大港油田CNG加气站储气系统设计及工艺技术
责任编辑：lnggas 浏览：3076次 时间： 2008-07-04 12:38:37
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摘要:摘要：随着CNG技术的广泛应用，燃气车辆和加气站不断增加。作为CNG加气站重要组成部分——地下储气系统其安全性是保证CNG加气站正常运行的关键，文中介绍了压缩天然气加气站储气系统种类，大港油田CNG站储气井设计原理，储气井技术特点及储气井未来发展前景。并提出..
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摘要：随着CNG技术的广泛应用，燃气车辆和加气站不断增加。作为CNG加气站重要组成部分——地下储气系统其安全性是保证CNG加气站正常运行的关键，文中介绍了压缩天然气加气站储气系统种类，大港油田CNG站储气井设计原理，储气井技术特点及储气井未来发展前景。并提出目前大港油田在储气井结构、施工工艺和研发储气井安全系统技术的先进思路。 关键词：CNG 储气系统 大港油田 储气井 工程设计 安全性 引 言 随着我国西气东输工程的投入使用，CNG技术在各地的应用更加广泛。据专家预测，未来十年里，CNG市场潜力巨大，CNG加气站将在现有的基础上猛增10倍至15倍。 作为CNG加气站的主要部分─高压储气系统，由于储存压力高(25MPa)，受压面积大，且安放在地面上，安全问题已引起人们的高度重视。在其质量和安装施工中任一环节出现问题都将造成恶性爆炸事故。 一、CNG加气站储气系统的主要类型及特点 储气系统因其内部所储存的25MPa～30MPa的CNG(压缩天然气)而成为安全技术考虑的重中之重。在储气设备的布置方式、安全可靠性评价、工艺制造以及材质方面都有着特殊要求。目前，国内外储气装置的形式有三种：一种是采用大容积储气罐储气；另外一种是采用储气瓶(60L或80L)，用管线串联成组储气；第三种是采用地下储气井储气，这种方式在四川使用较多。三种方式各有其特点： 大容积储气罐储气：将CNG(压缩天然气)储存在球形或者圆柱形的储气罐中，水容积2m3～6m3，于上世纪90年代后期广泛使用，优点是管阀联结点少，泄漏因素较低，具有较好的安全性，缺点是爆炸事故发生时，地面冲击波的辐射范围大、强度大。 储气瓶储气：将若干储气瓶按不同压力分级布置，单瓶容积多为60L至80L，材质多为无缝优质钢或具有防火功能的缠绕树脂纤维，优点是经济、灵活、建设成本低；缺点是供气阻力大、管阀漏点多，增加了不安全因素。 地下储气井储气：是将CNG(压缩天然气)储存在地下储气井内，一般单井水容积2m3～3m3，采用进口钢材质的套管和钢筋混凝土固井技术，优点是安全牢固、减少占地、爆炸事故发生时减少地面冲击波范围和强度，缺点是耐压试验无法检验强度和密封性、制造缺陷不能及时发现、排污不彻底容易对套管造成应力腐蚀。 二、大港油田CNG加气站储气系统的确定 CNG地下储气井技术是将压缩天然气通过石油、天然气钻井特殊工艺储存在地下80m－200m深处，彻底杜绝了地面的安全隐患，避免再建“虹桥”。CNG地下储气井技术还有成本低，占地面积小，恒温，抗静电，建成工期短等显著特点。 目前大容积储气罐与地下储气井投资相差不大，鉴于储气井具有占地小，地上连接简单，泄漏点少等适应大港油田实际情况的优点，同时随着近几年储气井的技术逐渐完善，北方地区也在逐步推广采用该项技术，如果在地质条件允许的前提下，采用储气井储气是一种比较理想的形式。 三、大港油田储气井工程设计 1、储气井规格 CNG母站：其工程量为安装直径177.8mm、单井井深100m的地下储气井装置6口(套)、单井水容积为2m3、总储气量为12m3/水容积。 CNG常规站：其工程量为安装直径177.8mm、单井井深84m的地下储气井装置6口(套)、总储气量为10m3/水容积。 2、储气井工艺： 该储气井用于储存天然气硫化氢含量<15mg/m3，露点-54℃的微腐蚀性气体，储存压力≤25.0MPa的新建、改建、扩建的CNG充气站，高压民用气储存以及液化气储存。储气井额定工作压力为25MPa。