2017年10月25日 星期三
夯实基础,锐意创新,助推我国储库业务大发展
——记中国石油天然气集团公司油气地下储库工程重点实验室
倪海龙 朱华银
实验仪器设备
组织召开国际性技术研讨会
研究团队在大张坨储气库现场
实验仪器设备

    早在20年前,中国石油勘探开发研究院廊坊院区就驻留了这样一群执着的追梦人,他们不断探索、开拓创新,用十几年时间总结出中国不同类型储气库工程建设关键技术体系。

    2005年,廊坊院区地下储库设计与工程技术研究中心成立;2011年,中国石油天然气集团公司油气地下储库工程重点实验室启动建设,并于2016年成功通过验收,成为一家专门从事油气地下存储技术研究的实验室,也是国际上实验门类多、分析项目全的地下储库实验室。

    弹指一挥间,20年光阴悄然划过。然而,对于参与储库工程建设的每一个人而言,在这20年发展壮大的过程中,每一次成功与失败、攻关与克难仍历历在目……

    什么是创新?

    也许一千个人会有一千个不同的答案,但对于中国石油勘探开发研究院地下储库研究所而言,创新就是不拘泥于过往经验、勇于探索,敢于开创崭新的历史篇章。

    20年来,在中国油气储库从无到有的发展历程中,地下储库研究所的科研人员以敢为人先的英雄气概与开拓精神,夯实基础,锐意创新,不断助推我国储库业务大发展,用十几年时间走过了别人几十年走过的路。

    盐穴储气库、气顶油藏型储气库、裂缝性超深低渗气藏型储气库……在廊坊院区储库研究团队的锐意攀登下,一座座大型储气库在中国拔地而起,成为了我国地下储库业务每一次跨越式发展的壮丽篇章。栉风沐雨二十载,他们用敢为天下先的无畏与创新精神,绘就了中国油气地下储库技术发展的史图。

    偏向虎山行

    现代社会的生存和发展一刻也离不开各大能源的供给,关乎国民生计的天然气已成为城镇居民生活中与水电同等重要的必需品。然而,城市用气的规律是夏季用量少,冬季用量大,致使管道负荷增大,难以满足高峰月用气需求,尤其是冬春之季面临巨大的“调峰保供”压力。因此,天然气消费“削峰填谷”的任务一直以来都是能源工作者和管理者们不断追寻的目标。而作为天然气安全保供的主要设施——地下储气库也随即成为了国家能源安全保障的重要“保护神”。

    早在国家能源局公布的《天然气发展“十二五”规划》中就曾指出,“十二五”期间将重点建设24座储气库。为此,国家发改委于2014年4月下发了《关于加快推进储气设施建设的指导意见》,目的是为了加快国家天然气储气库基础设施的快速发展,支持中国油气供给安全,保障国民经济的可持续发展。

    然而,就在储库业务迈入快速轨道时,鲜为人知的是,我国地下储气库建设的起步阶段仍然经历了一段长时间的落后时期。20世纪90年代,就在全球储气库建设运行已长达半个多世纪后,我国地下储气库建设才刚刚开始。

    1998年,随着陕京天然气输气管线的建设,中国第一座真正意义上的商业储气库——大港大张坨储气库开始建设,并于2000年投产运行,随后在板桥凝析气田先后建成投产6座储气库,到2006年形成了大港板桥储气库群。从1999年开始,为了保证西气东输管道的安全稳定供气,盐穴储气库的前期评价工作展开,2005年投入建设,2007年利用老腔改造的储气库投产运行,这标志着中国乃至亚洲有了真正意义上的盐穴储气库。以这两个储气库为代表,中国拉开了大规模建设储气库的序幕。

    在这20年的发展过程中,中国地下储气库取得了令人瞩目的成就。而细心的人便会发现,在这跨越式发展的背后,每一个关键节点都离不开一个同样的身影——中国石油勘探开发研究院廊坊院区地下储库研究所。

    ——1992年到1995年,牵头配套陕京天然气管道储气库选址工作,在华北、大港等地优选若干目标,为陕京管道储气库建设提供技术储备;

    ——1997年到1998年,与大港油田合作完成了商业储气库——大张坨储气库可行性研究;

    ——2000年到2002年,牵头组织陕京线储气库扩建工程配套选址和可行性研究,优选了板876等多个库址,为板桥储气库群和华北储气库群建设打下基础;

