储气井的安全评价及应用
作者:王鹏 陈鲁宇
来源:天津市塘沽燃气有限公司 四川省机械研究设计院
评论: 更新日期:2013年01月11日
摘要:比较储气瓶、储气罐、储气井的优缺点,对其进行安全评价,介绍储气井的运行和推广应用情况。
关键词:地下储气井;安全评价;储气方式;储气装置
Safety Assessment and Application of Gas Storage Well
Abstract:The advantages and disadvantages of gas storage bottles,gas storage tanks and gas storage wells are compared.and their safety assessment is conducted.The operation and promotion application of gas storage wells are introduced.
Key words: underground gas storage well; safety assessment; gas storage mode; gas storage device
随着我国储气装置与技术的不断发展,主要形成了储气瓶、储气罐和储气井3种储气装置[1-3]。储气瓶、储气罐目前较为普遍和常用,储气井是近年来迅速发展起来的一种储气方式。经过四川及其他省市l0多年的开发研究和工业性试验,目前正逐步趋于成熟与完善,在许多领域推广使用。
1 储气瓶、储气罐、储气井比较
1.1 瓶储技术
为了形成规模储存,将若干储气瓶用管、阀连接,形成储气瓶组,它适用于小规模储存气体。优点:建设期短、成本低。缺点:必须设专用气瓶库,库房与周围建筑防火间距大;管阀连接多、漏点多,安全性差;供气系统阻力大,维护费用较高。
1.2罐储技术
将需储存的气体通过管道压力或压缩机加压后储存于储气罐中,其总容积主要为1 000~20 000 m3,这种储气罐是目前较为普遍使用的储存容器。优点:储存容积较大。缺点:储气站(库)在建设选址时,必须考虑常年风向的影响,选址难;占地面积大,罐与站(库)区内、外建筑物的防火间距都很大;一旦发生爆炸事故,产生的地面冲击波波及范围广、摧毁力强、过火面积大,人民生命财产损失严重;每年维护费用较高。
1.3 井式储气技术
由储气井、井口控制装置及配套管道组成地下储配气库,它是根据配套管道所能承受的压力,利用压缩机将需储存的气体(如天然气等)储存起来,该技术是自20世纪90年代初期开始在不断实践探索的基础上,研究开发的新型储气技术。即在选定的地址,采用石油钻井技术,将符合API标准的石油套管(API-N80钢级、外径177.8 mm至API-Pll0钢级、外径244.5 mm),深埋于地下若干口深度为100~300 m的井中(井的深度和数量根据所需储气量而定)。井与井之间的中心距约为l.5~2.5 m(间距根据井的直径、数量及地质情况综合确定),每口井由多根套管通过螺纹连接,并用耐高压的专用密封脂进行密封,套管最底部为封头,最上端为井口装置,套管外壁与地层孔内壁之间的环形空间用水泥加以封固。井口装置上安装有控制阀件、专用排污装置(主要用于排除井内残液)、压力表,以及地面管道,由多个这样的储气单元组成了地下储配气库。储气井深埋地下,不受地面温度影响,井壁套管外受水泥封固,不会被腐蚀氧化,具有安全牢固、节约土地资源和维护费用、不受环境影响、减少事故地面冲击波辐射范围和强度等许多优点,是目前很受欢迎的高压燃气储气装置。
在大规模储气中主要是使用储气罐和储气井两种方式,这两种装置的基本参数见表l。
2储气装置的安全评价
2.1储气装置爆炸冲击及危害
由于储存气体压力为中、高压和介质易燃易爆两大事故因素,因此,储气装置无论发生何种事故,都可能引发泄漏、火灾、爆炸等危害。如果得不到有效控制,在相互影响和作用下,事故扩大蔓延至产生巨大的冲击危害,若储气介质为有毒、有害气体,则后果难以估量。
储气罐(瓶)在发生泄漏、破损时,容器内中、高压气体解除了外壳的约束,迅速膨胀并以很高的速度释放出能量,造成储气装置瞬问爆炸并产生巨大声响,同时储存的可燃介质迅速泄漏于空气中,只需极低点火能量的作用,便可产生爆炸。由于此类储气装置布置于地面上,爆炸所产生的冲击能量将呈立体(球状)释放,对地面建筑物、构筑物和人体造成相当严重的危害。20世纪90年代后期,四川相继建成的两座加气站,因储气装置质量和介质腐蚀引发了爆炸事故,防爆墙炸开2m左右直径的大洞,钢瓶飞出几十米远,并引发喷射燃烧,焰柱高逾20m。这些事故,反映了火灾、爆炸冲击波的严重危害性。此类事故,都表现出事故危害面大、集中、时间短,事故发生后很难控制的特点。