大港油田CNG加氣站儲氣系統(tǒng)設計及工藝技術模板

資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。大港油田CNG加氣站儲氣系統(tǒng)設計及工藝技術---論文作者:何鑫陳剛王雷

摘要:隨著CNG技術的廣泛應用,燃氣車輛和加氣站不斷增加。作為CNG加氣站重要組成部分——地下儲氣系統(tǒng)其安全性是保證CNG加氣站正常運行的關鍵,文中介紹了壓縮天然氣加氣站儲氣系統(tǒng)種類,大港油田CNG站儲氣井設計原理,儲氣井技術特點及儲氣井未來發(fā)展前景。并提出當前大港油田在儲氣井結構、施工工藝和研發(fā)儲氣井安全系統(tǒng)技術的先進思路。

關鍵詞:CNG儲氣系統(tǒng)大港油田儲氣井工程設計安全性

引言

隨著中國西氣東輸工程的投入使用,CNG技術在各地的應用更加廣泛。據(jù)專家預測,未來十年里,CNG市場潛力巨大,CNG加氣站將在現(xiàn)有的基礎上猛增10倍至15倍。

作為CNG加氣站的主要部分─高壓儲氣系統(tǒng),由于儲存壓力高(25MPa),受壓面積大,且安放在地面上,安全問題已引起人們的高度重視。在其質(zhì)量和安裝施工中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都將造成惡性爆炸事故。

一、CNG加氣站儲氣系統(tǒng)的主要類型及特點

儲氣系統(tǒng)因其內(nèi)部所儲存的25MPa～30MPa的CNG(壓縮天然氣)而成為安全技術考慮的重中之重。在儲氣設備的布置方式、安全可靠性評價、工藝制造以及材質(zhì)方面都有著特殊要求。當前,國內(nèi)外儲氣裝置的形式有三種:一種是采用大容積儲氣罐儲氣;另外一種是采用儲氣瓶(60L或80L),用管線串聯(lián)成組儲氣;第三種是采用地下儲氣井儲氣,這種方式在四川使用較多。三種方式各有其特點:

大容積儲氣罐儲氣:將CNG(壓縮天然氣)儲存在球形或者圓柱形的儲氣罐中,水容積2m3～6m3,于上世紀90年代后期廣泛使用,優(yōu)點是管閥聯(lián)結點少,泄漏因素較低,具有較好的安全性,缺點是爆炸事故發(fā)生時,地面沖擊波的輻射范圍大、強度大。

儲氣瓶儲氣:將若干儲氣瓶按不同壓力分級布置,單瓶容積多為60L至80L,材質(zhì)多為無縫優(yōu)質(zhì)鋼或具有防火功能的纏繞樹脂纖維,優(yōu)點是經(jīng)濟、靈活、建設成本低;缺點是供氣阻力大、管閥漏點多,增加了不安全因素。

地下儲氣井儲氣:是將CNG(壓縮天然氣)儲存在地下儲氣井內(nèi),一般單井水容積2m3～3m3,采用進口鋼材質(zhì)的套管和鋼筋混凝土固井技術,優(yōu)點是安全牢固、減少占地、爆炸事故發(fā)生時減少地面沖擊波范圍和強度,缺點是耐壓試驗無法檢驗強度和密封性、制造缺陷不能及時發(fā)現(xiàn)、排污不徹底容易對套管造成應力腐蝕。

二、大港油田CNG加氣站儲氣系統(tǒng)的確定

CNG地下儲氣井技術是將壓縮天然氣經(jīng)過石油、天然氣鉆井特殊工藝儲存在地下80m－200m深處,徹底杜絕了地面的安全隱患,避免再建”虹橋”。CNG地下儲氣井技術還有成本低,占地面積小,恒溫,抗靜電,建成工期短等顯著特點。

當前大容積儲氣罐與地下儲氣井投資相差不大,鑒于儲氣井具有占地小,地上連接簡單,泄漏點少等適應大港油田實際情況的優(yōu)點,同時隨著近幾年儲氣井的技術逐漸完善,北方地區(qū)也在逐步推廣采用該項技術,如果在地質(zhì)條件允許的前提下,采用儲氣井儲氣是一種比較理想的形式。

三、大港油田儲氣井工程設計

1、儲氣井規(guī)格

CNG母站:其工程量為安裝直徑177.8mm、單井井深100m的地下儲氣井裝置6口(套)、單井水容積為2m3、總儲氣量為12m3/水容積。

CNG常規(guī)站:其工程量為安裝直徑177.8mm、單井井深84m的地下儲氣井裝置6口(套)、總儲氣量為10m3/水容積。

2、儲氣井工藝:

