储气库地面工程建设技术发展与建议

柴寅博，杨 冲

（中交隧道工程局华北分公司，北京朝阳 100102）

1 储气库地面工程简述

在天然气运输过程中，储气库的建设是非常重要的，为了能够满足所有用户对天然气的需求，要根据实际状况建设储气库对天然气做以合理的调运，在此过程中有很多的储气库都是由油气藏改造的。还有少部分是由岩穴以及矿井进行改造的。通常状况下，储气库主要包含的有储气空间，用于实现燃气供应、燃气生产、各种井观测和燃气生产现场、地面燃气灌注管路系统、露点控制系统、燃气供应装置系统。其中注采井场、地面集输管网、露点控制和输气装置都属于储气地面工程的范畴。

2 储气库地面工程建设技术发展的建议

2.1 确定好储气库分类与设计规模

储气库的类型和规模的规划实际上和所要储存的气量之间有着很密切的关系，例如在建造后的储气库和所需要的气量之间不符合标准，会使得储气库出现大材小用的状况，即便建设规模增加，但是实际需求量是固定的，并不会因为储气规模的增大而使得储气的功能以及天然气的供应得到改善，所以，在建设过程中一定要严格地控制好储气库地规模和气量需求。根据实际的状况做好实时地调查。除此之外，如果储气库面积较大的话则需要管理的面积也会越大，以至于在运行过程中较容易出现问题。

2.2 放空系统设置

通常状况下，国外很多国家在储气库建设过程中都没有设置放空立管，而是在集注站中分别使用分区延时泄放，以此来避免有过多的放空量，但是，我国储气库中的放空系统中使用的都是全量放空，这种空放在设计过程中规模都较大，且放空大以及火炬安全区域占地面积大等状况，应该摒弃“全量放空”的设计理念，采用“先关断后放空”的新放空理念计算放空比例，有效降低放空系统的设计比例。在确保储气库安全的状况下，一定要做好管理工作，避免过多的放空次数或者过大的放空量，其中放空系统在设计过程中应该遵循以下机电原则：

（1）在大型储气库中可以使用分区延时泄放的方式，以便于能够降低最大放空速率以及设计规模；

（2）在井场中不设立设放空立管，而在集注站可以设置高、低压放空系统；

（3）放空系统在设计计算过程中应该考虑到瞬时放空速率、放空管道直径以及各节点背压、关键设备规格尺寸和防火间距等。

2.3 设置井口标准化流程

国外储气库的井口工程有两个参考价值。其中之一是井口简单的单管设计，避免了复杂的零件组合。简单的井口设计，使得操作更加的方便。方法是在一条管道中同时进行煤气注入和煤气生产，这需要在一条管道中划出潜在的分隔。不分离双向计量的技术工艺是单管注入和生产设计的有力支撑。井口越复杂和繁琐，在进行操作中就需要注意更多的问题，而井的设计越简单，储气库的操作技能就越容易使用，使用起来也就越方便。

2.4 注采管网根据具体情况和需求设置

对注气以及采气规模不同、输送距离不同的注采管道投资进行比较，对注采管网提出以下建议。中小型储气库的集中输送距离在20km以内。例如，注气规模小于1 000×104m/d或燃气生产规模小于1 500×104m/d，煤气配管和生产配管分开设置时，常温下输送干燥的煤气，具有腐蚀性低，工作压力大的特点。可以选择L415、L450等回火高强度无缝钢管，有效降低管壁厚度，节约成本。采气生产管道的工作压力一般不能低于10MPa。CO2含量为3%时，CO2分压大于0.3MPa。有水时强烈的腐蚀环境中，井初期温度低于-30℃，可选择耐低温、316l双金属复合管或L415、L450等高强度无缝钢管+缓蚀剂方式。注采配管一体化后，配管的选择将根据生产燃气配管的运行情况进行。

2.5 提高采出气高效处理技术

此种技术的使用和其他技术相比而言有着很大的不同，为了使得气体的处理更加有效，使用辅助脱水，一般状况下，天然气在储运过程中都会存在一定的水分，为了提升天然气的纯度，使得使用过程中更加安全，对天然气进行有效的脱水是非常重要的，而在此过程中高效处理技术是必不可少的，但是实际技术的使用还是要根据储气的状况来决定，便于储气库更好的建设。

2.6 加强节能技术的合理利用

2.6.1 注采气规模和烃水露点控制温度

通常状况下，储气库开采的规模和项目的投资有着很大的影响，为了对开采规模进行有效的控制，提高设备的运行效率，实现天然气可持续的开采，减少资源的消耗，储气库的主要作用是在用气高峰期中起到调节作用，在设计的过程中需要根据“平均生产量和平均订单量”的原则，并对上限进行合理的确定，烃露点的确定一定不能比所运输环境中的温度低，而最低的冷却温度不能低于5℃，在进行设计过程中，所有的选择需要在2℃和3℃的余量中进行选择。

2.6.2 控制注气压缩机相关参数

燃气存储压缩机的进口压力需要很大的电力。当压缩机的进口压力满足要求时，可以降低压缩机的压力比和压缩功率。煤气储气库的煤气注入中，出口压力逐渐增大，压缩机的排气压力必须达到最高的燃气注入压力。但是，实际气体注入工艺最大的气体注入压力和平均注气量为基础，如果其他的参数设定压缩系统的情况，初期气体注入机体使运行效率低，气体注入能力没有达到标准，容易发生的问题。所以，一定要根据实际状况，对这些问题进行解决，比如，可以采用压缩机的排放量优化，使用小排量将压缩机与喷气系统并联连接的方式来减少机械的损耗，提高压缩机的效率。

2.6.3 采取措施优化空冷器参数

储气库气冷器进站后的燃气生产温度应降低制冷量、乙二醇循环量等参数，同时进行冷却，以减少后续冷却工作量。因此，冷却系统产生的气体温度必须尽量降低。空气冷却器多位于分离器的气相出口，这样的设定可以充分降低风冷却负荷，但对碳氢化合物和水的露点控制产生不利影响。另外，由于进入站内的煤气温度较高，空气冷却器的冷凝水会大幅增加，从而影响到后续的设备和设施。在这种情况下，为了解决这个问题，必须在气冷器上设置隔板，生产的天然气必须注意输送的液体量。

2.6.4 优化换热器相关设置

和普通天然气制冷工艺类似，储气库在使用节流措施前后，需要回收低温干气冷量，合理使用天然气预冷以及干气复热工艺，通过使用高效换热器进行低温干气冷量进行有效回收的方式进行处理。理论上，热交换器的面积足够大，可以满足任何低温要求，但在实际操作中需要考虑工程成本和经济效益。在热交换器的技术条件下，可采用热交换效率高、热传递温差小的热交换方式。装置既满足储气库的实际需要，又满足系统节能降耗的要求。

2.6.5 提升配套系统的节能性能

支持系统节能性能的储气库影响整个系统的节能特性。应选择有效的绝缘材料，包括建筑保温结构，在实际设计过程中，使用6kV以上的电源系统和无效补偿设备有效补偿电源。对于地面工程，采取有效加热介质炉等措施，节能效果较好。

3 结束语

总的来讲，随着社会科技以及经济的快速发展，使得更多的清洁能源被使用在日常生活中，以至于储气库的重要性逐渐增大。就当前状况来看，我国地大物博，人口众多，一年中需要大量的天然气，从而对天然气的储藏提出了更高的要求，储气库作为天然气的主要场所，能够对天然气进行良好的调节，储气库建设是否良好，对天然气的推广十分重要，因此要根据时代的发展对储气库的建设进行不断完善，使得我国天然气具有更好的发展前景。