【正文】 氣 系指采氣結(jié)束后，為維持一定的地層壓力而留在儲氣層中的那部分氣，此壓力應(yīng)滿足最低采氣壓力的要求，還能控制地層中底水上升；有效氣則是指每年注入儲氣庫，并從中才出的那部分氣，又稱工作氣。 氣墊氣量越大，所維持的地層壓力越高，就能減少采氣井井?dāng)?shù)，并為采出氣提供較高的壓力。但隨著氣墊氣量的增加，儲氣庫的有效氣量相應(yīng)減少，即儲氣層工作的有效 10 容積相應(yīng)減少，而且用于氣墊氣的費用 (含氣墊氣本身的成本費和注入地層的費用 )也會增加。根據(jù)國外統(tǒng)計資料，氣墊氣量和有效氣量的比值為 60%～ 140%。 ⑵ 采出氣外輸壓力 采出氣外輸壓力主要取決于儲氣庫與輸氣干線之間連接管道的摩阻和節(jié)點處的壓力。而兩者都可以隨設(shè)計條件而變化，所以確定外輸壓力使，應(yīng)該（也可能）兼顧最小采氣壓力的取值。當(dāng)外輸距離不太長時（包括儲氣庫至輸氣干線的節(jié)點，節(jié)點至城市門站或供配氣站），應(yīng)使最小采氣壓力高于外輸壓力，利用地層壓力將采出氣輸進輸氣干線；當(dāng)采出氣外輸距離很長，需要通過增壓來達到必要的外輸壓力時，外輸壓力、最小采氣壓力應(yīng)與壓縮比相匹配。 ⑶ 采氣井井?dāng)?shù) 采氣井井?dāng)?shù)取決于儲氣庫的日供氣量和單井產(chǎn)氣量。前者由整個輸配系統(tǒng)的供、需物料平衡來確定，后者則與采氣壓力密切相關(guān)。顯然采氣壓力越高則單井產(chǎn)量越高，在總供氣量一定的前提下，采氣井的井?dāng)?shù)就可以減少、鉆井費用、井場及氣管網(wǎng)實施的投資均可以相應(yīng)的減少。但最小采氣壓力是靠氣墊氣來維護的，要減少采氣井井?dāng)?shù)就得靠增加氣墊氣量，所以采氣井井?dāng)?shù)同最小采氣壓力一樣，與氣墊氣量之間存在著相互制約的關(guān)系。 壓縮比 在地下儲氣庫地面工程中，用于天然氣增壓的壓實功 是最大的動力消耗。適宜的壓縮比對節(jié)能降耗和合理分配壓縮級數(shù)都很重要。一般地下儲氣庫都設(shè)置注氣壓縮機。井口處的最大注氣壓力是有地層的特性決定的，詞壓力可以推算注氣 =壓縮機出口壓力。出口壓力一定通過優(yōu)選入口壓力來確定適宜的壓比。壓縮機入口壓力與輸氣干線至儲氣庫節(jié)點處的管壓相對應(yīng)嗎，節(jié)點處的管壓既要與輸氣干線系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，又要兼顧注氣壓縮機合理的壓比。在多數(shù)情況下輸氣干線與儲氣庫之間是通過單線連接，接點處的壓力左右著采出氣的外輸壓力，也影響著最小采氣壓力。 流程選擇 地下儲氣庫的地面工程包括以 下組成部分：壓縮機車間、凈化裝置、集氣配氣站、井口裝置、注采氣管網(wǎng)和與干線連接的管線。 11 注氣流程 注氣流程有兩種基本形式：靠注氣壓縮機增壓注氣、靠輸氣干線的管壓注氣。兩種流程的差別在于是否設(shè)置注氣壓縮機 ,這需要結(jié)合整個輸配系統(tǒng)全面考慮 ,只有當(dāng)儲氣庫與輸氣干線連接處的管壓高于最大注氣壓力時 ,才能不設(shè)注氣壓縮機 。顯然 ,在大多數(shù)情況下需要設(shè)置注氣壓縮機 .當(dāng)儲氣庫與輸氣干線的增壓站相距不遠時 ,可考慮將注氣壓縮機放在增壓站 ,共用水、電等配套工程以簡化儲氣庫的流程和節(jié)約整個輸配氣系統(tǒng)的總投資。 （ 1）靠注氣壓縮機增壓注氣 輸氣干線 緩沖凈化 壓縮機 冷卻凈化 配氣計量 注氣井 （ 2）靠注氣壓縮機增壓注氣 輸氣干線 緩沖凈化 配氣閥組 注氣井 采氣流程 （ 1）完全依靠地層的壓力將采出氣輸至輸氣干線。 