專利名稱：智能感知型壓縮天然氣大容積瓶式抗爆泄壓地下儲(chǔ)氣井的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓縮天然氣(CNG)儲(chǔ)氣裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種智能感知型壓縮天然氣大容積瓶式抗爆泄壓地下儲(chǔ)氣井。為天然氣加氣站CNG的儲(chǔ)存提供一種安全可靠性能高，便于安裝、維修、檢驗(yàn)，低運(yùn)營成本的儲(chǔ)氣裝置及儲(chǔ)氣方式。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于將大容積整體瓶式儲(chǔ)氣單元置于地下，配以抗爆泄壓式結(jié)構(gòu)和可燃?xì)鈾z測(cè)器等傳感元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、實(shí)時(shí)監(jiān)控、事故可控、維護(hù)便捷、經(jīng)濟(jì)效益顯著等。
背景技術(shù)：
目前，我國CNG加氣站(標(biāo)準(zhǔn)站、子站)普遍采用CNG地面儲(chǔ)氣瓶組和CNG高壓氣地下儲(chǔ)氣井來儲(chǔ)存壓力為25MPa的CNG。CNG儲(chǔ)氣瓶組是通過氣路將多個(gè)CNG儲(chǔ)氣瓶連接成一個(gè)整體的固定儲(chǔ)氣裝置，其 優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)氣瓶易于制造，維護(hù)方便。但由于近年來我國相繼發(fā)生過多起加氣站儲(chǔ)氣瓶的爆炸事故，增加了人們對(duì)加氣站建設(shè)的心理壓力，此外CNG地面儲(chǔ)氣瓶組占地面積大、與站外構(gòu)筑物的防火間距大、安全性差、一旦發(fā)生爆炸事故危害范圍廣且易受明火或電磁干擾等環(huán)境因素的制約，雖已經(jīng)廣泛使用多年但仍未形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。CNG高壓氣地下儲(chǔ)氣井通常采用外直徑為177. 8mm^273mm的非承壓無縫鋼管(無縫管根據(jù)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(biāo)等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造)，通過結(jié)箍連接至80nT250m總長(zhǎng)度，參考石油鉆井的方法打入地下密封儲(chǔ)氣，形成廣10立方水容積的儲(chǔ)氣井。由于高壓氣地下儲(chǔ)氣井的井體缺乏直接、可靠的檢測(cè)手段，隨著使用年限的增加，各類潛在的安全問題逐漸暴露。其主要存在以下不足(I)安全性能差高壓氣地下儲(chǔ)氣井通過結(jié)箍將無縫鋼管固連在一起，外壁使用水泥固定于地下，井管易腐蝕失效，缺乏對(duì)橫向沖擊的保護(hù)且受力復(fù)雜，儲(chǔ)氣管或結(jié)箍容易發(fā)生斷裂，造成壓縮天然氣泄漏，儲(chǔ)氣井徹底報(bào)廢，甚至儲(chǔ)氣井爆炸等重大事故。(2)儲(chǔ)氣井體容易上串由于固井質(zhì)量不良，有些儲(chǔ)氣井在使用過程中，出現(xiàn)井管慢慢地向上爬或下沉的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)處理一次后又繼續(xù)上爬或下沉的現(xiàn)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(jié)螺紋處和井口裝置中的閥門、管件處，這類泄漏現(xiàn)象比較容易發(fā)現(xiàn)，也較容易處理，一般不致釀成嚴(yán)重后果。井下泄漏發(fā)生在井下，可通過儲(chǔ)氣井充滿CNG后，井口壓力表不能穩(wěn)壓而發(fā)現(xiàn)，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(bǔ)救措施。實(shí)踐中往往只好采取報(bào)廢舊井，另建新井的作法。(4)無法有效地實(shí)施定期檢驗(yàn)和維護(hù)施工人員只能對(duì)井口部分進(jìn)行有效地檢修工作，而對(duì)于井下部分，因?yàn)檫M(jìn)行了密封操作，鋼管外表面無法順利進(jìn)行檢修，內(nèi)表面采用石油井的探傷設(shè)備檢修，其檢測(cè)精度、可靠性等方面都存在問題。這樣，該結(jié)構(gòu)形式存在極大的安全隱患。