CN102829320B

CN102829320B - 智能感知型压缩天然气大容积瓶式抗爆泄压地下储气井

Info

Publication number: CN102829320B
Application number: CN201210333749.9A
Authority: CN
Inventors: 黄重国; 张兰江; 袁清华; 靳舜尧; 宋鉴
Original assignee: SHENGZE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENGZE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: CN102829320A

Abstract

一种智能感知型压缩天然气大容积瓶式抗爆泄压地下储气井，属于压缩天然气储气装备技术领域。该储气井包括：土层、钢筋混凝土抗爆层、泄压吸能板、井体上盖板、扶梯、安全阀、进出气管路装置、主控阀、地上排污管路装置、通风口、二级泄压舱、泄压孔、可燃气体检测器、大容积储气瓶、瓶底排污管装置、支撑底座、下联接法兰、上联接法兰。优点在于，将大容积整体瓶式储气单元置于地下，配以抗爆泄压式结构和可燃气检测器等传感元件，结构简单、安全可靠、实时监控、事故可控、维护便捷、经济效益显著等。

Description

智能感知型压缩天然气大容积瓶式抗爆泄压地下储气井

技术领域

本发明属于压缩天然气（CNG）储气装备技术领域，特别是提供了一种智能感知型压缩天然气大容积瓶式抗爆泄压地下储气井。为天然气加气站CNG的储存提供一种安全可靠性能高，便于安装、维修、检验，低运营成本的储气装置及储气方式。本发明的优点在于将大容积整体瓶式储气单元置于地下，配以抗爆泄压式结构和可燃气检测器等传感元件，结构简单、安全可靠、实时监控、事故可控、维护便捷、经济效益显著等。

背景技术

目前，我国CNG加气站（标准站、子站）普遍采用CNG地面储气瓶组和CNG高压气地下储气井来储存压力为25MPa的CNG。

CNG储气瓶组是通过气路将多个CNG储气瓶连接成一个整体的固定储气装置，其优点是储气瓶易于制造，维护方便。但由于近年来我国相继发生过多起加气站储气瓶的爆炸事故，增加了人们对加气站建设的心理压力，此外CNG地面储气瓶组占地面积大、与站外构筑物的防火间距大、安全性差、一旦发生爆炸事故危害范围广且易受明火或电磁干扰等环境因素的制约，虽已经广泛使用多年但仍未形成统一的行业标准。

CNG高压气地下储气井通常采用外直径为177.8mm~273mm的非承压无缝钢管（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），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。由于高压气地下储气井的井体缺乏直接、可靠的检测手段，随着使用年限的增加，各类潜在的安全问题逐渐暴露。其主要存在以下不足：

（1）安全性能差：高压气地下储气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，井管易腐蚀失效，缺乏对横向冲击的保护且受力复杂，储气管或结箍容易发生断裂，造成压缩天然气泄漏，储气井彻底报废，甚至储气井爆炸等重大事故。

（2）储气井体容易上串：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。

（5）选址困难，对地质结构要求高：以高压气地下储气井作为储气设施的加气站在建站之前，要对该站选址地区的地下地质构造进行详细的调研和勘探，避免地下有断层、溶洞、煤矿采空区，以免投资过大，不但增加了前期论证的成本，也使其对选址地区有了更高的要求，增加了选址的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能感知型压缩天然气大容积瓶式抗爆泄压地下储气井，克服了上述CNG加气站现有储气装备安全性能差、储气井体容易上串、井下装置泄漏难于维修、选址困难，对地质结构要求高等缺陷。

