CN102155604A - 大口径压缩天然气储气井及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种大口径压缩天然气储气井及其安装方法，属于压缩天然气储气装备技术领域。包括固井铸管(1)、固井水泥层(2)、干燥管路(3)、干燥管路阀门(4)、进出气管路阀门(5)、压力表(6)、安全阀(7)、主控阀门(8)、排污管路(9)、排污管路(10)、储气瓶(11)、固定位置(12)；储气瓶(11)下端安装于底部支撑法兰上，储气瓶(11)上部采用法兰、销钉固定于储气瓶瓶口密封法兰上，固井铸管(1)和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构。优点在于，具有安全性能高，便于储气装置的安装、维修、检验，运营成本低。

Description

大口径压缩天然气储气井及其安装方法

技术领域

本发明属于压缩天然气(CNG)储气装备技术领域，特别是提供了一种压缩天然气储气井及其安装方法。为天然气加气站CNG的储存提供一种安全性能高，便于安装、维修、检验，低运营成本的储气装置及储气方式。本发明的优点在于采用整体瓶式储气装置，结构简单、可靠性高、泄漏率低、维护便捷、成本比传统储气井降低30％左右，经济效益显著等。

背景技术

在传统的储气井技术条件下，一个天然气加气站配置4～6口储气井，用于储存压力为25MPa的CNG。储气井通常采用外直径为177.8mm～273mm的无缝钢管，无缝管根据API SPEC 5CT/ISO 11960或GB/T 19830-2005《石油天然气工业油气井套管或油管用钢管》、企标等标准进行制造，为非承压管道。通过结箍连接至80m～250m总长度，参考石油钻井的方法打入地下密封储气，形成1～10立方水容积的储气井。

目前，国内加气站建造的传统储气井由储气井体、进排气口装置、井口装置等组成，井体由分段井身及分别置于井身上下端的井口封头和井底封头等组成，各组件采用套管丝扣结构连接，井体内设置有通达井身底部的排液管，排液管的顶部与储气井顶部相通，适合于各类高压充气站使用。储气井井口设置进排气口；为排除井内积液，从井口下排液管至井底，通过气压排液，经脱硫、增压、深度脱水后的天然气从井口进气端输入井内，从井口排气端输出，充装入CNG汽车。

传统储气井和储气方式主要存在以下不足：

(1)安全性能差：常规井通过结箍将无缝钢管固连在一起，外壁使用水泥固定于地下，缺乏对横向冲击的保护且受力复杂，导致储气管或结箍容易发生断裂，储气井彻底报废，甚至造成储气井爆炸等重大事故。

(2)储气筒体容易上串：由于固井质量不良，有些储气井在使用过程中，出现井管慢慢地向上爬或下沉的现象，甚至出现处理一次后又继续上爬或下沉的现象。

(3)井下装置泄漏难于维修：井口装置泄漏发生在井口封头与井管连结螺纹处和井口装置中的阀门、管件处，这类泄漏现象比较容易发现，也较容易处理，一般不致酿成严重后果。井下泄漏发生在井下，可通过储气井充满CNG后，井口压力表不能稳压而发现，问题在于很难弄清井下泄漏的确切泄漏位置，也就很难采取有效的补救措施。实践中往往只好采取报废旧井，另建新井的作法。

(4)无法有效地实施定期检验和维护：施工人员只能对井口部分进行有效地检修工作，而对于井下部分，因为进行了密封操作，钢管外表面无法顺利进行检修，内表面采用石油井的探伤设备检修，其检测精度、可靠性等方面都存在问题。这样，该结构形式存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明目的在于提供一种压缩天然气储气井及其安装方法，用于天然气加气站CNG的储存的储气方法，具有安全性能高，便于储气装置的安装、维修、检验，运营成本低等优点。

本发明的储气井(如图1)为气瓶式CNG储气井，是埋于地下用于储存压缩天然气的容器。本发明的瓶式储气井包括固井铸管1、固井水泥层2、干燥管路3、干燥管路阀门4、进出气管路阀门5、压力表6、安全阀7、主控阀门8、排污管路9、排污管路10、储气瓶11、固定位置12(如图2)；储气瓶11下端安装于底部支撑法兰上，储气瓶11上部采用法兰、销钉固定于储气瓶瓶口密封法兰上，固井铸管1和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构；储气瓶瓶与固井铸管空间安装有干燥管路3，上端连接有干燥管路阀门4，通风循环起干燥作用；连接储气瓶11上端端口设置主控阀门8，主控阀门8连接有安全阀7，压力表6，进出气管路及进出气管路阀门5；增压、深度脱水后的压缩天然气从储气瓶口进出气管路阀门5输入储气瓶内，同样通过进出气管路阀门5充入CNG汽车；储气瓶在工作时，经过净化加压后的压缩天然气通过储气井的进气口进入储气瓶储存；储气瓶11底部设有排污管路9，排污管路9与顶部的排污管路阀门10连接，储气瓶瓶口设置进排气口，通过气压排液；经脱硫、增压、深度脱水后的天然气从储气瓶瓶口进出气端输入储气瓶瓶内，从储气瓶瓶口进出气端排出，充入CNG汽车；储气瓶在工作时，低压气源经过净化加压后变成高压天然气；然后高压天然气通过储气瓶的进气口进入储气瓶储存，气体压力小于等于25MPa加气时，储气瓶通过排气口给CNG汽车加气，储气瓶中气体压力随给CNG汽车加气而不断降低，排液管能够定期排出储气井中积液(如水)，防止腐蚀储气瓶壁。

