定的管线供应水平。
这些因素如下：
1、通过储存来降低管线容积可节省的费用。
2、储存设施的费用及注入或释放气体的费用。
3、在用气低峰时购买天然气可节省的费用。
六、用于补充高峰需求的储存方法
指出用于补充高峰需求的储存方法
补充高峰需求指通过增加天然气供应来满足短时间的用气高峰要求。
补充高峰需求不同于临时性的平衡负荷，它是计划的稳定供应的一部分。
每天天然气用气高峰一般出现在早晨的6点到10点之间。
在高峰时段要求将超过固定的供应。
必须增加天然气来源以提供足够的天然气
表4
补充高峰需求
来满足高峰用气要求。
因此储存天然气成为满足补充高峰需求必须的选择。
表4形象地描述了补充高峰需求。
在这个表中，流进地方输配管网的储存天然气保持不同的供应以满足用气要求。
分配公司使用各种储存使天然气供应满足高峰要求，用于补充高峰需求的储存方法包括：
管线储存、地下储气设施、液化天然气。
1、管线储存
管线储存是通过增加管线压力使管线容积达到最大来储存多余的供应天然气的一种储存方式。
地方分配公司用每天的管线储存来满足短时间内几个小时的用气高峰要求。
为了满足每天早晨的用气高峰，在需求低的时刻应增加管线的压力。
随着管线压力的增加，管道内可利用的气体体积也随之增加
通过增加压力将气体储存在管线中一般叫储气。
通过降低压力气体从管线中释放出来叫抽气。
表5指出了管线储存怎样操作来达到补充高峰需求的目的。
表5表明在23时到次日4时之间，用户要求低于输气管线的供应容积。
当过剩的管线供应容积被投送进输气管线中储存时，气体压力将提高。
在5时到13时之间，小时用气要求大于管线供应，此时气体从管线中抽出，管线压力将下降。
表5
管线储存
输气管道比分配管道提供了更大的有用管线容积。
输气管道管径更大，可在更高的压力变化范围内操作；
而分配管道管径较小，只能在一个相对稳定的压力下操作。
管线储存能保证短时间的气体供应以满足高峰需求。
通过储气和抽气来满足不断变化的用户用气要求，管线运行者可以使气体供应保持一个相对恒定速率。
管线储存是增加管线工作效率的主要方法。
2、气体的地下储存
靠近地方分配系统的地下储存设施是用来提供气体供应。
储存在地下储存设施中的天然气被抽出并加到输气管道以提供足够的气体来满足高峰要求。
地下储存设施在旺季时在供应足够的气体以满足要求方面起着至关重要的作用。
有几种不同的地下储存设施被使用。
3、液化天然气
许多地方分配公司独有地使用管线储存和地下储存。
在其他系统中以下这种储存方式常用来进行天然气储存。
液化天然气是通过致冷天然气到一个相当低的温度来制造的。
天然气转变为液体，其体积仅占标准温度和标准压力下其气体体积的
液化天然气被储存在地方分配系统附近，在需要时重新转回气体来补充高峰需求。
七、影响天然气储存物资控制的因素
指出影响天然气物资控制的因素。
概况—添加概况
为了平衡每小时、每天、每季度、每年在供应、运输、储存和地方分配系统之间的气体流动，需要进行合理计划。
旺季给地方分配系统用气要求带来许多变化，靠近地方分配系统的储存设施提供了要求来满足这些变化。
考虑的重要因素包括满足用气要求的物资和天然气的投送。
投送主要依靠储存设施的特点和输气管线的构造。
在用气低峰期，储存设施必须有能力储存固定的供应，而不仅是满足当地分配管网的用气要求。
储存设施必须有足够的能力承担平衡每天输气管道供应和当地分配管网要求的波动。
需要对储存设施物资进行合
图六
地下储存的类型
理控制以满足每季度和每年在供应和需求之间的变化。
储存设施在用气低峰初始阶段常常是空的，此时输气管道中过剩的气体可以注入储存设施中。
注入储气库中的天然气为应付预期或非预期的用气要求提供了可能。
气体从储气库中被注入或释放来适应用气要求变化的循环。
在用气高峰阶段的开始，
储存设施中必须储存满足需求的最大数量的物资。
储存在储气库中的天然气必须合理安排确保在用气高峰时期有足够的可用气体。
储存设施必须有能力输送足够的气体到地方分配系统中以防止由于天气或其他因素引起的用气要求的增加。
在用气平衡阶段，在同一天的不同时间，可能天然气从储存设施中释放，也有可能有多余的天然气被注入储存设施中。
储存设施被安排来提供储存和分送到当地分配系统。
八、天然气储存原理
1、简介
从经济和效益上考虑天然气分配以满足用户要求来讲，储存设施起着至关重要的作用。
天然气公司使用储存设施来平衡天然气供应和需求上的不同。
每年，在需求低的时期，由于此时价格相对较低，天然气被买来储存。
在需求高的时候，天然气从储气库释放出来供应用户。
储存设同时也被用来平衡每小时、每季度、每天供需之间的矛盾。
这篇文章解释储存在平衡负荷和补充高峰要求方面的作用。
指出了在一年的不同季节中天然气流动怎样来平衡供应、运输、储存和地方分配系统之间的关系。
同时此文就物资控制来决定天然气储存设施的描述做了简要的结论。
2、目的
1、指出储存在平衡天然气供需平衡的作用。
2、指出了储存设施在平衡负荷应用上的好处。
3、计算出在用气高峰时期、低峰时期和平衡时期地方分配系统怎样利用储存来平衡供气和用气之间的不同。
4、定义了用于补充高峰需求的四种储存方法。
