油气储运专业毕业设计地下储气库的发展现状和未来发展趋势.doc

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1、中国石油大学（华东）毕业设计（论文）题 目：地下储气库的发展现状和未来发展趋势年级专业： 油气储运 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 导师单位： 中国石油大学（华东）论文完成时间： 2012 年 07 月 01 日中国石油大学（华东）毕业设计（论文）任务书1设计(论文)题目： 地下储气库建设的发展趋势 2学生完成设计(论文)期限： 2012 年 4 月 1 日至 2012 年 9 月 日 3设计(论文)课题要求： 近几年来，我国把新建地下储气库作为一个新的发展战略在实施。本设计要求调研国内外相关的文献资料，了解国内外地下储气库的发展和研究现状，并结合中国实际情况，总结出地下储气库建设

2、的发展趋势。 4实验（上机、调研）部分要求内容： 充分调研国内外的文献资料 5文献查阅要求： 1 朱训.中国矿情（第三卷） M.北京：科学出版社，19992 吴忠鹏，贺宇.地下储气库的功能和作用J.天然气与石油， 2004，22（2）：1-43 华爱刚.天然气管道输送M.北京：石油工业出版社，19994 何寿刚，何贵龙，刘建梅.高压储气井在压缩天然气供应站的应用J.煤气与热力，2004，24（5）：362-3655 GB50028-2006,城镇燃气设计规范S6 段常贵.燃气输配（第三版） M.北京：中国建筑工业出版社，20017 张新宇.土壤源热泵地下换热系统温度场分析D. 北京：北京工业大

3、学，20058 杜晓瑞，王桂文，王德良.钻井on根据手册M. 北京：石油工业出版社，20006发 出 日 期： 2012 年 4 月 1 日 7学员完成日期： 2012 年 9 月 1 日指导教师签名： 学 生 签 名： 摘 要 在近20年来的时间里，我国燃气事业取得了快速的发展天然气供需之始终存在不均衡性。近年来，随着全国天然气工业的发展，长距离输气管道建设发展迅猛，但管道下游用户用气的不均衡性加剧了供需矛盾。为了能够长期安全、平稳和可靠的想用户供气，必须要有一定的天然气储备，即把用气低峰时输气系统中富裕的天然气储存在消费中心附近，在用气高峰时用以补充供应气量不足和在输气系统出现故障时保证连

4、续性供气。地下储气库是目前储存天然气最佳的方式，是天然气储运系统的一个重要组成部分。地下储气库经过多年的发展，到目前技术已经成熟，现在正朝着以下趋势发展：加强上下游协调优化，提高储气库的协调能力；加强地下储气库优化管理，提高储气库利用效率；在油藏和含水层地下储气库领域进行试验和摸索；盐穴储气库建设技术将得到进一步发展。关键词:地下储气库、发展现状、发展趋势、建设工艺目 录第一章 地下储气库的现状11.1 地下储气库的历史11.2 国外地下储库发展现状11.3 我国地下储气库的发展现状1第二章 地下储气库的发展趋势32.1 国际技术发展趋势32.2 我国地下储气库建设发展趋势42.3 中国地下储

5、气库建设面临的挑战42.4 中国地下储气库发展展望5第三章 地下储气库建设工艺63.1 地下储气库的作用63.2 地下储气库的类型63.2.1 枯竭油气藏储气库73.2.2 含水层储气库73.2.3 盐穴储气库73.2.4 废弃矿坑储气库73.3 设计原则73.3.1 设计原则83.3.2 参数选择83.3.2.1 最高注气压力与最大储气容量83.3.2.2 最低采气压力及有关参数93.3.2.3 压缩比103.3.3 流程选择103.3.3.1 注气流程11第四章 地下储气库在CNG行业的应用134.1 高压地下储气井的特点及技术指标134.1.1 地下储气井的特点134.1.2 主要技术指

6、标134.2 储气井的结构与工艺144.2.1 储气井的结构144.2.2 储气工艺144.3 地下储气井的关键技术154.4 地下储气井运行事故与对策164.5 安全技术措施174.5.1 提高天然气气质174.5.2 井管材料应符合相应的技术标准174.5.3 加强固井技术处理174.5.4 确保排液管排液畅通174.5.5 完善井管检测技术174.5.6 建立健全相关技术标准174.6 储气井的储气规模18结论与建议20参考文献21致谢22第一章 地下储气库的现状1.1 地下储气库的历史 地下储气库的历史可以追溯到上个世纪初，到目前为止全世界共有地下储气库大约634座。据相关资料查询得知