储气瓶长度6～13m，储气瓶的最大水容积可以达到4个立方米。

本发明储气井的安装包括四步：首先在地面往下挖掘6～13m深度的坑，然后埋设离心铸管，为储气瓶的放入制造充足的空间；第二步，放入储气瓶，此时放入的储气瓶已经是安装有各种附件的储气瓶，比如底部的固定装置，各种管路，都必须在钢瓶放入前进行完整的安装。第三步，装上盖板，这一步相当于进行了封口工作，井下部分安装工作结束。第四步，配件组装，这一步主要包括井上部分各种阀体以及管路的安装。

储气井的特点如下所述：

本发明有以下优点：

(1)储气瓶整体式，结构简单，可靠性高

采用储气瓶整体式取代石油套管加结箍复杂的连接工艺，以一个储气瓶的整体作储气井不仅方便拆装，更重要的是各部分结构简单、可靠性高，可以很大程度上降低传统储气井在使用过程中出现的井管上爬或下沉现象。

(2)泄漏检修更便捷

传统储气井存在的两种泄漏反映出来的都是连接不够牢固。井口装置泄漏易发现，也易处理。而在处理井下泄漏情况时，新型储气井比传统储气井具有独特优势，传统储气井因为进行了密封操作，钢管外表面无法顺利进行检修，无法确定泄漏位置，通常只能报废，另建新井；而对于新型储气井，可以将气瓶吊出进行检修，检修人员也可以方便的进入井下进行检修，所以无需报废储气井而带来巨大经济损失。

(3)便于维护

无论对于井上的维护还是井下的维护，采用气瓶整体式储气井，如果一旦出现安全问题，可以方便的将气瓶作为一个整体吊出进行检修，检修人员也可以方便的进入井下进行检修。

(4)单位水容积成本可降低30％左右，总体成本优势显著

参照储气井经济成本5～7.5万元/水容积，新型储气井的水容积如果做到4.0个立方(钢瓶长度约为12.3米)，储气井总体成本可以降低30％左右。

附图说明

图1为储气井的整体示意图。其中，固井铸管(或水泥管)1、固井水泥层2、干燥管路3、干燥管路阀门4、进出气管路阀门5、压力表6、安全阀7、主控阀门8、排污管路阀门9、排污管路10、储气瓶11、壳体固定位置12

图2为储气井上端示意图。其中，干燥管路阀门4、进出气管路阀门5、压力表6、安全阀7、主控阀门8、排污管路阀门9

具体实施方式

本发明的储气井(如图1)为气瓶式CNG储气井，是埋于地下用于储存压缩天然气的容器。本发明的瓶式储气井包括固井铸管1、固井水泥层2、干燥管路3、干燥管路阀门4、进出气管路阀门5、压力表6、安全阀7、主控阀门8、排污管路9、排污管路10、储气瓶11、固定位置12(如图2)；储气瓶11下端安装于底部支撑法兰上，储气瓶11上部采用法兰、销钉固定于储气瓶瓶口密封法兰上，固井铸管1和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构；储气瓶瓶与固井铸管空间安装有干燥管路(3)，上端连接有干燥管路阀门4，通风循环起干燥作用；连接储气瓶11上端端口设置主控阀门8，主控阀门8连接有安全阀7，压力表6，进出气管路及进出气管路阀门5；增压、深度脱水后的压缩天然气从储气瓶口进出气管路阀门5输入储气瓶内，同样通过进出气管路阀门5充入CNG汽车；储气瓶在工作时，经过净化加压后的压缩天然气通过储气井的进气口进入储气瓶储存，气体压力小于等于25MPa，储气瓶通过排气口给CNG汽车加气；储气瓶11内设置有通达储气瓶11底部的排液管，排液管的顶部与储气瓶顶部相通，储气瓶瓶口设置进排气口，通过气压排液；经脱硫、增压、深度脱水后的天然气从储气瓶瓶口进出气端输入储气瓶瓶内，从储气瓶瓶口进出气端排出，充入CNG汽车；储气瓶在工作时，低压气源经过净化加压后变成高压天然气；然后高压天然气通过储气瓶的进气口进入储气瓶储存，气体压力小于等于25MPa加气时，储气瓶通过排气口给CNG汽车加气，储气瓶中气体压力随给CNG汽车加气而不断降低，排液管能够定期排出储气井中积液(如水)，防止腐蚀储气瓶壁。

