專利名稱：大口徑壓縮天然氣儲氣井及其安裝方法
技術領域：
本發(fā)明屬于壓縮天然氣(CNG)儲氣裝備技術領域，特別是提供了一種壓縮天然氣儲氣井及其安裝方法。為天然氣加氣站CNG的儲存提供一種安全性能高，便于安裝、維修、 檢驗，低運營成本的儲氣裝置及儲氣方式。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用整體瓶式儲氣裝置，結構簡單、可靠性高、泄漏率低、維護便捷、成本比傳統儲氣井降低30%左右，經濟效益顯著等。
背景技術：
在傳統的儲氣井技術條件下，一個天然氣加氣站配置4 6 口儲氣井，用于儲存壓力為25MPa的CNG。儲氣井通常采用外直徑為177. 8mm 273mm的無縫鋼管，無縫管根據 API SPEC 5CT/IS0 11960或GB/T 19830-2005《石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鋼管》、企標等標準進行制造，為非承壓管道。通過結箍連接至80m 250m總長度，參考石油鉆井的方法打入地下密封儲氣，形成1 10立方水容積的儲氣井。目前，國內加氣站建造的傳統儲氣井由儲氣井體、進排氣口裝置、井口裝置等組成，井體由分段井身及分別置于井身上下端的井口封頭和井底封頭等組成，各組件采用套管絲扣結構連接，井體內設置有通達井身底部的排液管，排液管的頂部與儲氣井頂部相通， 適合于各類高壓充氣站使用。儲氣井井口設置進排氣口 ；為排除井內積液，從井口下排液管至井底，通過氣壓排液，經脫硫、增壓、深度脫水后的天然氣從井口進氣端輸入井內，從井口排氣端輸出，充裝入CNG汽車。傳統儲氣井和儲氣方式主要存在以下不足(1)安全性能差常規(guī)井通過結箍將無縫鋼管固連在一起，外壁使用水泥固定于地下，缺乏對橫向沖擊的保護且受力復雜，導致儲氣管或結箍容易發(fā)生斷裂，儲氣井徹底報廢，甚至造成儲氣井爆炸等重大事故。(2)儲氣筒體容易上串由于固井質量不良，有些儲氣井在使用過程中，出現井管慢慢地向上爬或下沉的現象，甚至出現處理一次后又繼續(xù)上爬或下沉的現象。(3)井下裝置泄漏難于維修井口裝置泄漏發(fā)生在井口封頭與井管連結螺紋處和井口裝置中的閥門、管件處，這類泄漏現象比較容易發(fā)現，也較容易處理，一般不致釀成嚴重后果。井下泄漏發(fā)生在井下，可通過儲氣井充滿CNG后，井口壓力表不能穩(wěn)壓而發(fā)現，問題在于很難弄清井下泄漏的確切泄漏位置，也就很難采取有效的補救措施。實踐中往往只好采取報廢舊井，另建新井的作法。(4)無法有效地實施定期檢驗和維護施工人員只能對井口部分進行有效地檢修工作，而對于井下部分，因為進行了密封操作，鋼管外表面無法順利進行檢修，內表面采用石油井的探傷設備檢修，其檢測精度、可靠性等方面都存在問題。這樣，該結構形式存在極大的安全隱患。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種壓縮天然氣儲氣井及其安裝方法，用于天然氣加氣站CNG的儲存的儲氣方法，具有安全性能高，便于儲氣裝置的安裝、維修、檢驗，運營成本低等優(yōu)點。本發(fā)明的儲氣井(如圖1)為氣瓶式CNG儲氣井，是埋于地下用于儲存壓縮天然氣的容器。