CN101008469A - 大口径、大容量、高压气地下储气井 - Google Patents

大口径、大容量、高压气地下储气井 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋挖钻孔的大口径、大容量、高压气地下储气井。储气井由井管、封头、进出气口等部分组成。井管两端安装封头，井体内有排液装置。高压储气井施工采用旋挖钻孔工艺，井管整体置于地下钻孔内，并采用高压水泥浆固井。井管安装完毕后地面铺设钢筋混凝土防爆层和树脂/高强度纤维防爆层。本发明具有安全可靠性高、储气量大、占地面积小、恒温、防火、防爆、防雷电、抗静电、排水彻底、防腐蚀性好、对环境影响小、施工简单、工程进度快、建设成本低、维护费用低、使用周期长、易于防范恶性事故发生等特点。

Description

大口径、大容量、高压气地下储气井
技术领域
本发明涉及气体储存设备的制造，具体涉及从井中开采油、气、水的方法及设备，属于国际专利分类E21B43/00从井中开采流体技术领域。
背景技术
随着天然气工业的发展，城市天然气管网、天然气门站、CNG(压缩天然气)加气站、企业自备燃气站等都需要配套建设储气库。而现有的储气钢瓶、球型储罐、煤气柜和小口径地下储气井等储气方式分别存在着储气量小、安全性差、占用地面空间等缺点，不能满足大容量、高安全性的需要。
发明目的
本发明的目的，在于设计一种大容量、高安全性、井管全部安装于地下、施工工艺简单、综合成本低的高压气地下储气井。
本发明的另一目的，在于提供一种由上述的高压气地下储气井多井并联形成的大、中、小型不同容量的储气库。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种大口径、大容量、高压气地下储气井，它装有大口径钢管内胆，在钢管内胆外包有由树脂/高强度纤维复合材料制作的两层增强井管。储气井的上下两端分别安装有井口封头和井底封头，井管内胆中设有上下贯穿的排液装置，井管的上封头处安装有井口安全控制阀。该储气井的施工方法采用旋挖钻机或螺旋钻机旋挖成孔，整个井体座落于该旋孔之中，并采用高压压注水泥浆固井。钻孔的深度最深至60M。在井管安装前，需预先缠绕复合材料增强井管，以及在钢管内胆的内外喷涂内外防腐蚀层。
井管按压力等级的不同要求，可以选择采用大口径焊接钢管井管，大口径无缝钢管井管，或大口径钢管内胆树脂/高强度纤维复合材料增强井管。钢管内胆的口径由300mm至5M，钢管内胆长度最长至50M。
在高压气地下储气井井管安装完毕后，地面铺设钢筋混凝土防爆层。
在所述钢筋混凝土防爆层之上可以选用敷设树脂/高强度纤维防爆层。
该地下储气井可以采取多井并联安装；储气井之间可以留间隙也可以不留间隙；储气井库区地下由水泥浆固化为整体结构，不会发生位移、弯曲和变形。
本发明地下储气井适用于天然气、煤气、煤层气、液化石油气等各种压缩气体的储存；也可以用于其它各种液体、气体、化学危险品的储存；及适用于建设大型、中型、小型，高压、中压、低压各类储气库和化学危险品库。
本发明具有安全可靠性高、储气量大、占地面积小、恒温、防火、防爆、防雷电、抗静电、排水彻底、防腐蚀性好、对环境影响小、施工简单、工程进度快、建设成本低、维护费用低、使用周期长、易于防范恶性事故发生等特点。工作压力分为10Mpa、25Mpa等不同等级。适用于高、中、低压各类压缩气体、危险气体的储存。多井并联可用于大型、中型、小型城市燃气管网储气库、天然气门站储气库、企业自备储气库及CNG(压缩天然气)加气站储气库。
附图说明
附图为本发明大口径、大容量、高压气地下储气井的结构示意图。
图中：1.井口封头，2.钻孔，3.增强井管，4.增强井管，5.防腐蚀层，6.井底封头，7.安全控制阀，8.树脂/纤维防爆层，9.地面钢筋混凝土防爆层，10.排液装置，11.钢管内胆，12.水泥浆固井，13.钻孔底端。
具体实施方式
参照附图，大口径、大容量、高压气地下储气井装有大口径钢管内胆11，在钢管内胆11外包有由树脂/高强度纤维复合材料制作的增强井管3和增强井管4。按压力等级的要求可以选择采用：大口径焊接钢管井管，大口径无缝钢管井管，或大口径钢管内胆树脂/高强度纤维复合材料增强井管。储气井的上下两端分别安装井口封头1和井底封头6，井管内胆11中上下贯穿排液装置10。井管的上封头处安装有井口安全控制阀7，整个井体装于采用旋挖钻机或螺旋钻机旋挖工艺所成的钻孔2之中。钢管内胆11的内外喷涂有内外防腐蚀层5。钢管内胆11的口径由300mm至5M，长度最长至50M。高压气地下储气井井管的整体置于地下钻孔内2，并采用高压压注水泥浆固井12。
采用旋挖钻机或螺旋钻机旋挖工艺所成的钻孔2，其深度最深至底端13为60M。
高压气地下储气井井口周边的地面铺设有钢筋混凝土防爆层9。在钢筋混凝土的防爆层9之上可以选用敷设树脂/高强度纤维防爆层8。
该地下储气井可以采取多井并联安装；储气井之间可以留间隙也可以不留间隙；储气井库区地下由水泥浆固化为不会发生位移、弯曲、变形的整体结构。
按照工作压力要求选用不同型号的大口径钢管为井管内胆11，预先完成井管连接和采用树脂/高强度纤维复合材料缠绕增强及防腐处理。复合材料增强井管具有强度可设计性，高密闭性和高防腐蚀性能，能够满足高压力，高疲劳强度的要求，因此具有更高的安全性。井管经过气密和压力试验检测后备用。大口径、大容量井管的口径由300mm至5M不等。深度最深为50M。单井容积由10M3至980M3。单井工作容积由1000NM3至30000NM3。多种规格的储气井可以适应不同规模、不同压力等级储气库的要求。井口封头安装有安全装置和井口控制装置。井管内安装有排液管10，排液管10与上封头1中的减压排液阀门7相通。井管具有储气、排水、自动关闭、井口控制功能。储气井具有良好的地下工作性能。高压气地下储气井的施工采用旋挖钻机或螺旋钻机旋挖成孔2。钻孔2的直径为0.5M至5M，钻孔2深度最深60M。储气井井管整体吊装于钻孔2内，采用高压压注水泥浆固井12。多井并联时水泥浆凝结成地下整体基础结构，井体不易发生移位和弯曲。
本发明具有以下显著特点：
1、可靠性高：根据压力等级选择不同型号的大口径钢管，钢管经过防腐和防渗漏处理，钢管外部采用树脂/高强度纤维复合材料增强。高强纤维复合材料具有优良的可设计性，可以达到如下指标：
(1)、拉伸强度：3000Mpa-12000Mpa，是碳钢的3-8倍。
(2)、工作压力：可以达到60Mpa-80Mpa，高于钢质压力容器20Mpa-25Mpa的标准。
(3)、破坏强度：可以达到工作压力的2-6倍，有极高的保险系数。
(4)、疲劳强度：复合材料的疲劳强度比钢材高若干倍，具有优良的抗疲劳强度。
(5)、防腐蚀抗老化性能：复合材料具有优良的防腐蚀性，安装于地下环境，使用期限可以达到50年以上。
钢材和复合材料性能的结合保证了井体的高可靠性、高安全性。
2、井管全部安装于地下，采用高压水泥固井，钢筋混凝土防爆层和树脂/高强度纤维复合材料防爆层，提高了井管的安全性。储气井具有恒温、防火、防爆、防雷电、抗静电、耐腐蚀、对环境影响小、维护费用低、使用周期长、安全可靠性高、易于防范恶性事故发生的特点。
3、采用旋挖钻孔施工工艺，工效高、施工进度快、工程成本低，适用于多种地质条件。
4、储气井全部安装于地下，占地面积小、节约建设用地、对环境影响小、维护费用低。

