西氣東輸鹽穴儲氣庫注采氣集輸系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究科研項(xiàng)目成果報告

西氣東輸鹽穴儲氣庫注采氣集輸系統(tǒng)工藝研究報告PAGE西氣東輸鹽穴儲氣庫注采氣集輸系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究科研項(xiàng)目成果報告西南石油大學(xué)儲運(yùn)研究所2013-06-25

西氣東輸鹽穴儲氣庫注采氣集輸系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：楊海軍黃坤報告編寫人員：黃坤吳曉南陳利瓊盧泓方鮮燕劉源海主要研究人員：黃坤吳曉南陳利瓊盧泓方鮮燕劉源海儲氣庫項(xiàng)目組參編人員：楊海軍李龍方亮程林王偉項(xiàng)目起止日期：2012年5月30日——2013年3月31日西南石油大學(xué)儲運(yùn)研究所2013-6-25PAGE126目錄1總論 11.1研究背景及目的 11.2研究主要內(nèi)容 11.3研究思路 21.4預(yù)期成果與關(guān)鍵技術(shù) 22鹽穴地下儲氣庫現(xiàn)狀 42.1建設(shè)地下儲氣庫的作用與意義 42.2地下儲氣庫的主要類型 52.3鹽穴地下儲氣庫 72.3.1鹽穴地下儲氣庫特點(diǎn)及建設(shè)條件 72.3.2鹽穴地下儲氣庫歷史 92.3.3鹽穴地下儲氣庫現(xiàn)狀 102.3.4地下儲氣庫發(fā)展趨勢 143金壇儲氣庫注采氣集輸系統(tǒng)現(xiàn)狀 173.1金壇儲氣庫概況 173.2金壇儲氣庫注采集輸系統(tǒng)組成 183.2.1井場和集配氣閥組部分 183.2.2注采站部分 183.2.3集輸管道 183.3金壇儲氣庫注采集輸工藝 193.3.1總工藝流程 193.3.2各單元工藝流程 203.4金壇儲氣庫注采集輸工藝特點(diǎn) 213.5存在問題及建議 224鹽穴儲氣庫地面注采集輸工藝優(yōu)化 244.1鹽穴儲氣庫注采工藝概述 244.1.1注氣工藝 244.1.2采氣工藝 254.2單井注采集輸工藝 264.2.1單井注氣工藝 264.2.2單井采氣工藝 274.3注采站工藝 284.3.1進(jìn)站區(qū)工藝 284.3.2過濾分離區(qū)工藝 284.3.3計量區(qū)工藝 334.3.4增壓區(qū)工藝 384.3.5脫水區(qū)工藝 464.3.6污水區(qū)工藝 484.4水合物防止工藝 484.4.1水合物生成判定 484.4.2水合物的生成區(qū)間預(yù)測 494.4.3水合物生成的影響因素 504.4.4水合物防止措施 505金壇儲氣庫注采集輸工藝優(yōu)化 535.1單井注采集輸工藝優(yōu)化 535.1.1單井工藝現(xiàn)狀 535.1.2單井工藝優(yōu)化 555.2注采站工藝優(yōu)化 695.2.1注采站工藝現(xiàn)狀 695.2.2注采站工藝優(yōu)化 705.3水合物防止工藝研究優(yōu)化 805.3.1水合物防止工藝現(xiàn)狀 805.3.2抑制劑注入量優(yōu)化 805.4注采集輸系統(tǒng)管材管型優(yōu)化 855.4.1管材管型現(xiàn)狀 855.4.2管材管型優(yōu)化 896金壇儲氣庫注氣排鹵工藝 926.1造腔工藝 926.2造腔采鹵站工藝 936.3注氣排鹵 936.3.1鹵水閃蒸罐設(shè)計 956.3.2輸鹵泵型號選擇 957金壇儲氣庫井場工藝設(shè)備橇裝化研究 987.1橇裝設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展 997.2橇裝設(shè)備設(shè)計依據(jù)及要求 1007.2.1工藝設(shè)備橇裝化的優(yōu)越性 1007.2.2橇裝模塊化與現(xiàn)場安裝固定設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性比較 1017.3井場注采氣橇裝設(shè)備 1037.4井場注氣排鹵橇裝設(shè)備 1128金壇儲氣庫自控系統(tǒng) 1188.1金壇地下儲氣庫自控系統(tǒng)概述 1188.2金壇地下儲氣庫自動控制水平 1198.3井場主要檢測控制方案 1198.4井場自動化控制系統(tǒng)組成及功能 1198.4.1井場遠(yuǎn)程終端裝置 1208.4.2地面造腔配套部分控制系統(tǒng) 1208.5主要儀表選型 1209結(jié)論 122參考文獻(xiàn) 1241總論1.1研究背景及目的金壇鹽穴地下儲氣庫是我國第一座鹽穴儲氣庫，2007年5口已有溶腔經(jīng)過改造后投產(chǎn)運(yùn)行至今,運(yùn)行期間鹽穴庫狀態(tài)良好,沒有重大事故發(fā)生。該儲氣庫已建成并投入使用7年，2012年將新增4口新井投入注氣排鹵。儲氣庫目前運(yùn)行基本正常，建成部分（包括西注采氣站、5口老腔井場、東注水站等）基本能達(dá)到設(shè)計使用要求。但由于該儲氣庫屬于我國第一座鹽穴地下儲氣庫，且建設(shè)和運(yùn)行同步進(jìn)行，為提高我國鹽穴地下儲氣庫地面工藝建設(shè)水平，有必要結(jié)合該庫對如下問題進(jìn)行研究：（1）結(jié)合該庫地面集輸工藝現(xiàn)狀及存在問題，系統(tǒng)研究鹽穴地下儲氣庫適宜的地面集輸工藝，包括注采工藝、增壓工藝、脫水工藝等關(guān)鍵工藝。（2）總結(jié)該庫注氣排鹵工藝，為后續(xù)造腔提供技術(shù)支持和參考。（3）結(jié)合儲氣庫注采單井分布廣，且單井工程量小，同時考慮到其分批建設(shè)，有必要對單井工藝進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)對單井工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、橇裝化和集成化進(jìn)行研究，減少現(xiàn)場施工量，節(jié)省投資，實(shí)現(xiàn)快速建井，快速投產(chǎn)的要求。本研究可為完善和發(fā)展鹽穴型地下儲氣庫工藝提供技術(shù)參考，研究成果可直接用于現(xiàn)場，從而有效減少設(shè)備投資、降低生產(chǎn)成本、提高地下儲氣庫的注采效率，提高儲氣庫設(shè)備的安全性和可靠性，進(jìn)一步提高儲氣庫的經(jīng)濟(jì)和社會效益。同時，本研究方法與成果對解決國內(nèi)其它地區(qū)的類似問題，也具有一定借鑒作用。1.2研究主要內(nèi)容1）調(diào)研收集國內(nèi)外鹽穴儲氣庫地面集輸工藝（1）調(diào)研國內(nèi)外鹽穴儲氣庫地面集輸工藝流程；（2）分析鹽穴儲氣庫注氣排鹵及注采氣工藝流程；（3）分析工藝流程中主要設(shè)備橇裝化設(shè)計的現(xiàn)狀。2）分析金壇地下儲氣庫地面集輸工藝現(xiàn)狀3）儲氣庫地面集輸工藝優(yōu)化對金壇儲氣庫地面集輸工藝進(jìn)行工藝方案優(yōu)化、設(shè)備優(yōu)選。4）結(jié)合前期研究內(nèi)容對井場計量、自動控制、視頻控制等系統(tǒng)進(jìn)行集中布置5）針對工藝流程特點(diǎn)，完成工藝橇裝，實(shí)現(xiàn)模塊化運(yùn)行1.3研究思路1.4預(yù)期成果與關(guān)鍵技術(shù)通過本研究，優(yōu)化儲氣庫地面集輸工藝，實(shí)現(xiàn)主要工藝設(shè)備設(shè)施橇裝化、模塊化設(shè)計和建設(shè)，縮短建設(shè)周期，減少項(xiàng)目投資，提高生產(chǎn)運(yùn)行可靠性。主要完成：（1）儲氣庫注采氣集輸系統(tǒng)工藝優(yōu)化研究報告1份；（2）井場注采氣工藝流程圖紙1份；（3）井場注采氣集輸工藝橇裝安裝圖紙1份；（4）申請專利1項(xiàng)。