本發(fā)明的瓶式儲氣井包括固井鑄管1、固井水泥層2、干燥管路3、干燥管路閥門4、 進出氣管路閥門5、壓力表6、安全閥7、主控閥門8、排污管路9、排污管路10、儲氣瓶11、固定位置12(如圖2)；儲氣瓶11下端安裝于底部支撐法蘭上，儲氣瓶11上部采用法蘭、銷釘固定于儲氣瓶瓶口密封法蘭上，固井鑄管1和儲氣瓶瓶口法蘭組成封閉結構；儲氣瓶瓶與固井鑄管空間安裝有干燥管路3，上端連接有干燥管路閥門4，通風循環(huán)起干燥作用；連接儲氣瓶11上端端口設置主控閥門8，主控閥門8連接有安全閥7，壓力表6，進出氣管路及進出氣管路閥門5 ；增壓、深度脫水后的壓縮天然氣從儲氣瓶口進出氣管路閥門5輸入儲氣瓶內，同樣通過進出氣管路閥門5充入CNG汽車；儲氣瓶在工作時，經過凈化加壓后的壓縮天然氣通過儲氣井的進氣口進入儲氣瓶儲存；儲氣瓶11底部設有排污管路9，排污管路9與頂部的排污管路閥門10連接，儲氣瓶瓶口設置進排氣口，通過氣壓排液；經脫硫、增壓、深度脫水后的天然氣從儲氣瓶瓶口進出氣端輸入儲氣瓶瓶內，從儲氣瓶瓶口進出氣端排出， 充入CNG汽車；儲氣瓶在工作時，低壓氣源經過凈化加壓后變成高壓天然氣；然后高壓天然氣通過儲氣瓶的進氣口進入儲氣瓶儲存，氣體壓力小于等于25MI^加氣時，儲氣瓶通過排氣口給CNG汽車加氣，儲氣瓶中氣體壓力隨給CNG汽車加氣而不斷降低，排液管能夠定期排出儲氣井中積液(如水)，防止腐蝕儲氣瓶壁。儲氣瓶長度6 13m，儲氣瓶的最大水容積可以達到4個立方米。本發(fā)明儲氣井的安裝包括四步首先在地面往下挖掘6 1 !深度的坑，然后埋設離心鑄管，為儲氣瓶的放入制造充足的空間；第二步，放入儲氣瓶，此時放入的儲氣瓶已經是安裝有各種附件的儲氣瓶，比如底部的固定裝置，各種管路，都必須在鋼瓶放入前進行完整的安裝。第三步，裝上蓋板，這一步相當于進行了封口工作，井下部分安裝工作結束。第四步，配件組裝，這一步主要包括井上部分各種閥體以及管路的安裝。儲氣井的特點如下所述本發(fā)明有以下優(yōu)點(1)儲氣瓶整體式，結構簡單，可靠性高采用儲氣瓶整體式取代石油套管加結箍復雜的連接工藝，以一個儲氣瓶的整體作儲氣井不僅方便拆裝，更重要的是各部分結構簡單、可靠性高，可以很大程度上降低傳統儲氣井在使用過程中出現的井管上爬或下沉現象。(2)泄漏檢修更便捷傳統儲氣井存在的兩種泄漏反映出來的都是連接不夠牢固。井口裝置泄漏易發(fā)現，也易處理。而在處理井下泄漏情況時，新型儲氣井比傳統儲氣井具有獨特優(yōu)勢，傳統儲氣井因為進行了密封操作，鋼管外表面無法順利進行檢修，無法確定泄漏位置，通常只能報廢，另建新井；而對于新型儲氣井，可以將氣瓶吊出進行檢修，檢修人員也可以方便的進入井下進行檢修，所以無需報廢儲氣井而帶來巨大經濟損失。(3)便于維護無論對于井上的維護還是井下的維護，采用氣瓶整體式儲氣井，如果一旦出現安全問題，可以方便的將氣瓶作為一個整體吊出進行檢修，檢修人員也可以方便的進入井下進行檢修。(4)單位水容積成本可降低30%左右，總體成本優(yōu)勢顯著參照儲氣井經濟成本5 7. 5萬元/水容積，新型儲氣井的水容積如果做到4. 0 個立方(鋼瓶長度約為12. 3米)，儲氣井總體成本可以降低30%左右。


圖1為儲氣井的整體示意圖。其中，固井鑄管(或水泥管)1、固井水泥層2、干燥管路3、干燥管路閥門4、進出氣管路閥門5、壓力表6、安全閥7、主控閥門8、排污管路閥門 9、排污管路10、儲氣瓶11、殼體固定位置12圖2為儲氣井上端示意圖。其中，干燥管路閥門4、進出氣管路閥門5、壓力表6、安全閥7、主控閥門8、排污管路閥門9