本发明是将大容积储气瓶置于地下，用于存储压缩天然气的储气装置（如图1）。

本发明的结构主要包括：土层1、钢筋混凝土抗爆层2、泄压吸能板3、井体上盖板4、扶梯5、安全阀6、进出气管路装置7、主控阀8、地上排污管路装置9、通风口10、二级泄压舱11、泄压孔12、可燃气体检测器13、大容积储气瓶14、瓶底排污管装置15、支撑底座16、下联接法兰17、上联接法兰18。大容积储气瓶14下端通过螺栓、下联接法兰17固定在支撑底座16上；大容积储气瓶14上端采用螺栓、上联接法兰18与吸能泄压板3固联；井体采用钢筋混凝土结构，起固井和防火抗爆作用；泄压吸能板3和井体上盖板4组成一级泄压舱，泄压以后的气流通过泄压孔12进入二级泄压舱11，实现二级泄压的作用，最后通过通风口10释放在大气中；大容积储气瓶14上端端塞处设置主控阀8，主控阀8联接安全阀6和进出气管路装置7；增压、深度脱水后的压缩天然气从进出气管路装置7输入大容积储气瓶14内存储，同样大容积储气瓶14内的压缩天然气通过进出气管路装置7充入CNG汽车，为其加气；大容积储气瓶14底端内置排污管，排污管与储气瓶底外部的排污阀组成瓶底排污管装置15；大容积储瓶底排污管装置15通过管路与地上排污管路装置9相连，能够定期排出大容积储气井中的积液(如水等)，防止腐蚀储气瓶壁；可燃气体检测器13能在第一时间发现燃气的泄漏情况，便于及时采取有效的控制措施；大容积储气瓶14的原材料为符合DOT-3AAX、ASME标准适用于25MPa存储压力直径为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。

与CNG加气站现有储气装备相比，本发明主要有如下技术优势：

（1）高压储气单元采用整体式结构，结构简单，安全可靠：与高压气地下储气井相比，本发明的高压储气单元采用整体式储气瓶取代石油套管接箍复杂的连接工艺，不仅结构简单、拆装方便，而且更为重要的是消除了储气井在使用过程中出现的井管上爬或下沉现象，安全性和可靠性显著提高。在设计过程中，本发明充分考虑了爆炸事故的影响因素，其储气单元置于地下，井体结构采用防爆和二级泄压的结构设计，一旦发生爆炸，一部分爆炸冲击能量能迅速被防爆层和泄压吸能层所吸收，地面在冲击波作用下仅会有轻微振动，能有效控制爆炸事故的危害范围。

（2）能够进一步缩小与站外设施、建构筑物之间的防火间距，缓解日益紧张的城市用地需求矛盾，建站选址容易，对地质结构要求不高，施工简单，总体投资成本低：本发明主要是参照现行国家标准《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）、《建筑设计防火规范》（GB GB50016-2006）和《汽车用燃气加气站技术规范》（CJJ84-2000）等有关规定对其防火间距进行了量化分析，由于本发明采用二级泄压结构，燃气泄漏而引发的火灾事故中，热辐射强度较低，因此大幅较低了防火间距的大小。

（3）泄漏检修便捷、可靠，维护方便：本发明装配了可燃气体检测器，能在第一时间发现燃气的泄漏情况，及时采取有效的控制措施；此外还可以采用现有的长管拖车气瓶监检体系和标准即可对其实施监检，可靠性高，检修人员可以方便的进入地下进行检测，如果一旦出现安全泄露问题，可以很方便的将储气瓶吊出进行检修或者更换。

（4）受外界环境影响和干扰小，增加了在使用过程中的安全系数：本发明将储气单元至于恒定的地下环境中，外界环境对其影响较小，能有效的抗静电、抗雷电、抗紫外线和电磁辐射等干扰，始终处于一个稳定的工作环境中，运行效率和安全系数较高。

附图说明

图1为智能感知型压缩天然气大容积瓶式抗爆泄压地下储气井的结构示意图。其中，土层1、钢筋混凝土抗爆层2、泄压吸能板3、井体上盖板4、扶梯5、安全阀6、进出气管路装置7、主控阀8、地上排污管路装置9、通风口10、二级泄压舱11、泄压孔12、可燃气体检测器13、大容积储气瓶14、瓶底排污管装置15、支撑底座16、下联接法兰17、上联接法兰18。

具体实施方式

图1为本发明的一种具体实施方式。将大容积储气瓶置于地下，用于存储压缩天然气的储气装置。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压缩天然气储运领域广泛使用。

