CNG加氣站地下儲氣井改造方案優(yōu)化分析摘要：介紹了當前CNG加氣站地下儲氣井的改造過程，并就現(xiàn)有的改造方案、工藝進行了分析，結(jié)果認為使用機械切割工藝拆卸井口封頭和在接箍處安裝固井裝置的方案為最優(yōu)。關(guān)鍵詞：CNG加氣站 地下儲氣井 改造 優(yōu)化分析加氣站的儲氣方案一般在“DOT儲氣瓶組(Department of Transportation美國運輸部)儲氣瓶組”、“ASME容器單元ASME (American Society of Mechanical Engineer美國機械工程師協(xié)會)”、“地下儲氣井”這三種中選用。經(jīng)過過多年實踐，社會各界普遍認為“地下儲氣井”儲氣方案具有占地面積很小、有利于站場平面布置、使用年限長、維修費用低、防雷防靜電可靠、更安全的優(yōu)點，所以大多數(shù)加氣站采用“地下儲氣井”儲氣方案。雖然“地下儲氣井”與其他儲氣方案相比有諸多優(yōu)點，但在使用中存在 “探傷”和“內(nèi)窺”不易檢測，不能及時發(fā)現(xiàn)制造缺陷；排污不徹底，易對套管造成應(yīng)力腐蝕；固井質(zhì)量不好，易發(fā)生“冒管”、“球形閥沖開”等惡性事故的缺點。在高壓氣地下儲氣井SY/T6535-2002中明確規(guī)定儲氣井井口裝置的密封結(jié)構(gòu)應(yīng)該是鋼圈法蘭盤聯(lián)接方式，實際上2006年以前所有承建高壓氣地下儲氣井的單位均沒有按照該標準執(zhí)行。為了確保加氣站地下儲氣井安全性能，2008年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局與北京特種設(shè)備檢測中心一起發(fā)布了關(guān)于加強地下儲氣井安全監(jiān)察工作的通知，推廣四川南充儲氣井安全工作試點經(jīng)驗。按通知精神，四川省技術(shù)監(jiān)督局在2010年開展了在用儲氣井安全隱患專項整治工作，并要求在2008年10月31日前建造的儲氣井，且在2010年年底前使用滿三年的在用儲氣井必須完成改造和檢測。近年來我公司加氣站數(shù)量與日俱增，為適應(yīng)發(fā)展需要，加氣站生產(chǎn)工藝也較多樣，我公司標準站、子站在數(shù)量上平分秋色，并且一部分的加氣站在工藝流程上，采用了“地下儲氣井”儲氣方案，所以我們的地下儲氣井也即將開始改造和檢測工作。目前地下儲氣井的改造工藝在國內(nèi)存在多種爭議，焦點是在切割工藝和固井技術(shù)上，選擇怎樣的改造方案，對每一個管理人員來說，無疑是一個新的值得深入學(xué)習(xí)的課題?，F(xiàn)對地下儲氣井改造方案做出以下優(yōu)化分析，望各位同行可以有所借鑒。一、儲氣井基本結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)螺紋式井口結(jié)構(gòu) 鋼圈法蘭盤聯(lián)接地下儲氣井主要由井口裝置、井底封頭、井筒組成（為使井內(nèi)氣體隨時保持干燥，還需設(shè)排液管）。其主要性能參數(shù)如下：直徑一般為177.8mm273.1mm，套管鋼級應(yīng)為TP80CQJ，一般選用N80級油氣田開采上用的石油套管,額定工作壓力25MPa,疲勞循環(huán)次數(shù)不少于2.5104次。改造后井口簡圖 儲氣井結(jié)構(gòu)二、改造施工流程1.現(xiàn)場勘查、測量確定改造初步改造方案；2.改造方案經(jīng)四川省技術(shù)監(jiān)督局審核通過；3.