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高压储气井在压缩天然气(CNG)

一、前 言

目前, 小区车载压缩天然气( CNG) 高压瓶组拖车供气形式已在许多地区应用, 它是将高压瓶组拖车作为天然气运输、储存、供应的装置。在供气量不断增加的情况下, 高压瓶组拖车的数量也随之增加,有时仍需增加储气设施。采用高压储气井( 以下简称储气井) 作为小区CNG 供气站中储、供气设施可以有效减少用气高峰期高压瓶组拖车的数量和替代高压球罐储气, 有利于提高CNG 供气站整体运营的安全性和经济性。 二、储气井结构

高压储气井目前已有相关技术标准,储气井管采用符合美国石油学会(API)标准与行标的石油套管,有较高的防腐能力和强度。采用石油地质钻井无焊点扣联方式深埋于地下,设计压力32MPa,额定工作压力不大于25MPa, 设计井深100～500m,公称容积1～40m3,单井储气量250～10000m3, 井距1.5～5.0m。其优点:储气井深埋于地下,出井气体均温,对储气和售气计量影响小;安全度高,能防雷、抗静电, 基本不受环境威胁,即使站内出现灾害, 也不会产生烘烧爆炸、洪水侵蚀的问题;占地面积小,简化消防设施,节省投资;使用寿命长,储气井寿命可以达到20年以上,其性能优于目前的球罐储气方式;后期运营基本无费用。储气井的缺点, 就是一旦储气井在运行过程中井身发生泄漏,

整个井就有报废的危险。以工作压力为25MPa,储气量为500m3的储气井为例进行说明。先用Φ310mm钻头竖直钻至硬质地层, 下272mm普通无缝钢管并用油井水泥填充管壁与井壁间隙, 作为井口保护管, 以防止井口坍塌。换稍细的钻头与井口保护管同心竖直下钻100m以上, 再下100m长的1778mm套管(N80以上钢级),之后,井筒壁与井壁之间全部用水泥填充固井后做为储气井筒, 储存压缩天然气。套管上、下封头与套管均采用螺纹连接(AP标准长圆螺纹)管箍连接,套管封头要与井底留一定的空间, 以适应井管的胀缩。井内排污管采用直径为14～18mm的高压锅炉用无缝钢管, 由井口直接插至井底,利用压差进行排污。储气井选址要避开地质空穴、地质断层、地基沉陷等不利情况。 2 储气井的应用

通过高压瓶组拖车将高压气体导入储气井,可减少高压瓶组拖车在供气站停留时间,减少高压瓶组拖车配置数量,同时,也可有效替代钢制球罐作为储气、调峰装置。各井可采用串联、并联或串并联混合方式联结,各井(组)的工作压力可分级设置,同时,可以结合实际配置压缩比较小的分配用压缩机( 组),可以提高高压瓶组拖车与储气井背压的利用率。在供气工艺上保留高压瓶组拖车直连调压装置供气工艺,以便储气井检修时使用。高压瓶组拖车进站后, 高压气体可以通过压力平衡管路直接导入储气井储存,也可以经卸气柱直接供应给调压装置和汽车加气系统,同时,高压瓶组拖车中压力较低的气体也可以通过站内压缩机经

分配系统进入储气井储存。 3 技术经济比较 ( 1) 投资比较

3种储气形式投资的比较见表1。 表1

表1 中, 以储气量10000 m3 为计算标准进行比较, 地价按照50万元/亩计算）, 为简化计算, 直接占地面积以规范中所列储气容器与站内围墙间距所涉面积计算。 ( 2) 储气井技术经济指标

施工地点在京津地区的几种标准储气井的技术经济指标见表2。 表2

( 3) 结构整体性及安装条件对比

球罐与储气井结构整体性及安装条件的对比见表3。 表3

( 4) 效益对比

各储存形式的效益对比见表4。3 种储气方式的投资基本持平, 从运营费用与安全方面考虑, 储气井是可采用的。 表4 4 结 语

在供气规模较小的小区供气站, 可用高压瓶组拖车驻站直接供气的形式, 但如果考虑到供气站对周围居民的影响, 宜采