2鹽穴地下儲氣庫現(xiàn)狀地下儲氣庫是將從氣田采出的天然氣重新注入至地下可保存氣體的空間而形成的一種人工氣田或氣藏。地下儲氣庫主要建設(shè)在氣源或目標(biāo)市場（天然氣用戶）附近。2.1建設(shè)地下儲氣庫的作用與意義地下儲氣庫儲氣是當(dāng)今世界上主要的天然氣儲存方式，在世界天然氣儲存設(shè)施總?cè)萘恐?，地下儲氣庫的容量?0%以上。儲存的天然氣主要用于滿足用氣的季節(jié)波動和日波動對供氣的要求，保證用氣高峰期的用氣量，同時也可以作為供氣系統(tǒng)發(fā)生事故時的應(yīng)急儲備以及國家的戰(zhàn)略儲備。為了使地下儲氣庫能及時對用氣量的變化作出反應(yīng)，用于調(diào)峰的地下儲氣庫通常建在用氣負(fù)荷中心附近，特別是受管道輸氣能力限制而供氣不足時地下儲氣庫必須建在輸氣管道的末端附近才能正常發(fā)揮作用。其主要作用及意義如下：（1）協(xié)調(diào)供求關(guān)系與調(diào)峰。緩解因各類用戶對天然氣需求量的不同和負(fù)荷變化而帶來的供氣不均衡性。（2）實(shí)施戰(zhàn)略儲備，保證供氣的可靠性和連續(xù)性。當(dāng)供氣中斷時地下儲氣庫可作為補(bǔ)充氣源，抽取天然氣,保證供氣的連續(xù)性和提高供氣的可靠性。（3）提高輸氣效率，降低輸氣成本。地下儲氣庫可使天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的操作和輸氣管網(wǎng)的運(yùn)行不受天然氣消費(fèi)不均衡性的影響,有助于實(shí)現(xiàn)均衡性生產(chǎn)和作業(yè)；有助于充分利用輸氣設(shè)施的能力，提高管網(wǎng)的利用系數(shù)和輸氣效率，降低輸氣成本。（4）影響氣價，實(shí)現(xiàn)價格套利。供氣與用氣雙方都可從天然氣季節(jié)性或月差價中實(shí)現(xiàn)價格套利，從價格波動中獲取可觀的利潤。供氣方：天然氣低價時儲氣不售或增加儲氣量，待用氣高峰、價格上漲時售出；用氣方：天然氣低價購進(jìn)儲存，待冬季或用氣高峰、氣價上漲時抽出使用(避免高價購氣)或出租儲氣庫。（5）提供應(yīng)急服務(wù)?？蓪εR時用戶或長期用戶臨時增加的需氣量提供應(yīng)急供氣服務(wù)[1]。在作為季節(jié)調(diào)峰、應(yīng)急和戰(zhàn)略儲備方面,地下儲氣庫較其它調(diào)峰方式具有更大的優(yōu)勢。地面儲罐儲氣和管道儲氣的儲氣量小,只適用于城市晝夜或小時調(diào)峰用,建設(shè)投資高、安全性低,應(yīng)用范圍和規(guī)模都較小。地下儲氣庫和LNG儲庫的投資都比地面儲罐小。地下儲氣庫和LNG儲庫的儲氣量大,都可以作為季節(jié)調(diào)峰、應(yīng)急和戰(zhàn)略儲備使用。地下儲氣庫相對于LNG儲庫儲存量大，可以快采、快注，機(jī)動性強(qiáng)，外輸量相對較大，調(diào)峰范圍廣。地下儲氣庫雖然一次性投資大，但運(yùn)行費(fèi)用比LNG儲庫低,地下儲氣庫的安全性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他幾種調(diào)峰方式。在供氣調(diào)峰方式的選擇上,儲氣罐和輸氣管道末端具有調(diào)節(jié)靈活、操作方便的特點(diǎn),是目前解決城市燃?xì)鈺円购托r不均衡性的主要方式;對于城市月高峰用氣,利用城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)、儲氣罐、輸氣管道末端和建有LNG接收站設(shè)施共同完成。地下儲氣庫容量大,安全性高,特別是含水層儲氣庫和鹽穴庫儲氣庫在我國分布較廣,適合季節(jié)性調(diào)峰。2.2地下儲氣庫的主要類型

（1）按地質(zhì)條件分類按地質(zhì)條件可將天然氣地下儲氣庫分為：枯竭油氣藏儲氣庫、含水層儲氣庫、鹽穴儲氣庫和廢棄礦坑儲氣庫。儲氣庫類型示意圖見圖2-1，全球儲氣庫類型分布比例見表2-1。

油氣藏型含水型鹽穴型廢棄礦型圖2-1儲氣庫類型示意圖表2-1全球儲氣庫類型比例氣藏型油藏型水層鹽穴廢棄礦坑和巖洞型78%5%12%5%0.1%（2）按用途分類[2]按用途可將天然氣地下儲氣庫分為基地型儲氣庫、調(diào)峰型儲氣庫、和儲氣型儲氣庫?；匦蛢鈳熘饕脕碚{(diào)節(jié)和緩解大型消費(fèi)中心天然氣需求量的季節(jié)性不均衡性，因此又叫做季節(jié)性儲氣庫。這種儲氣庫的容量比較大，按日最大抽氣量計，其有效氣量可供抽氣50~100d。調(diào)峰型儲氣庫主要用作晝夜、小時等高峰耗氣調(diào)峰。截至2009年（第24屆世界天然氣大會），世界共有36個國家和地區(qū)建設(shè)有630座地儲氣庫，地下儲氣庫總的工作氣量為3530×108m3，約占全球天然氣消費(fèi)量3×108m3的11.7%。與2005年3330×108m3的工作氣量相比，5年間全球地下儲氣庫工作氣量增加了200×108m。美國、俄羅斯、烏克蘭、德國、意大利、加拿大、法國仍然是傳統(tǒng)的儲氣庫大國，其地下儲氣庫工作氣量約占全球地下儲氣庫總工作氣量的85%，世界主要地區(qū)地下儲氣庫總工作氣量分布見圖2-2，世界儲氣庫工作氣量排前十位的國家儲氣庫類型見表2-1。圖2-2世界各地區(qū)儲氣庫工作氣量分布表2-2世界儲氣庫工作氣量排前十位的國家國家儲氣庫數(shù)量（座）總工作氣量（108m3）總數(shù)油氣藏鹽穴含水層美國38930731511106.74俄羅斯2215

