地下儲氣井在天然氣加氣站的應用

   關鍵詞：地下儲氣井；壓縮天然氣加氣站；安全性

   CNG技術在各地被廣泛應用，由此帶動CNG加氣站大量建設和運營。加氣站的高壓儲氣系統，早期國內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憂。

    CNG地下高壓儲氣井是近年來迅速發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開采技術的成功經驗與新興技術的完美結合。目前，該技術已列入石油天然氣行業標準《高壓氣地下儲氣井》(SY／T 6535--2002)中。經過逾10年的開發研究和應用，目前已基本趨于成熟完善，其安全性高等顯著優點受到CNG汽車加氣站建設單位和消防安全管理部門的廣泛關注和認可。目前，全國已有逾300座CNG加氣站應用此方法，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指標   

   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、設備布局美觀等特點，現已成為國內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，消除積水造成的設備腐蝕因素，杜絕惡性事故發生，事故影響范圍小。

    ② 主要技術指標

    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：符合國標《車用壓縮天然氣》(GB 18047--2000)規定的天然氣。

    ③ 常見地F儲氣井型號與參數

    國內常見地下儲氣井型號與參數見表1。

 

表1  常見地下儲氣井型號與參數

 

加氣站規模 ／(m·d1)	儲氣井型號	儲氣井數     ／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 總容積
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

 

  地下儲氣井關鍵技術在于井筒的固定技術。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，日常維護保養工作量小。它克服了傳統固井方式井筒穩定性差、易腐蝕、使用壽命短且儲氣安全性差、維護保養工作量大等缺陷。

   儲氣井是埋地壓力容器，SY／T 6535--2002規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定運行，除了在建造過程中強調施工質量、使用過程中規范操作及管理外，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，這類泄漏現象比較容易發現，也容易處理，一般不會釀成嚴重后果，關鍵是加強巡查。井下泄漏發生在井下，可通過儲氣井充滿CNG后不能穩壓而發現，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、氫脆而發生爆裂。若固井質量良好，則爆裂后僅產生天然氣泄漏現象，否則將會導致整個儲氣井全部井管拔地騰空，十分危險。預防措施是保證天然氣氣質以及施工質量。

   ③井管上升或下沉

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

   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，導致發生沖管事故，導致大量氣體從井內噴出，其后果嚴重。此種情況多數是固井質量不良所致。

5安全技術措施

    ①提高天然氣氣質

    確保加氣站內經過凈化處理后的天然氣氣質符合國標《車用壓縮天然氣》(GB 18047--2000)要求，避免水、塵、硫化氫等雜質含量超標，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生。

    ②井管等材料應符合相應的技術標準

    嚴格執行SY／T 6535--2002，井管應符合相關標準的要求，套管鋼級應為TP80CQJ，井管應有質量證明文件、試壓合格報告等說明其質量完全符合設計要求的文件。  

    ③加強固井技術處理

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

    ④確保排液管排液順暢

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

    ⑤完善井管檢測技術

    按規定，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，加強技術研發已經十分緊迫。

    ⑥建立健全相關技術標準

鑒于現行車用天然氣標準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準，使對CNG水含量的檢測更具有可操作性。

6結語

    地下儲氣井是一項很有發展前景的技術，各項安全技術保障措施的建立和技術標準的進行完善，地下儲氣井儲氣必將得到更大規模的推廣應用。