地下儲氣井在天然氣加氣站的應(yīng)用

   關(guān)鍵詞：地下儲氣井；壓縮天然氣加氣站；安全性

   CNG技術(shù)在各地被廣泛應(yīng)用，由此帶動CNG加氣站大量建設(shè)和運營。加氣站的高壓儲氣系統(tǒng)，早期國內(nèi)外一般采取地面儲氣瓶或儲氣罐的方式儲存壓縮天然氣，由于儲存壓力高(達25 MPa)，且安放在地面上，安全問題引起人們的普遍擔(dān)憂。

    CNG地下高壓儲氣井是近年來迅速發(fā)展起來的一種全新的儲氣方式，是我國幾十年石油天然氣工業(yè)開采技術(shù)的成功經(jīng)驗與新興技術(shù)的完美結(jié)合。目前，該技術(shù)已列入石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高壓氣地下儲氣井》(SY／T 6535--2002)中。經(jīng)過逾10年的開發(fā)研究和應(yīng)用，目前已基本趨于成熟完善，其安全性高等顯著優(yōu)點受到CNG汽車加氣站建設(shè)單位和消防安全管理部門的廣泛關(guān)注和認(rèn)可。目前，全國已有逾300座CNG加氣站應(yīng)用此方法，地下儲氣井的保有量已逾l 000口。

2 高壓氣地下儲氣井的特點及技術(shù)指標(biāo)   

   通過鉆井工藝建造的地下儲氣井，將CNG在地下100-250 m深處，徹底杜絕了地面的隱患，具有安全性高、占地面積小、設(shè)備布局美觀等特點，現(xiàn)已成為國內(nèi)CNG加氣站****儲氣方式

    ① 特點

    泄漏隱患點大為減少，加氣站安全可靠性提高，便于操作，使用方便，免維護；不受環(huán)境影響，抗靜電，抗雷電；每口井占地面積≤1 m。，運行成本低；排水徹底，消除積水造成的設(shè)備腐蝕因素，杜絕惡性事故發(fā)生，事故影響范圍小。

    ② 主要技術(shù)指標(biāo)

    井管(TP8OCQJ儲氣井專用套管)外徑：177．8～244．5 mm；單井容積：l一10 m3；井深：100～250m；額定壓力：25 MPa；儲存介質(zhì)：符合國標(biāo)《車用壓縮天然氣》(GB 18047--2000)規(guī)定的天然氣。

    ③ 常見地F儲氣井型號與參數(shù)

    國內(nèi)常見地下儲氣井型號與參數(shù)見表1。

 

表1  常見地下儲氣井型號與參數(shù)

 

加氣站規(guī)模 ／(m·d1)	儲氣井型號	儲氣井?dāng)?shù)     ／口	額定壓力     ／MPa	平深井深    /M	井管外徑    /MM	井管鋼級	單井容積	儲氣井 總?cè)莘e
15 ooo	CQJ3—25	4	25	150	177 8	TPSOCQJ	3.0	12.0
20 000	CQj3—25	5	25	160	177 8	TPSOCQJ	3 2	16.0
25 ooo	CQJ6—25	4	25	150	244.5	TP80CQJ	6 0	24 0

 

  地下儲氣井關(guān)鍵技術(shù)在于井筒的固定技術(shù)。儲氣井建造過程包括鉆井、下井筒及其套管、上套管封頭、下水泥漿小管至井底、配水泥漿并通過泥漿泵和水泥漿小管將水泥漿自井底注入至溢出地面，凝固。

    目前較為先進的固井技術(shù)采用的是水泥漿自下而上灌注工藝，水泥漿將整個井筒外壁包覆并與井壁緊固成一體，以使井筒固定穩(wěn)定、可靠，提高井筒的強度、耐腐蝕性和儲氣的安全性，延長其使用壽命，降低維護工作量。該技術(shù)具有如下特點：固井工藝先進、可靠；水泥緊固層密度高，井筒與井壁一體性好；固定性和防腐性均佳，可有效提高井筒的強度和壽命；高壓氣儲存安全、可靠，日常維護保養(yǎng)工作量小。它克服了傳統(tǒng)固井方式井筒穩(wěn)定性差、易腐蝕、使用壽命短且儲氣安全性差、維護保養(yǎng)工作量大等缺陷。