7、，1915年加拿大在韦林特率先建成了世界上第一座地下储气库；第二年美国在纽约布法罗附近的枯竭气田利用气层建设储气库；在1954年，美国首次利用油田建成储气库；1958年美国又在肯塔基首次建成含水层储气库；1959年前苏联首次建成了盐层地下储气库；1963年，美国在克罗拉多附近建成废弃矿坑储气库。1.2 国外地下储库发展现状 地下储气库经过近100年额发展，技术已逐渐成熟。据不完全统计，到目前为止世界上建有地下储气库634座左右，总的储气能已超过6000108m3，总工作气量6000108m3，占世界总用气量的15%。 目前，世界上的地下储气库主要分布在美国、独联体、加拿大、法国、德国等天然气消

8、费大国。其中，美国拥有地下储气库输了位居世界第一，有地下储气库417座，总储气能力超过2000108m3，工作气量占天然气消费的18%。独联体的地下储气库数量位居世界第二，至1998年底已有47座（其中俄罗斯22座、乌克兰13座、其他国家12座），总储气能力超过1900108m3。另外，加拿大目前建有42座，德国建有41座。欧美等发达国脚埃正在积极寻求更多的地下储气库和扩大现有储气库的储气能力，用于调峰和战略储备。1.3 我国地下储气库的发展现状 我国的地下储气库发展起步较晚，最早的建成的储气库是在20世纪70年代在大庆油田萨尔图，该储气库是利用枯竭的浅气藏建成的，于1983年开始运行。然而真

9、正开始研究地下储气库是在20世纪90年代初，随着陕甘宁大气田的发现和陕京天然气暑期管线的建设，才开始研究建设地下储气库以确保北京。天津两大城市的安全供气。 近年来，随着北京、天津两地区冬季用气量的不断在增大，季节用气调峰负荷加剧，单靠长输管道供气已无法满足需要，为保证北京和天津两大城市的调峰供气，中国石油先后在大港油田利用枯竭的凝析气藏建成了3个地下储气库，即大张坨地下储气库、板876地下储气库和板中北地下储气库。大张坨地下储气库总库容为16108m3，工作气量为6108m3；板876地下储气库总库容为4.65108m3；板中北地下储气库总库容为24108m3，工作气量为11108m3，从而大

10、大缓解了北京、天津两地区冬季的供气压力。第二章 地下储气库的发展趋势2.1 国际技术发展趋势 储气库技术经过50多年的发展，已形成了比较完善的建库技术体系。包括利用油气藏改建地下储气库评价设计与运行技术体系，含水层建库评价、设计技术体系和盐穴储气库建库评价设计技术体系。 储气库技术随着油气田开采技术的发展而发展，并将油气开发的最前沿技术应用于储气库的建设、包括将地震、测井等多种勘探评价技术用于气库的勘探，将地质建模等精细地质描述技术用于储气库的地质评价，将实验分析与数值模拟等油藏工程分析技术用于储气库的设计，水平井、分支井开采技术等钻完井工程技术用于储气库的开采，将声纳技术用于盐穴溶腔形成预测

11、等。随着储气库技术的不断发展完善，储气库建库技术发展出现了以下趋势：趋势之一加强地下储气库的上下游协调优化，提高储气库的协调能力。在储气库运行期间特别强调储气库的协调运行，包括地面地下一体化管理、气库与管网的一体化管理、气库与市场用户一体化管理等。 趋势之二加强地下储气库优化管理，提高储气库的利用率。主要包括加大气库运行压力范围，提高储气库运行效率；优化注采井网与注采量，减少水侵对气库运行的影响；利用焊接注采管柱，提高储气库安全性；提高最大注采速度，加快气库周转；广泛采用新型压缩机、脱水方式；实现储气库的在线监控及远程遥控等。 趋势之三在油藏和含水层储气库领域进行实验和摸索。包括将储气库建设与

