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摘要

中國石油天然氣供應體系目前正處于形成和發展初期，儲氣庫等配套設施不完善，季節性調峰以上游氣田增產為主、供氣不均勻性突出

摘要：中國石油天然氣供應體系目前正處于形成和發展初期，儲氣庫等配套設施不完善，季節性調峰以上游氣田增產為主、供氣不均勻性突出，用氣高峰期天然氣產量高于產能運行，不利于氣田的科學開發。產能建設安排既要滿足調峰生產和突發事件應急需要，又要考慮投資經濟回報，因此科學合理產能負荷因子的研究尤為重要。通過分析國外開發歷史數據及中國石油典型氣區的供氣特點，確定了中國石油天然氣近期產能負荷因子應控制在0.8～0.9，各氣區因不同的供氣市場特點而有所差異。產能負荷因子作為確保生產系統安全平穩運行的一個關鍵指標，其研究成.果在中國石油各氣區的生產管理過程中已經得以推廣應用。

關鍵詞：天然氣；生產能力；負荷因子；供氣；調整

0 引言

目前中國石油天然氣供應體系正處于形成和發展期間，安全供氣體系還不完善，由于供氣量的迅速增長和用氣結構的變化，季節性不均勻問題突出，而調峰手段配套建設滯后，目前季節性調峰手段主要利用上游提高氣田采氣速度增加產量來滿足用氣高峰期的需要，調峰期產量高于產能運行。利用上游放壓調峰對氣田開發生產危害大，天然氣生產壓力過重，氣井長期放大壓差生產，造成地層能量下降過快，邊底水侵入，氣井出水、出砂、甚至水淹停產，從而使氣田生產能力下降，穩產期縮短，氣田最終采出程度低。

為了安全穩定供氣，又不至于放壓提產傷害氣田，在以上游調峰為主的發展階段，增建一定的調峰產能是必要的。隨著近幾年勘探新發現，儲量大幅地增加，具有增建產能的基礎，另外，輸氣管線建設也在積極進行，近幾年內未能滿負荷輸氣，這也具有上游調峰的條件。

產能建設投資巨大，若投產后長時間不能滿負荷運行，就會造成資金設備的閑置等，從經濟角度來說也是不利的。

從上述的氣田合理開發、安全平穩供氣和經濟效益來考慮，探索合理產能負荷因子勢在必行。

1 國外天然氣產供特點

1.1 美國供氣特點

從美國的產能和產量的歷史關系可以看出(圖1)^[1]，1995年之前，當產能負荷因子(產量與產能的比值)在65%～90%時，存在上游調峰，產量出現季節性的波動；1995年以后，產能負荷因子迅速提升，當大于90%以后，產量不再隨季節波動，2000年以后產量和產能曲線基本吻合，產能不再留有富余。調峰用氣量主要靠儲氣庫和進口的天然氣^[2]。

美國的產能負荷因子直接受氣價的影響，高氣價直接刺激新鉆井和完井工藝的增加，產能也隨之增加，產能負荷因子降低。而產能負荷因子反過來又影響價格和鉆井，如果產能負荷因子超過90%，就會引起儲氣量減少、價格上漲等。當天然氣產能負荷因子低于90%時，天然氣井口平均價格都在0.1美元/m³以下。天然氣價格的低迷導致鉆井和完井數量的減少，產能隨之降低，產能負荷因子上升。如1998～1999年低油氣價格導致天然氣產能負荷因子增加到90%～92%。

1.2 英國供氣特點

從英國的供氣歷史來看，每年的1、2、3、11、12月份為高峰用氣月(圖2)^[3]，上游調峰量為年產量的6.5%～12.1%，月度不均勻系數1995年最大為1.47，逐年降低，2004年為1.23，說明英國上游調峰壓力有所緩和。目前英國的產能負荷因子在0.88以上，冬季高峰期滿負荷運行。據IHS咨詢公司資深專家稱，除考慮調峰外，還應有5%～10%左右的備用能力，以備發生意外事故時，保證正常供氣。

2 中國石油供氣特點及合理負荷因子

由于中國石油供應市場分布的自然地理位置等原因，調峰等矛盾表現程度也不盡相同。根據對中國石油目前供用氣系統的調查和分析，除陜京線具有調峰儲氣庫外，其他調峰問題主要靠氣源區產量調節來解決，供氣波動性明顯。