    ——2003年至2004年,储库所开展刘庄储气库的可行性研究和设计,设计了盐穴储气库——金坛盐穴储气库,承担了不同地区储气库的选址评价、可研、设计和生产跟踪服务,使储气库业务成为勘探开发研究院天然气业务的重要组成部分;

    …………

    经过近20年坚持不懈的攻关克难,截至2016年,国内已建成地下储气库(群)12座,形成工作气量约70亿方,地下储气库在平衡天然气管网的压力和输气量、调节区域平衡供气方面发挥了重要的作用。

    然而,引水方知开源不易。在中国地下储库建设起步之初,其艰难程度仍然令人难以想象。

    砥砺创新路

    没有可供借鉴的经验,也没有任何相关设备、技术和人才……在一穷二白的基础上,储库研究团队就这样开始了艰难的攻关之旅。

    那时,储库研究所还只是中石油勘探开发研究院廊坊院区里一个名不见经传的天然气开发所地质室,成员也只有5个人。作为国内较早研究储气库的团队,他们的探索旅程自然没有借鉴的经验,即使是国外也只有零星资料。

    “因为我们国家地质条件相对复杂,所以建库难度比较大,可供借鉴的很少。比如陆相盐湖沉积盐层建库条件复杂,夹层多、品位低、埋藏深,建设难度进一步加大。”团队成员告诉笔者,中国地质条件复杂,储气库建设需要不断探索与技术研发,如何瞄准国际前沿技术,针对我国地质条件来确定研究方向,是他们最初比较棘手的地方。

    苏轼曾云:“古之成大事者,不惟有超世之才,亦必有坚忍不拔之志。”即使前进之路面临重重阻碍,团队也从未有丝毫退缩,仍旧一步步脚踏实地,完成了一个又一个勘探研发任务,逐步发展壮大起来。

    至2004年,为适应中国天然气管道业务快速发展对地下储气库的需求,按照中国石油股份公司要求,尽快成立地下储库设计与工程技术研究中心(现为地下储库研究所)。2005年3月7日,储库中心正式挂牌,以“重点开展不同类型储气库的关键技术研究,负责地下储气库的总体规划”为定位,以优选评价设计等技术为支撑,开展建库方案论证、方案设计、注采运行跟踪评价、关键技术研发等工作。

    随着中国天然气市场迅猛发展,调峰保供压力增大,储气库建库需求也愈加迫切起来。

    纵观全球地下储气库,总工作气量已达3500亿方,约占全球天然气消费总量的11%,欧美发达国家储气库工作气量更是占到其消费气量的15%左右。而我国目前储气库工作气仅占消费量的3%左右,调峰保供压力巨大,对地下储气库建库需求十分迫切,预测到2030年储气库工作气量需求将超过300亿方。

    在此严峻形势下,自2010年以来,国家与中石油集团公司持续加大建库力度,为解决我国储气库建库地质条件复杂,建库难度大,在储气库建库工程设计、气库扩容达产、气库安全运行上亟待加强基础性实验研究,2011年中石油集团公司决定投资5000万元建设“油气地下储库工程重点实验室”研发平台,建成“设备一流、技术先进、特色鲜明”的重点实验室,强力打造一支集基础实验研究、科研设计和运行评估于一体的油气地下储库研究团队。

    随着储库研究团队飞速发展与壮大的同时,一座座地下储气库亦如雨后春笋般在中国拔地而起,成为全国输气管网上一个个重要的节点。短短20载时间,我国地下储库工程就实现了从无到有、从弱到强的完美“蝶变”。

    奋进结硕果

    以创新为盾,则一往无前。

    这20年来,储库研究人员用无限的创新精神缔造了储库工程史上一个又一个传奇。在油气地下储库工程实验室的建设中,他们更是以坚韧不拔的毅力和勇往直前的精神,在短短几年内圆满完成了实验室建设任务,开启了科研装备与实验研究技术研发的新篇章。

    引进国内外先进的重大设备(软件)7台/套,自主研发3套实验装置,实验装备和技术方法不断创新,主要技术性能指标达到世界先进水平。开发了储气库圈闭密封性评价、孔隙型储气库注采运行模拟等6项特色技术,形成了涵盖孔隙型和盐穴型两类储气库地质选区、建库、运行及安全评价等8大实验技术系列,11项实验方法和装置获得国家专利……

    建设期间,实验室还牵头完成了中石油地下储气库重大专项和多项地下储气库项目的国际合作,为中石油储气库的技术发展起到了突出的推动作用,实验技术的应用为我国地下储气库的建设和运营提供了关键技术支持,取得了重大应用实效。通过专家组的评估认为:该实验室的建成,标志着中石油在油气地下储库基础研究领域取得重大进展。