采氣官網(wǎng) 輸氣干線 集氣、調(diào)壓、計量 凈化 氣井 （ 2）靠地層壓力和外輸壓縮機將采出氣輸至輸氣干線 12 采氣官網(wǎng) 輸氣干線 集氣、調(diào)壓、計量 壓縮機 凈化 氣井 兩種流程的 差別在于是否設(shè)置外輸氣壓縮機。多數(shù)情況下，當(dāng)最低采氣壓力高于外輸所需壓力，可不設(shè)外輸壓縮機，以簡化流程，節(jié)省地面工程投資和動力消耗。 在下列條件下設(shè)外輸氣壓縮機：輸氣干線的管壓很高，采出氣如果單靠地層壓力外輸則要求過多的氣墊氣量；需要深度回收采出氣中的天然氣凝液采用壓縮 膨脹機制冷。 13 第四章 地下儲氣庫在 CNG 行業(yè)的應(yīng)用 地下儲氣庫除了廣泛用于城市供氣調(diào)峰設(shè)施外 ,在 CNG行業(yè)也非常實用。只是在 CNG行業(yè)地下儲氣庫的規(guī)模非常小，通常我們利用鉆井技術(shù)建造地下 儲氣井，由于地下儲氣井建造成本低，占地面積小，安全性能高，故成為國內(nèi) CNG 加氣站首選的儲氣方式。 由于 CNG 技術(shù)在各地廣泛應(yīng)用，因此帶動 CNG 加氣站大量建設(shè)和運營。故 CNG 地下高壓儲氣井近年來也得到了全面的發(fā)展，他是我國石油天然氣工業(yè)開采技術(shù)成功經(jīng)驗與地下儲氣新技術(shù)的完美結(jié)合。目前，該技術(shù)已列入石油天然氣行業(yè)標準《高壓地下儲氣井》（ SY/T65352021）中。經(jīng)過 10 多年的開發(fā)研究和應(yīng)用，目前已基本趨于完善，其安全性高等顯著優(yōu)點受到 CNG汽車加氣站建設(shè)單位和消防安全管理部門的廣泛關(guān)注和認可。目前 全國已有 300 多座加氣站使用此方法，地下儲氣井的保有量已超過 1000 口。 高壓地下儲氣井的特點及技術(shù)指標 通過鉆井工藝建造的地下儲氣井，將 CNG 在地下 100～ 250m深處，徹底杜絕了地面隱患，具有安全性高、占地面積小、設(shè)備布局每個等特點，現(xiàn)已成為國內(nèi) CNG 加氣站的首選儲氣方式。 地下儲氣井的特點 地下儲氣井泄漏隱患點大為的減少，加氣站安全可靠性提高，便于操作，使用方便，免維護；不受環(huán)境影響，抗靜電，抗雷電；每口井占地面積≤ 1m；運行成本低；排水徹底，消除積水造成的設(shè)備腐 蝕因素，杜絕惡性事故發(fā)生，事故影響范圍小。 主要技術(shù)指標 井管（ TP8OCQJ 儲氣井專用套管）外徑： ～ ；單井容積： 1～ 10m3；井深： 100～ 250m；額定壓力： 25Mpa；儲存介質(zhì)：符合國際《車用壓縮天然氣》（ GB180472021）規(guī)定的天然氣。 14 儲氣井的結(jié)構(gòu)與工藝 儲氣井的結(jié)構(gòu) 將儲氣井、井口控制裝置及配套管道連接即可組成小型地下儲氣庫，它是根據(jù)配套管道所能承受的壓力，利用壓縮機將需要儲存的氣體儲存子啊儲氣井內(nèi)。該技術(shù)是 20世紀 90 年代初期開始在不斷實踐探索的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)的新型儲氣技術(shù)。在選定的地址，采用是有鉆井技術(shù)，將符合國際 API 標準的外徑為 ～ 的石油套管，按螺紋連接方式連接后深埋與地下的若干口深度為 200～ 500m的井中，其中井的深度和數(shù)量根據(jù)所需儲氣量而定。井與井的中心距為 1～ 4m，間距是根據(jù)井的直徑、數(shù)量及地質(zhì)情況綜合確定。每口井由多根套管通過螺紋連接，并用耐高壓的專用密封脂進行密封，套管最底部為封頭，最上端為井口裝置，套管外壁與底層之間的環(huán)形空間使用水泥加以封固的保護層。