該儲氣井用于儲存天然氣硫化氫含量<15mg/m3,露點-54℃的微腐蝕性氣體,儲存壓力≤25.0MPa的新建、改建、擴建的CNG充氣站,高壓民用氣儲存以及液化氣儲存。儲氣井額定工作壓力為25MPa。為盡可能多的使用儲存氣,宜按1:2:3容積比分為高、中、低壓三組,每個儲氣井設進、排氣口、排污閥和壓力表,為使井內(nèi)氣體隨時保持干燥,儲氣井設有排液管。

3、儲氣井結構施工:

儲氣井采用鉆井方式將儲氣井井管埋于地下,井口高于該處地面300mm～500mm。儲氣井井底需用井底封頭堵死,井口用特制井口封頭封堵,全井工藝符合GB50156-《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》及中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T6535-《高壓氣地下儲氣井》要求及中國成達化學工程公司設計要求。其中套管的連接采用螺紋連接,螺紋采用API標準套管園螺紋,采用套管密封加脂聚四氟乙烯密封帶密封。

4、地質(zhì)泥漿設計:

根據(jù)大港油田的現(xiàn)場工程地質(zhì)情況(0m～35m),為達到快速安全、優(yōu)質(zhì)及低成本無污染鉆井,選用清水或聚合物為主的無固相鉆井液,以40～60目篩布控制密度1.04g/cm3。每10m取樣分析地層變化,以預測35m以下井段地層情況。如配制優(yōu)質(zhì)輕泥鉆進,密度應≤1.15g/cm3,粘度80s～100s,失水10ml,含砂量≤0.5%,以保證鉆屑的完整帶出及清水泵的正常運轉,確保地下井管的順利安裝。

5、安裝井管:

下套管時應按崗位分工作好勞動組織工作,井管卸車、上井嚴禁猛擊、猛撞,必須帶好護絲,密封脂必須抹均勻,纏好生膠帶,扶正后卡好液壓大鉗,嚴防錯扣,按標準扭矩7″套管壁厚10.36mm,最佳8239N·m,最小6182N·m,最大10295N·m,上扣扭矩符合國家現(xiàn)行標準《下套管作業(yè)規(guī)程》的規(guī)定,否則視為報廢,必須更換新井管。

6、強度試壓

強度試壓工作順序:井口安裝完畢,向套管內(nèi)注入清水,試壓泵緩慢加壓20MPa穩(wěn)壓15min,觀察壓力下降,再加壓至37.5MPa穩(wěn)壓30min,泄壓至26.5MPa,壓降≤1%合格,在溫度恒定不變的情況下,壓降為零。

7、完井及氣密性檢測:

CNG站工程全部竣工并具備增壓時,進行氣密性試驗,用壓縮天然氣注入井內(nèi)替出井內(nèi)清水,緩慢加壓至規(guī)定壓力的10%,保壓5min～10min進行初次檢查,繼續(xù)升壓至50%,無異常后,按10%逐級升壓至25.0MPa,經(jīng)8h氣體溫度恒定后,穩(wěn)壓4h無壓降為合格,將干躁后的壓縮天然氣循環(huán)注入井內(nèi)置換濕氣,置換二次即可投入使用。

四、大港油田CNG站儲氣井工藝流程

大港油田壓縮天然氣站工程包括一座CNG母站(設計規(guī)模為5×104m3/d)一座CNG常規(guī)站(設計規(guī)模為1×104m3/d),其功能低壓氣源經(jīng)凈化、加壓到25MPa進入地下儲氣井,從地下儲氣井取氣,給天然氣汽車及轉運拖車加氣(如圖1)。其中儲氣井工程包括母站6口井、12m3水容積,常規(guī)站6口儲氣井、10m3水容積。

儲氣裝置組成及技術參數(shù):

大港油田CNG站設計應用的儲氣井是當前最新型的儲氣裝置,它主要由井底封頭、儲氣井管、儲氣井口、進(排)氣閥、壓力表、井下積液排污管、排污閥等組成(如圖2),其技術參數(shù)如表1。

該儲氣裝置采用獨特的單進出、雙閥設計、避免了在使用中為更換閥門而必須排放完天然氣的弊端,達到使用經(jīng)濟、方便、安全的效果。

五、CNG儲氣井技術的發(fā)展前景

地下儲氣井在CNG加氣站保障供氣安全上具有不可代替的作用,地下儲氣井的建設受到許多地區(qū)的重視,而且各地方都把地下儲氣井的建設作為天然氣上下游一體化工程的一個重要組成部分進行總體規(guī)劃。各CNG站在不斷加大儲氣井的建設力度,以增加儲氣量。除常規(guī)的調(diào)峰應急外,已經(jīng)開始研究建立天然氣的戰(zhàn)略儲備。地下儲氣井在CNG加氣站天然氣的供給上發(fā)揮著非常大的作用。據(jù)統(tǒng)計,截止國內(nèi)CNG加氣站用氣量,