7955.91烏克蘭1311

2318.80德國4615237203.15意大利1111

167.55加拿大52439

164.13法國3

3121191.3荷蘭33

50烏茲別克斯坦33

46哈薩克31

342*俄羅斯工作氣量中含300億方的戰(zhàn)略儲備2.3鹽穴地下儲氣庫2.3.1鹽穴地下儲氣庫特點(diǎn)及建設(shè)條件1）鹽穴儲氣庫特點(diǎn)鹽穴地下儲氣庫是利用地下較厚的鹽層或鹽采用人工方式在鹽層或鹽丘中通過水溶形成洞儲存空間來存儲天然氣，其示意圖見圖2-3。鹽穴儲氣庫具有以下優(yōu)點(diǎn)：圖2-3鹽穴型地下儲氣庫示意圖（1）構(gòu)造完整、夾層少、厚度大、物性好、結(jié)構(gòu)堅實(shí)、可在儲集構(gòu)造上建較大的溶腔。（2）非滲透性好。對液態(tài)和氣態(tài)的碳?xì)湮镔|(zhì)都可以完好地儲存,不易流失。（3）可縮性強(qiáng)、密封性好以及被水溶蝕之后容易開采。（4）產(chǎn)氣能力相對較高，注氣時間短，墊層氣用量少，儲氣無泄漏，調(diào)速快，調(diào)峰能力強(qiáng)，能快速完成抽氣注氣循環(huán)，一年中注采循環(huán)可達(dá)4—6次，最適合季節(jié)調(diào)峰。不同類型儲氣庫特征見表2-3。表2-3不同類型儲氣庫特征類型儲存介質(zhì)儲存方法工作原理優(yōu)越性缺點(diǎn)用途枯竭油氣藏原始飽和油氣水的孔隙性滲透底層由注入氣體把原始液體加壓并驅(qū)離氣體壓縮膨脹及液體的可壓縮性結(jié)合流動特點(diǎn)注入采出。出氣量大，可利用油氣田原有設(shè)施地面處理要求高，墊氣量大，部分墊氣無法回收。季節(jié)調(diào)峰與戰(zhàn)略儲備含水層原始飽和水的孔隙性滲透底層由注入氣體把原始液體加壓并驅(qū)離氣體壓縮膨脹及液體的可壓縮性結(jié)合流動特點(diǎn)注入采出。儲氣量大勘探風(fēng)險大、墊氣不能完全回收。季節(jié)調(diào)峰與戰(zhàn)略儲備鹽穴利用水溶形成的洞穴氣體壓縮擠出鹵水氣體壓縮與膨脹工作氣量比例高，可完全回收墊氣鹵水排放處理困難，有可能出現(xiàn)漏氣。日、周、季節(jié)調(diào)峰廢礦采礦后形成的洞穴充水后用氣體壓縮擠出水氣體壓縮與膨脹工作氣量比例高，可完全回收墊氣易發(fā)生漏氣現(xiàn)象，容量小。日、周、季節(jié)調(diào)峰2）鹽穴儲氣庫建設(shè)條件鹽穴儲氣庫的建設(shè)需要具備以下條件：（1）鹽穴應(yīng)建在鹽層厚、圈閉整裝、無斷層、閉合幅度大的沉積構(gòu)造上。圍巖及鹽層分布穩(wěn)定,有良好的儲蓋組合。蓋層要有一定厚度,美國要求鹽穴有一個最小鹽頂厚度,一般為91.4~152.4m(300~500ft)。在這個層段上,要求鹽有很好的膠結(jié)性,且對上部鹽有較好的支撐作用。鹽的純度大于90%。（2）有充足的水源。通常用地下水、湖水、河水、渠水等水源中的新鮮水或微咸水來淋洗鹽穴。所需要的水量一般為鹽穴體積的7~10倍。（3）有處理鹽鹵的方法和途徑。一般情況下,處理鹽鹵的工作是通過對新鮮水以下的鹽水層完井的方式來完成。處理區(qū)必須與新鮮水區(qū)隔絕。對鹽層構(gòu)造來講,處理水區(qū)可在沉積層之上,也可以在沉積層之下。對鹽丘構(gòu)造來講,處理水區(qū)一般在鹽丘的側(cè)面。（4）儲氣庫庫址與天然氣管線的距離合適。2.3.2鹽穴地下儲氣庫歷史國外利用鹽穴作為儲氣的歷史最早可以追溯到20世紀(jì)50年代，其后該技術(shù)在北美和歐洲得到推廣，法國、德國、英國和丹麥等國相繼建成鹽穴儲氣庫。用鹽丘或鹽層儲藏的技術(shù)最初是德國人Erdol在1916年8月獲得的專利，這個專利思想最初是在20世紀(jì)50年代初期的美國應(yīng)用，而世界上第一座鹽丘或鹽層儲氣庫卻是于1959年蘇聯(lián)建成的。美國于1961年在密歇根州Marysville首次利用鹽穴進(jìn)行儲氣，這是一個廢棄的鹽礦，由密歇根天然氣公司完成。該氣庫自1968年開始供氣，采氣量82.12×104m3/d，注氣量是34×104m3/d，工作氣量為600×104m3，壓力為7.2MPa。1970年密西西比Eminence鹽丘儲氣庫完成，該儲氣庫當(dāng)時由2個單腔構(gòu)成，埋藏深度為1737~2042m，由于上述兩個單腔收縮率達(dá)到40%啊，2006年時已廢棄，運(yùn)營的其他7個單腔頂面構(gòu)造深度731m，工作氣量為4.25×108m3。美國運(yùn)行的31座鹽穴儲氣庫多數(shù)于20世紀(jì)90年代投入運(yùn)營，1990年至2000年間投產(chǎn)了17座。31座鹽穴儲氣庫頂面構(gòu)造深度一般為600~1300m，運(yùn)行上限壓力為7.2~24.8MPa。在用氣季節(jié)高峰期，鹽穴地下儲氣庫能夠保證采出40%以上的天然氣，最大采氣量可達(dá)180×104m3/d。加拿大第一座鹽穴儲氣庫建于薩斯喀徹溫?。═homsRL，etal.2000），于1963年開始運(yùn)行，該氣庫埋深1128m，儲氣空間為5×104m3。截至2009年運(yùn)行的9座鹽穴儲氣庫頂面構(gòu)造深度一般為1000~1200m，運(yùn)行上限壓力為15.2~26.7MPa，最大采氣量為70×104m3/d。法國首座鹽穴儲氣庫Tersanne（ThomsRL，etal.2000）于1970年開始投入使用，氣庫埋深介于1400~1500m之間，單腔高度150m，庫容量為3.32×108m3，運(yùn)行壓力為8~24MPa，工作氣量為2.04×108m3。另兩座儲氣庫分別建成于1980年、1993年，單腔頂面構(gòu)造深度分別為1400m、1000m，高度分別為150m、250m，工作氣量分別為4.52×108m3、2.12×108m3。德國與1971年在基爾市附近的Honigsee（ThomsRL，etal.2000）鹽丘上建造了首座鹽穴儲氣庫，深度為1307~1335m。截至2009年運(yùn)行的23座鹽穴儲氣庫頂面構(gòu)造深度一般為500~1500m，運(yùn)行上限壓力為10~23.9MPa，最大采氣量為215×104m3/d。英國于1974年建成了其首座鹽穴儲氣庫，由兩個單腔構(gòu)成，工作氣量為4.52×108m3。其后在1980年建成了第二座，由9個單腔構(gòu)成，頂面構(gòu)造深度為1800m，工作氣量為3.17×108m3。法國燃?xì)夤緭碛?座鹽穴儲氣庫，分別建于1970年、1980年和1993年，單腔頂面構(gòu)造深度分別為1400m、1400m和1000m，工作氣量分別為2.04×108m3、4.52×108m3和2.12×108m3。另外亞美尼亞、丹麥、波蘭分別于1964年、1986年和1997年建成各自的首座鹽穴儲氣庫，工作氣量分別為1.1×108m3、4.2×108m3和3.4×108m3?？傮w來看，國外利用鹽穴作為儲氣庫的歷史最早可以追溯到20世紀(jì)50年代，其后該項(xiàng)技術(shù)在北美及歐洲推廣，法國、德國、英國和丹麥等相繼建成鹽穴儲氣庫，截至2009年世界上的74座鹽穴儲氣庫已建成總庫容量為229.42×108m3，工作氣量為161.98×108m3，工作氣量占庫容量的70.6%。