儲氣井的安全評價及應用
作者:王鵬 陳魯宇
來源:天津市塘沽燃氣有限公司 四川省機械研究設計院
評論: 更新日期:2013年01月11日
摘要:比較儲氣瓶、儲氣罐、儲氣井的優(yōu)缺點,對其進行安全評價,介紹儲氣井的運行和推廣應用情況。
關鍵詞:地下儲氣井;安全評價;儲氣方式;儲氣裝置
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
隨著我國儲氣裝置與技術的不斷發(fā)展,主要形成了儲氣瓶、儲氣罐和儲氣井3種儲氣裝置[1-3]。儲氣瓶、儲氣罐目前較為普遍和常用,儲氣井是近年來迅速發(fā)展起來的一種儲氣方式。經過四川及其他省市l(wèi)0多年的開發(fā)研究和工業(yè)性試驗,目前正逐步趨于成熟與完善,在許多領域推廣使用。
1 儲氣瓶、儲氣罐、儲氣井比較
1.1 瓶儲技術
為了形成規(guī)模儲存,將若干儲氣瓶用管、閥連接,形成儲氣瓶組,它適用于小規(guī)模儲存氣體。優(yōu)點:建設期短、成本低。缺點:必須設專用氣瓶庫,庫房與周圍建筑防火間距大;管閥連接多、漏點多,安全性差;供氣系統(tǒng)阻力大,維護費用較高。
1.2罐儲技術
將需儲存的氣體通過管道壓力或壓縮機加壓后儲存于儲氣罐中,其總容積主要為1 000~20 000 m3,這種儲氣罐是目前較為普遍使用的儲存容器。優(yōu)點:儲存容積較大。缺點:儲氣站(庫)在建設選址時,必須考慮常年風向的影響,選址難;占地面積大,罐與站(庫)區(qū)內、外建筑物的防火間距都很大;一旦發(fā)生爆炸事故,產生的地面沖擊波波及范圍廣、摧毀力強、過火面積大,人民生命財產損失嚴重;每年維護費用較高。
1.3 井式儲氣技術
由儲氣井、井口控制裝置及配套管道組成地下儲配氣庫,它是根據配套管道所能承受的壓力,利用壓縮機將需儲存的氣體(如天然氣等)儲存起來,該技術是自20世紀90年代初期開始在不斷實踐探索的基礎上,研究開發(fā)的新型儲氣技術。即在選定的地址,采用石油鉆井技術,將符合API標準的石油套管(API-N80鋼級、外徑177.8 mm至API-Pll0鋼級、外徑244.5 mm),深埋于地下若干口深度為100~300 m的井中(井的深度和數量根據所需儲氣量而定)。井與井之間的中心距約為l.5~2.5 m(間距根據井的直徑、數量及地質情況綜合確定),每口井由多根套管通過螺紋連接,并用耐高壓的專用密封脂進行密封,套管最底部為封頭,最上端為井口裝置,套管外壁與地層孔內壁之間的環(huán)形空間用水泥加以封固。井口裝置上安裝有控制閥件、專用排污裝置(主要用于排除井內殘液)、壓力表,以及地面管道,由多個這樣的儲氣單元組成了地下儲配氣庫。儲氣井深埋地下,不受地面溫度影響,井壁套管外受水泥封固,不會被腐蝕氧化,具有安全牢固、節(jié)約土地資源和維護費用、不受環(huán)境影響、減少事故地面沖擊波輻射范圍和強度等許多優(yōu)點,是目前很受歡迎的高壓燃氣儲氣裝置。
在大規(guī)模儲氣中主要是使用儲氣罐和儲氣井兩種方式,這兩種裝置的基本參數見表l。
?
?
2儲氣裝置的安全評價
2.1儲氣裝置爆炸沖擊及危害
由于儲存氣體壓力為中、高壓和介質易燃易爆兩大事故因素,因此,儲氣裝置無論發(fā)生何種事故,都可能引發(fā)泄漏、火災、爆炸等危害。如果得不到有效控制,在相互影響和作用下,事故擴大蔓延至產生巨大的沖擊危害,若儲氣介質為有毒、有害氣體,則后果難以估量。
儲氣罐(瓶)在發(fā)生泄漏、破損時,容器內中、高壓氣體解除了外殼的約束,迅速膨脹并以很高的速度釋放出能量,造成儲氣裝置瞬問爆炸并產生巨大聲響,同時儲存的可燃介質迅速泄漏于空氣中,只需極低點火能量的作用,便可產生爆炸。由于此類儲氣裝置布置于地面上,爆炸所產生的沖擊能量將呈立體(球狀)釋放,對地面建筑物、構筑物和人體造成相當嚴重的危害。20世紀90年代后期,四川相繼建成的兩座加氣站,因儲氣裝置質量和介質腐蝕引發(fā)了爆炸事故,防爆墻炸開2m左右直徑的大洞,鋼瓶飛出幾十米遠,并引發(fā)噴射燃燒,焰柱高逾20m。這些事故,反映了火災、爆炸沖擊波的嚴重危害性。此類事故,都表現出事故危害面大、集中、時間短,事故發(fā)生后很難控制的特點。