CNG加气站地下储气井的建设.docx

CNG加气站地下储气井的建设摘要：该文简述了目前国内CNG储气方式及有关地下储气井的一些建造经验，提出了储气井建造中应值得注意的一些问题。关键词：DOT储气瓶组；ASME容器单元；地下储气井；施工流程1 前言我国汽车用CNG技术，自80年代真正发展、应用起来后，对于天然气代替汽油作为汽车燃料的优点已被人们所共知。天然气以甲烷为主，只有少量其他成分。汽车驱动用时，尾气排放中CO、CH、NOx和COx等有害化合比汽油为燃料的汽车尾气分别降低70%、70%、80%、30%以上，环保效益十分显著。天然气价格比汽油便宜，1Nm3NG相当于1.12L汽油，可以降低运输成本40%左右。H/C值高达4左右，有较高的辛烷值(约为130)，使用起来发动机运行平稳、冷启动性能良好，噪音低，不产生焦油，不积碳，运动部位润油油破坏程度小，磨损减少，不必经常更换火花塞，汽车大修里程能提高20%左右，可降低汽车维修费用约50%，延长汽车发动机的使用寿命。对于缓解能源供需结构不平衡性的矛盾，促进区域性经济快速发展有着十分重要的意义。因此，CNG技术能在全国范围内被广泛应用与推广。2 国内CNG加气站储气现状随着天然气事业的不断发展，CNG加气站储气技术得到不断完善与提高。目前，国际上储气方案主要有DOT (Department of Transportation美国运输部)储气瓶组、ASME (American Society of Mechanical Engineer美国机械工程师协会)容器单元、地下储气井3种方式可供选择。2.1 DOT储气瓶组设计压力为25MPa，初期投资较低，一般不作为地面存储；但其安全系数相对比较低，占地面积大，运行维修成本费用高，每3年必须把单元拆开，需对每只气瓶进行水压试验，没有结构整体性，容器多，接头多，泄漏危险大。2.2 ASME容器单元设计压力27.6MPa，安全系数较DOT储气瓶组高，通常采用地面存储；其占地面积小，初期投资较高，运行维修成本费用低，容器数量少，接头少。2.3 地下储气井设计压力为32MPa，额定工作压力25MPa。储气井深度一般为100m(目前，国内单井最深达500m)；初期投资高，运行维修成本费用低，安全可靠性好，使用年限高达25年以上，其缺点是制造缺陷不能及时发现，排污不彻底，容易对套管造成应力腐蚀。目前，在国内应用较多的储气方案为ASME容器单元储气和地下储气井方式。在CNG储气方案中储气井是最经济的一种储气方式。3 CNG加气站地下储气井工艺设计(1) 设计依据应符合国家及行业现行技术标准：汽车用燃气加气站技术规范CJJ84、汽车加油加气站设计与施工规范GB500156、石油井口装置GB3165、高压气地下储气井SY/T 6535；(2) 储存介质：应符合车用压缩天然气GB 18047中规定的天然气：H2S15mg/m3，露点54；储存压力25MPa。(3) 储气井设计压力32MPa，额定工作压力25MPa。为了提高储气井采气率，一般采用按1:2:3或1:1:1容积比分为高、中、低压3组；(4) 储气井需设进气口、排气口、排污阀、压力表和安全阀；为使井内气体随时保持干燥，还需设排液管；(5) 储气井平面布置要合理，工艺流向直观，安装方便。4 CNG加气站地下储气井施工4.1 工程施工的准备4.1.1 钻井施工主要设备储气井浅层钻机及配件1套、泥浆泵1台、液压钳1套、试压泵1台。4.1.2 工程安装材料(1) 储气井主材的选用应符合高压气地下储气井SY/T 6535中规定要求，井筒采用符合API Spec 5CT(American Petroleum Institute Spec 5CT，美国石油学会套管和油管规范)的要求，直径一般为177.8mm244.5mm，套管钢级应为TP80CQJ，一般选用N80级油气田开采上用的石油套管；(2) 井口、井底封头选用30CrMo或35CrMo锻件加工制作。也有采用1Crl8Ni9Ti，但要求疲劳循环次数应不小于2.5104次，封头材料的实际抗拉强度不应小于880MPa，实际屈服强度比不超过0.90；(3) 阀门根据用途不同，一般选用进口不锈钢针形阀、球阀或截止阀、安全阀，材质为S316、不锈钢：抗震压力表(Y-100/40MPa)。4.2 储气井结构施工流程(1) 储气井采用钻井方式将储气井套管埋于地下，井口装置高于设计地面300mm500mm；(2) 储气井井底需用井底封头堵死，井口用特制井口封头封堵，封头内外均采用防锈漆或聚氨酯材料进行防腐；若遇地层腐蚀性特强，可适当考虑进行牺牲阳极保护。(3) 整个储气井系统采用API标准圆螺纹连接方式；全井井斜程度应控制在20范围内。(4) 套管与管箍采用套管密封加套管专用密封脂密封，密封脂必须涂抹均匀，缠好生料带。扶正后用液压钳卡好，严防错扣。(5) 管作业完成后，进行强度试验。试验介质采用水，要求水质清洁，无腐蚀性；井口安装完毕，向套管内注入清水，用试压泵缓慢加压至20MPa后，稳压20min，观察压力降，确认无明显持续压降后，再加压至37.5MPa，稳压4h，确认无明显持续压降，泄压至26.5MPa，压降1%为合格；(6) 强度试验完毕后，进行固井作业。采用石油钻井固井工艺，配置低密度水泥，根据现场实际情况做水泥浆初凝试验，水泥浆经循环后填满整个井壁环形空间，并从套管外返出地面，回收洗井液；代水泥浆固后，需补灌高密度水泥砂浆至地面。(7) 下排液管：排液管一般选用14-l8无缝钢管或不锈钢复合管，能可靠下到井底、排液彻底、承压高、不易变形，牢固可靠，检修方便；排液管下端以距井底50mm100mm为宜，(8) 井口安装。压力表应安装在醒目、易察处、方便识别的地方；阀门安装应便于操作。(9) 储气井系统确认安装完毕后，进行严密性试验。用压缩天然气注入井内，缓慢置换出井内清水，加压至，保压15min左右并进行初次检查，继续升压至12.5MPa，无异常后，按2.5MPa逐级进行升压，至25MPa，经8h气体温度恒定后，稳压16h无明显压降为合格。将干燥的压缩天然气循环注入井内置换湿燃气，置换二次以上便可交付使用。4.3 工程施工过程中应注意事项(1) 为达到快速、安全、优质、低成本、无污染钻井，适当选用无固相