地下储气井在天然气加气站的应用

   关键词：地下储气井；压缩天然气加气站；安全性

   CNG技术在各地被广泛应用，由此带动CNG加气站大量建设和运营。加气站的高压储气系统，早期国内外一般采取地面储气瓶或储气罐的方式储存压缩天然气，由于储存压力高(达25 MPa)，且安放在地面上，安全问题引起人们的普遍担忧。

    CNG地下高压储气井是近年来迅速发展起来的一种全新的储气方式，是我国几十年石油天然气工业开采技术的成功经验与新兴技术的完美结合。目前，该技术已列入石油天然气行业标准《高压气地下储气井》(SY／T 6535--2002)中。经过逾10年的开发研究和应用，目前已基本趋于成熟完善，其安全性高等显著优点受到CNG汽车加气站建设单位和消防安全管理部门的广泛关注和认可。目前，全国已有逾300座CNG加气站应用此方法，地下储气井的保有量已逾l 000口。

2 高压气地下储气井的特点及技术指标   

   通过钻井工艺建造的地下储气井，将CNG在地下100-250 m深处，彻底杜绝了地面的隐患，具有安全性高、占地面积小、设备布局美观等特点，现已成为国内CNG加气站****储气方式

    ① 特点

    泄漏隐患点大为减少，加气站安全可靠性提高，便于操作，使用方便，免维护；不受环境影响，抗静电，抗雷电；每口井占地面积≤1 m。，运行成本低；排水彻底，消除积水造成的设备腐蚀因素，杜绝恶性事故发生，事故影响范围小。

    ② 主要技术指标

    井管(TP8OCQJ储气井专用套管)外径：177．8～244．5 mm；单井容积：l一10 m3；井深：100～250m；额定压力：25 MPa；储存介质：符合国标《车用压缩天然气》(GB 18047--2000)规定的天然气。

    ③ 常见地F储气井型号与参数

    国内常见地下储气井型号与参数见表1。

 

表1  常见地下储气井型号与参数

 

加气站规模 ／(m·d1)	储气井型号	储气井数     ／口	额定压力     ／MPa	平深井深    /M	井管外径    /MM	井管钢级	单井容积	储气井 总容积
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

 

  地下储气井关键技术在于井筒的固定技术。储气井建造过程包括钻井、下井筒及其套管、上套管封头、下水泥浆小管至井底、配水泥浆并通过泥浆泵和水泥浆小管将水泥浆自井底注入至溢出地面，凝固。

    目前较为先进的固井技术采用的是水泥浆自下而上灌注工艺，水泥浆将整个井筒外壁包覆并与井壁紧固成一体，以使井筒固定稳定、可靠，提高井筒的强度、耐腐蚀性和储气的安全性，延长其使用寿命，降低维护工作量。该技术具有如下特点：固井工艺先进、可靠；水泥紧固层密度高，井筒与井壁一体性好；固定性和防腐性均佳，可有效提高井筒的强度和寿命；高压气储存安全、可靠，日常维护保养工作量小。它克服了传统固井方式井筒稳定性差、易腐蚀、使用寿命短且储气安全性差、维护保养工作量大等缺陷。

   储气井是埋地压力容器，SY／T 6535--2002规定地下储气井使用寿命是25年。对一种新的储气装置，要确保其能长期安全稳定运行，除了在建造过程中强调施工质量、使用过程中规范操作及管理外，了解和掌握储气井运行过程中常见的事故与对策也相当重要。地下储气井常见的事故如下。

   ①泄漏

泄漏分两种情况：井口装置泄漏和井下泄漏。井口装置泄漏发生在井口封头与井管连接螺纹处和井口装置中的阀门、管道处，这类泄漏现象比较容易发现，也容易处理，一般不会酿成严重后果，关键是加强巡查。井下泄漏发生在井下，可通过储气井充满CNG后不能稳压而发现，难度在于不易弄清井下泄漏点位置；因此很难采取有效的补救措施，实践中往往只好采取报废旧井、另建新井的办法

   ②井管爆裂

   井管往往会因腐蚀、氢脆而发生爆裂。若固井质量良好，则爆裂后仅产生天然气泄漏现象，否则将会导致整个储气井全部井管拔地腾空，十分危险。预防措施是保证天然气气质以及施工质量。

   ③井管上升或下沉

   有些储气井在使用过程中，出现井管慢慢地上升的现象，甚至出现处理一次后又继续上升的情况。而有些储气井在使用一段时间后，出现井管下沉的现象。

   对于这两种情况，如不及时处理会造成连接管道破裂、拉断以及连接箍松动等，导致发生冲管事故，导致大量气体从井内喷出，其后果严重。此种情况多数是固井质量不良所致。

5安全技术措施

    ①提高天然气气质

    确保加气站内经过净化处理后的天然气气质符合国标《车用压缩天然气》(GB 18047--2000)要求，避免水、尘、硫化氢等杂质含量超标，避免高压管道、阀门组件堵塞或失效，杜绝储气井排污管道堵塞、井管管壁腐蚀等情况发生。

    ②井管等材料应符合相应的技术标准

    严格执行SY／T 6535--2002，井管应符合相关标准的要求，套管钢级应为TP80CQJ，井管应有质量证明文件、试压合格报告等说明其质量完全符合设计要求的文件。  

    ③加强固井技术处理

    储气井井管一般均未做外壁防腐，如地下水中含有酸、碱等腐蚀性物质与其长期接触，就会产生严重的外腐蚀，乃至酿成爆管升空事故。因此，要加强固井技术处理。

    ④确保排液管排液顺畅

    储气井排液管堵塞而导致无法排出井内积液的现象比较常见，因此，应加强运行管理，特别是配置有气体压缩机的加气站，必须经常检查排液管排液是否顺畅，避免积液腐蚀套管内壁而影响其使用寿命或引发事故。

    ⑤完善井管检测技术

    按规定，储气井全面检测周期为6年，必须定期进行井管的无损探伤和测厚检测。而目前这方面尚无完善的检测手段，因此，加强技术研发已经十分紧迫。

    ⑥建立健全相关技术标准

鉴于现行车用天然气标准的水含量检测方法在实际操作中存在一定难度，因此，必须尽快出台新的可操作性强的国家标准，使对CNG水含量的检测更具有可操作性。

6结语

    地下储气井是一项很有发展前景的技术，各项安全技术保障措施的建立和技术标准的进行完善，地下储气井储气必将得到更大规模的推广应用。