(5)選址困難，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)要求高以高壓氣地下儲(chǔ)氣井作為儲(chǔ)氣設(shè)施的加氣站在建站之前，要對(duì)該站選址地區(qū)的地下地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研和勘探，避免地下有斷層、溶洞、煤礦采空區(qū)，以免投資過大，不但增加了前期論證的成本，也使其對(duì)選址地區(qū)有了更高的要求，增加了選址的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能感知型壓縮天然氣大容積瓶式抗爆泄壓地下儲(chǔ)氣井，克服了上述CNG加氣站現(xiàn)有儲(chǔ)氣裝備安全性能差、儲(chǔ)氣井體容易上串、井下裝置泄漏難于維修、選址困難，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)要求高等缺陷。本發(fā)明是將大容積儲(chǔ)氣瓶置于地下，用于存儲(chǔ)壓縮天然氣的儲(chǔ)氣裝置(如圖I)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主要包括土層I、鋼筋混凝土抗爆層2、泄壓吸能板3、井體上蓋板4、扶梯5、安全閥6、進(jìn)出氣管路裝置7、主控閥8、地上排污管路裝置9、通風(fēng)口 10、二級(jí)泄壓艙11、泄壓孔12、可燃?xì)怏w檢測(cè)器13、大容積儲(chǔ)氣瓶14、瓶底排污管裝置15、支撐底座16、下聯(lián)接法蘭17、上聯(lián)接法蘭18。大容積儲(chǔ)氣瓶14下端通過螺栓、下聯(lián)接法蘭17固定在支 撐底座16上；大容積儲(chǔ)氣瓶14上端采用螺栓、上聯(lián)接法蘭18與吸能泄壓板3固聯(lián)；井體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，起固井和防火抗爆作用；泄壓吸能板3和井體上蓋板4組成一級(jí)泄壓艙，泄壓以后的氣流通過泄壓孔12進(jìn)入二級(jí)泄壓艙11，實(shí)現(xiàn)二級(jí)泄壓的作用，最后通過通風(fēng)口 10釋放在大氣中；大容積儲(chǔ)氣瓶14上端端塞處設(shè)置主控閥8，主控閥8聯(lián)接安全閥6和進(jìn)出氣管路裝置7 ;增壓、深度脫水后的壓縮天然氣從進(jìn)出氣管路裝置7輸入大容積儲(chǔ)氣瓶14內(nèi)存儲(chǔ)，同樣大容積儲(chǔ)氣瓶14內(nèi)的壓縮天然氣通過進(jìn)出氣管路裝置7充入CNG汽車，為其加氣；大容積儲(chǔ)氣瓶14底端內(nèi)置排污管，排污管與儲(chǔ)氣瓶底外部的排污閥組成瓶底排污管裝置15 ;大容積儲(chǔ)瓶底排污管裝置15通過管路與地上排污管路裝置9相連，能夠定期排出大容積儲(chǔ)氣井中的積液(如水等)，防止腐蝕儲(chǔ)氣瓶壁；可燃?xì)怏w檢測(cè)器13能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)燃?xì)獾男孤┣闆r，便于及時(shí)采取有效的控制措施；大容積儲(chǔ)氣瓶14的原材料為符合D0T-3AAX、ASME標(biāo)準(zhǔn)適用于25MPa存儲(chǔ)壓力直徑為Φ 559mm Φ 910mm的儲(chǔ)氣瓶用無縫鋼管，該材料的規(guī)格為外徑X最小壁厚X長(zhǎng)度=559 910mmX26. 5 33. 5mmX6000 12350mm。與CNG加氣站現(xiàn)有儲(chǔ)氣裝備相比，本發(fā)明主要有如下技術(shù)優(yōu)勢(shì)(I)高壓儲(chǔ)氣單元采用整體式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠與高壓氣地下儲(chǔ)氣井相t匕，本發(fā)明的高壓儲(chǔ)氣單元采用整體式儲(chǔ)氣瓶取代石油套管接箍復(fù)雜的連接工藝，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便，而且更為重要的是消除了儲(chǔ)氣井在使用過程中出現(xiàn)的井管上爬或下沉現(xiàn)象，安全性和可靠性顯著提高。在設(shè)計(jì)過程中，本發(fā)明充分考慮了爆炸事故的影響因素，其儲(chǔ)氣單元置于地下，井體結(jié)構(gòu)采用防爆和二級(jí)泄壓的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一旦發(fā)生爆炸，一部分爆炸沖擊能量能迅速被防爆層和泄壓吸能層所吸收，地面在沖擊波作用下僅會(huì)有輕微振動(dòng)，能有效控制爆炸事故的危害范圍。