儲氣庫地面工程建設技術發展與建議

柴寅博，楊 沖

（中交隧道工程局華北分公司，北京朝陽 100102）

1 儲氣庫地面工程簡述

在天然氣運輸過程中，儲氣庫的建設是非常重要的，為了能夠滿足所有用戶對天然氣的需求，要根據實際狀況建設儲氣庫對天然氣做以合理的調運，在此過程中有很多的儲氣庫都是由油氣藏改造的。還有少部分是由巖穴以及礦井進行改造的。通常狀況下，儲氣庫主要包含的有儲氣空間，用于實現燃氣供應、燃氣生產、各種井觀測和燃氣生產現場、地面燃氣灌注管路系統、露點控制系統、燃氣供應裝置系統。其中注采井場、地面集輸管網、露點控制和輸氣裝置都屬于儲氣地面工程的范疇。

2 儲氣庫地面工程建設技術發展的建議

2.1 確定好儲氣庫分類與設計規模

儲氣庫的類型和規模的規劃實際上和所要儲存的氣量之間有著很密切的關系，例如在建造后的儲氣庫和所需要的氣量之間不符合標準，會使得儲氣庫出現大材小用的狀況，即便建設規模增加，但是實際需求量是固定的，并不會因為儲氣規模的增大而使得儲氣的功能以及天然氣的供應得到改善，所以，在建設過程中一定要嚴格地控制好儲氣庫地規模和氣量需求。根據實際的狀況做好實時地調查。除此之外，如果儲氣庫面積較大的話則需要管理的面積也會越大，以至于在運行過程中較容易出現問題。

2.2 放空系統設置

通常狀況下，國外很多國家在儲氣庫建設過程中都沒有設置放空立管，而是在集注站中分別使用分區延時泄放，以此來避免有過多的放空量，但是，我國儲氣庫中的放空系統中使用的都是全量放空，這種空放在設計過程中規模都較大，且放空大以及火炬安全區域占地面積大等狀況，應該摒棄“全量放空”的設計理念，采用“先關斷后放空”的新放空理念計算放空比例，有效降低放空系統的設計比例。在確保儲氣庫安全的狀況下，一定要做好管理工作，避免過多的放空次數或者過大的放空量，其中放空系統在設計過程中應該遵循以下機電原則：

（1）在大型儲氣庫中可以使用分區延時泄放的方式，以便于能夠降低最大放空速率以及設計規模；

（2）在井場中不設立設放空立管，而在集注站可以設置高、低壓放空系統；

（3）放空系統在設計計算過程中應該考慮到瞬時放空速率、放空管道直徑以及各節點背壓、關鍵設備規格尺寸和防火間距等。

2.3 設置井口標準化流程

國外儲氣庫的井口工程有兩個參考價值。其中之一是井口簡單的單管設計，避免了復雜的零件組合。簡單的井口設計，使得操作更加的方便。方法是在一條管道中同時進行煤氣注入和煤氣生產，這需要在一條管道中劃出潛在的分隔。不分離雙向計量的技術工藝是單管注入和生產設計的有力支撐。井口越復雜和繁瑣，在進行操作中就需要注意更多的問題，而井的設計越簡單，儲氣庫的操作技能就越容易使用，使用起來也就越方便。

2.4 注采管網根據具體情況和需求設置

對注氣以及采氣規模不同、輸送距離不同的注采管道投資進行比較，對注采管網提出以下建議。中小型儲氣庫的集中輸送距離在20km以內。例如，注氣規模小于1 000×104m/d或燃氣生產規模小于1 500×104m/d，煤氣配管和生產配管分開設置時，常溫下輸送干燥的煤氣，具有腐蝕性低，工作壓力大的特點。可以選擇L415、L450等回火高強度無縫鋼管，有效降低管壁厚度，節約成本。采氣生產管道的工作壓力一般不能低于10MPa。CO2含量為3%時，CO2分壓大于0.3MPa。有水時強烈的腐蝕環境中，井初期溫度低于-30℃，可選擇耐低溫、316l雙金屬復合管或L415、L450等高強度無縫鋼管+緩蝕劑方式。注采配管一體化后，配管的選擇將根據生產燃氣配管的運行情況進行。

