CN202056502U

CN202056502U - 多瓶组合式大口径压缩天然气储气井

Info

Publication number: CN202056502U
Application number: CN2011201684240U
Authority: CN
Inventors: 黄重国; 袁清华; 靳舜尧; 于孟良; 孙会来; 宋鉴
Original assignee: SHENGZE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Handan Xinze Gas Technology Co Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-05-23

Abstract

一种多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，属于压缩天然气储气装备的优化利用，包括固井支撑、固井水泥层、干燥管路、干燥管路阀门、进出气管路阀门、压力表、安全阀、主控阀门、排污管路阀门、排污管路、储气瓶、固定位置；其特征在于，由2～6储气瓶组合而成，每个气瓶都设置有单独的排污管路(10)及单独的排污管路阀门(9)；同时每一个储气瓶安装有自己的主控阀门(8)，每一个储气瓶均连接在共用的干燥管路(3)及压力表(6)上。优点在于储气效率高、安全性能好、可靠性高、泄漏率低，便于安装、维修、监检，建设成本比传统储气井降低30％～50％，经济效益显著，采用多瓶组合方式可显著增大单井储气量，节约场地等。

Description

多瓶组合式大口径压缩天然气储气井

技术领域

本实用新型属于压缩天然气(CNG)储气装备技术领域，特别是提供了一种多瓶组合式大口径压缩天然气储气井。

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。

传统储气井和储气方式主要存在以下不足：

(1)井下故障难以维修：如果储气井泄露发生在上部连接装置中，这种泄露比较容易发现，也容易处理，可是如果出现在井下泄露。而井上的压力表不能稳压而发现，这就使我们难以确定井下泄露的位置，也就难以找到有效的补救措施。

(2)储气筒体易移动：在使用过程中，可能会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)定期检查和维护困难：因为对井下装置进行了密封处理，所以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。

(4)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，易使储气井报废，甚至产生爆裂。

(5)相对一个储气井的安装，需要每个储气井都要配置相同的设施，各自需要旋挖钻孔，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，相对多管使用来说，浪费材料，浪费资金。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，用于天然气加气站CNG的储存的储气，为天然气加气站CNG的储存提供一种储气效率和安全性能更高，便于安装、维修、检验，低运营成本的储气装置及储气方式。

本实用新型主要在单瓶使用基础上，延伸至2～6瓶组合使用，其优点在于采用多瓶组储气装置，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％～50％，经济效益显著，以及多瓶组合实施方式可显著提高储气效率，增大单井储气量，节约场地等。

本实用新型包括固井支撑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、固定位置12；其特征在于，由2～6储气瓶组合而成，每个气瓶都设置有单独的排污管路10及单独的排污管路阀门)；同时每一个储气瓶安装有自己的主控阀门(8)，每一个储气瓶均连接在共用的干燥管路3及压力表6上。本发明重点提出两个及其以上数目多瓶组合的利用，多瓶组合会更加发挥气瓶式储气井的优势，其组合的思路建立在单瓶式的基础上，多瓶组合式大口径压缩天然气储气井也包括固井支撑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、固定位置12。其中对于固井支撑1的作用也就是取代了原来的固井铸管，因为随着储气井直径的扩大，固井铸管在现阶段工艺是很难轧制出能够满足如何大直径的铸管。其中，考虑到排污的方便可以每个气瓶都设置有单独的排污管路10及单独的排污管路阀门9；同时每一个储气瓶安装有自己的主控阀门8，而干燥管路3以及压力表6却是可以共用的。按照如上所示的组合思路下面进行简单的说明。

对于简单的单瓶式CNG储气井(如图1)，是埋于地下用于储存CNG的容器。单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、排污管路阀门9、排污管路10、储气瓶11、固定位置12。该储气井使用压力25MPa，采用的气瓶外径为Ф559～Ф910mm，最小壁厚为20.6～33.5mm，长度6000～12350mm。

当设计双瓶组合储气井(如图2)时，两个储气瓶可以并行排列，储气瓶下端安设有排污管路10，以及干燥管路3，储气瓶上端设置有主控阀门8。同时采用两个储气瓶共用一个排污管10，并在排污管路上安装有排污管路阀门，可供实时开启关闭，方便及时排污。当需排污时，各自的储气瓶各自排污，互相不影响，在两个储气瓶中间加设一个干燥管路阀门4，这样用一个干燥管对两个储气瓶进行干燥，并在干燥管3上安装有干燥管阀门4，适合及时开启关闭，对两个储气瓶气体进行干燥处理，不易于腐蚀气瓶壁，也可节约成本，其中，单瓶式储气井的固井支撑1可以使用铸管，固井支撑1和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构，增压、深度脱水后的压缩天然气从储气瓶口进出气管阀门5输入储气瓶内，储气瓶瓶口设置进排气口，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。

