天然气地下储气库是天然气管道输送系统的重要配套工程，其主要解决城市用气的季节调峰和长输管道意外故障而不能正常供气的应急供气问题，平衡城市用气，协调供求关系，优化输配管网，确保供气的安全性和可靠性。
一、国外地下储气库的发展现状
世界上第一座地下储气库在1915年建于加拿大的韦林特，五十年代以来，随着天然气气田的相继开采和天然气国际贸易的发展，长距离输气干线的大批建设，存在的安全、平衡、连续供气与消费需求量的季节、日、小时不均衡性的固有矛盾进一步加剧。为解决这一矛盾，国外主要采取的解决措施是建设地下储气库，因而这几十年来地下储气库在类型和数量上都有了飞速的发展。据有关方面的报道：目前全世界共有地下储气库500多个，主要集中在工业发达国家，其储存能力达到了5020×108m3，总工作气量达到2434×108m3，储气能力已相当于全世界每年消耗天然气量的11%。美国的地下储气库为最多，到1989年底，其储存的天然气已能满足其同期天然气总需求量的1/3，工作气量相当于年耗气量的1/5左右；加拿大地下储气库的工作气量相当于年用气量的11%；独联体国家的地下储气库建设起步较晚，但发展很快，目前它的地下储气库有效工作气量相当于年消耗量的10%。法国通过天然气的进口，其天然气储备量相当于110天的平均耗气量，西欧地下储气库的工作气量相当于45天的平均耗气量，德国有47天的天然气储备量，英国有17天的天然气储备量，因其具有大量的天然气气田。可见，各国对天然气的储备都很重视。
二、各类地下储气库的特点
目前世界上已有的地下储气库类型主要包括：枯竭油气田型地下储气库、多孔含水构造地下储气库、盐层、盐丘地下储气库、废弃矿井或矿坑地下储气库。
表1 各类地下储气库的比较
枯竭油气田型 多孔含水层型 盐层、盐丘型 废弃矿井或矿坑型 形成方式 利用已枯竭的或半枯竭的油气田改建而成的，注入气体把原始液体加压并驱动。 将岩层空隙中的水排走，并在非渗透性的含水层盖层下直接形成储气场所。 在地下盐层中通过溶解盐形成的空洞来储存天然气。 利用矿物采完后留下的废矿对其充水后，用气体给水加压，并把水挤出。对于已采矿的洞穴，则对洞穴加内衬，注入气体。 操作原理 气体压缩膨胀，液体的不可压缩性和流动性相结合。 气体压缩膨胀，液体的不可压缩性和可流动性结合。 压缩与膨胀，盐水平衡 压缩与膨胀 优越性 很好的构造圈闭，有较大的构造闭合度，储量大，原有的装置已重复利用。成本低。 结构完整，储量大，钻井可以一步到位。 储气空间为洞穴，物性极好，压缩性好，可扩大储集体积。提取量与工作气之比高。 提取量与工作气之比高。 缺点 枯竭油藏比较复杂，要考虑多相流体流动问题。密封性要求高。气体不能全部回收。 勘探风险较大，气水界面较难控制，垫底气不能完全回收。成本较高。 钻井难度较大，溶洞形态难控制。盐水排放、渗漏可能造成气体损失。成本较高。 对于废矿，易漏气。对于已采矿的洞穴，成本较高。 数量 全世界共有425座，其中：美国320座，独联体国家32座，西欧25座，东欧及其它国家：48座。 全世界共约80多座，其中：美国47座，独联体国家13座，法国13座，德国8座。 全世界共约44座，其中：美国18座，德国13座，加拿大13座，法国3座，其它国家3座。 全世界仅有3座。
从国外实践经验来看：选择地下储气库库址的顺序为：首选目标是枯竭油气藏；一般在没有合适的枯竭或近枯竭的油气藏时，可选择含水层及盐穴作为储气库。
三、地下储气库的性质
地下储气库的地质要求较高，上覆盖层和断层必须具有良好的封闭性，库址的构造要可靠，封闭条件、物性和连通性要好。
在西气东输工程的项目可行性研究报告中选择的储气库深度为1500m，目前世界上储气库的平均深度在1000m左右。