我國對鹽穴儲氣庫的研究始于1999年，初期主要是對國內(nèi)的鹽礦進(jìn)行調(diào)查，初步評價各鹽礦的建庫地質(zhì)條件。隨著西氣東輸戰(zhàn)略工程的實(shí)施，2001年1月啟動了西氣東輸工程建設(shè)天然氣地下儲氣庫工程可行性研究項(xiàng)目，確定了江蘇金壇作為國內(nèi)首個鹽穴儲氣庫建庫目標(biāo)。2.3.3鹽穴地下儲氣庫現(xiàn)狀截至2009年，全球建成的74座鹽穴儲氣庫，總庫容量為229.42×108m3，工作氣量為161.98×108m3。工作氣量占總?cè)萘康?0.6%。正在運(yùn)營的這74座鹽穴儲氣占儲氣庫總數(shù)的11.7%，其中美國31座，德國23座，加拿大9座，法國3座，英國3座，波蘭、丹麥、亞美尼亞、中國、葡萄牙各1座。世界各國鹽穴儲氣庫統(tǒng)計見表2-4。表2-4世界各地區(qū)天然氣鹽穴地下儲氣庫統(tǒng)計表地區(qū)國家儲氣庫（座）墊氣量（×108m3）工作氣量（×108m3）庫容量（×108m3）注采井（口）北美美國3123.3250.2773.59149加拿大634小計4025.4656.3981.85183歐洲德國2326.378.86105.16173法國37.149.7316.8736英國32.2557.2511丹麥134.27.27波蘭11.713.85.5110葡萄牙10.51.523小計3240.9103.09143.99240中東亞美尼亞518亞洲中國10.831.42.236合計7467.44161.98229.42447目前世界上運(yùn)營的74座鹽穴儲氣庫主要建造在北美和歐洲，以美國和德國居多。1）美國鹽穴儲氣庫美國許多地區(qū)都沉積有大面積的鹽巖礦床，鹽巖所具有的獨(dú)特性能使其成為理想的地下儲氣庫庫址。典型的鹽丘呈縱軸向?qū)ΨQ，直徑約1609m，高度約l000m，距地表約500m。鹽丘基本由鹽巖和占總質(zhì)量約5%的硬石膏分散顆粒組成，通常上覆170m左右是由硬石膏、石膏、鈣等組成的孔隙和裂縫性蓋層。鹽穴直徑一般為65m，長為250m，1個鹽丘?？山ㄔ於鄠€鹽穴。（1）深度鹽丘的深度選擇比較靈活，最深可至1800m，需重點(diǎn)考慮因壓力和溫度影響而造成的鹽巖蠕變。基于鹽巖特性、鉆井和濾洗鹽穴所需的費(fèi)用、工作壓力和溫度、巖穴的壓縮性和運(yùn)行費(fèi)用等因素的綜合分析，鹽穴的最佳深度為1170～1500m。（2）間距套管鞋位置與鹽層頂界、鹽穴頂部的距離直接影響鹽穴的完整性，必須預(yù)留足夠的厚度來保證套管膠結(jié)在鹽巖層段中。在大多數(shù)情況下，考慮到鹽穴頂部巖層或鹽穴附近發(fā)生蠕動變形可能損壞套管，套管鞋與鹽穴頂部應(yīng)留有一段距離，一般要求用來建庫的鹽巖厚度應(yīng)為100～150m，這樣才能保證良好的固井質(zhì)量和足夠的頂部支撐力。相鄰鹽穴間的距離是分隔鹽穴的礦柱寬度。礦柱寬度與2個鹽穴直徑的平均值之比與巖柱的相對載荷有關(guān)，給定鹽柱寬度，鹽穴越大，鹽柱的載荷能力越大。（3）壓力理論上，鹽穴能夠承受的內(nèi)壓等于上覆巖層施加的重力，而該重力又不致于使鹽巖層破裂。從儲氣庫的發(fā)展歷史來看，鹽穴的最大壓力設(shè)計基于垂直應(yīng)力梯度為2.262MPa/m的假設(shè)。鹽丘鹽穴的實(shí)際垂直應(yīng)力梯度可以根據(jù)測井資料計算得出，一般介于2.126～2.262MPa/m之問。加上安全系數(shù)，套管鞋處的最大允許壓力是鹽丘上覆巖層壓力的0.80～0.85倍。德克薩斯州規(guī)定的最大允許壓力梯度是0.85MPa/m，即是垂直應(yīng)力的0.85～0.90倍，這與該深度上覆巖層的密度有關(guān)。在應(yīng)力差的作用下，鹽巖將發(fā)生塑性變形或蠕動。鹽穴的蠕變程度和總的閉合度與應(yīng)力差、鹽巖溫度以及鹽巖固有強(qiáng)度的大小有關(guān)。此外，鹽巖鹽穴的閉合度還取決于其運(yùn)行時間。鹽穴的壓力越低，閉合度越高，低壓下運(yùn)行的時間越長，累積閉合度越高。（4）鹽穴建造鹽穴建造通常都是單井完井的，其濾洗速度受限于濾洗管柱和固井套管的尺寸。濾洗鹽穴的第1步是在鹽洞中放入某種保護(hù)層材料，這種材料可以控制鹽巖鹽穴的頂部形狀。如果控制不當(dāng)，將使鹽穴頂部溶解，破壞其幾何形態(tài)并影響其保持壓力的能力。這類保護(hù)層材料一般是抗腐蝕、不溶于水而且輕于水的烴類(丙烷、丁烷和柴油等)，浮于鹽水表層以防止鹽巖上部溶解。開始濾洗鹽穴時，需建造一個沉井以盛裝鹽巖中的不溶物質(zhì)，此后采用正循環(huán)或反循環(huán)濾洗鹽穴。建造鹽穴前，要通過計算模擬確定濾洗管柱的位置。鹽穴建造期間，懸管至少要重新配置1次，以獲得要求的幾何形狀。其間，還要階段性地暫時停止濾洗鹽穴，并用聲吶探測監(jiān)測鹽穴建造的進(jìn)展情況。鹽穴建成后，要通過機(jī)械完整性測試方式確定鹽穴是否會發(fā)生泄漏。美國鹽穴地下儲氣庫的主要指標(biāo)：工作氣量為0.5×108～2.5×108m，鹽穴深度為600～1300rn，鹽穴直徑為60m，鹽穴高度為240m，蓋層厚度為90～150m，允許壓力梯度為1.9～2.0MPa/m，允許鹽穴容積損失速度為1.0%，墊層氣量與有效氣量之比為0.6，工作壓力為8～20MPa，建設(shè)周期為40個月(按有效氣量170×103m計)。2）德國鹽丘/鹽層儲氣庫德國鹽穴地下儲氣庫大多分布在北部地區(qū)，鹽巖埋深為500～l500m，鹽層厚度為l00～550m，鹽質(zhì)純度達(dá)到98%。根據(jù)調(diào)查，用來儲存天然氣的l52個鹽穴，總庫容量為86.93×108m3。，工作氣量為63.43×108m3。單腔直徑為50～80m，高度最大為550m，一般為100～300m，容積通常大于30×104m3。在德國建造大型儲氣庫的最佳庫址就是鹽丘，但鹽丘的鹽巖構(gòu)造較為復(fù)雜，各層交錯重疊（圖2-4），這是選擇其建庫的不利因素。但是，鹽丘內(nèi)部構(gòu)造引起的非均質(zhì)性并不是建造地下儲氣庫的主要問題，主要問題是鹽巖的厚度和上覆巖層構(gòu)造。圖2-4德國鹽丘儲氣庫剖面示意圖設(shè)計鹽穴時，應(yīng)充分考慮巖石的力學(xué)穩(wěn)定性和鹽穴的閉合速度。鹽穴的力學(xué)穩(wěn)定性和閉合速度受鹽穴的體積、埋藏深度、礦柱寬度、上下限壓力等因素影響，通常利用數(shù)值算法和計算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性評價。儲氣庫施工的第1步是鉆井，然后開始造腔，即將淡水或含鹽量較低的水(海水)，通過中心管柱注入鹽穴內(nèi)，溶解鹽巖，待逐漸達(dá)到飽和后通過環(huán)空排至地面。鹽穴水平方向上的擴(kuò)展，很大程度上取決于鹽巖的物理化學(xué)特性。在均質(zhì)鹽巖地層中，鹽穴通常環(huán)井筒軸擴(kuò)展，在各向異性的含鹽地層中，鹽穴常呈不規(guī)則狀。