当采用三个储气瓶作为组合式储气井(如图3)时，三个储气瓶可以成正三角形排列，储气瓶装置下端安设有排污管路10，以及干燥管路3，储气瓶上端设置有主控阀门8。同时也可以采用三个储气瓶各自有一个排污管路，并在排污管路上安装有排污管路阀门，可供实时开启关闭，方便及时排污，也可以根据具体的使用情况设置共用排污管路。在三个储气瓶中间可共用一个干燥管3，这样用一个干燥管对两个储气瓶进行干燥，并在干燥管3上安装有干燥管路阀门4，适合及时开启关闭，对三个储气瓶气体进行干燥处理，不易于腐蚀气瓶壁，也可节约成本。同样固井支撑1和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构，增压、深度脱水后的压缩天然气从储气瓶口进出气管阀门5输入储气瓶内。

当采用四个储气瓶作为组合式储气井(如图4)时，四个储气瓶可以成矩形排列，储气瓶装置下端安设有排污管路10，以及干燥管路3，储气瓶上端设置有主控阀门8。采用四个储气瓶各自有一个排污管路10，并在排污管路上安装有排污管路阀门，可供实时开启关闭，方便及时排污，也可以根据具体的使用情况设置共用排污管路。在四个储气瓶中间共用两个干燥管路3，这样可以保证对储气井充分的干燥，同样在干燥管4上安装有干燥管阀门，适合及时开启关闭，对四个储气瓶气体进行干燥处理，不易于腐蚀气瓶壁，也可节约成本。同样固井支撑1和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构，增压、深度脱水后的压缩天然气从储气瓶口进出气管阀门5输入储气瓶内。

当采用五个储气瓶作为组合式储气井(如图5)时，其排列方式可以将第五个储气瓶放在矩形的中心，同样储气瓶装置下端安设有排污管路10，以及干燥管路3，储气瓶上端设置有主控阀门8。可以采用五个储气瓶各自有一个排污管路，并在排污管路上安装有排污管路阀门，可供实时开启关闭，方便及时排污，也可以根据具体的使用情况设置共用排污管路。在五个储气瓶中间共用两个个干燥管4，这样就可以保证对储气井充分的干燥，同样在干燥管4上安装有干燥管阀门，适合及时开启关闭，对四个储气瓶气体进行干燥处理，不易于腐蚀气瓶壁，也可节约成本。同样固井支撑1和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构，增压、深度脱水后的压缩天然气从储气瓶口进出气管阀门5输入储气瓶内。

当采用六个储气瓶作为组合式储气井(如图6)时，其排列方式可以三个一列，并行排列两列。储气瓶装置下端安设有排污管路10，以及干燥管路3，储气瓶上端设置有主控阀门8。可以采用六个储气瓶各自有一个排污管路，并在排污管路上安装有排污管路阀门，可供实时开启关闭，方便及时排污，也可以根据具体的使用情况设置共用排污管路。在六个储气瓶中间共用两个个干燥管4，这样可以保证对储气井充分的干燥，同样在干燥管4上安装有干燥管阀门，适合及时开启关闭，对四个储气瓶气体进行干燥处理，不易于腐蚀气瓶壁，也可节约成本。同样固井支撑1和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构，增压、深度脱水后的压缩天然气从储气瓶口进出气管阀门5输入储气瓶内。

对于以上多管的组合，尤其是共用一套干燥管和排污管，一定要根据实际情况选择和增加干燥管和排污管数量，以上考虑到的是每个瓶子都尽量独立拥有自己的排污管路而干燥管路尽量的共用，如果用户在使用中对排污管路的要求并不高也可以采用排污管管路共用的设计方法，如双瓶时的情况。另一方面还可以采用更多个气瓶的组合方式，也就是七个、八个、甚至更多气瓶。多瓶组合式储气井采用的储气瓶规格范围为，外径：Ф559～Ф910mm，最小壁厚为20.6～33.5mm，长度为6000～12350mm。对于多瓶组合式储气井可根据具体情况，缩短气瓶长度，以便于井体施工、储气井安装等，降低施工成本。

本实用新型储气井的安装包括四步：

首先在地面往下挖掘6～13m深度的井基体，周围用水泥固井，为所需数量的储气瓶的放入制造充足的空间；其次放入储气瓶，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。然后装上盖板，这一步相当于进行了封口工作，井下部分安装工作结束。最后配件组装，这一步主要包括井上部分各种阀体以及管路的安装，有多少储气瓶就有多少相应的装置安装上，并进行检查。

两个及其以上储气井并用的特点如下所述：

(1)储气瓶整体结构、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)泄露易检修

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。对于多个气瓶时，可同时进行检修，节约了人力资本。

(4)增加储气量，节约成本

多个储气井使用，可以更好的利用空间，在更有限的空间内最大限度的增加储气量，由于多个管路共用干燥管排污管，这样方便使用和控制，并能节约成本，多个储气井共同使用，在采用旋挖钻孔工艺，以及采用高压水泥浆固井，可只用一次，最大限度节约了成本提高了利用率。