12、提高原油采收率相结合的建库技术、大幅度提高单井产能的钻完井技术、减少垫气混相技术、低幅度水平层建库技术、储气库泄漏检测与泡沫堵漏技术和盐穴储气库气囊应用技术等。 趋势之四是盐穴储气库技术得到进一步发展。由于利用盐丘建设储气库技术已经成熟，盐丘建腔将向百万立方米以上大型化溶腔方向发展；盐层储气库技术已经得到快速的发展，但还有很大的发展空间。从厚盐层（500m以上）建库将逐步向200m甚至其以下的薄盐层建库的系列造腔技术、稳定评价技术、泄漏控制与检测技术将会继续得到发展。2.2 我国地下储气库建设发展趋势 我国天然气的主要流向是由北向南，由西向东，天然气的主要消费市场集中在我国的东北地区、环渤海地

13、区和长江三角洲地区，因而应在这些地区统筹规划地下储气库的建设。按目前天然气储气库工作气量约占世界天然气总消费量的15%计算，到2015年，中国天然气消费量达到1500108m3，中国在未来的10年内，将需要建设工作气量为225108m3的地下储气库，预计将需要建设地下储气库2025座。根据我国的具体地质条件和天然气资源与市场的匹配及未来积极利用海外天然气战略部署，预计将在东北、长江中下游、华北和珠江三角洲形成四大区域性联网协调的储气库群。 由于我国目前储气库的建设才刚刚起步，还缺乏建库技术和建库经验，因此应进一步加强建库技术和施工技术的研究，积极寻求与国外有经验的公司合作，提升我过的技术水平。

14、在枯竭油气藏改建地下储气库方面，我国东部地质条件复杂，改建地下储气库的难度较大，应针对复杂断块油气藏的地质条件在注排机理、襂流机理、建库方式、建库周期、井网部署、方案设计和施工技术等方面进行认真的摸索和研究。在盐穴储气库建设方面应在地址选区、区块评价、溶腔设计、造腔控制、稳定性分析、注采方案设计、钻完井工艺等多方面进行深入的研究。在含水层建库方面，中小型盆地储盖组合具有复杂性，水层储气库建设将面临很大的技术难题，应针对其具体情况下力量深入研究。随着今后我国储气库建设步伐的加快，相应的配套技术也应不断提高。2.3 中国地下储气库建设面临的挑战 中国今后一个时期地下储气库建设任务艰巨，主要表现在建

15、库技术的不完善、建库目标资源的缺乏与市场需求之间的矛盾。这种矛盾给中国地下储气库建设带来巨大的挑战，主要挑战如下：中国东部地质条件复杂，利用油气田改建地下储气库的难度大，如何针对中国东部复杂断块油气藏改建地下储气库是面临的技术挑战之一。这一挑战主要表现在中国东部南部地区建库地质目标资源匮乏。中国东部地区是天然气主要消费区，但中国东部断陷盆地形成复杂破碎的断块构造加上储层复杂多变的陆相河流相沉积，使浅层难以寻找到合适的构造，加上中国东部气藏少，没有足够的气田用于建库，而利用复杂储层油藏改建储气库的经验尚不成熟，因此建库存在较大的难度。 中国南方中小型盆地储盖组合的复杂，是含水层储气库建设面临很大

16、的困难，低幅度小构造的含水层建库技术面临挑战。主要体现在南方中小型盆地缺乏完整的含水层构造，非含油气构造储盖组合不完整，储层条件差，不适合建库；油气勘探中对含水层构造研究不深入，给含水层构造的研究带来许多的困难，增加力量勘探的难度，延长了建库周期。 中国盐层资源丰富但建库条件不理想，盐层总厚度大，但单层厚度小，可集中开采的厚度一般不到300m，而在可集中开采的层段却含有大量的夹层，盐层品位50%80%1。这类盐层建库中腔体在密封性。稳定性方面存在一定的风险。2.4 中国地下储气库发展展望 中国的天然气正处于大发展阶段，巨大的国内天然气市场需求将大大推动天然气管道及配套储气库的发展。预测2015