(2)能夠進(jìn)一步縮小與站外設(shè)施、建構(gòu)筑物之間的防火間距，緩解日益緊張的城市用地需求矛盾，建站選址容易，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)要求不高，施工簡(jiǎn)單，總體投資成本低本發(fā)明主要是參照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50183-2004)、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB GB50016-2006)和《汽車用燃?xì)饧託庹炯夹g(shù)規(guī)范》(CJJ84-2000)等有關(guān)規(guī)定對(duì)其防火間距進(jìn)行了量化分析，由于本發(fā)明采用二級(jí)泄壓結(jié)構(gòu)，燃?xì)庑孤┒l(fā)的火災(zāi)事故中，熱輻射強(qiáng)度較低，因此大幅較低了防火間距的大小。(3)泄漏檢修便捷、可靠，維護(hù)方便本發(fā)明裝配了可燃?xì)怏w檢測(cè)器，能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)燃?xì)獾男孤┣闆r，及時(shí)采取有效的控制措施；此外還可以采用現(xiàn)有的長(zhǎng)管拖車氣瓶監(jiān)檢體系和標(biāo)準(zhǔn)即可對(duì)其實(shí)施監(jiān)檢，可靠性高，檢修人員可以方便的進(jìn)入地下進(jìn)行檢測(cè)，如果一旦出現(xiàn)安全泄露問題，可以很方便的將儲(chǔ)氣瓶吊出進(jìn)行檢修或者更換。(4)受外界環(huán)境影響和干擾小，增加了在使用過程中的安全系數(shù)本發(fā)明將儲(chǔ)氣單元至于恒定的地下環(huán)境中，外界環(huán)境對(duì)其影響較小，能有效的抗靜電、抗雷電、抗紫外線和電磁輻射等干擾，始終處于一個(gè)穩(wěn)定的工作環(huán)境中，運(yùn)行效率和安全系數(shù)較高。


圖I為智能感知型壓縮天然氣大容積瓶式抗爆泄壓地下儲(chǔ)氣井的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，土層I、鋼筋混凝土抗爆層2、泄壓吸能板3、井體上蓋板4、扶梯5、安全閥6、進(jìn)出氣管路 裝置7、主控閥8、地上排污管路裝置9、通風(fēng)口 10、二級(jí)泄壓艙11、泄壓孔12、可燃?xì)怏w檢測(cè)器13、大容積儲(chǔ)氣瓶14、瓶底排污管裝置15、支撐底座16、下聯(lián)接法蘭17、上聯(lián)接法蘭18。
具體實(shí)施例方式圖I為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
。將大容積儲(chǔ)氣瓶置于地下，用于存儲(chǔ)壓縮天然氣的儲(chǔ)氣裝置。本發(fā)明提供的新型儲(chǔ)氣井可在城市的天然氣加氣門站、CNG標(biāo)準(zhǔn)加氣站、天然氣加氣母站以及天然氣加氣子站等壓縮天然氣儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域廣泛使用。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主要包括土層I、鋼筋混凝土抗爆層2、泄壓吸能板3、井體上蓋板
4、扶梯5、安全閥6、進(jìn)出氣管路裝置7、主控閥8、地上排污管路裝置9、通風(fēng)口 10、二級(jí)泄壓艙11、泄壓孔12、可燃?xì)怏w檢測(cè)器13、大容積儲(chǔ)氣瓶14、瓶底排污管裝置15、支撐底座16、下聯(lián)接法蘭17、上聯(lián)接法蘭18。大容積儲(chǔ)氣瓶14下端通過螺栓、下聯(lián)接法蘭17固定在支撐底座16上；大容積儲(chǔ)氣瓶14上端采用螺栓、上聯(lián)接法蘭18與吸能泄壓板3固聯(lián)；井體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，起固井和防火抗爆作用；泄壓吸能板3和井體上蓋板4組成一級(jí)泄壓艙，泄壓以后的氣流通過泄壓孔12進(jìn)入二級(jí)泄壓艙11，實(shí)現(xiàn)二級(jí)泄壓的作用，最后通過通風(fēng)口 10釋放在大氣中；大容積儲(chǔ)氣瓶14上端端塞處設(shè)置主控閥8，主控閥8聯(lián)接安全閥6和進(jìn)出氣管路裝置7 ;增壓、深度脫水后的壓縮天然氣從進(jìn)出氣管路裝置7輸入大容積儲(chǔ)氣瓶14內(nèi)存儲(chǔ)，同樣大容積儲(chǔ)氣瓶14內(nèi)的壓縮天然氣通過進(jìn)出氣管路裝置7充入CNG汽車，為其加氣；大容積儲(chǔ)氣瓶14底端內(nèi)置排污管，排污管與大容積儲(chǔ)氣瓶底外部的排污閥組成瓶底排污管裝置15 ;大容積儲(chǔ)瓶底排污管裝置15通過管路與地上排污管路裝置9相連，能夠定期排出儲(chǔ)氣井中的積液(如水等)，防止腐蝕儲(chǔ)氣瓶壁；可燃?xì)怏w檢測(cè)器13能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)燃?xì)獾男孤┣闆r，便于及時(shí)采取有效的控制措施；大容積儲(chǔ)氣瓶14的原材料為符合D0T-3AAX、ASME標(biāo)準(zhǔn)適用于25MPa存儲(chǔ)壓力直徑為Φ 559mm Φ 910mm的儲(chǔ)氣瓶用無縫鋼管，該材料的規(guī)格為外徑X最小壁厚X長(zhǎng)度=559 910mmX26. 5 33. 5mmX6000 12350mm。