具體實施例方式本發(fā)明的儲氣井(如圖1)為氣瓶式CNG儲氣井，是埋于地下用于儲存壓縮天然氣的容器。本發(fā)明的瓶式儲氣井包括固井鑄管1、固井水泥層2、干燥管路3、干燥管路閥門4、 進出氣管路閥門5、壓力表6、安全閥7、主控閥門8、排污管路9、排污管路10、儲氣瓶11、固定位置12(如圖2)；儲氣瓶11下端安裝于底部支撐法蘭上，儲氣瓶11上部采用法蘭、銷釘固定于儲氣瓶瓶口密封法蘭上，固井鑄管1和儲氣瓶瓶口法蘭組成封閉結構；儲氣瓶瓶與固井鑄管空間安裝有干燥管路(3)，上端連接有干燥管路閥門4，通風循環(huán)起干燥作用；連接儲氣瓶11上端端口設置主控閥門8，主控閥門8連接有安全閥7，壓力表6，進出氣管路及進出氣管路閥門5 ；增壓、深度脫水后的壓縮天然氣從儲氣瓶口進出氣管路閥門5輸入儲氣瓶內，同樣通過進出氣管路閥門5充入CNG汽車；儲氣瓶在工作時，經過凈化加壓后的壓縮天然氣通過儲氣井的進氣口進入儲氣瓶儲存，氣體壓力小于等于25MPa，儲氣瓶通過排氣口給CNG汽車加氣；儲氣瓶11內設置有通達儲氣瓶11底部的排液管，排液管的頂部與儲氣瓶頂部相通，儲氣瓶瓶口設置進排氣口，通過氣壓排液；經脫硫、增壓、深度脫水后的天然氣從儲氣瓶瓶口進出氣端輸入儲氣瓶瓶內，從儲氣瓶瓶口進出氣端排出，充入CNG汽車；儲氣瓶在工作時，低壓氣源經過凈化加壓后變成高壓天然氣；然后高壓天然氣通過儲氣瓶的進氣口進入儲氣瓶儲存，氣體壓力小于等于25MPa加氣時，儲氣瓶通過排氣口給CNG汽車加氣， 儲氣瓶中氣體壓力隨給CNG汽車加氣而不斷降低，排液管能夠定期排出儲氣井中積液(如水)，防止腐蝕儲氣瓶壁。儲氣井的具體安裝流程如下所述。包括四步第一步，在地面往下挖掘6 1 !深度的坑，然后埋設離心鑄管(或水泥管)，為儲氣瓶的放入提供充足的空間。儲氣井采用大直徑離心澆鑄鋼管(或水泥管)的形式作為儲氣井外圍套筒，以形成便于大直徑儲氣瓶安裝和下井維修的結構形式。第二步，放入儲氣瓶，此時放入的鋼瓶已經是安裝有各種附件的鋼瓶，比如底部的固定裝置以及各種管路，都必須在鋼瓶放入前進行完整的安裝和氣密性檢查。大直徑儲氣瓶底端通過支座安裝與井底，上端通過法蘭盤固定于外圍套筒上端。第三步，裝上蓋板，這一步相當于進行封口工作，井下部分安裝工作結束。儲氣瓶通過由壓力閥和安全閥組成的進排氣管路與其它壓力容器相連，儲氣瓶底端采用壓力閥門和管道組成的管路，實現氣瓶內部定期排污和干燥處理。使用時，該裝置首先通過空氣壓縮機將天然氣通過進氣閥門管路，壓縮至25MI^后密閉儲存于儲氣瓶中，完成CNG儲存過程。第四步，配件組裝，這一步主要包括井上部分各種閥體以及管路的安裝。排氣時， 通過安裝有壓力調節(jié)閥的排氣閥們組件，將CNG以0 25MPa之間的任意壓力排出，完成 CNG的排出過程；對氣瓶進行維護或定期檢驗時，可依據實際情況，操作人員至井下完成維護或檢驗，或者將儲氣瓶拆卸吊離井口，按常規(guī)氣瓶檢驗方法，完成氣瓶的各項檢驗(如磁粉探傷、超聲波探傷及表面處理等)。在天然氣儲運的整個系統中，本發(fā)明提供的新型儲氣井可在城市的天然氣加氣門站、CNG標準加氣站、天然氣加氣母站以及天然氣加氣子站等領域廣泛使用。本發(fā)明使用的原材料符合D0T-3AAX標準的適用于25MPa儲存壓力，直徑為 Φ559πιπι Φ910πιπι的儲氣瓶用無縫鋼管，該材料的規(guī)格為外徑X最小壁厚X長度= 559 910mm>^6. 5 33. 5mmX 6000 12350mm。目前，天津鋼管公司720機組能熱軋長度范圍為6000 9000mm的儲氣瓶管；衡陽鋼管公司720級組可以熱軋長度范圍為6000 12350mm的全系列規(guī)格的儲氣瓶用無縫鋼管。