17、年中国天然气的需求量将超过1200108m3，2020年天然气消费量将达到1600108m3。按目前天然气储气库工作量约占世界总天然气消费量20%计算，到2015年，按中国天然气消费量达到1200108m3计算，中国在未来的十年内，将需要建设工作气量240108m3的地下储气库，根据中国的具体地质条件，预计将需要建设地下储气库1520座。到2020年，储气库的工作量将达到320108m3，需要建设的地下储气库将达到30座以上。 根据中国天然气资源与市场的匹配及未来积极利用海外天然气的战略部署，中国将可能形成四大区域性联网协调的储气库群：东北储气库群、长江中下游储气库群、华北储气库群、珠江三角洲

18、LNG-地下储气库群。 中国储气库的发展和完善，将会给中国能源地下储存带来革命性的变化，天然气储气库将从调峰性向战略性延伸及发展，天然气储备技术的发展将带动石油及液态烃类能源地下储备库的建设。 随着中国天然气工业的发展和对能源需求的日益增长，油气消费安全将直接影响中国经济的发展，油气地下储备将在中国的油气消费领域发挥重要的作用。储备需求将会极大推动建库技术的发展，而建库技术的发展反过来又会促进中国油气地下储备库的建设。第三章 地下储气库建设工艺 3.1 地下储气库的作用 地下储气库是将从天然气田采出的天然气重新注入地下可以保存的空间而形成的一种人工气田或气藏。随着社会的发展，天然气的使用量越来

19、越大，这就要求我们必须采用各自措施来提高气藏采收率，且国内外现有的供气系统都一个共同的特点就是天然气消费区与天然气气田相距甚远，就这产生了用气区域与产气不均衡性。而针对各个不同时期对气量的需求量也不相同，我们又必须采取相应的措施满足随时间变化的天然气需求量。解决上面问题现在普遍采用的一种方法就是建立地下储气库。所以，地下储气库的作用主要体现在以下几个方面： 协调供求关系与调峰。地下储气库可以随时调节供气量和消费量间的平衡，解决用户对天然气消费量的不均衡与气源产气量相对均衡的矛盾，提高供气系统的安全可靠性；也可以满足冬季时的峰值的需求，使气源和输气管道系统的运行不受供气负荷波动的影响。地下储气库

20、是城市燃气输配系统中不可缺少的重要环节。 实施战略储备。保证供气的可靠性和连续性，当供气中断时地下储气库可以作为补充气源，抽取天然气，保证供气的连续性和提高供气的可靠性。提高输气效率，降低输气成本。地下储气库可使天然气系统的操作和输气管网的运行不受天然气消费不均衡性的影响，有助于实现均衡性生产和作业；有助于充分利用输气实施的能力，提高管网的利用系数和输气效率，降低输气成本。 影响气价格，实现价格套利。供气与用气双方都可以从天然气季节性或月差价中实现价格套利，从价格波动中获取可观的利润。供气方：天然气在价格较低时，将天然气储存不售或增加储气量，待用气高峰、价格上涨时售出；用气方：在天然气价格较低

21、时购进储存，待冬季或用气高峰、气价上涨时抽出使用（避免高价购气）或出租储气库。 提供应急服务。可以对临时用户或长期用户临时增加的需气量提供应急供气服务2。3.2 地下储气库的类型 目前世界上的主要天然气地下储气库类型包括以下四种：枯竭油气藏储气库、含水层储气库、盐穴储气库、废弃矿坑储气库3。3.2.1 枯竭油气藏储气库 枯竭油气藏储气库利用枯竭的气层或油层而建设，是目前最常用、最经济的一种地下储气形式，具有造价低、运行可靠的特点。目前全球共有此类储气库逾400座，占地下储气库总数的75%以上。 3.2.2 含水层储气库 用高压气体注入含水层的孔隙中将水排走，并在非渗透性的含水层盖层下直接形成储

22、气场所。含水层储气库是仅次于枯竭油气藏储气库的另一种大型地下储气库形式。目前全球共有逾80座含水层储气库，占地下储气库总数的15%左右。3.2.3 盐穴储气库 在地下盐层中通过水溶解盐而形成空穴，用来储存天然气。从规模上看，盐穴储气库的容积远小于枯竭油气藏储气库和含水层储气库，单位有效容积的造价高，成本高，而且溶盐造穴需要花费几年的时间。但盐穴储气的优点是储气库的利用率较高，注气时间短，垫层气用量少，需要时可以将垫层气完全采出。目前世界上有盐穴储气库共44座，占地下储气库总数的8%。 3.2.4 废弃矿坑储气库 利用废弃的符合储气条件的矿坑进行储气。目前这类储气库数量较少，主要原因在于大量废弃