設(shè)備、人員、配件、材料準備；4.停止加氣；5.卸井口配件取排液管，注水排氣；6.強度試壓（鍋檢、用戶、施工三方在場）；注：若試壓發(fā)現(xiàn)存在井下泄漏，儲氣井井口裝置改造停止，需重新測井、打井、固井；7.卸井口封頭；8.井下檢測（中國特檢院）；注：可改造完后再通知中國特檢院進行檢測工作；9.地面加固；10.安裝新井口；11.強度試壓；12.安裝井口配件連接管線；13.排液吹掃、氣密性試壓、交付使用。三、改造方案優(yōu)化分析1.井口封頭拆卸工藝優(yōu)選在施工步驟中第七步，拆卸井口封頭存在兩種方式：一是電加熱拆卸工藝；二是機械拆卸工藝（直接拆卸或是切割拆卸）。機械切割拆卸是較好的方案。電加熱工藝在卸井口工作的應(yīng)用：使用電加熱帶加熱井口封頭地面部分70%左右，套管接箍處受熱膨脹后，旋轉(zhuǎn)卸下井口裝置。機械拆卸工藝在卸井口工作的應(yīng)用接箍處有絲扣：直接拆卸法使用管鉗直接旋轉(zhuǎn)井口裝置，取下井口裝置；切割拆卸法將接箍處外部縱向切割，留余量20微米到30微米（不切割穿）徑向切掉上部井口封頭，其余部分接箍在接口處用工具撬掉，取下井口裝置。目前機械切割拆卸工藝是較好的拆卸方法。因CNG地下儲氣井技術(shù)源自石油鉆井技術(shù)，地下儲氣井采用套管連接，各個套管間采用螺紋連接（連接處稱為“接箍”），所以封頭拆卸時不能破壞套管螺紋。雖然采用電加熱工藝是四川省技術(shù)監(jiān)督局要求采用的拆卸方法,但使用電加熱工藝可使鋼材的力學(xué)性能改變、管鉗卸封頭也可能傷害螺紋，無法判斷事故原因。機械切割拆卸工藝，只縱向切割井口封頭部分接箍，不破壞套管螺紋，這樣避免了電加熱損害鋼材力學(xué)性能，也同時避免了車下井口封頭機械傷害螺紋。2.固井工藝優(yōu)選地面固井按照要求應(yīng)采用加固池法，即在儲氣井所在地面，向下開挖一個加固池，在加固池內(nèi)使用鋼筋編織網(wǎng)混凝土澆灌，加固池土方量不得低于20立方米。固井材料選擇固井方案中主鋼筋、次鋼筋、水泥標號的選擇也很重要，建議主鋼筋不低于f18mm、次鋼筋不低于f14mm，水泥標號不低于C25。固井裝置選擇一是常規(guī)固井方式，在套管上外加抱箍，并在抱箍上加裝預(yù)留小孔與主鋼筋相連，通過抱箍的預(yù)緊力，產(chǎn)生摩擦力固定套管。二是抗拔樁固井方式，在地下儲氣井第一根套管接箍處加裝銷子和插頭，利用拉力桿將第一根套管的接箍固定在水泥基座上。三是常規(guī)固井和抗拔樁結(jié)合，將套管固定。固井質(zhì)量變差，主要由摩擦失效和腐蝕造成。在儲氣井充氣放氣的高低壓循環(huán)中，套管易產(chǎn)生疲勞或形變，加之受到水的腐蝕，所以單純采用抱箍固井存在摩擦力失效的可能性?？拱螛豆叹桨?、抱箍與抗拔樁結(jié)合的固井方案明顯優(yōu)于單純抱箍固井方案。在固井方案的選擇中，無論采用那種設(shè)計方案，都必須要求施工方建立儲氣井失效模型，提供失效模型演算過程，演算儲氣井最大沖力和固定力，做為固井效果綜合評價標準。四、施工單位選擇按四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局川質(zhì)監(jiān)辦20106號文件，對地下儲氣井改造單位必須具有A1級資質(zhì)，設(shè)計單位必須具有SAD級資質(zhì)。A1資質(zhì)為高壓容器制造資質(zhì)，SAD資質(zhì)為壓力容積分析設(shè)計資質(zhì)。施工單位選擇時，應(yīng)注意儲氣井改造方案、通用工藝應(yīng)獲得四川