本发明的结构主要包括：土层1、钢筋混凝土抗爆层2、泄压吸能板3、井体上盖板4、扶梯5、安全阀6、进出气管路装置7、主控阀8、地上排污管路装置9、通风口10、二级泄压舱11、泄压孔12、可燃气体检测器13、大容积储气瓶14、瓶底排污管装置15、支撑底座16、下联接法兰17、上联接法兰18。大容积储气瓶14下端通过螺栓、下联接法兰17固定在支撑底座16上；大容积储气瓶14上端采用螺栓、上联接法兰18与吸能泄压板3固联；井体采用钢筋混凝土结构，起固井和防火抗爆作用；泄压吸能板3和井体上盖板4组成一级泄压舱，泄压以后的气流通过泄压孔12进入二级泄压舱11，实现二级泄压的作用，最后通过通风口10释放在大气中；大容积储气瓶14上端端塞处设置主控阀8，主控阀8联接安全阀6和进出气管路装置7；增压、深度脱水后的压缩天然气从进出气管路装置7输入大容积储气瓶14内存储，同样大容积储气瓶14内的压缩天然气通过进出气管路装置7充入CNG汽车，为其加气；大容积储气瓶14底端内置排污管，排污管与大容积储气瓶底外部的排污阀组成瓶底排污管装置15；大容积储瓶底排污管装置15通过管路与地上排污管路装置9相连，能够定期排出储气井中的积液(如水等)，防止腐蚀储气瓶壁；可燃气体检测器13能在第一时间发现燃气的泄漏情况，便于及时采取有效的控制措施；大容积储气瓶14的原材料为符合DOT-3AAX、ASME标准适用于25MPa存储压力直径为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。

Claims

1.一种智能感知型压缩天然气大容积瓶式抗爆泄压地下储气井，包括土层、钢筋混凝土抗爆层、泄压吸能板、井体上盖板、安全阀、进出气管路装置、主控阀、大容积储气瓶、支撑底座、下联接法兰、上联接法兰；大容积储气瓶（14）下端通过螺栓、下联接法兰（17）固定在支撑底座（16）上；大容积储气瓶（14）上端端塞处设置主控阀（8），主控阀（8）联接安全阀（6）和进出气管路装置（7）；增压、深度脱水后的压缩天然气从进出气管路装置（7）输入大容积储气瓶（14）内存储，同样大容积储气瓶（14）内的压缩天然气通过进出气管路装置（7）充入CNG汽车，为其加气；其特征在于：还包括扶梯、地上排污管路装置、通风口、二级泄压舱、泄压孔、可燃气体检测器、瓶底排污管装置；大容积储气瓶（14）上端采用螺栓、上联接法兰（18）与吸能泄压板（3）固联；井体采用钢筋混凝土结构，起固井和防火抗爆作用；吸能泄压板（3）和井体上盖板（4）组成一级泄压舱，泄压以后的气流通过泄压孔（12）进入二级泄压舱（11），实现二级泄压的作用，最后通过通风口（10）释放在大气中；大容积储气瓶（14）底端内置排污管，排污管与储气瓶底外部的排污阀组成大容积储瓶底排污管装置（15）；大容积储瓶底排污管装置（15）通过管路与地上排污管路装置（9）相连，能够定期排出大容积储气井中的积液，防止腐蚀储气瓶壁；可燃气体检测器（13）能在第一时间发现燃气的泄漏情况，便于及时采取有效的控制措施。

2.根据权利要求1所述的地下储气井，其特征在于：所述的大容积储气瓶（14）的原材料为符合DOT-3AAX、ASME标准适用于25MPa存储压力直径为Φ559mm～Φ910mm的储气瓶用无缝钢管；无缝钢管的规格为：外径×最小壁厚×长度=559～910mm×26.5～33.5mm×6000～12350mm。

3.根据权利要求1所述的地下储气井，其特征在于：所述的大容积储气瓶置于地下，用于存储压缩天然气。