地下储气库的规模大小取决于供气需求和储气体积，一般情况下，储气库采用惰性气体作为垫气，工作气量占50%，垫气量占20%，30%为混合带（如为气藏储气就不存在混合带）。
储气库距用户的距离在考虑两个因素安全因素和经济因素的基础上加以确定，地下储气库与用户的距离不能太近，否则不安全。有关资料报道，前苏联认为距离超过200km就不经济了，而罗马尼亚认为50km最合适。
地下储气库的寿命一般在50年以上。
运行费用随着年循环次数而减低。不同的国家建设地下储气库的投资费用不同，美国相对较低，欧洲较高。由有关资料提供，枯竭油气田型地下储气库的开发费用平均为12.37×10-6美元/m3（以有效工作气量计），年运行费用平均为：1.41×10-6美元/m3；多孔含水层地下储气库单位成本平均为：33.55×10-6美元/m3（以有效工作气量计），年运行费用均为：1.41×10-6美元/m3；盐层地下储气库的单位建设成本约为51.2×10-6美元/m3（以有效工作气量计）。四、天然气地下储气库与安全供气平衡 随着西气东输天然气在2004年初登陆上海，对气源的安全输送供应也提到了议事日程上，平衡城市用气，协调供求关系，优化输配管网，确保供气的安全性和可靠性，这是对城市天然气管网的基本要求。为解决用气的不均衡性和突发断气事故的发生，根据西气东输的工可报告，长度为4000公里的预计事故率为1.66次/年，可见管线发生事故的可能性还是客观存在的。当然西气东输工程可行性研究报告中提到将在江苏金坛建立地下储气库，其建设投资为11.34亿，有效工作气量将达到4.64´108立方米，其中第一期2005年建成，有效工作气量为3.48´108立方米；第二期2008年建成，加上一期工作气量，其总有效工作气量为4.64´108立方米。地下储气库应同供应末端相通时，才对全线安全供气有意义。陕京输气线上已考虑事故中断供气的应急措施，在天津东南大张坨建设地下储气库，有效工作气量为6亿立方米，这样不仅可作为应急使用，也可参与调峰。
1、上海的远近期气源（1）东海天然气
目前上海浦东地区及浦西小部分地区使用的是东海平湖天然气，其一期规模是120万立方米/天，是于1999年4月开始供气的。二期规划为100万立方米/天，也将于2003年投产向上海供气，至2005年，东海平湖总供气量为220万立方米/天。
东海西湖凹陷的天然气开发也在紧锣密鼓地进行着，中石化和中海油携手开发东海西湖凹陷的协议已于2001年6月18日签署。2004—2006年实施第一、二期开发工程，第一期工程天然气产气能力为15×108—25×108立方米，并可在短时期内将产量提高到30×108—35×108立方米。第二期工程预计至2007年东海的天然气产量可达到50×108—60×108立方米。2008年实施第三期开发工程，该开发工程完成后，可使天然气年产能再增加15×108立方米。
（2）西气东输天然气
西气东输工程已拉开序幕，它是以塔里木气区天然气资源为主，以陕甘宁长庆气区天然气为启动、补充和调节气源。根据《全国城市天然气利用规划》和《西气东输工程可行性研究报告》，西气东输天然气的输气与供气量如下：
2005年 80-90亿立方米/年
2008年 120亿立方米/年
2013年 200亿立方米/年
（3）液化天然气LNG
随着LNG海上运输技术的不断成熟，世界LNG的贸易量占世界天然气贸易量的比例呈逐年上升的趋势，世界LNG资源供应近十年平均增长6.2%。LNG的主要用户是发电厂、城市居民等，世界现有印尼、阿尔及利亚、马来西亚、澳大利亚、文莱、阿联酋、阿拉斯加、利比亚、卡塔尔等9个国家和地区出口LNG，进口LNG的主要有日本、韩国、台湾省、美国及欧洲。
液化天然气的接受终端内建有专用码头，用于运输船的靠泊和卸船作业；储罐用于容纳从LNG船上卸下来的液化天然气；再气化装置则是将液化天然气加热使其变成气体后，经管道输送到最终用户