鹽穴濾洗過程中其形態(tài)的發(fā)展變化，可以根據(jù)完鉆巖心、測井資料及鹽巖的物理化學(xué)性質(zhì)等資料，進(jìn)行模擬預(yù)測。為控制鹽穴的濾洗過程，德國設(shè)計者認(rèn)為必須進(jìn)行以下工作：根據(jù)每天注入的淡水量、排出的鹽水量及其濃度，用物質(zhì)平衡方法計算鹽穴的體積；用聲吶探測方法，測定鹽穴的形態(tài)、大小及位置。通常情況下，計算的鹽穴體積每增加5×104m3?；?0×104m3，即進(jìn)行1次聲吶探測。如遇復(fù)雜情況，可在中途進(jìn)行探測。應(yīng)時刻注意監(jiān)測、控制隔離液/鹽水的界面，否則可能導(dǎo)致鹽穴頂變形。造腔完成后，氣體通過114.3~244.5mm的環(huán)空注入，鹽水則通過114.3mm的管柱排至地面，鹽水頂替一直持續(xù)到氣體達(dá)到114.31mm套管鞋處為止。注氣排鹵階段，在鹽穴頂部安裝淡水注入裝置，防止鹽水在管道系統(tǒng)中結(jié)晶。此外，鹽水管道需安裝安全閥和防爆盤，以防不期而至的氣壓沖擊。鹽水排出后，在承壓狀態(tài)下，用不壓井起下作業(yè)裝置將114.3mm的排水管柱拆除，同時拆除淡水注入管柱和鹽水管柱，此時鹽穴便進(jìn)入正常儲氣運(yùn)行狀態(tài)。采氣期間，可用常規(guī)天然氣脫水裝置除去儲氣庫中的水分，使其達(dá)到管道對水露點(diǎn)的技術(shù)要求。如果能有效地控制儲氣庫氣體中的水分含量，便可節(jié)約脫水裝置的投資費(fèi)用。目前可行的方法是：用某種介質(zhì)覆蓋或密封殘余鹽水表面，以防止或至少減少水分蒸發(fā)。2.3.4地下儲氣庫發(fā)展趨勢目前，國外在建設(shè)新的地下儲氣庫時有三個主要趨勢[4]：一是建設(shè)靈活性大、周轉(zhuǎn)率較高的小型氣庫；二是尋找大型儲氣庫作為天然氣戰(zhàn)略儲備；三是多個地下儲氣庫聯(lián)網(wǎng)。地下儲氣庫的發(fā)展與科技進(jìn)步有著密切的關(guān)系，科技進(jìn)步能縮短地下儲氣庫的建設(shè)周期，節(jié)約地下儲氣庫的投資費(fèi)用，改善地下儲氣庫的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。當(dāng)前國外在地下儲氣庫科技進(jìn)步方面呈現(xiàn)出以下幾種主要研究與發(fā)展方向。（1）用惰性氣體代替天然氣作儲氣庫的墊層氣地下儲氣庫總?cè)萘恐邪üぷ鳉夂蛪|層氣兩部分。墊層氣的主要作用是使儲氣庫在一次抽氣末期保持一定的壓力、提高氣井產(chǎn)量、抑制地層水流動等。墊層氣在儲氣庫中是不能抽出的氣體。迄今為止在建庫時都采用注入天然氣作墊層氣，這不僅大大增加了地下儲氣庫的初期投資，還沉積了大量的“死資金”。以美國為例，1987年美國地下儲氣庫中總墊層氣量達(dá)1080億m3，按天然氣礦場平均價60美元/千方計，當(dāng)年墊層氣長期沉積的資金達(dá)64億美元。因此，美國、前蘇聯(lián)等一些地下儲氣庫比較發(fā)達(dá)的國家，從70年代開始，就如何減少儲氣庫中的墊層氣量、采用廉價惰性氣體、氮?dú)?、二氧化碳或壓氣機(jī)組廢氣等代替天然氣作儲氣庫墊層氣，開展了廣泛而大量的研究工作，并取得了可喜的成績。減少地下儲氣庫中墊層氣量，增大工作氣量，用惰性氣體作墊層氣，已成為降低地下儲氣庫投資和運(yùn)行費(fèi)用的最主要的發(fā)展方向。（2）地下儲氣庫工藝設(shè)計統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化盡管幾種地下儲氣庫的地質(zhì)情況、工作參數(shù)等各有不同,但在儲氣庫建設(shè)方面各類地下儲氣庫仍具有一些共同特征和特性。對各類地下儲氣庫而言,天然氣集輸和處理工藝設(shè)計原理是一樣的,只是在具體構(gòu)成和設(shè)備方面各有不同。這就為地下儲氣庫的建設(shè)從工藝流程設(shè)計到設(shè)備選擇實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化提供了可能性。地下儲氣庫建設(shè)采用標(biāo)準(zhǔn)化的工藝設(shè)計,可最大限度地減少設(shè)計部門之間的協(xié)調(diào)工作,簡化工藝方案選擇中一系列的工藝計算和訂貨清單編制等方方面的許多工作,從而減少地下儲氣庫地面站設(shè)計和建設(shè)的工作量。實(shí)現(xiàn)地下儲氣庫工藝設(shè)計的統(tǒng)一化和標(biāo)準(zhǔn)化,是加快建庫速度、縮短建庫周期、提高建庫質(zhì)量的重要措施之一。前蘇聯(lián)在這方面取得了大量的研究成果，先后為地下儲氣庫地面站的配氣、氣體收集與處理、氣井產(chǎn)品計量、氣體干燥、低溫分離等開發(fā)出了標(biāo)準(zhǔn)化的工藝流程，并各自組成一個獨(dú)立的模塊，從而使儲氣庫的建設(shè)從個別設(shè)計轉(zhuǎn)到標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計上來，使設(shè)備由單個制造轉(zhuǎn)為成批生產(chǎn)，最大限度地采用為氣田建設(shè)新開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方案和工廠整體組裝式設(shè)備。（3）加強(qiáng)地下儲氣庫建設(shè)方案優(yōu)選的研究地下儲氣庫建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,在建庫前期必須作全面的系統(tǒng)分析,對于建庫方案專家往往從儲氣庫工作規(guī)模、投資回收年限、儲氣庫庫容利用率、氣墊氣氣量、氣墊氣比例、工作井?dāng)?shù)、單位采注成本、注氣末單井日注氣量、注氣末總?cè)兆饬俊嚎s機(jī)功率等多方面考慮提出多種備選方案,如何從眾多的備選方案中優(yōu)選出最佳方案,是許多學(xué)者專家一直關(guān)注的問題。目前對于地下儲氣庫方案優(yōu)選的方法主要有方案比較法、灰色關(guān)聯(lián)法、模糊綜合評價法、模糊變權(quán)法和灰局勢決策等。（4）研制開發(fā)新的工藝和設(shè)備長期以來，地下儲氣庫地面氣體處理方法與氣田氣體處理方法沒有什么區(qū)別?？墒堑叵聝鈳斓某闅庵贫仁遣还潭ǖ?，其工藝指標(biāo)晝夜間會發(fā)生很大變化，由人工進(jìn)行調(diào)整使其優(yōu)化是不可能的。為了降低勞動強(qiáng)度，防止在內(nèi)部和外部指標(biāo)發(fā)生變化時氣體采集和處理系統(tǒng)出現(xiàn)臨界操作條件，需研究開發(fā)工藝過程的自動控制系統(tǒng)。在工藝設(shè)備方面的具體開發(fā)計劃有：研制壓力為10MPa和20MPa的新式壓縮機(jī)組；氣井成組連接情況下的輸入管帶模塊；氣流方向調(diào)節(jié)模塊；晝夜生產(chǎn)能力為1百萬和1千萬方、操作壓力為16MPa和8MPa的無分隔件的初級分離裝置；在甲醇初始濃度為20%、最終濃度為90%條件下甲醇產(chǎn)率為lm3/h的甲醇再生裝置等。