为尽可能多的使用储存气，宜按1：2：3容积比分为高、中、低压三组，每个储气井设进、排气口、排污阀和压力表，为使井内气体随时保持干燥，储气井设有排液管。 3、储气井结构施工： 储气井采用钻井方式将储气井井管埋于地下，井口高于该处地面300mm～500mm。储气井井底需用井底封头堵死，井口用特制井口封头封堵，全井工艺符合GB50156-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》及中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6535-2002《高压气地下储气井》要求及中国成达化学工程公司设计要求。其中套管的连接采用螺纹连接，螺纹采用API标准套管园螺纹，采用套管密封加脂聚四氟乙烯密封带密封。 4、地质泥浆设计： 根据大港油田的现场工程地质情况(0m～35m)，为达到快速安全、优质及低成本无污染钻井，选用清水或聚合物为主的无固相钻井液，以40～60目筛布控制密度1.04g/cm3。每10m取样分析地层变化，以预测35m以下井段地层情况。如配制优质轻泥钻进，密度应≤1.15g/cm3，粘度80s～100s，失水10ml，含砂量≤0.5%，以保证钻屑的完整带出及清水泵的正常运转，确保地下井管的顺利安装。 5、安装井管： 下套管时应按岗位分工作好劳动组织工作，井管卸车、上井严禁猛击、猛撞，必须带好护丝，密封脂必须抹均匀，缠好生胶带，扶正后卡好液压大钳，严防错扣，按标准扭矩7″套管壁厚10.36mm，最佳8239N·m，最小6182N·m，最大10295N·m，上扣扭矩符合国家现行标准《下套管作业规程》的规定，否则视为报废，必须更换新井管。 6、强度试压 强度试压工作顺序：井口安装完毕，向套管内注入清水，试压泵缓慢加压20MPa稳压15min，观察压力下降，再加压至37.5MPa稳压30min，泄压至26.5MPa，压降≤1%合格，在温度恒定不变的情况下，压降为零。 7、完井及气密性检测： CNG站工程全部竣工并具备增压时，进行气密性试验，用压缩天然气注入井内替出井内清水，缓慢加压至规定压力的10%，保压5min～10min进行初次检查，继续升压至50%，无异常后，按10%逐级升压至25.0MPa，经8h气体温度恒定后，稳压4h无压降为合格，将干躁后的压缩天然气循环注入井内置换湿气，置换二次即可投入使用。 四、大港油田CNG站储气井工艺流程 大港油田压缩天然气站工程包括一座CNG母站(设计规模为5×104m3/d)一座CNG常规站(设计规模为1×104m3/d)，其功能低压气源经净化、加压到25MPa进入地下储气井，从地下储气井取气，给天然气汽车及转运拖车加气(如图1)。其中储气井工程包括母站6口井、12m3水容积，常规站6口储气井、10m3水容积。  储气装置组成及技术参数： 大港油田CNG站设计应用的储气井是目前最新型的储气装置，它主要由井底封头、储气井管、储气井口、进(排)气阀、压力表、井下积液排污管、排污阀等组成(如图2)，其技术参数如表1。 该储气装置采用独特的单进出、双阀设计、避免了在使用中为更换阀门而必须排放完天然气的弊端，达到使用经济、方便、安全的效果。   五、CNG储气井技术的发展前景 地下储气井在CNG加气站保障供气安全上具有不可代替的作用，地下储气井的建设受到许多地区的重视，而且各地方都把地下储气井的建设作为天然气上下游一体化工程的一个重要组成部分进行总体规划。各CNG站在不断加大储气井的建设力度，以增加储气量。除常规的调峰应急外，已经开始研究建立天然气的战略储备。地下储气井在CNG加气站天然气的供给上发挥着非常大的作用。据统计，截止2005年国内CNG加气站用气量，其中约30%是由地下储气井进行周转供应。 大港油田发展CNG不但可提升经济的可持续发展，创造良好的生存环境，同时也有利于天然气供需平衡和能源的合理利用及企业经济效益的提高。作为CNG站一个重要组成部分，储气井具有安全牢固、占地少、爆炸事故发生低等优点成为今后CNG发展重点，特别在天然气储备和应急安全上起到越来越重要的作用。 |
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