。 LNG项目具有买卖合同严格、投融资额大、建设周期长、风险性大的特点。同时LNG也具备可调节能力大，灵活性强，有利于平衡负荷，可靠性比较好等特性。
综上所述，今后上海市天然气的气源有3种：东海天然气（包括平湖天然气和西湖凹陷天然气）、“西气东输”天然气和进口LNG。在近期和中期为西气东输天然气和东海平湖天然气，中期和远期根据三种气源的具体发展情况，充分考虑气源之间的互补性和可靠性。
五、上海的储气规模预测及供气平衡
天然气市场是天然气发展最基本的基础之一，也是天然气工程赢利的基本保证。通过对城市燃气、发电、化工等天然气用户用气量的预测，作了一些初步统计。城市燃气用户包括居民、营业、团体、工厂以及燃气空调、锅炉、CNG等用户；发电用户包括调峰电厂、新建电厂及热电联供用户；化工用户包括以天然气作为原料的新建或改建的用户；大工业生产用气用户
。 我们必须建立安全可靠和具有竞争力的天然气供应体系，在欧洲的许多天然气市场里，每个天然气市场至少有三种气源，其中任何一种气源供应量最多不超过50%，而且所有的气源应通过公用运输设施相连接。根据上海市场的需求情况，同时考虑到气源的发展情况及各气源之间的可靠性和互补性，天然气的多气源平衡控制比例如下： 2005年东海平湖天然气与西气东输天然气比例约是1：2；2010年东海平湖天然气依然保持正常供应的情况下，这是东海西湖凹陷天然气也将陆续供应上海，西气东输天然气、东海西湖凹陷天然气和东海平湖天然气的供气比例为4：2.5:1；2020年东海平湖天然气停止供应，这是上海已引进LNG，东海西湖凹陷天然气、西气东输天然气和进口LNG三者的比例为1：1：1.1。
鉴于上海地理位置的特殊性，无法在上海建立相应的储气库。2005年，上海使用的天然气类型为东海平湖天然气和西气东输天然气，如东海平湖天然气出现意外事故而造成停气时，及时予以补充的气源有西气东输天然气和5号沟的LNG。如西气东输天然气发生意外事故而造成停气时，由于西气东输的用气量是东海平湖天然气的2.1倍，2005年金坛储气库已建成，其有效工作气量为3.48×108立方米，那么其含量的三分之一能保证上海维持3周的用气量，所以必须确保金坛储气库与西气东输天然气工程配套进行。如金坛储气库的建设滞后于西气东输天然气工程，在上海只能采取用户分类供应的保障制度，即建立临时降低供应量制度：当发生意外断气事故时，第一步：切断可中断用户。第二步：中断有其它燃料使用的客户。第三步：其它的工业用户。第四步：确保家庭用户、医院和学校的用气。
2010年气源种类有三种：东海平湖天然气、东海西湖凹陷天然气和西气东输天然气三者的比例为1：2.5:4，如东海平湖天然气发生意外事故，东海西湖凹陷天然气、西气东输天然气和5号沟的LNG可给予必要的补充。如西湖凹陷天然气发生意外事故，则可由西气东输天然气予以补充。如西气东输天然气发生意外事故，此时的金坛储气库的总有效工作气量已达到4.64×108立方米，那么其含量的三分之一能保证上海维持约二周的用气量。
2020年气源的种类有三种：东海西湖凹陷天然气、西气东输天然气和进口LNG，三者比例为1：1：1.125，由于存在多气源，可以互补，再加上调峰灵活的LNG，基本可以解决其中一气源意外发生事故所引起的临时断气事故。 可见，天然气储气库对平衡城市用气，协调供求关系，优化输配管网，确保供气的安全性和可靠性方面确实非常的重要，为解决用气的不均衡性和突发断气事故的发生，天然气储气库起着不可忽视的作用。上述的分析与前所述的国外天然气储气库发展现状相比，远远低于工业发达国家，而且是作了乐观的分析，以金坛地下储气库的1/3储量作为上海的事故用气储备量。毕竟金坛地下储气库还要考虑其它邻近城市的用气平衡和用气安全。因此有必要在西气东输天然气到来之际做好这方面的技术分析和技术准备。