5、找出了在储存设施中影响储存物资控制的因素。
九、天然气储存设施
天然气储存设施分为天然的和人造的两种，天然的储存设施是在枯竭的油气层中发展起来的。
含水层也被用做天然气储存设施的选择，人造地下盐层也是如此。
液化天然气产品和管道储存通常被认为是人造储存的类型。
着篇文章描述了四种储存设施的特点以及枯竭油气层能被改造为储存设施的原因。
同时此文还比较了四种储存设施的特征以及它们的优缺点。
1、定义了四种天然气储存设施。
2、分析了一个适宜的天然气储气库所需要的地质条件。
3、定义了地下储存设施改造的步骤。
4、比较四种储存设施的容积、完整性等特征。
5、分析了四种储存设施的优点和缺点。
十、天然气储存设施的种类
定义天然气储存设施的种类
当有计划地将天然气高效地传输来满足市场要求时，储存设施是被考虑的选择之一。
除了使用其他替换物，一个新储存设施的发展包括扩大原有的储存设施、增大输气管线容积或增加压缩装置。
这种储存设施主要依靠适宜的地层或盐层的可利用性。
如果没有适宜的地层可以利用，液化天然气产品将是唯一的天然气储存的显示方法。
四种储存设施基本上都能用来储存天然气以补充高峰需求和平衡负荷。
这四种方法是：
管道储存、－液化天然气、盐穴、枯竭油气层。
管线储存是将现有的输气管线系统作为储存容器，通过增加管线压力和存在输气管线中的气体体积来实现的。
管线储存是一个短期的储存方法，地方分配公司主要用它来提供天然气供应以应付早晨的用气高峰。
2、液化天然气
液化天然气储存主要依靠人造设施，液化天然气通过致冷天然气到它的临界温度一下来制造的。
生产液化天然气的过程很多，包括膨胀制冷操作和节流制冷操作。
膨胀制冷操作通过膨胀的方式来制冷天然气而节流制冷操作通过冷却的方式来制冷天然气。
膨胀制冷操作一般用于高压天然气，生产少量的液化天然气时较经济，不需要压缩装置，在热力学上其效率较节流制冷操作要低一些。
节流制冷操作一般用于低压天然气，生产大量天然气时较经济，需要压缩装置，在热力学上其效率较膨胀致冷操作要高。
在大气压力下液化天然气大约需要在－127℃条件下储存。
在这种温度下操作属于低温操作，这种操作过程的设施必须特别设计，用双层罐壁的绝热容器来储存。
在应用时，将液化天然气加压到管线的凝固点后，然后通过加热的方式使其转变为气体来保证供应要求。
液化天然气生产和储存设施需要巨大的资本投资，因此它的应用受到限制。
在那些没有其它储存设施的偏远地区，液化天然气是一种实际的储存替代物，它可以通过油槽船运到接受终点站，在这种情况下，液化天然气即可用来补充高峰需求，又可作为一年365的供应。
图七
液化天然气储存容器
3、盐穴
盐穴是最普通的人工储存方式且是用于补充高峰需求最好的储存方式。
盐穴是通过将清洁的水注入地下盐层中，然后形成的盐水向四处流动而形成的。
随着更多的水被注入和盐水的流动，盐穴的尺寸逐渐增大。
盐穴的位置受盐层矿床的产生限制，主要是发展区域、市场的接近距离和盐水的处理能力。
4、枯竭油气层
以前生产天然气的那些地下地层常常用作储气设施，天然气也可储存在枯竭的油层中。
十一、天然气储存所需的地质条件
总结天然气储存所需的地质条件。
天然气储存设施的发展所需的地质条件与生产所需的地质条件相似。
以下总结了适合天然气储存的地下地层所需的地质条件：
1、存在防止渗透和压力损失且有侧面控制的不渗透覆岩。
2、覆岩需有高的空隙率以允许天然气进入孔隙中间。
3、足够的地层深度允许在一定压力下气体的大量体积的储存。
4、在地层中少水或有容易控制水的条件。
5、存在厚的垂直地层而不是较薄的水平地层，使改造的成本最低。
6、不存在干扰储存操作的油或其它流体。
图8
盐穴改造
在北美当前在操作的大部分天然气储存设施是在枯竭的产气层。
例如密西根盆地，代表了密西根州和安大略西南地区的基本的地质特征，为储存设施的改造提供了标准的地质条件。
在交叉地带，里加拉河悬岸形成碗口边缘。
大约在4.25亿年前的中志留纪代，一个温暖的浅海覆盖这个地方，珊瑚礁在海的周围生长为像井一样的地带。
这些珊瑚礁，以后被其它沉淀物埋葬，还有能储存天然气的孔。
十二、地下储存设施改造
定义了地下储存设施改造的措施。
枯竭油气层或盐层储存设施改造的主要步骤如下：
1、评估
2、合理设计
3、钻孔
图10
发展的油气层中一个典型储存设施的组成部分
1、拟定的储存设施的评估
评估包括地质和工程研究，通过评估来为天然气储存决定和寻找适宜的地下地层。
测试井、地震勘测以及与天然气生产所用到的勘测方法相似的其它勘测方法都可用在天然气储存设施改造上，生产历史和操作记录都可能提供有用的信息。
土地产权和其它权利也必须重点考虑。
盐穴改造主要是盐水处理，通常是在处理井中完成的。
设备设计主要依靠盐层的特征和附近处理和运输设施的可用能力等因素。
在枯竭油气层中的天然气储存设施主要包括以下几个组成部分：
1、管线连接系统
2、注入和接出井压缩装置和相关的处理设备
3、计量和流动控制设备
天然气储存设施的设计也必须考虑环境影响和设备维修等因素。
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