23、的矿坑技术经济条件难以符合要求。 3.3 设计原则 目前，世界上有80%的地下储气库是利用枯竭或半枯竭气层和凝析油气层修建储气库，因为这些气层的物性和动态特征已积累了一定的资料和经验，矿场的已建设备还可以再利用，所以本文就讨论枯竭和半枯竭地下储气库地面工程设计。3.3.1 设计原则 地下储气库地面工程的工艺设计，除应遵循天然气储运设计的原则外，还应遵循以下三点： 、将地下储气库作为一个子系统放在整个天然气输配的大系统中，根据总投资和总消耗功率相对最低的原则，优先选取大系统中各环节间相互制约的基本参数和储气库地面工程的流程形式。如果在已建或部分建成的输配系统中新建地下储气库，则应与已建部分尽可能

24、协调一致。 、地下储气库的地面工程必须与所处地层的勘探、开发、检测和动态分析密切结合。地面工程设计必须以可靠的地质资料作为依据，而地层情况需要在工程投产后，通过生产实践和对地层的检测、分析来检验和修正。储气层所能承担的最大注气压力及最大库容量等基本参数需一定的注采周期才能确定，所以储气库的地面工程长分期建成，一期工程带有探试性（设计的库容量约为理论最大库容量的70%），经试注采，取得必要的数据后，再决定是否上二期工程，原定的设计规模是否需要调整等。 在工程设计上还应考虑到保护地层，即天然气注入地层前须经过净化处理，以免将润滑油和其他杂质带入地层中，影响地层渗透率。设计中必须充分考虑近期工程与远

25、期工程的结合。在一期工程的总图设计中必须为二期工程预留场地；在流程设计中，还要考虑前后衔接和统一。3.3.2 参数选择3.3.2.1 最高注气压力与最大储气容量 储气容量可用下式近似计算：式中：储气容量，； 储气层面积，； 储气层高度，； 储气层含气饱和度； 储气层压力，； 标准状态下的温度（20+273），； 标准状态下的压力，1； 地层温度，； 天然气压缩系数。 在上式中，只有是可以通过改变注气压力进行认为控制的。储层压力与储层容量成正比，对具有一定几何结构和物理性质的储气层，提高储层压力可以增加储气容量，但压力过高又会破环储气层封闭圈的密封性，导致储气泄漏。因此在确定最大注气压力时，既要

26、充分利用储气层的储气能力，又要保护密封性。井口处的最大注气压力可参考以下经验数据： 可取与储气层平均深度等高的水柱静压头，当有5m以上厚度的粘土盖层时，可取压头的1.31.5倍； 可取储气层的原始压力或原始压力的1.15120. 根据国外经验，实际最大注气压力和相应的最大储气容量应通过 注气实践才能确定。在地下储气库投运的前几个注采周期内，最大注气压力一般取最大允许压力理论值的70%左右，通过几个注采周期，在观测、分析和评价储气层密封性的基础上，再确定最大注气压力以及相应的最大储气容量。3.3.2.2 最低采气压力及有关参数 最低采气压力与储层的最低压力是一致的，它与下列参数密切相关。 气垫气

27、量和有效气量 气垫气系指采气结束后，为维持一定的地层压力而留在储气层中的那部分气，此压力应满足最低采气压力的要求，还能控制地层中底水上升；有效气则是指每年注入储气库，并从中才出的那部分气，又称工作气。 气垫气量越大，所维持的地层压力越高，就能减少采气井井数，并为采出气提供较高的压力。但随着气垫气量的增加，储气库的有效气量相应减少，即储气层工作的有效容积相应减少，而且用于气垫气的费用(含气垫气本身的成本费和注入地层的费用)也会增加。根据国外统计资料，气垫气量和有效气量的比值为60%140%。 采出气外输压力 采出气外输压力主要取决于储气库与输气干线之间连接管道的摩阻和节点处的压力。而两者都可以随