储气井的具体安装流程如下所述。包括四步：

第一步，在地面往下挖掘6～13m深度的坑，然后埋设离心铸管(或水泥管)，为储气瓶的放入提供充足的空间。储气井采用大直径离心浇铸钢管(或水泥管)的形式作为储气井外围套筒，以形成便于大直径储气瓶安装和下井维修的结构形式。

第二步，放入储气瓶，此时放入的钢瓶已经是安装有各种附件的钢瓶，比如底部的固定装置以及各种管路，都必须在钢瓶放入前进行完整的安装和气密性检查。大直径储气瓶底端通过支座安装与井底，上端通过法兰盘固定于外围套筒上端。

第三步，装上盖板，这一步相当于进行封口工作，井下部分安装工作结束。储气瓶通过由压力阀和安全阀组成的进排气管路与其它压力容器相连，储气瓶底端采用压力阀门和管道组成的管路，实现气瓶内部定期排污和干燥处理。使用时，该装置首先通过空气压缩机将天然气通过进气阀门管路，压缩至25MPa后密闭储存于储气瓶中，完成CNG储存过程。

第四步，配件组装，这一步主要包括井上部分各种阀体以及管路的安装。排气时，通过安装有压力调节阀的排气阀们组件，将CNG以0～25MPa之间的任意压力排出，完成CNG的排出过程；对气瓶进行维护或定期检验时，可依据实际情况，操作人员至井下完成维护或检验，或者将储气瓶拆卸吊离井口，按常规气瓶检验方法，完成气瓶的各项检验(如磁粉探伤、超声波探伤及表面处理等)。

在天然气储运的整个系统中，本发明提供的新型储气井可在城市的天然气加气门站、CNG标准加气站、天然气加气母站以及天然气加气子站等领域广泛使用。

本发明使用的原材料符合DOT-3AAX标准的适用于25MPa储存压力，直径为Φ559mm～Φ910mm的储气瓶用无缝钢管，该材料的规格为：外径×最小壁厚×长度＝559～910mm×26.5～33.5mm×6000～12350mm。目前，天津钢管公司720机组能热轧长度范围为6000～9000mm的储气瓶管；衡阳钢管公司720级组可以热轧长度范围为6000～12350mm的全系列规格的储气瓶用无缝钢管。

Claims (2)

1.一种大口径压缩天然气储气井，其特征在于：包括固井铸管(1)、固井水泥层(2)、干燥管路(3)、干燥管路阀门(4)、进出气管路阀门(5)、压力表(6)、安全阀(7)、主控阀门(8)、排污管路(9)、排污管路(10)、储气瓶(11)、固定位置(12)；储气瓶(11)下端安装于底部支撑法兰上，储气瓶(11)上部采用法兰、销钉固定于储气瓶瓶口密封法兰上，固井铸管(1)和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构；储气瓶瓶与固井铸管空间安装有干燥管路(3)，上端连接有干燥管路阀门(4)，通风循环起干燥作用；连接储气瓶(11)上端端口设置主控阀门(8)，主控阀门(8)连接有安全阀(7)，压力表(6)，进出气管路及进出气管路阀门5；增压、深度脱水后的压缩天然气从储气瓶口进出气管路阀门5输入储气瓶内，同样通过进出气管路阀门(5)充入CNG汽车；储气瓶在工作时，经过净化加压后的压缩天然气通过储气井的进气口进入储气瓶储存；储气瓶内设置有通达井身底部的排污管路(9)，上端连接有排污管路阀门(8)；储气瓶(11)内设置有通达储气瓶(11)底部的排污管路(9)，排污管路(9)与顶部的排污管路阀门(10)连接，储气瓶瓶口设置进排气口，储气瓶在工作时，低压气源经过净化加压后变成高压天然气；然后高压天然气通过储气瓶的进气口进入储气瓶储存，气体压力小于等于25MPa加气时，储气瓶通过排气口给CNG汽车加气，储气瓶中气体压力随给CNG汽车加气而不断降低，排液管能够定期排出储气井中积液，防止腐蚀储气瓶壁；储气瓶长度6～13m，储气瓶的最大水容积可以达到4个立方米。

2.一种权利要求1所述的大口径压缩天然气储气井的安装方法，其特征在于：安装包括四步：

(1)在地面往下挖掘6～13m深度的坑，然后埋设离心铸管，为储气瓶的放入制造充足的空间；

(2)放入储气瓶，此时放入的储气瓶已经是安装有各种附件的储气瓶，

(3)装上盖板，这一步相当于进行了封口工作，井下部分安装工作结；

(4)配件组装，包括井上部分各种阀体以及管路的安装。

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