井口裝置上安裝有控制閥 件，專用排污裝置（主要用于排出井內(nèi)殘夜）、壓力表。多個這樣的儲氣單元由地面管道連接組成小型地下儲氣庫。單口井裝置如圖： 圖 單口井裝置圖 儲氣工藝 當(dāng)城市燃氣用氣處于低峰時，城市燃氣的用氣量小于輸氣管道的供氣量，此時利用 15 壓縮機將多余的天然氣加壓到 25 Mpa ，通過分配系統(tǒng)儲存到高壓儲氣井中。當(dāng)城市燃氣處于用氣高峰時，城市燃氣的用氣量大于輸氣管道的供應(yīng)量，要將高壓地下儲氣井儲存的高壓氣釋放出來，即通過調(diào)壓裝置將高壓氣降壓后送入城市燃氣管網(wǎng)中 。小型地下儲氣庫的工藝流程如下圖： 圖 小型地下儲氣庫的工藝流程圖 《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》（ GB50156）在條文說明中對儲氣井作了充分的肯定，它具有占地面積小、運行費用低、安全可靠、操作維護簡便和事故影響范圍小等優(yōu)點。全國目前利用高壓儲氣井實現(xiàn)城市燃氣調(diào)峰只有一例，在四川省閬中市，這為我們進行這方面的研究積累了寶貴的經(jīng)驗，比如套管選型、運行情況、單口井的容積、單口井的儲氣量、安全間距的確定等。 閬中市天然氣儲配站及加氣站工程，建成于 2021 年。閬中市在建設(shè)地下儲氣井工程 的設(shè)計和施工中，按 GB50156— 2021《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》和 GB50028— 93《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》（ 2021 年版）執(zhí)行，其防火間距為距一類民用建筑及明火點不小于 22m；井管材料及管件采用 ～ — 1982《石油井口裝置》規(guī)定的油井套管及管件；井管和上下封頭采用螺紋連接，并用密封脂加聚四氟乙烯密封帶密封，設(shè)計壓力為 32Mpa ，最大儲氣壓力為 25Mpa ；單口井容積為 10 3m ；井管中心距≥ 1m；井管強度試驗壓力為 倍設(shè)計壓力，試驗介質(zhì)為潔凈水；井管嚴密性試驗壓力為設(shè)計壓力。試驗介質(zhì)為干燥潔凈的氮氣。 地下儲氣井的關(guān)鍵技術(shù) 地下儲氣井關(guān)鍵技術(shù)在于井筒的固井技術(shù)。儲氣井建造過程包括鉆井、下井筒及其套管、上套管封頭、下水泥漿小管至井底、配水泥漿并通過水泥漿和水泥漿小管將水泥漿自井底至溢出地面凝固。 目前較為先進的固井技術(shù)采用的是水泥漿自下而上灌注工藝，水泥漿將整個井筒外 16 壁包覆并于井壁緊固成一體，以使井筒固定、穩(wěn)定、可靠，提高井筒的強度 、耐腐蝕性和儲氣的安全性，延長其使用壽命，降低維護工作量。該技術(shù)具有如下特點：固井工藝先進、可靠，日常維護保養(yǎng)工作量小。它克服了傳統(tǒng)固井方式井筒穩(wěn)定性差、易腐蝕、使用壽命短且儲氣安全性差、維護保養(yǎng)工作量大等缺陷。 地下儲氣井運行事故與對策 儲氣井是埋地壓力容器， SY/T65352021 規(guī)定地下儲氣井使用壽命是 25 年。對一種新的儲氣裝置，要確保其能長期安全穩(wěn)定的運行，出來在建造過程中強調(diào)施工質(zhì)量、使用過程中規(guī)范操作及管理外，了解和掌握儲氣井運行過程中常見的事故與對策也是相當(dāng)重要的。地下儲氣井 常見事故如下： ⑴ 泄漏 泄漏分為兩種情況：井口裝置泄漏和井下泄漏。井口裝置泄漏發(fā) 生在井口封頭與井管連接螺紋處和井口裝置中的閥門、管道處，這類泄漏現(xiàn)象比較容易發(fā)現(xiàn)，也容易處理，一般不會