我国储气库地面工程建设关键技术研究

我国储气库地面工程建设关键技术研究
作者：杨小华
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第11期
摘要：储气库作为有效的天然气调峰技术，具有库容大、安全性好、储转费低等优点，针对我国储气库地面工程特点，形成了我国储气库地面工程核心技术，对储气库地面工程建设有进一步指导作用。

关键词：储气库;地面工程;核心技术;天然气
储气库的调峰能力对保证冬季用气和输气管网平稳、高效运行起着关键作用。

近年来，在吸收国外储气库成熟建设经验的基础上，我国储气库地面工程建设技术取得了巨大发展。

1 储气库地面工程特点
与气田建設相比，储气库具有大进大出、注采循环、气量波动大、运行压力高、使用寿命长、投资高等特点。

产能10×108m3/a的气田与工作气量10×108 m3/a的储气库地面工程特点对比。

储气库地面工程的设计和建设应紧紧围绕储气库特点，优选地面配套工艺及性能可靠的材料和高效设备。

2 储气库地面工程核心技术
2.1 储气库地面工程优化技术
注采井口优化：根据储气库变工况运行特点和远程精准注采要求，优化形成了标准化井口优化技术流程：
①设置井下安全阀+井口紧急切断阀两级关断系统，保证安全的前提下取消井口放空立管，简化了单井清管工艺，取消了井口发球筒;②对于采出气气质较纯的储气库，井场设计遵循“注采合一”原则。

分别采用靶式流量计或超声波流量计和具备节流功能的新型电动球阀实现注采双向计量和气量调节。

优化井口一级节流的压力和温度，保证生产时不产生水合物，而在开井初期等特殊低温工况下采用间歇注醇方式防止冻堵;③对于采出气凝析油含量较高的储气库，井场设计遵循“注采分开”原则，注气计量和调节分别采用超声波流量计和调节阀，采气计量和调节分别采用分离计量工艺和自动角式节流阀。

注采管道优化：通过数值模拟研究，提出了不同规模储气库注采管道优化设计方案：
①对于注气量小于等于500×104m3/d且集输半径不超过20km 的小型储气库，采用注采合一方式，1条管道可满足注气和采气要求;②对于注气量在（500～1000）×104m3/d的中型储气
库，需综合考虑地面工程建设投资和运行成本等经济因素，优化确定注采管道建设方案;③对于注气量大于1000×104 m3/d的大型储气库，采用注采分开方式。

安全泄压放空系统优化：合储气库集注站紧急关断系统的设置，提出了储气库放空系统“先关断、后放空”的新设计理念，即先关闭集注站进出站紧急关断阀，再自动打开泄压放空阀。

通过数值模拟预测放空过程每个时间点的放空流量和泄放压力，选取最大放空流量作为放空系统的设计规模。

2.2 储气库地面核心装备
大功率往复式注气压缩机：通过持续技术攻关，解决了压缩机气缸自然冷却、碳纤维新型抗冲击气阀研制、轴系扭转振动控制和活塞杆负荷在线监测等技术难题，成功研制了国内首台大功率高压高转速注气压缩机组。

压缩机功率6000kW，注气压力43MPa，转速1000r/min。

大口径高压双金属复合管：采出气组分复杂多样导致的地面管道腐蚀一直是中国储气库建设运行面临的一项严峻技术挑战。

根据复合材料“相补效应”原理，将碳钢价格低廉、力学性能优良的特点和耐腐蚀合金耐蚀性能优良的特点相结合，研制了国内最大口径（外径
660mm）、最高钢级（L485）机械式双金属复合管。

高压大规模采气处理装置：通过研发具有“入口高速气动量吸收、规整填料液滴捕集、气液旋流分离”特点的高效低温分离器、内置甘醇雾化装置的内部注醇立式换热器和改变绕管式换热器结构，优选配套J-T 阀（焦耳-汤姆逊节流膨胀阀）制冷脱水脱烃工艺，制造了国内单套规模最大（750×104m3/d）、压力最高（15 MPa）的采气处理装置。

2.3 储气库地下、地面全系统风险预警
储气库圈闭密封性主要受天然气交替注采引起的盖层变形、断层滑移等因素影响，实时监测和预警圈闭漏失风险对储气库安全运行至关重要。

但因储气库圈闭位于地下数千米，地层漏失风险预警主要是基于实时动态监测，通过优化调整注采运行方式做到提前预警和事先及时控制。

通过将储气库常规动态监测井网监测与微地震实时监测协同配套，形成了储气库地层漏失风险预警技术。

常规动态监测井网监测利用部署在储集层内部、盖层上部、断层上盘及周边水体的监测井，根据监测点地层压力的变化掌握储气库注采过程气水运行动态。

参考文献：
[1]王春燕.储气库地面工程建设技术发展与建议[J].石油规划设计，2017，28（3）：5-7.
[2]马新华，郑得文，申瑞臣，等.中国复杂地质条件气藏型储气库建库关键技术与实践[J].石油勘探与开发，2018，45 （3）：489-499.
作者简介：
杨小华（1982- ），男，汉族，工程师，主要从事油气储运地面建设及管理工作。