    “实验室建设期目标已全部顺利完成,下一步我们计划把实验室打造成国家级研发中心,为国家储库领域的技术和安全运行提供保障。”团队成员介绍,按照“开放、流动、联合、竞争”的方针,实验室现已成为我国在储气库方面新理论、新技术研发的基地,建立了一整套完善的实验技术体系,为全国油气地下储库建设工程提供技术支持和技术储备,成为国家技术攻关人才的摇篮。

    万丈高楼平地起。看到如今硕果累累的地下储库工程重点实验室,也许很难有人想象得到,在实验室成立之初,先不提设备、技术、人才以及资金,甚至连一个简简单单的办公实验场所也成为了难题。“院里已没有多余的空房,新建大楼手续又十分繁琐,很长一段时间都没有进展。后来就想办法,把院里原来的锅炉房进行改造,煤锅炉变成了气锅炉,这样才腾出了房子。”团队成员回忆。

    作为一家专门从事油气地下存储技术研究的实验室,成立之初,实验所需设备也都是以往没有遇到过的。“国内没有,国外也没有,即使个别条件相近的设备,具体参数指标也不可能完全符合,因此我们必须根据自己的地质特点和目标研发新设备、开发新技术。以前没有做过,确实很困难。”团队成员感慨,“作为科研人员,在做的过程中我们只能从科研角度来提供思路,但是这一思路跟实际肯定是有出入的,因此,到现在我们的设备都是一边研发、一边进行改进的。”在实验室仪器设备及软件购置和研发上,团队成员分两步走:一方面在国际上追踪科技含量高、先进适用的技术装备;另一方面根据研究发展需要,与相关厂家和研究院所自主开展仪器研发,研制出“储气库建设及注采运行智能模拟实验系统”“盐穴储库全周期注采运行监测与评估实验装置”等一系列先进设备。

    截至目前,实验室已拥有大中型仪器设备14台/套(自主研发5台/套),软件12套,形成了油气地下储库地质目标评价、地下储气库气藏工程、盐穴油气地下储库工程和地下储库安全运行与评价等6个专业研究实验室,总体装备达到国际先进水平。

    同时,实验室在油气地下储库选区评价、建库技术和注采运行优化等方面的研究与应用取得显著进展,建立孔隙型储气库注采机理与运行优化关键技术体系和规范标准,解决了库容有效动用及方案指标优化等关键技术问题;形成了适合中国地质条件的层状盐岩储气库造腔工程与稳定性评价技术系列,为我国天然气管道配套储气库建设提供库址目标20余个,有力支撑金坛、大港、呼图壁、相国寺等储气库的建设和运营,为我国储气库建设与安全运行提供了技术保障……

    人才是关键

    “功以才成,业由才广。”任何一项事业都离不开优秀人才的支撑。在科研领域,培养人才是科研事业代代相传的保证。对于油气地下储库工程重点实验室而言,人才培养亦是团队重点发展的目标之一。

    “在人才方面,我们的方法首先是人才引进。团队建设之初就从集团公司其他相关岗位调入了不少优秀员工,并且,实验室所有的领导岗位都采用了竞聘制,在全院范围内进行优秀人才竞选。第二就是我们院长期以来的人才计划——‘师带徒’导师制。”团队成员介绍,在储库研究所,每一名优秀员工既得益于前辈的培养和指导,又肩负着帮助和支持新一代员工不断成长的责任。这是储库研究团队为加强科技队伍建设,建立的最为重要的长效机制。有了人才,团队才会持续发展;团队的持续发展,又使每一名员工受益。

    与此同时,实验室也一直秉承着“实践出真知”的优良传统,无论是刚进所里的年轻人,还是卓有经验的科研人员,都鼓励大家下现场,和现场生产实际相结合,为他们提供技术支持和服务。

    随着国家“十二五”商储库建设规划和中国石油储气库快速建设,储库研究团队为中国储气库建设培养了一大批专业技术人才,培养了中国储气库专业一代技术专家。在他们的带领下,通过给年轻人“压担子”,青年科技人员迅速成长。如今,80后甚至90后技术骨干都已陆续走上基层领导岗位,成为储库科研中坚力量,他们历经磨炼,能够独立承担重大科研生产任务,成为了储库设计与研究的新生力量,代表着储库研究团队发展的未来。