3金壇儲氣庫注采氣集輸系統(tǒng)現(xiàn)狀3.1金壇儲氣庫概況金壇地下儲氣庫地面工程分為六部分，即輸氣干線、注采氣站、集輸系統(tǒng)、造腔地面配套、生活輔助設(shè)施和110/10kV變電所部分，各單項(xiàng)工程劃分見表3-1。表3-1單項(xiàng)工程劃分表序號主要工程內(nèi)容1輸氣干線鎮(zhèn)江分輸站至金壇地下儲氣庫輸氣線路工程(φ1016、L=37.2km、X70)、線路閥室、鎮(zhèn)江分輸站擴(kuò)建等配套設(shè)施。2注采氣站西站600×104m3/d注氣裝置1套、300×104m3/d采氣脫水裝置1套、400×104Nm3/d應(yīng)急采氣加藥設(shè)施2套及配套系統(tǒng)。東站3集輸系統(tǒng)西站23口井場、5個集配氣閥組、集輸管網(wǎng)及配套設(shè)施。東站4造腔地面配套部分注水系統(tǒng)、鹵水系統(tǒng)、注油系統(tǒng)、氣體處理系統(tǒng)、成穴控制系統(tǒng)。取水和輸鹵部分由當(dāng)?shù)厮块T承擔(dān)設(shè)計。5生活輔助設(shè)施綜合辦公室、食堂、倒班宿舍、維修站、車庫等生活輔助設(shè)施6變電所110/10kV變電所，其中變電所電源進(jìn)線由當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門承擔(dān)設(shè)計。根據(jù)擬建儲氣庫的現(xiàn)場條件和該工程地下鹽穴造腔建設(shè)的分步實(shí)施方案、以及西氣東輸管道公司的要求，金壇地下儲氣庫工程地面配套工程分期建設(shè)，即2005年~2010年為金壇儲氣庫建設(shè)一期工程，2011年~2020年末為金壇儲氣庫建設(shè)二期工程。一期工程主要任務(wù)是滿足西氣東輸管道170×108m3/a輸量(以后簡稱170億)下的月調(diào)峰供氣，同時滿足1300×104m3/d(最大瞬時1500×104m3/d)、10天應(yīng)急供氣要求。目前一期工程已經(jīng)建成投產(chǎn)。二期工程的主要任務(wù)是滿足西氣東輸管道170億輸量下的月調(diào)峰供氣，同時滿足1300×104m3/d(最大瞬時1500×104m3/d)、10天應(yīng)急供氣要求。地面工程主要內(nèi)容是配合地下溶腔的儲氣庫擴(kuò)容地面建設(shè)。儲氣庫的建庫規(guī)模及溶腔建設(shè)方案見表3-2。表3-2儲氣庫規(guī)模及溶腔建設(shè)方案時間庫容量(108m3)有效工作氣量(108m3)墊底氣量(108m3)溶腔數(shù)量(口)累計新增累計新增累計新增總計新增2005年1.4101.4100.780.780.630.630662008年4.9143.5043.0762.2961.8381.2081482009年7.9813.0675.0852.0092.8901.0582172012年11.0483.0677.0942.0093.9501.0582872014年14.9913.9439.6772.5835.3151.3603792016年18.9343.94312.262.5836.6751.3604692018年22.8773.94314.8432.5838.0351.3605592020年26.3813.50417.1392.2969.2431.2086383.2金壇儲氣庫注采集輸系統(tǒng)組成3.2.1井場和集配氣閥組部分西氣東輸金壇地下儲氣庫工程集輸管網(wǎng)井場均勻分布在金壇鹽礦擬建庫區(qū)內(nèi)，圍繞東西注采氣站建設(shè)。共包括注采氣站站外63座井場設(shè)施。其中：老腔6口井，新腔57口井。東站進(jìn)站井?dāng)?shù)共計40口、集配氣閥組8個，西站進(jìn)站井?dāng)?shù)共計23口(包括老腔6口井)、集配氣閥組5個。3.2.2注采站部分該儲氣庫建設(shè)東、西注采站各1座。3.2.3集輸管道集輸管道主要包括井場與集配氣閥組之間的單井管道，集配氣閥組與進(jìn)出站閥組之間的集氣支干線管道，以及單井進(jìn)站管道和東西注采氣站間聯(lián)絡(luò)線管道。注采氣管道設(shè)計壓力為17MPa、設(shè)計溫度為60℃。集輸管道形成枝狀網(wǎng)絡(luò)將井場地面建設(shè)、集配氣閥組和注采氣站相連接，在滿足安全和環(huán)保的前提下，實(shí)現(xiàn)儲氣庫注氣、采氣循環(huán)操作。3.3金壇儲氣庫注采集輸工藝3.3.1總工藝流程總工藝流程按注采雙向考慮，除注采氣站注采工藝為單向流程外，鎮(zhèn)江站、井場、集配氣閥組及集輸系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備滿足注采雙向功能。總體工藝流程見圖3-1。注注、采氣裝置鎮(zhèn)江分輸站西站進(jìn)站閥組東站進(jìn)站閥組干氣聯(lián)絡(luò)線濕氣聯(lián)絡(luò)線注、采氣裝置集氣閥組集氣閥組單井單井單井單井集氣閥組圖3-1金壇儲氣庫注氣流程框圖注氣過程：鎮(zhèn)江分輸站來的干氣經(jīng)計量、通過DN1000輸氣管道輸至金壇儲氣庫的西注采氣站的進(jìn)出站閥組，分成兩路，一路進(jìn)西站注氣裝置，另一路經(jīng)干氣聯(lián)絡(luò)線進(jìn)東站注氣裝置。在注氣裝置中，干氣經(jīng)壓縮機(jī)增壓后，經(jīng)進(jìn)出站閥組的分配器分別輸送至各集配氣閥組，由集配氣閥組經(jīng)集輸管網(wǎng)分別送至各注采氣井井場、計量后注入鹽穴中儲存。采氣過程：各井口來氣在井場經(jīng)節(jié)流、分離、計量后出井場，通過集輸管網(wǎng)分別送至集配氣閥組，由集配氣閥組再輸至東、西兩站的進(jìn)出站閥組，然后進(jìn)入采氣裝置。在采氣裝置中，天然氣先經(jīng)TEG脫水或應(yīng)急加藥后外輸，東站干氣經(jīng)干氣聯(lián)絡(luò)線送入西站閥組與西站干氣統(tǒng)一通過輸氣干線輸送至鎮(zhèn)江分輸站進(jìn)入西氣東輸管道。東西注采氣站間設(shè)一條濕氣聯(lián)絡(luò)線和一條干氣聯(lián)絡(luò)線，濕氣聯(lián)絡(luò)線設(shè)計輸量為800×104m3/d，干氣聯(lián)絡(luò)線設(shè)計輸量為600×104m3/d，滿足東西注采氣站與各自所轄井位互相匹配操作。輸氣干線、濕氣聯(lián)絡(luò)線、集輸管網(wǎng)均設(shè)清管設(shè)施，以保證管線輸送效率。注采氣站、集配氣閥組、井場及集輸管網(wǎng)的放空統(tǒng)一在東、西兩個注采氣站設(shè)置放空管，以避免過多的放散點(diǎn)。井場、集配氣閥組、集輸管網(wǎng)、東、西兩個注采氣站的注采裝置、干、濕氣聯(lián)絡(luò)線、輸氣干線等各單元間均設(shè)置緊急關(guān)斷閥或電動閥門，以確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3.3.2各單元工藝流程1）注氣流程從鎮(zhèn)江分輸站來的天然氣(4.5MPa～7.2MPa，12～20℃)首先進(jìn)入旋流分離器除去塵粒等機(jī)械雜質(zhì)，再經(jīng)過濾分離器濾掉細(xì)小顆粒雜質(zhì)后進(jìn)入注氣壓縮機(jī)進(jìn)行增壓。