權(quán)利要求
1.一種智能感知型壓縮天然氣大容積瓶式抗爆泄壓地下儲(chǔ)氣井，其特征在于土層、鋼筋混凝土抗爆層、泄壓吸能板、井體上蓋板、扶梯、安全閥、進(jìn)出氣管路裝置、主控閥、地上排污管路裝置、通風(fēng)口、二級(jí)泄壓艙、泄壓孔、可燃?xì)怏w檢測(cè)器、大容積儲(chǔ)氣瓶、瓶底排污管裝置、支撐底座、下聯(lián)接法蘭、上聯(lián)接法蘭；大容積儲(chǔ)氣瓶(14)下端通過螺栓、下聯(lián)接法蘭(17)固定在支撐底座(16)上；大容積儲(chǔ)氣瓶(14)上端采用螺栓、上聯(lián)接法蘭(18)與吸能泄壓板(3)固聯(lián)；井體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，起固井和防火抗爆作用；泄壓吸能板(3)和井體上蓋板(4)組成一級(jí)泄壓艙，泄壓以后的氣流通過泄壓孔(12)進(jìn)入二級(jí)泄壓艙(11)，實(shí)現(xiàn)二級(jí)泄壓的作用，最后通過通風(fēng)口( 10 )釋放在大氣中；大容積儲(chǔ)氣瓶(14 )上端端塞處設(shè)置主控閥(8)，主控閥(8)聯(lián)接安全閥(6)和進(jìn)出氣管路裝置(7);增壓、深度脫水后的壓縮天然氣從進(jìn)出氣管路裝置(7 )輸入大容積儲(chǔ)氣瓶(14 )內(nèi)存儲(chǔ)，同樣大容積儲(chǔ)氣瓶(14 )內(nèi)的壓縮天然氣通過進(jìn)出氣管路裝置(7)充入CNG汽車，為其加氣；大容積儲(chǔ)氣瓶(14)底端內(nèi)置排污管，排污管與儲(chǔ)氣瓶底外部的排污閥組成瓶底排污管裝置(15);大容積儲(chǔ)瓶底排污管裝置(15)通過管路與地上排污管路裝置(9)相連，能夠定期排出大容積儲(chǔ)氣井中的積液，防止腐蝕儲(chǔ)氣瓶壁；可燃?xì)怏w檢測(cè)器(13)能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)燃?xì)獾男孤┣闆r，便于及時(shí)采取有效的控制措施。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地下儲(chǔ)氣井，其特征在于所述的大容積儲(chǔ)氣瓶(14)的原材料為符合DOT-3AAX、ASME標(biāo)準(zhǔn)適用于25MPa存儲(chǔ)壓力直徑為Φ 559mm Φ910mm的儲(chǔ)氣瓶用無縫鋼管；無縫鋼管的規(guī)格為外徑X最小壁厚X長(zhǎng)度=559 910mmX26. 5 33. 5mmX 6000 12350mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的地下儲(chǔ)氣井，其特征在于所述的大容積儲(chǔ)氣瓶置于地下，用于存儲(chǔ)壓縮天然氣。
全文摘要
一種智能感知型壓縮天然氣大容積瓶式抗爆泄壓地下儲(chǔ)氣井，屬于壓縮天然氣儲(chǔ)氣裝備技術(shù)領(lǐng)域。該儲(chǔ)氣井包括土層、鋼筋混凝土抗爆層、泄壓吸能板、井體上蓋板、扶梯、安全閥、進(jìn)出氣管路裝置、主控閥、地上排污管路裝置、通風(fēng)口、二級(jí)泄壓艙、泄壓孔、可燃?xì)怏w檢測(cè)器、大容積儲(chǔ)氣瓶、瓶底排污管裝置、支撐底座、下聯(lián)接法蘭、上聯(lián)接法蘭。優(yōu)點(diǎn)在于，將大容積整體瓶式儲(chǔ)氣單元置于地下，配以抗爆泄壓式結(jié)構(gòu)和可燃?xì)鈾z測(cè)器等傳感元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、實(shí)時(shí)監(jiān)控、事故可控、維護(hù)便捷、經(jīng)濟(jì)效益顯著等。
文檔編號(hào)F17C1/00GK102829320SQ201210333749
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者黃重國, 張?zhí)m江, 袁清華, 靳舜堯, 宋鑒 申請(qǐng)人:盛澤能源技術(shù)有限公司