    截至目前,实验室已有研究人员38人,固定研究人员30人,客座及流动人员8人。固定研究人员中:集团公司高级技术专家3人,博士12人,硕士11人。这些中国储气库的设计者与建设者,承担着国家和人民赋予的重要使命,为国家能源供应保障、储气库安全平稳运营发挥了重要作用。团队荣获集团公司“建功中亚西二线,石油工人做贡献”铁人先锋号称号,荣获中国石油勘探开发研究院青年文明号等称号,4人次荣获国家、集团公司级先进个人称号。

    在国际合作交流方面,实验室一直紧跟国际前沿,花费了大量时间和心血,不仅将国外优秀的人才和技术“请进来”,同时也把国内一批优秀人才和技术“推出去”,让他们走上国际舞台。如今,在储库建设工程领域,实验室团队已成为国内外交流合作的桥梁,为我国储库工程进入国际前沿做出了不竭贡献。

    “实验室目前不管是硬件水平还是实验能力都已位居世界前列。但这还不够,我们还要培养出世界知名专家和人才队伍,尤其是年轻人,让他们进入国际舞台。只有拥有了一流技术、设备以及人才,才能成为世界一流团队。”在油气地下储库工程重点实验室,这一可持续人才发展观早已成为团队核心发展目标和方向。

    巨人再起航

    自1915年加拿大建成世界上第一座地下储气库至今,全球地下储气库的建设和运营已逾百年。尽管我国20世纪70年代在大庆油田曾经进行过利用气藏建设储气库的尝试,但真正开始研究地下储气库仍是从20世纪90年代初才开始。

    可借鉴的经验有限、国内外地质条件又不同……对我国来说,每一次储气库的选址、评价、建设都无疑是一次新的挑战。然而,尽管如此,巨大的差距仍然没有阻挡科研人员的脚步。愈是艰难险阻,就愈要迎难而上。

    20年来,储库工程科研团队开拓创新,锐意进取,总结出中国不同类型储气库工程建设关键技术,承担参与了中国石油各种类型重点储气库的建库方案论证、方案设计、注采运行跟踪评价等项目,在困境中不断突破,在创新中不断前行。

    作为中国石油股份公司储气库业务的“参谋部”,储库研究团队充分发挥智库作用,以国家安全稳定供气为目标,大力开展储气库选址评价研究,在全国范围内优选了近40个储气库建设目标,编制了股份公司储气库建设规划,为股份公司储气库建设提供了决策支持。与此同时,为保障京津冀地区安全平稳供气,研究团队长期持续跟踪北京管道大港和华北库群等主要储气库的注采运行动态,评价注采效果,提出优化调整措施,定期编制库群季节和调峰应急配产配注方案。

    宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来,多年的磨砺终将迎来脱胎换骨的蝶变。

    盐穴储气库——江苏金坛盐穴储气库,气顶油藏型储气库——华北京58储气库,裂缝性超深低渗气藏型储气库——华北苏4潜山气藏储气库,两类储层(碳酸盐岩与砂岩)储气库——江苏刘庄储气库,气藏型商业储气库(新疆呼图壁、辽河双6、四川相国寺等)设计,走出国门承担土耳其盐穴储气库钻井地质设计与造腔方案设计……短短十余年时间,勘探院储库工程研究团队就走完了别人几十年走过的路,实现了地下储库工程从无到有、从弱到强的完美蜕变。

    王安石说:“世之奇伟、瑰怪,非常之观,常在于险远,而人之所罕至焉,故非有志者不能至也。”事业与人生都是如此,只有坚持到最后的人才能收获最美的风景、最为丰硕的回报。在油气地下储库工程开发建设上,一路走来,尽管荆棘横生、道阻且长,但锲而不舍的储库人却用创新精神与无穷毅力一次次突破重重阻碍、勇往直前,最终也收获了累累硕果。

    研究团队获得国家科技进步一等奖1项、中国石油天然气股份公司技术创新特等奖1项、中国石油天然气集团公司科技进步奖3项,北京市、上海市、河北省及石油石化行业等省部级科技进步奖10余项,中国石油勘探开发研究院科技成果奖17项,国家发明专利和新型专利20余项、计算机软件著作权多项……

    然而,这还远远不够。荣誉镌刻丰碑,光荣沉淀历史。对于油气地下储库工程重点实验室而言,每一次跨越都将是一个新的开始。在天然气迎来发展高峰之始,这个团队仍将一如既往,以保障安全稳定供气为目标,不忘初心、砥砺前行,扎实工作、锐意创新,向着更高、更远的目标迈进。

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