權利要求
1.一種大口徑壓縮天然氣儲氣井，其特征在于包括固井鑄管(1)、固井水泥層O)、 干燥管路(3)、干燥管路閥門G)、進出氣管路閥門(5)、壓力表(6)、安全閥(7)、主控閥門 (8)、排污管路(9)、排污管路(10)、儲氣瓶(11)、固定位置(12)；儲氣瓶(11)下端安裝于底部支撐法蘭上，儲氣瓶(11)上部采用法蘭、銷釘固定于儲氣瓶瓶口密封法蘭上，固井鑄管 (1)和儲氣瓶瓶口法蘭組成封閉結構；儲氣瓶瓶與固井鑄管空間安裝有干燥管路(3)，上端連接有干燥管路閥門G)，通風循環(huán)起干燥作用；連接儲氣瓶(11)上端端口設置主控閥門 (8)，主控閥門(8)連接有安全閥(7)，壓力表(6)，進出氣管路及進出氣管路閥門5;增壓、 深度脫水后的壓縮天然氣從儲氣瓶口進出氣管路閥門5輸入儲氣瓶內，同樣通過進出氣管路閥門( 充入CNG汽車；儲氣瓶在工作時，經過凈化加壓后的壓縮天然氣通過儲氣井的進氣口進入儲氣瓶儲存；儲氣瓶內設置有通達井身底部的排污管路(9)，上端連接有排污管路閥門⑶；儲氣瓶(11)內設置有通達儲氣瓶(11)底部的排污管路(9)，排污管路(9)與頂部的排污管路閥門(10)連接，儲氣瓶瓶口設置進排氣口，儲氣瓶在工作時，低壓氣源經過凈化加壓后變成高壓天然氣；然后高壓天然氣通過儲氣瓶的進氣口進入儲氣瓶儲存，氣體壓力小于等于25MPa加氣時，儲氣瓶通過排氣口給CNG汽車加氣，儲氣瓶中氣體壓力隨給 CNG汽車加氣而不斷降低，排液管能夠定期排出儲氣井中積液，防止腐蝕儲氣瓶壁；儲氣瓶長度6 13m，儲氣瓶的最大水容積可以達到4個立方米。
2.—種權利要求1所述的大口徑壓縮天然氣儲氣井的安裝方法，其特征在于安裝包括四步(1)在地面往下挖掘6 1 !!深度的坑，然后埋設離心鑄管，為儲氣瓶的放入制造充足的空間；(2)放入儲氣瓶，此時放入的儲氣瓶已經是安裝有各種附件的儲氣瓶，(3)裝上蓋板，這一步相當于進行了封口工作，井下部分安裝工作結；(4)配件組裝，包括井上部分各種閥體以及管路的安裝。
全文摘要
一種大口徑壓縮天然氣儲氣井及其安裝方法，屬于壓縮天然氣儲氣裝備技術領域。包括固井鑄管(1)、固井水泥層(2)、干燥管路(3)、干燥管路閥門(4)、進出氣管路閥門(5)、壓力表(6)、安全閥(7)、主控閥門(8)、排污管路(9)、排污管路(10)、儲氣瓶(11)、固定位置(12)；儲氣瓶(11)下端安裝于底部支撐法蘭上，儲氣瓶(11)上部采用法蘭、銷釘固定于儲氣瓶瓶口密封法蘭上，固井鑄管(1)和儲氣瓶瓶口法蘭組成封閉結構。優(yōu)點在于，具有安全性能高，便于儲氣裝置的安裝、維修、檢驗，運營成本低。
文檔編號F17C1/00GK102155604SQ20101062386
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者孫會來, 宋鑒, 董紅磊, 袁清華, 靳舜堯, 黃重國 申請人:盛澤能源技術有限公司