近幾年由于受國家經濟宏觀調控政策和城市環保要求提高等因素的影響，民用、發電等用氣增長較快，但民用和采暖用氣的季節性不均勻問題突出，冬季高月和夏季低月值相差很大。中國石油每年的1、2、3、10、11、12等6個月的不均勻系數偏大(不均勻系數為月產量與年均月產量的比值)，最高為12月份，連續6a的12月不均勻系數都在1.2以上，2005年不均勻系數達到了1.54的高峰，峰谷差為1.3～1.5倍(圖3)^[4^～5]。

中國石油天然氣負荷因子近幾年都在0.97以上(表1)，冬季用氣高峰期更高，供氣壓力較大，影響了氣田科學開發。

從單一氣區看，也存在產量波動，尤其是在下游儲氣設施不完善和管道未達到滿負荷時，波動更大。長慶、青海氣區最為典型。

表1 中國石油歷年氣層氣負荷因子表

氣區	2000年	2001年	2002年	2003年	2004年	2005年	2006年
青海	0.6	0.74	0.98	1.07	0.87	0.93	0.7
塔里木		0.97	0.84	0.88	0.84	0.81	0.89
西南	0.96	1.11	1.03	1.02	0.93	0.95	0.96
長慶	0.91	0.95	1.03	1.05	0.97	1.02	0.97
中國石油	0.97	1.01	1.03	1.03	1	0.97	0.92

注：數據來自中國石油天然氣開發公報。

長慶氣區的供應市場用氣結構基本以民用及采暖為主，冬夏需求量懸殊。生產的不均勻情況十分明顯，冬季4個月不均勻系數均大于1。產量的波動幅度及不均勻系數變化很大，不均勻系數0.55～1.83(圖4)，每年的峰谷差在1.22～3.05之間。隨著供氣量基數的增加，峰谷差有擴大之勢，調峰產量最高達到19.2%(調峰期為1、2、11、12月)。隨著大港儲氣庫系統逐漸完善，儲氣庫調峰作用逐步增強，2004年陜京線全年滿負荷輸氣，產量波動減小，調峰期氣田生產的調峰量所占比例總體呈下降之勢，由2000年的19.2%下降到2006年的5.4%(表2)。

表2 長慶氣區2000～2006年天然氣調峰產量情況表

年度	高月產量(10⁴m³)	低月產量(10⁴m³)	年調峰產量(10 ⁴m³)	調峰氣量占年產量比例(%)
2000	30872	10115	38711	19.2
2001	43247	15418	39688	11.8
2002	49949	19726	55560	14.4
2003	68631	31392	46364	9.2
2004	66372	54477	17984	2.5
2005	75147	50913	21317	2.9
2006	86407	53715	42464	5.4

青海氣區地處西北高寒地區，冬季是天然氣產銷兩旺的黃金季節，冬季峰值用氣是夏季的2.5倍，目前外輸管道下游沒有條件建設用于調峰的地下儲氣庫，因此運用上游氣田儲備氣井產能，自身調節峰值供氣使得季節不均勻性生產十分嚴重。冬季約4個月，不均勻系數大于1.0，高月超過1.60，在2000年最大達到2.33，其他月份均小于1.0，最低月只有0.6左右(圖5)，近幾年的峰谷差最高達3.9倍，最低為1.76倍。由于青海氣區供氣系統尚無配套儲氣庫和其他調峰設施，2002年以后隨著對外供氣量增加，調峰產量所占比例較大，每年的1、2、11、12月用氣高峰期，用氣量超過全年的10%(表3)。高峰期澀北氣田超負荷生產，導致出砂出水嚴重，動搖了穩產的基礎。

目前，中國石油儲氣庫有效工作氣量僅占產量的3%左右，而世界平均天然氣消費量的15%都由儲氣庫調節^[6]。在儲氣設施調峰還不完善的情況下，中國石油上游需儲備12%的產能進行調峰以保障安全平穩供氣。

表3 青海氣區2000～2006年天然氣調峰產量表

年度	高月產量(10⁴m³)	低月產量(10⁴m³)	年調峰產量(10 ⁴m³)	調峰氣量占年產量比例(%)
2000	4605	1650	1717	6.7
2001	8702	2808	6120	13.6
2002	14942	5174	125311	11.9
2003	16158	9356	12976	9.0
2004	20906	8064	24573	14.5
2005	27661	11201	29245	14.6
2006	27881	12293	28327	12.0