打造储气库群安全高效运行样本——记百亿方级国家战略储气库群安全防控及应急救援关键技术

　　12月11日，2024年河南省科学技术奖获奖名单公布。由中原油田等公司完成的百亿方级国家战略储气库群安全防控及应急救援关键技术获得了2024年度河南省科技进步一等奖。

　　作为国家六大战略地下储气中心之一，中原储气库群库容超145亿立方米，为我国最大战略储气库，肩负着七省二市超4亿人口的天然气供给，同时也是能源安全的重要保障。“历经十余年的探索研究，技术人员攻克了百亿方级国家战略储气库群安全防控及应急救援关键技术，全面支撑了中原百亿方级储气库群的建成和14年安全运行。”中原油田储气库管理中心经理赵泽宗表示。

　　先天不足　安全管控有难度

　　储气库被誉为天然气的“地下粮仓”，是确保天然气管网高效安全运行、应对季节调峰、保障国家能源安全战略的基础设施，也是我国天然气“产供储销”体系建设的重要一环。

　　近年来，我国不断深入推进天然气“产供储销”体系建设，储气库建设步入了黄金发展期。但中原储气库群和别处储气库不同，安全管控难度较大。这是由复杂断块油气田的“先天不足”决定的。国内外储气库以简单构造整装气藏为主，而中原储气库群地质储集体复杂破碎，注入期气藏升压幅度达25兆帕，采气期采气速度是常规气藏的25至30倍，且分布在人口稠密区，泄漏或爆炸将产生灾难性的后果。

　　东濮老区地质构造复杂、破碎，储层非均质强。由于储气库运行时，有“大吞大吐、注采交替、高压运行”的特点，对储气库圈闭密封性、钻井工程、地面工作等关键技术提出更高要求。

　　“地下储气库普遍采用‘夏秋注气，冬春采气’的工作模式，多轮次强注强采产生巨大交变应力，地质储集体、地下井筒、地面管网长期处于往复不平衡状态，与油气藏开发相比，安全风险更高，防控难度更大。”赵泽宗表示。

　　联合攻关　关键技术获突破

　　“依托国家科技重大专项等，中原油田牵头联合多家科研院所，历时14年自主创新，突破了关键技术，构建了国家战略储气库安全保障与应急救援体系。”赵泽宗表示。

　　针对中原储气库群地下断层数量多，反复注采极易诱发断层密封失效等难题，技术人员首创了复杂断块地质体动态密封性控制技术。他们建立了流固耦合断层动态密封性预测分析方法，研制出井地压力场与微地震联合的断层活动监测技术，使注入压力提升40%，实现了最大限扩容与断层密封的协调统一。

　　“储气库注采井井筒安全控制技术是保障储气库平稳运行的关键技术之一。”中原油田测井方法与工艺方面专家徐菲表示，由于储气库井长期受多轮次交变载荷影响易发生泄漏。为了防微杜渐，科技人员首创了多层管柱三维阵列扫描装备，研发出储气库井筒交变载荷环境下泄漏控制、损伤监测、修复补强、紧急封堵技术，形成井筒安全控制治理体系。

　　此外，该技术还实现了数千米管柱上准确封堵微米级漏点，解决了强注强采过程中井口及管柱长期密封的难题，发明了静态磁聚焦与电磁涡流相耦合的多层管柱三维阵列扫描系统，管柱缺陷及变形识别准确率95%以上。

　　常备不懈　应急处置具效能

　　预见未来，防患未然。储气库群地面系统发生泄漏或燃爆事故危害极大，如何高效控制事态发展?

　　“技术人员突破了多场景天然气燃爆机理及抑爆技术，明确了燃爆致灾影响半径及损伤风险，构建了气液两相与改性粉体多元协同抑燃抑爆技术，研制了重型粉体远距离投送灭火装备，抑爆效率提升了3倍，实现了燃爆事故发展高效控制。”中原油田应急救援中心党委书记王庆银说。

　　尽管储气库燃爆事故属极端小概率特殊情景，技术团队还是利用物理模拟、虚拟仿真提高应急处置能力，做到“常备不懈”。攻关团队技术人员建立了20种要素的精准映射与虚拟融合模型，实现了泄漏、火灾、爆炸3类典型事故链的动态演化模拟，研制了支持多人协同的沉浸式虚拟应急演练系统和6种感知维度体感训练装备。

　　同时，技术人员建立了事故真火仿真模拟和安全逻辑控制平台，模拟4类储气库关键场景的火灾、爆炸事故形态，配套研发了“侦检—防护—驱散—抑爆—消防”系列装备，构建了“真火+人员+装备+药剂”全流程的实训模式，关键节点的应急响应速度由分钟级提升到秒级。

　　储气库安全平稳运行，离不开专业应急队伍及装备做支撑。王庆银说：“近年来，在应急技术的‘加持’下，我们锻造危化品应急救援尖刀力量，加大岗位练兵和实训演练力度，全面提高队伍应对复杂任务、防范化解风险的实战本领，为储气库安全高效运行保驾护航。”