28、设计条件而变化，所以确定外输压力使，应该（也可能）兼顾最小采气压力的取值。当外输距离不太长时（包括储气库至输气干线的节点，节点至城市门站或供配气站），应使最小采气压力高于外输压力，利用地层压力将采出气输进输气干线；当采出气外输距离很长，需要通过增压来达到必要的外输压力时，外输压力、最小采气压力应与压缩比相匹配。 采气井井数 采气井井数取决于储气库的日供气量和单井产气量。前者由整个输配系统的供、需物料平衡来确定，后者则与采气压力密切相关。显然采气压力越高则单井产量越高，在总供气量一定的前提下，采气井的井数就可以减少、钻井费用、井场及气管网实施的投资均可以相应的减少。但最小采气压力是靠气垫气来维护

29、的，要减少采气井井数就得靠增加气垫气量，所以采气井井数同最小采气压力一样，与气垫气量之间存在着相互制约的关系。3.3.2.3 压缩比 在地下储气库地面工程中，用于天然气增压的压实功是最大的动力消耗。适宜的压缩比对节能降耗和合理分配压缩级数都很重要。一般地下储气库都设置注气压缩机。井口处的最大注气压力是有地层的特性决定的，词压力可以推算注气=压缩机出口压力。出口压力一定通过优选入口压力来确定适宜的压比。压缩机入口压力与输气干线至储气库节点处的管压相对应吗，节点处的管压既要与输气干线系统协调一致，又要兼顾注气压缩机合理的压比。在多数情况下输气干线与储气库之间是通过单线连接，接点处的压力左右着采出气

30、的外输压力，也影响着最小采气压力。3.3.3 流程选择 地下储气库的地面工程包括以下组成部分：压缩机车间、净化装置、集气配气站、井口装置、注采气管网和与干线连接的管线。3.3.3.1 注气流程 注气流程有两种基本形式：靠注气压缩机增压注气、靠输气干线的管压注气。两种流程的差别在于是否设置注气压缩机,这需要结合整个输配系统全面考虑,只有当储气库与输气干线连接处的管压高于最大注气压力时,才能不设注气压缩机;显然,在大多数情况下需要设置注气压缩机.当储气库与输气干线的增压站相距不远时,可考虑将注气压缩机放在增压站,共用水、电等配套工程以简化储气库的流程和节约整个输配气系统的总投资。 （1）靠注气压缩

31、机增压注气输气干线 缓冲净化 压缩机 冷却净化 配气计量 注气井（2）靠注气压缩机增压注气输气干线 缓冲净化 配气阀组 注气井3.3.3.2 采气流程（1）完全依靠地层的压力将采出气输至输气干线。 采气官网 输气干线 集气、调压、计量 净化 气井（2）靠地层压力和外输压缩机将采出气输至输气干线 采气官网 输气干线 集气、调压、计量 压缩机 净化气井 两种流程的差别在于是否设置外输气压缩机。多数情况下，当最低采气压力高于外输所需压力，可不设外输压缩机，以简化流程，节省地面工程投资和动力消耗。 在下列条件下设外输气压缩机：输气干线的管压很高，采出气如果单靠地层压力外输则要求过多的气垫气量；需要深度

32、回收采出气中的天然气凝液采用压缩-膨胀机制冷。第四章 地下储气库在CNG行业的应用 地下储气库除了广泛用于城市供气调峰设施外,在CNG行业也非常实用。只是在CNG行业地下储气库的规模非常小，通常我们利用钻井技术建造地下储气井，由于地下储气井建造成本低，占地面积小，安全性能高，故成为国内CNG加气站首选的储气方式。 由于CNG技术在各地广泛应用，因此带动CNG加气站大量建设和运营。故CNG地下高压储气井近年来也得到了全面的发展，他是我国石油天然气工业开采技术成功经验与地下储气新技术的完美结合。目前，该技术已列入石油天然气行业标准高压地下储气井（SY/T6535-2002）中。经过10多年的开发研