壓縮后的天然氣經(jīng)空冷器冷卻，溫度降至55℃左右、壓力8.5MPa～17MPa，進(jìn)入進(jìn)出站閥組的分配器，由分配器經(jīng)集輸管網(wǎng)輸至各井場、計量后注入地下腔體儲存。增壓系統(tǒng)增壓系統(tǒng)集氣閥組計量裝置鎮(zhèn)江分輸站井口計量裝置井口圖3-2金壇儲氣庫注氣流程框圖2）采氣流程井口采出天然氣壓力為6.4MPa～15.8MPa，溫度為13.8℃～48.3℃，當(dāng)天然氣壓力高于10MPa時，節(jié)流至10MPa，進(jìn)入過濾分離器，當(dāng)天然氣壓力小于等于10MPa時，直接進(jìn)入過濾分離器，分離器頂部氣相經(jīng)超聲波流量計后主要采用集氣閥組進(jìn)站方式送至集配氣閥組（個別井場采用單井進(jìn)站方式），然后由集輸干線輸至注采氣站(西站或東站)的進(jìn)出站閥組。超聲波流量計可分別計量注氣和采氣的流量，上傳至控制室內(nèi)計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)累加。分離器分出的液相進(jìn)入常壓排污罐，再裝車運(yùn)至排鹵站集中處理。井場設(shè)甲醇加藥設(shè)施，可在井口、節(jié)流閥前管線上、計量后管線上分別加入質(zhì)量濃度為80%的甲醇溶液。井口井口調(diào)壓閥分離器計量裝置集配氣閥組注醇加藥橇注氣管線圖3-3金壇儲氣庫單井采氣流程框圖由各井場來的濕氣(9.7MPa，27℃)首先經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流至8.8MPa，24℃，再進(jìn)入過濾分離器，分離出液滴及雜質(zhì)。各井口來氣在井場經(jīng)超聲波流量計計量后出井場，通過集輸管網(wǎng)分別送至集配氣閥組，由集配氣閥組再輸至東、西兩站的進(jìn)出站閥組，天然氣先經(jīng)TEG脫水干燥后的天然氣經(jīng)捕霧器由塔頂排出，進(jìn)入干氣-貧甘醇換熱器，干氣換熱至24℃外輸，或應(yīng)急加藥后外輸，東站干氣經(jīng)干氣聯(lián)絡(luò)線送入西站閥組與西站干氣統(tǒng)一通過輸氣干線輸送至鎮(zhèn)江分輸站進(jìn)入西氣東輸管道。單井單井單井井集配氣閥組TEG脫水裝置增壓系統(tǒng)鎮(zhèn)江分輸站調(diào)壓裝置圖3-3金壇儲氣庫注采站采氣流程框圖3.4金壇儲氣庫注采集輸工藝特點(diǎn)（1）布站方案科學(xué)合理，節(jié)省投資。金壇儲氣庫各注采單井分布較廣，且各鹽穴都是獨(dú)立的儲氣空間，由于各井口壓力差別較大，為滿足選井作業(yè)，整體布站選用了雙站和集配氣閥組進(jìn)站工藝布局方案。即設(shè)置東、西兩個注氣站，兩個注氣站分配器出口之間設(shè)聯(lián)絡(luò)線，可實(shí)現(xiàn)每個注氣站都能向各集配氣閥組供氣。注氣站至各單井中間設(shè)12個集配氣閥組。該方案能夠靈活實(shí)現(xiàn)選井作業(yè)，兩個注氣站既可獨(dú)立運(yùn)行又可聯(lián)合運(yùn)行，提高了集輸、注采系統(tǒng)可靠性，同時節(jié)省投資。（2）注采工藝功能齊全，操作靈活。金壇儲氣庫工藝流程按注采雙向設(shè)計，除注采氣站注采工藝為單向流程外，鎮(zhèn)江站、井場、集配氣閥組及集輸系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備滿足注采雙向功能。注氣工藝可滿足正常注氣凈化、增壓、配氣、計量和注氣排鹵的功能，采氣工藝可滿足應(yīng)急采氣和正常采氣的分離、脫水(加藥)、計量等功能，同時該工藝流程還可實(shí)現(xiàn)任意單元跨越并具有倒庫功能。（3）集輸管網(wǎng)安全可靠。金壇儲氣庫集輸管道成枝狀網(wǎng)建設(shè)，各單井與各自集配氣閥組相連接，集配氣閥組和所屬注采站相連接，在滿足安全和環(huán)保的前提下，實(shí)現(xiàn)儲氣庫注氣、采氣循環(huán)操作。（4）注氣增壓機(jī)組配置合理。注采站壓縮機(jī)組選取燃驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)組，能適應(yīng)注氣壓力、注氣量波動的需要，燃驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)組氣缸采用自動外端卸荷器，實(shí)現(xiàn)該機(jī)組氣缸的外端自動卸荷，且可通過調(diào)節(jié)燃?xì)獍l(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)排量的調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)的靈活性更大，也更平穩(wěn)。同時燃?xì)怛?qū)動方式受外界影響因素少，能最大限度的保證壓縮機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行，提供系統(tǒng)可靠性。（5）三甘醇脫水工藝適應(yīng)強(qiáng)。隨著鹽穴儲氣條件的變化，天然氣脫水規(guī)模和操作條件變化較大，金壇儲氣庫注采站采用三甘醇脫水能較好的適應(yīng)運(yùn)行工況的波動，且其蒸氣壓低，攜帶的損失小，熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，脫水操作費(fèi)用低。（6）自控水平高，生產(chǎn)定員少。儲氣庫注采氣部分自控系統(tǒng)采用監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)，由儲氣庫管理中心對庫區(qū)內(nèi)各種工藝生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控管理。SCADA系統(tǒng)分三級控制管理結(jié)構(gòu)，即儲氣庫管理監(jiān)控級(儲氣庫管理中心)、注采氣站操作監(jiān)控級、站場數(shù)據(jù)采集控制級和井場采集控制級。采用SCADA系統(tǒng)操作方式實(shí)現(xiàn)地下儲氣庫井場、注采氣站生產(chǎn)管理的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化，最終實(shí)現(xiàn)儲氣庫生產(chǎn)管理安全、可靠，有人值守少人操作的目的。3.5存在問題及建議1）儲氣庫在建設(shè)過程中存在井口注采氣設(shè)施的施工周期過長，現(xiàn)場工作量大，配備施工人員過多等問題。建議通過井口裝置橇裝化設(shè)計和施工，縮短施工周期，保證裝置的安裝質(zhì)量。2）由于單井設(shè)有過濾分離器，在注氣排鹵后的溶腔中殘留有鹵水，在采氣作業(yè)的初期，會帶出較多的水分，當(dāng)氣流通過過濾組件時，液體微粒就被聚結(jié)成較大的液滴聚集在濾網(wǎng)上，堵塞濾網(wǎng)，引起分離器進(jìn)出口壓差超限，從而觸發(fā)井口緊急切斷閥動作，關(guān)閉單井，影響正常生產(chǎn)。3）單井和注采站工藝流程較為復(fù)雜，可以進(jìn)一步優(yōu)化，簡化。因此，建議根據(jù)儲氣庫運(yùn)行情況，進(jìn)一步優(yōu)化流程，優(yōu)選設(shè)備。