   儲氣井是埋地壓力容器，SY／T 6535--2002規(guī)定地下儲氣井使用壽命是25年。對一種新的儲氣裝置，要確保其能長期安全穩(wěn)定運行，除了在建造過程中強調(diào)施工質(zhì)量、使用過程中規(guī)范操作及管理外，了解和掌握儲氣井運行過程中常見的事故與對策也相當(dāng)重要。地下儲氣井常見的事故如下。

   ①泄漏

泄漏分兩種情況：井口裝置泄漏和井下泄漏。井口裝置泄漏發(fā)生在井口封頭與井管連接螺紋處和井口裝置中的閥門、管道處，這類泄漏現(xiàn)象比較容易發(fā)現(xiàn)，也容易處理，一般不會釀成嚴(yán)重后果，關(guān)鍵是加強巡查。井下泄漏發(fā)生在井下，可通過儲氣井充滿CNG后不能穩(wěn)壓而發(fā)現(xiàn)，難度在于不易弄清井下泄漏點位置；因此很難采取有效的補救措施，實踐中往往只好采取報廢舊井、另建新井的辦法

   ②井管爆裂

   井管往往會因腐蝕、氫脆而發(fā)生爆裂。若固井質(zhì)量良好，則爆裂后僅產(chǎn)生天然氣泄漏現(xiàn)象，否則將會導(dǎo)致整個儲氣井全部井管拔地騰空，十分危險。預(yù)防措施是保證天然氣氣質(zhì)以及施工質(zhì)量。

   ③井管上升或下沉

   有些儲氣井在使用過程中，出現(xiàn)井管慢慢地上升的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)處理一次后又繼續(xù)上升的情況。而有些儲氣井在使用一段時間后，出現(xiàn)井管下沉的現(xiàn)象。

   對于這兩種情況，如不及時處理會造成連接管道破裂、拉斷以及連接箍松動等，導(dǎo)致發(fā)生沖管事故，導(dǎo)致大量氣體從井內(nèi)噴出，其后果嚴(yán)重。此種情況多數(shù)是固井質(zhì)量不良所致。

5安全技術(shù)措施

    ①提高天然氣氣質(zhì)

    確保加氣站內(nèi)經(jīng)過凈化處理后的天然氣氣質(zhì)符合國標(biāo)《車用壓縮天然氣》(GB 18047--2000)要求，避免水、塵、硫化氫等雜質(zhì)含量超標(biāo)，避免高壓管道、閥門組件堵塞或失效，杜絕儲氣井排污管道堵塞、井管管壁腐蝕等情況發(fā)生。

    ②井管等材料應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    嚴(yán)格執(zhí)行SY／T 6535--2002，井管應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，套管鋼級應(yīng)為TP80CQJ，井管應(yīng)有質(zhì)量證明文件、試壓合格報告等說明其質(zhì)量完全符合設(shè)計要求的文件。  

    ③加強固井技術(shù)處理

    儲氣井井管一般均未做外壁防腐，如地下水中含有酸、堿等腐蝕性物質(zhì)與其長期接觸，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的外腐蝕，乃至釀成爆管升空事故。因此，要加強固井技術(shù)處理。

    ④確保排液管排液順暢

    儲氣井排液管堵塞而導(dǎo)致無法排出井內(nèi)積液的現(xiàn)象比較常見，因此，應(yīng)加強運行管理，特別是配置有氣體壓縮機的加氣站，必須經(jīng)常檢查排液管排液是否順暢，避免積液腐蝕套管內(nèi)壁而影響其使用壽命或引發(fā)事故。

    ⑤完善井管檢測技術(shù)

    按規(guī)定，儲氣井全面檢測周期為6年，必須定期進行井管的無損探傷和測厚檢測。而目前這方面尚無完善的檢測手段，因此，加強技術(shù)研發(fā)已經(jīng)十分緊迫。

    ⑥建立健全相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

鑒于現(xiàn)行車用天然氣標(biāo)準(zhǔn)的水含量檢測方法在實際操作中存在一定難度，因此，必須盡快出臺新的可操作性強的國家標(biāo)準(zhǔn)，使對CNG水含量的檢測更具有可操作性。

6結(jié)語

    地下儲氣井是一項很有發(fā)展前景的技術(shù)，各項安全技術(shù)保障措施的建立和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的進行完善，地下儲氣井儲氣必將得到更大規(guī)模的推廣應(yīng)用。