(5)单位水容积成本可降低30％～50％，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可做到4～12个立方，储气井总体成本可以降低30％～50％。

本发明的优点在于，储气效率高、安全性能好，便于安装、维修、监检，运营成本低，最大限度节约空间，增加储气量，安全实用。

附图说明

图1为单瓶储气井的整体示意图。其中，固井支撑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为双瓶组合式储气井整体示意图。其中，固井支撑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3为三瓶组合式储气井俯视图，其中，干燥管路阀门4，主控阀门8，排污管路阀门9，储气瓶11。

图4为四瓶组合式储气井俯视图，其中，干燥管路阀门4，主控阀门8，排污管路阀门9，储气瓶11。

图5为五瓶组合式储气井俯视图，其中，干燥管路阀门4，主控阀门8，排污管路阀门9，储气瓶11。

图6为六瓶组合式储气井俯视图，其中，干燥管路阀门4，主控阀门8，排污管路阀门9，储气瓶11。

具体实施方式

本实用新型包括固井支撑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、固定位置12；其特征在于，由2～6储气瓶组合而成，每个气瓶都设置有单独的排污管路10及单独的排污管路阀门9；同时每一个储气瓶安装有自己的主控阀门8，每一个储气瓶均连接在共用的干燥管路3及压力表6上。

本实用新型的单瓶式CNG储气井(如图1)，是埋于地下用于储存压缩天然气的容器。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、排污管路阀门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；储气瓶瓶口设置进排气口，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；储气瓶长度6～12m，储气瓶的最大水容积可以达到4个立方米。

储气井的具体安装流程如下所述。

(1)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)，为合适数量的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。对于安装两个及两个以上的储气井，需要实际计算使用面积，以及正确的安装位置。

(2)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。

(3)安装多于两个储气井时，需要各自检查气密性，以及各自的管路是否密封，阀门是否完好。多个储气井中的相互共用的例如干燥管，排污管，需要进行严格检查。

(4)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

(5)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；

(6)维护保养，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，完成各个气瓶的各项检验(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。

本实用新型使用的原材料符合DOT-3AAX标准的适用于25MPa储存压力，直径为Ф559mm～Ф910mm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×20.6～33.5mm×6000～12350mm。目前，天津钢管公司720机组能热轧长度范围为6000～11000mm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

1.一种多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，包括固井支撑、固井水泥层、干燥管路、干燥管路阀门、进出气管路阀门、压力表、安全阀、主控阀门、排污管路阀门、排污管路、储气瓶、固定位置；其特征在于，由2～6储气瓶组合而成，每个气瓶都设置有单独的排污管路(10)及单独的排污管路阀门(9)；同时每一个储气瓶安装有自己的主控阀门(8)，每一个储气瓶均连接在共用的干燥管路(3)及压力表(6)上。

2.根据权利要求1所述的多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，其特征在于，

当设计为双储气瓶组合储气井时，两个储气瓶并行排列，储气瓶下端安设有排污管路(10)，以及干燥管路(3)，储气瓶上端设置有主控阀门(8)；两个储气瓶均安装在共用的一个排污管(10)上，并在排污管路上安装有排污管路阀门，在两个储气瓶中间加设一个干燥管路阀门(4)，并在干燥管(3)上安装有干燥管阀门(4)，固井支撑1和储气瓶瓶口法兰组成封闭结构。

3.根据权利要求1所述的多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，其特征在于，当采用三个储气瓶作为组合式储气井时，三个储气瓶成正三角形排列，储气瓶下端安设有排污管路(10)，以及干燥管路(3)，储气瓶上端设置有主控阀门(8)；或者采用三个储气瓶各自有一个排污管路，并在排污管路上安装有排污管路阀门，或者根据具体的使用情况设置共用排污管路。

4.根据权利要求1所述的多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，其特征在于，当采用四个储气瓶作为组合式储气井时，四个储气瓶可以成矩形排列，储气瓶装置下端安设有排污管路(10)，以及干燥管路(3)，储气瓶上端设置有主控阀门(8)。

5.根据权利要求4所述的多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，其特征在于，当采用五个储气瓶作为组合式储气井时，其排列方式是将第五个储气瓶放在矩形的中心。

6.根据权利要求1所述的多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，其特征在于，当采用六个储气瓶作为组合式储气井时，其排列方式为三个一列，并行排列两列；储气瓶装置下端安设有排污管路(10)，以及干燥管路(3)，储气瓶上端设置有主控阀门(8)。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的多瓶组合式大口径压缩天然气储气井，其特征在于，储气瓶(11)内设置有通达储气瓶(11)底部的排污管(10)，储气井使用压力25MPa，采用的气瓶外径为Ф559～Ф910mm，壁厚为20.6～33.5mm，长度6000～12350mm。