2.5 提高采出氣高效處理技術

此種技術的使用和其他技術相比而言有著很大的不同，為了使得氣體的處理更加有效，使用輔助脫水，一般狀況下，天然氣在儲運過程中都會存在一定的水分，為了提升天然氣的純度，使得使用過程中更加安全，對天然氣進行有效的脫水是非常重要的，而在此過程中高效處理技術是必不可少的，但是實際技術的使用還是要根據儲氣的狀況來決定，便于儲氣庫更好的建設。

2.6 加強節能技術的合理利用

2.6.1 注采氣規模和烴水露點控制溫度

通常狀況下，儲氣庫開采的規模和項目的投資有著很大的影響，為了對開采規模進行有效的控制，提高設備的運行效率，實現天然氣可持續的開采，減少資源的消耗，儲氣庫的主要作用是在用氣高峰期中起到調節作用，在設計的過程中需要根據“平均生產量和平均訂單量”的原則，并對上限進行合理的確定，烴露點的確定一定不能比所運輸環境中的溫度低，而最低的冷卻溫度不能低于5℃，在進行設計過程中，所有的選擇需要在2℃和3℃的余量中進行選擇。

2.6.2 控制注氣壓縮機相關參數

燃氣存儲壓縮機的進口壓力需要很大的電力。當壓縮機的進口壓力滿足要求時，可以降低壓縮機的壓力比和壓縮功率。煤氣儲氣庫的煤氣注入中，出口壓力逐漸增大，壓縮機的排氣壓力必須達到最高的燃氣注入壓力。但是，實際氣體注入工藝最大的氣體注入壓力和平均注氣量為基礎，如果其他的參數設定壓縮系統的情況，初期氣體注入機體使運行效率低，氣體注入能力沒有達到標準，容易發生的問題。所以，一定要根據實際狀況，對這些問題進行解決，比如，可以采用壓縮機的排放量優化，使用小排量將壓縮機與噴氣系統并聯連接的方式來減少機械的損耗，提高壓縮機的效率。

2.6.3 采取措施優化空冷器參數

儲氣庫氣冷器進站后的燃氣生產溫度應降低制冷量、乙二醇循環量等參數，同時進行冷卻，以減少后續冷卻工作量。因此，冷卻系統產生的氣體溫度必須盡量降低。空氣冷卻器多位于分離器的氣相出口，這樣的設定可以充分降低風冷卻負荷，但對碳氫化合物和水的露點控制產生不利影響。另外，由于進入站內的煤氣溫度較高，空氣冷卻器的冷凝水會大幅增加，從而影響到后續的設備和設施。在這種情況下，為了解決這個問題，必須在氣冷器上設置隔板，生產的天然氣必須注意輸送的液體量。

2.6.4 優化換熱器相關設置

和普通天然氣制冷工藝類似，儲氣庫在使用節流措施前后，需要回收低溫干氣冷量，合理使用天然氣預冷以及干氣復熱工藝，通過使用高效換熱器進行低溫干氣冷量進行有效回收的方式進行處理。理論上，熱交換器的面積足夠大，可以滿足任何低溫要求，但在實際操作中需要考慮工程成本和經濟效益。在熱交換器的技術條件下，可采用熱交換效率高、熱傳遞溫差小的熱交換方式。裝置既滿足儲氣庫的實際需要，又滿足系統節能降耗的要求。

2.6.5 提升配套系統的節能性能

支持系統節能性能的儲氣庫影響整個系統的節能特性。應選擇有效的絕緣材料，包括建筑保溫結構，在實際設計過程中，使用6kV以上的電源系統和無效補償設備有效補償電源。對于地面工程，采取有效加熱介質爐等措施，節能效果較好。

3 結束語

總的來講，隨著社會科技以及經濟的快速發展，使得更多的清潔能源被使用在日常生活中，以至于儲氣庫的重要性逐漸增大。就當前狀況來看，我國地大物博，人口眾多，一年中需要大量的天然氣，從而對天然氣的儲藏提出了更高的要求，儲氣庫作為天然氣的主要場所，能夠對天然氣進行良好的調節，儲氣庫建設是否良好，對天然氣的推廣十分重要，因此要根據時代的發展對儲氣庫的建設進行不斷完善，使得我國天然氣具有更好的發展前景。