地下儲(chǔ)氣井在天然氣加氣站的應(yīng)用

   關(guān)鍵詞：地下儲(chǔ)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(dòng)CNG加氣站大量建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。加氣站的高壓儲(chǔ)氣系統(tǒng)，早期國(guó)內(nèi)外一般采取地面儲(chǔ)氣瓶或儲(chǔ)氣罐的方式儲(chǔ)存壓縮天然氣，由于儲(chǔ)存壓力高(達(dá)25 MPa)，且安放在地面上，安全問(wèn)題引起人們的普遍擔(dān)憂。

    CNG地下高壓儲(chǔ)氣井是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種全新的儲(chǔ)氣方式，是我國(guó)幾十年石油天然氣工業(yè)開(kāi)采技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)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(chǔ)氣井》(SY／T 6535--2002)中。經(jīng)過(guò)逾10年的開(kāi)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(diǎn)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(guó)已有逾300座CNG加氣站應(yīng)用此方法，地下儲(chǔ)氣井的保有量已逾l 000口。

2 高壓氣地下儲(chǔ)氣井的特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)   

   通過(guò)鉆井工藝建造的地下儲(chǔ)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(diǎn)，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)CNG加氣站****儲(chǔ)氣方式

    ① 特點(diǎn)

    泄漏隱患點(diǎn)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(hù)；不受環(huán)境影響，抗靜電，抗雷電；每口井占地面積≤1 m。，運(yùn)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(chǔ)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(chǔ)存介質(zhì)：符合國(guó)標(biāo)《車用壓縮天然氣》(GB 18047--2000)規(guī)定的天然氣。

    ③ 常見(jiàn)地F儲(chǔ)氣井型號(hào)與參數(shù)

    國(guó)內(nèi)常見(jiàn)地下儲(chǔ)氣井型號(hào)與參數(shù)見(jiàn)表1。

 

表1  常見(jiàn)地下儲(chǔ)氣井型號(hào)與參數(shù)

 

加氣站規(guī)模 ／(m·d1)	儲(chǔ)氣井型號(hào)	儲(chǔ)氣井?dāng)?shù)     ／口	額定壓力     ／MPa	平深井深    /M	井管外徑    /MM	井管鋼級(jí)	單井容積	儲(chǔ)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(chǔ)氣井關(guān)鍵技術(shù)在于井筒的固定技術(shù)。儲(chǔ)氣井建造過(guò)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(guò)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(jìn)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(gè)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(qiáng)度、耐腐蝕性和儲(chǔ)氣的安全性，延長(zhǎng)其使用壽命，降低維護(hù)工作量。該技術(shù)具有如下特點(diǎn)：固井工藝先進(jìn)、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(qiáng)度和壽命；高壓氣儲(chǔ)存安全、可靠，日常維護(hù)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(chǔ)氣安全性差、維護(hù)保養(yǎng)工作量大等缺陷。

   儲(chǔ)氣井是埋地壓力容器，SY／T 6535--2002規(guī)定地下儲(chǔ)氣井使用壽命是25年。對(duì)一種新的儲(chǔ)氣裝置，要確保其能長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，除了在建造過(guò)程中強(qiáng)調(diào)施工質(zhì)量、使用過(guò)程中規(guī)范操作及管理外，了解和掌握儲(chǔ)氣井運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的事故與對(duì)策也相當(dāng)重要。地下儲(chǔ)氣井常見(jiàn)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(huì)釀成嚴(yán)重后果，關(guān)鍵是加強(qiáng)巡查。井下泄漏發(fā)生在井下，可通過(guò)儲(chǔ)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(diǎn)位置；因此很難采取有效的補(bǔ)救措施，實(shí)踐中往往只好采取報(bào)廢舊井、另建新井的辦法

   ②井管爆裂

   井管往往會(huì)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(huì)導(dǎo)致整個(gè)儲(chǔ)氣井全部井管拔地騰空，十分危險(xiǎn)。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(chǔ)氣井在使用過(guò)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(chǔ)氣井在使用一段時(shí)間后，出現(xiàn)井管下沉的現(xiàn)象。

   對(duì)于這兩種情況，如不及時(shí)處理會(huì)造成連接管道破裂、拉斷以及連接箍松動(dòng)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(guò)凈化處理后的天然氣氣質(zhì)符合國(guó)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(chǔ)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(jí)應(yīng)為TP80CQJ，井管應(yīng)有質(zhì)量證明文件、試壓合格報(bào)告等說(shuō)明其質(zhì)量完全符合設(shè)計(jì)要求的文件。  

    ③加強(qiáng)固井技術(shù)處理

    儲(chǔ)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(zhǎng)期接觸，就會(huì)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(qiáng)固井技術(shù)處理。

    ④確保排液管排液順暢

    儲(chǔ)氣井排液管堵塞而導(dǎo)致無(wú)法排出井內(nèi)積液的現(xiàn)象比較常見(jiàn)，因此，應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行管理，特別是配置有氣體壓縮機(jī)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(cè)技術(shù)

    按規(guī)定，儲(chǔ)氣井全面檢測(cè)周期為6年，必須定期進(jìn)行井管的無(wú)損探傷和測(cè)厚檢測(cè)。而目前這方面尚無(wú)完善的檢測(cè)手段，因此，加強(qiáng)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(cè)方法在實(shí)際操作中存在一定難度，因此，必須盡快出臺(tái)新的可操作性強(qiáng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，使對(duì)CNG水含量的檢測(cè)更具有可操作性。

6結(jié)語(yǔ)

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