Claims (10)

1、一种大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：它装有大口径钢管内胆(11)，在钢管内胆(11)外包有由树脂/高强度纤维复合材料制作的增强井管(3)和(4)；储气井的上下两端分别安装有井口封头(1)和井底封头(6)，井管内胆(11)中安设有上下贯穿的排液装置(10)；井管的上封头处安装有井口安全控制阀(7)；该储气井的施工方法采用旋挖钻机或螺旋钻机旋挖成孔(2)。
2、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：井管按压力等级的要求可以选择采用：大口径焊接钢管井管，大口径无缝钢管井管，或大口径钢管内胆树脂/高强度纤维复合材料增强井管。
3、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：在井管安装前，需预先缠绕复合材料增强井管(4)，以及在钢管内胆(11)的内外喷涂内外防腐蚀层(5)。
4、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：所述储气井的钢管内胆(11)的口径由300mm至5M，钢管内胆(11)长度最长至50M。
5、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：采用旋挖钻机或螺旋钻机旋挖工艺所成的钻孔(2)，其深度最深至60M。
6、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：高压气地下储气井井管的整体置于地下钻孔内(2)，并采用高压压注水泥浆固井(12)。
7、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：在高压气地下储气井井管安装完毕后，地面铺设钢筋混凝土防爆层(9)。
8、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：在所述的钢筋混凝土防爆层(9)之上可以选用敷设树脂/高强度纤维防爆层(8)。
9、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：该地下储气井可以采取多井并联安装；储气井之间可以留间隙也可以不留间隙；储气井库区地下由水泥浆固化为不会发生位移、弯曲、变形的整体结构。
10、根据权利要求1所述的大口径、大容量、高压气地下储气井，其特征在于：该地下储气井适用于天然气、煤气、煤层气、液化石油气等各种压缩气体的储存；也可以用于其它各种液体、气体、化学危险品的储存；及适用于建设大型、中型、小型，高压、中压、低压各类储气库和化学危险品库。
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