33、究和应用，目前已基本趋于完善，其安全性高等显著优点受到CNG汽车加气站建设单位和消防安全管理部门的广泛关注和认可。目前全国已有300多座加气站使用此方法，地下储气井的保有量已超过1000口。4.1 高压地下储气井的特点及技术指标 通过钻井工艺建造的地下储气井，将CNG在地下100250m深处，彻底杜绝了地面隐患，具有安全性高、占地面积小、设备布局每个等特点，现已成为国内CNG加气站的首选储气方式。4.1.1 地下储气井的特点 地下储气井泄漏隐患点大为的减少，加气站安全可靠性提高，便于操作，使用方便，免维护；不受环境影响，抗静电，抗雷电；每口井占地面积1m；运行成本低；排水彻底，消除积水造成的设

34、备腐蚀因素，杜绝恶性事故发生，事故影响范围小。4.1.2 主要技术指标 井管（TP8OCQJ储气井专用套管）外径：177.8244.5mm；单井容积：110m3；井深：100250m；额定压力：25Mpa；储存介质：符合国际车用压缩天然气（GB18047-2000）规定的天然气。4.2 储气井的结构与工艺4.2.1 储气井的结构 将储气井、井口控制装置及配套管道连接即可组成小型地下储气库，它是根据配套管道所能承受的压力，利用压缩机将需要储存的气体储存子啊储气井内。该技术是20世纪90年代初期开始在不断实践探索的基础上，研究开发的新型储气技术。在选定的地址，采用是有钻井技术，将符合国际API标准

35、的外径为177.8273.1mm的石油套管，按螺纹连接方式连接后深埋与地下的若干口深度为200500m的井中，其中井的深度和数量根据所需储气量而定。井与井的中心距为14m，间距是根据井的直径、数量及地质情况综合确定。每口井由多根套管通过螺纹连接，并用耐高压的专用密封脂进行密封，套管最底部为封头，最上端为井口装置，套管外壁与底层之间的环形空间使用水泥加以封固的保护层。井口装置上安装有控制阀件，专用排污装置（主要用于排出井内残夜）、压力表。多个这样的储气单元由地面管道连接组成小型地下储气库。单口井装置如图：图4.1 单口井装置图4.2.2 储气工艺 当城市燃气用气处于低峰时，城市燃气的用气量小于输

36、气管道的供气量，此时利用压缩机将多余的天然气加压到25，通过分配系统储存到高压储气井中。当城市燃气处于用气高峰时，城市燃气的用气量大于输气管道的供应量，要将高压地下储气井储存的高压气释放出来，即通过调压装置将高压气降压后送入城市燃气管网中。小型地下储气库的工艺流程如下图：图4.2 小型地下储气库的工艺流程图 汽车加油加气站设计与施工规范（GB50156）在条文说明中对储气井作了充分的肯定，它具有占地面积小、运行费用低、安全可靠、操作维护简便和事故影响范围小等优点。全国目前利用高压储气井实现城市燃气调峰只有一例，在四川省阆中市，这为我们进行这方面的研究积累了宝贵的经验，比如套管选型、运行情况、单

37、口井的容积、单口井的储气量、安全间距的确定等。 阆中市天然气储配站及加气站工程，建成于2004年。阆中市在建设地下储气井工程的设计和施工中，按GB501562002汽车加油加气站设计与施工规范和GB5002893城镇燃气设计规范（2002年版）执行，其防火间距为距一类民用建筑及明火点不小于22m；井管材料及管件采用GB3165.13165.31982石油井口装置规定的油井套管及管件；井管和上下封头采用螺纹连接，并用密封脂加聚四氟乙烯密封带密封，设计压力为32，最大储气压力为25；单口井容积为10；井管中心距1m；井管强度试验压力为1.5倍设计压力，试验介质为洁净水；井管严密性试验压力为设计压力

38、。试验介质为干燥洁净的氮气。4.3 地下储气井的关键技术 地下储气井关键技术在于井筒的固井技术。储气井建造过程包括钻井、下井筒及其套管、上套管封头、下水泥浆小管至井底、配水泥浆并通过水泥浆和水泥浆小管将水泥浆自井底至溢出地面凝固。 目前较为先进的固井技术采用的是水泥浆自下而上灌注工艺，水泥浆将整个井筒外壁包覆并于井壁紧固成一体，以使井筒固定、稳定、可靠，提高井筒的强度、耐腐蚀性和储气的安全性，延长其使用寿命，降低维护工作量。该技术具有如下特点：固井工艺先进、可靠，日常维护保养工作量小。它克服了传统固井方式井筒稳定性差、易腐蚀、使用寿命短且储气安全性差、维护保养工作量大等缺陷。4.4 地下储气井

