摘要：该文简述了目前国内CNG储气方式及有关地下储气井的一些建造经验，提出了储气井建造中应值得注意的一些问题。
关键词：DOT储气瓶组；ASME容器单元；地下储气井；施工流程
The brief analysis to the construction of underground gas storage wells in CNG gas filling stations
Shanghai QingTai LNG CO.，LTD(200127)Liu Hongxi
Guangzhou Wanan Construction Supervision CO.，LTD(510060)Li Shunzhi
Abstract：In this paper we describe the setting-up experience of CNG gas storage mode and subterranean gas storage well in our country，indicate some noticeable problems in setting-up gas storage well.
Keywords：DOT-Gas Cylinder Assemblies； ASME Vessel Element； CNG storage well； Construction Flow
1 前言
我国汽车用CNG技术，自80年代真正发展、应用起来后，对于天然气代替汽油作为汽车燃料的优点已被人们所共知。
天然气以甲烷为主，只有少量其他成分。汽车驱动用时，尾气排放中CO、CH、NOx和COx等有害化合比汽油为燃料的汽车尾气分别降低70%、70%、80%、30%以上，环保效益十分显著。
天然气价格比汽油便宜，1Nm3NG相当于1.12L汽油，可以降低运输成本40%左右。
H/C值高达4左右，有较高的辛烷值(约为130)，使用起来发动机运行平稳、冷启动性能良好，噪音低，不产生焦油，不积碳，运动部位润油油破坏程度小，磨损减少，不必经常更换火花塞，汽车大修里程能提高20%左右，可降低汽车维修费用约50%，延长汽车发动机的使用寿命。
对于缓解能源供需结构不平衡性的矛盾，促进区域性经济快速发展有着十分重要的意义。
因此，CNG技术能在全国范围内被广泛应用与推广。
2 国内CNG加气站储气现状
随着天然气事业的不断发展，CNG加气站储气技术得到不断完善与提高。目前，国际上储气方案主要有DOT (Department of Transportation美国运输部)储气瓶组、ASME (American Society of Mechanical Engineer美国机械工程师协会)容器单元、地下储气井3种方式可供选择。
2.1 DOT储气瓶组
设计压力为25MPa，初期投资较低，一般不作为地面存储；但其安全系数相对比较低，占地面积大，运行维修成本费用高，每3年必须把单元拆开，需对每只气瓶进行水压试验，没有结构整体性，容器多，接头多，泄漏危险大。
2.2 ASME容器单元
设计压力27.6MPa，安全系数较DOT储气瓶组高，通常采用地面存储；其占地面积小，初期投资较高，运行维修成本费用低，容器数量少，接头少。
2.3 地下储气井
设计压力为32MPa，额定工作压力25MPa。储气井深度一般为100m(目前，国内单井最深达500m)；初期投资高，运行维修成本费用低，安全可靠性好，使用年限高达25年以上，其缺点是制造缺陷不能及时发现，排污不彻底，容易对套管造成应力腐蚀。
目前，在国内应用较多的储气方案为ASME容器单元储气和地下储气井方式。在CNG储气方案中储气井是最经济的一种储气方式。
3 CNG加气站地下储气井工艺设计
(1) 设计依据应符合国家及行业现行技术标准：《汽车用燃气加气站技术规范》CJJ84、《汽车加油加气站设计与施工规范》GB500156、《石油井口装置》GB3165、《高压气地下储气井》SY/T 6535；
(2) 储存介质：应符合车用压缩天然气GB 18047中规定的天然气：H2S≤15mg/m3，露点＜54℃；储存压力≤25MPa。
(3) 储气井设计压力32MPa，额定工作压力25MPa。为了提高储气井采气率，一般采用按1:2:3或1:1:1容积比分为高、中、低压3组；
(4) 储气井需设进气口、排气口、排污阀、压力表和安全阀；为使井内气体随时保持干燥，还需设排液管；
(5) 储气井平面布置要合理，工艺流向直观，安装方便。
4 CNG加气站地下储气井施工
4.1 工程施工的准备
4.1.1 钻井施工主要设备
储气井浅层钻机及配件1套、泥浆泵1台、液压钳1套、试压泵1台。
4.1.2 工程安装材料
(1) 储气井主材的选用应符合《高压气地下储气井》SY/T 6535中规定要求，井筒采用符合API Spec 5CT(American Petroleum Institute Spec 5CT，美国石油学会套管和油管规范)的要求，直径一般为177.8mm～244.5mm，套管钢级应为TP80CQJ，一般选用N80级油气田开采上用的石油套管；
(2) 井口、井底封头选用30CrMo或35CrMo锻件加工制作。也有采用1Crl8Ni9Ti，但要求疲劳循环次数应不小于2.5×104次，封头材料的实际抗拉强度不应小于880MPa，实际屈服强度比不超过0.90；
(3) 阀门根据用途不同，一般选用进口不锈钢针形阀、球阀或截止阀、安全阀，材质为S316、不锈钢：抗震压力表(Y-100/40MPa)。
4.2 储气井结构施工流程
(1) 储气井采用钻井方式将储气井套管埋于地下，井口装置高于设计地面300mm～500mm；
(2) 储气井井底需用井底封头堵死，井口用特制井口封头封堵，封头内外均采用防锈漆或聚氨酯材料进行防腐；若遇地层腐蚀性特强，可适当考虑进行牺牲阳极保护。
(3) 整个储气井系统采用API标准圆螺纹连接方式；全井井斜程度应控制在≤20范围内。
(4) 套管与管箍采用套管密封加套管专用密封脂密封，密封脂必须涂抹均匀，缠好生料带。扶正后用液压钳卡好，严防错扣。
(5) 管作业完成后，进行强度试验。试验介质采用水，要求水质清洁，无腐蚀性；井口安装完毕，向套管内注入清水，用试压泵缓慢加压至20MPa后，稳压20min，观察压力降，确认无明显持续压降后，再加压至37.5MPa，稳压4h，确认无明显持续压降，泄压至26.5MPa，压降≤1%为合格；
(6) 强度试验完毕后，进行固井作业。采用石油钻井固井工艺，配置低密度水泥，根据现场实际情况做水泥浆初凝试验，水泥浆经循环后填满整个井壁环形空间，并从套管外返出地面，回收洗井液；代水泥浆固后，需补灌高密度水泥砂浆至地面。
(7) 下排液管：排液管一般选用ф14-фl8无缝钢管或不锈钢复合管，能可靠下到井底、排液彻底、承压高、不易变形，牢固可靠，检修方便；排液管下端以距井底50mm～100mm为宜，
(8) 井口安装。压力表应安装在醒目、易察处、方便识别的地方；阀门安装应便于操作。
(9) 储气井系统确认安装完毕后，进行严密性试验。用压缩天然气注入井内，缓慢置换出井内清水，加压至，保压15min左右并进行初次检查，继续升压至12.5MPa，无异常后，按2.5MPa逐级进行升压，至25MPa，经8h气体温度恒定后，稳压16h无明显压降为合格。将干燥的压缩天然气循环注入井内置换湿燃气，置换二次以上便可交付使用。
4.3 工程施工过程中应注意事项
(1) 为达到快速、安全、优质、低成本、无污染钻井，适当选用无固相钻井液，随时观察，判断地层地质情况，并做好记录，做好具体的应对措施；
(2) 要制定相应环境保护措施，生产污水要及时回收，如使用聚丙烯铣铵等固相材料的，则需就地按规定用水泥固化或化学处理，达到排放标准后再行排放；
(3) 固井需加Cacl2催凝，钻进中若遇漏层，应准备好蓄水池。