39、运行事故与对策 储气井是埋地压力容器，SY/T6535-2002规定地下储气井使用寿命是25年。对一种新的储气装置，要确保其能长期安全稳定的运行，出来在建造过程中强调施工质量、使用过程中规范操作及管理外，了解和掌握储气井运行过程中常见的事故与对策也是相当重要的。地下储气井常见事故如下： 泄漏 泄漏分为两种情况：井口装置泄漏和井下泄漏。井口装置泄漏发生在井口封头与井管连接螺纹处和井口装置中的阀门、管道处，这类泄漏现象比较容易发现，也容易处理，一般不会造成严重的后果，关键是加强巡查。井下泄漏发生在井下，可通过储气井充满CNG后不稳压而发现，难度在于不易弄清井下泄漏点位置，因此很难采取补救措施，实践

40、中往往只好采取报废旧井另建新井的办法。 井管爆裂 井管爆裂往往会因腐蚀、氢脆而发生爆裂。若固井质量良好，则爆裂后仅产生天然气泄漏的现象，否则将会导致整个储气井全部拔地腾空，十分危险。预防措施是保证天然气气质以及施工质量。 井管上升或下沉 有些储气井在使用过程中，出现井管慢慢上升的现象，甚至出现处理一次后又继续上升的情况。而有些储气井在使用一段时间后，出现井管下沉的现象。对于这两种情况，如不及时的处理，将会造成连接管道破裂、拉断以及连接箍松动等，导致发生冲管事故，导致大量气体喷出，其后果严重。此种情况多数是固井质量不良导致。4.5 安全技术措施4.5.1 提高天然气气质 确保加气站内井管净化处理

41、后的天然气气质符合国际车用压缩天然气（GB18047-2000）要求，避免水、尘、硫化氢等杂质含量超标，避免高压管道、阀门组件堵塞或失效，杜绝储气井排污管道堵塞、井管管壁腐蚀等情况发生。4.5.2 井管材料应符合相应的技术标准 严格执行SY/T6535-2002，井管应符合相关技术标准的要求，套管钢级应为TP80CQJ，井管应有质量证明文件、试压合格报告等说明其质量完全符合设计要求的文件。4.5.3 加强固井技术处理 储气井井管一般均为做外壁防腐，如地下水中含有酸、碱等腐蚀性物质与其长期接触，就会产生严重的外壁腐蚀，乃至酿成爆管升空事故。因此，要加强固井技术处理。4.5.4 确保排液管排液畅通

42、 储气井排液管堵塞而导致无法排出储气井内积液的现象比较常见，因此，应加强运行管理，特别是配置有气体压缩机的加气站，必须经常检查排液管是否畅通，避免积液腐蚀套管内壁而影响其使用寿命或引发事故。4.5.5 完善井管检测技术 按规定，储气井全面检测周期为六年，必须定期进行井管的无损探伤和测厚检测。而目前这方面尚无完善的检测手段，因此，加强技术研发已经十分紧迫。4.5.6 建立健全相关技术标准 鉴于现行车用天然气标准的水含量检测方法在实际操作中存在一定的难度，因此，必须尽快出台新的可操作性强的国家标准，使对CNG水含量的检测更具有可操作性。4.6 储气井的储气规模 将单口高压储气井近似看成一个高压管束

43、，可以利用下面的计算公式确定储气量： (1)式中 高压储气井储气量（）， 高压储气井的几何容积， 标准状态下温度， 标准状态下压力， 平均储气温度， 运行时最高、最低压力（绝对压力）， 在最大压力下的气体压缩因子 在最小压力下的气体压缩因子 取，由城市输配管网压力确定，取，按以下方法确定：以某天然气为例，临界温度和临界压力分别为、。对比压力按下列公式计算： （2）式中 对比压力 临界压力， 将、代入式（2）中，可得。对比温度按下式计算： （3）式中 对比温度 临界温度， 将,代入式（3）中，可得。 由压缩因子图，可得=0.9. 的计算方法同上，通常可取=1.0。 平均储气温度根据土壤的温度确定，土壤温度分布取决于土壤的结构和组成、地表覆盖和环境气候。根据温