4鹽穴儲氣庫地面注采集輸工藝優(yōu)化4.1鹽穴儲氣庫注采工藝概述4.1.1注氣工藝所謂注氣就是將凈化氣注入儲氣庫，很明顯注氣工藝也與儲氣庫類型無關(guān)，其核心流程都是對長輸管線的管輸氣進(jìn)行過濾、分離、增壓、冷卻、過濾、計量后注入地下儲氣庫。根據(jù)長輸管線及地下儲氣庫地層壓力不同，注氣工藝一般包括增壓注氣和不增壓注氣，如圖4-1所示。輸氣干線過濾分離輸氣干線過濾分離增壓冷卻配氣計量注氣不增壓工藝增壓工藝圖4-1注氣工藝示意圖兩種流程的差別在于是否設(shè)注氣壓縮機(jī)。這需要結(jié)合整個注采氣系統(tǒng)全面考慮，在大多數(shù)情況下需要設(shè)注氣壓縮機(jī)，只有當(dāng)儲氣庫采氣干線連接處的管壓高于最大注氣壓力時，才不需設(shè)注氣壓縮機(jī)。當(dāng)儲氣庫與輸氣干線的增壓站相距不遠(yuǎn)時，可考慮將注氣壓縮機(jī)放在增壓站，與增壓站共用水、電等配套工程，以簡化儲氣庫的流程并可減少整個注采氣系統(tǒng)的總投資。如前所述，地下儲氣庫注氣工藝包括管壓注氣與注氣壓縮機(jī)注氣兩種形式，其中以注氣壓縮機(jī)注氣工藝最為常見。利用注氣壓縮機(jī)注氣典型藝流程如圖4-2。輸氣干線輸氣干線旋風(fēng)分離器過濾分離器注氣壓縮機(jī)冷卻器注氣井圖4-2注氣壓縮機(jī)注氣典型工藝示意圖長輸管道來天然氣經(jīng)過濾器過濾掉其中夾帶的雜質(zhì)后，進(jìn)入注氣壓縮機(jī)，壓縮后經(jīng)壓縮機(jī)后冷卻器冷卻，進(jìn)入注氣匯管，并經(jīng)配氣閥組分別注入注氣井內(nèi)。儲氣壓力可在一定程度上高于原始地層壓力，但注入壓力的高低應(yīng)以不破壞蓋層結(jié)構(gòu)和儲層結(jié)構(gòu)為前提。注氣壓縮機(jī)的工況與儲氣庫地層狀態(tài)密切相關(guān)，在注氣過程中，壓縮機(jī)出口壓力隨地層壓力升高而升高，變化幅度很大，在流程設(shè)計中要充分考慮適應(yīng)這種變化。為此可采取兩種措施：一種是設(shè)置多級壓縮機(jī)，每一級壓縮機(jī)均可獨(dú)立運(yùn)行，也可逐級串聯(lián)運(yùn)行；當(dāng)注氣初期注氣量小、注氣壓力低時，采用單級壓縮，或并聯(lián)運(yùn)行，隨著壓力不斷升高，改為串聯(lián)運(yùn)行。美國HonorRanchor儲氣庫在氣藏壓力為10.85～26.95MPa時就采用兩級壓縮。為了優(yōu)化運(yùn)行，HonorRanchor儲氣庫的發(fā)動機(jī)和壓縮機(jī)配有可改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和壓縮負(fù)荷的自動控制系統(tǒng)。壓縮機(jī)正常運(yùn)行時常要進(jìn)行流量控制。另一種是設(shè)置高低壓天然氣引射器。在注氣初期，只投運(yùn)第一級壓縮機(jī)，然后再根據(jù)地層壓力上升情況順次投運(yùn)下一級。在每一級壓縮機(jī)開始投運(yùn)的一段時間內(nèi)，為保證壓縮機(jī)在高效率區(qū)運(yùn)行，可將來氣“分流”，一部分進(jìn)入壓縮機(jī)增壓(可酌情調(diào)整壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù))，作為高壓動力氣進(jìn)入高低壓引射器；另一部分則不經(jīng)壓縮直接進(jìn)入高低壓引射器，引射器出口的混合氣體壓力，即為適宜的注氣壓力。隨地層壓力的上升，當(dāng)注氣所需壓力接近壓縮機(jī)出口額定壓力時，停用引射器。4.1.2采氣工藝采氣工藝由于需要對采出天然氣進(jìn)行處理凈化，由于儲氣庫類型不同，采出天然氣的氣質(zhì)組分也各不相同，對應(yīng)的采氣工藝也各不相同。根據(jù)國內(nèi)外地下儲氣庫的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及國外地下儲氣庫建設(shè)的現(xiàn)狀，在地下儲氣庫地面采氣工藝流程的設(shè)計中要充分考慮地下儲氣庫的特點(diǎn)，以達(dá)到既節(jié)省投資又節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的最終目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)地下儲氣庫投資效益的最大化。1）油氣藏型地下儲氣庫采氣工藝枯竭油氣藏型地下儲氣庫采出氣中含有重?zé)N組分及地層水，采出氣需脫水、脫油后才能匯入輸氣干線。脫水、脫油工藝一般采用低溫分離工藝。2）含水層地下儲氣庫采氣工藝含水層地下儲氣庫地面流程相對簡單，雖然注入的是干氣，但由于地層中含水，故需對采出水進(jìn)行脫水處理。由于地層中沒有油和烴，故不需要脫油處理，只需要設(shè)置脫水裝置。脫水工藝通常采用甘醇吸收法，目前國內(nèi)外普遍使用三甘醇。3）鹽穴地下儲氣庫采氣工藝鹽穴地下儲氣庫采氣工藝與含水型地下儲氣庫類似，也只需要進(jìn)行脫水處理即可。一般初期均采用三甘醇脫水，后期當(dāng)鹽穴中的水分被置換完后，三甘醇脫水裝置可以至其它地下儲氣庫使用，因此，為充分利用地面設(shè)施，鹽穴地下儲氣庫三甘醇脫水裝置和再生裝置推薦全部采用橇裝設(shè)備。4.2單井注采集輸工藝4.2.1單井注氣工藝1）單井注氣規(guī)模單井注氣規(guī)模的確定取決于單井注氣能力，單井注氣能力的大小取決于地質(zhì)構(gòu)造，并在一定程度上受井身結(jié)構(gòu)的制約。從目前國內(nèi)鉆井技術(shù)水平來看，當(dāng)單井注氣能力越大，井身結(jié)構(gòu)對注氣能力的限制越明顯。地下儲氣庫功能不同，其單井注氣規(guī)模的確定方式也不相同。以滿足均勻調(diào)峰為目的地下儲氣庫，單井注氣規(guī)?？砂磁c注氣能力相同進(jìn)行設(shè)計。而以應(yīng)急、安全供氣為目的的地下儲氣庫，需最大程度發(fā)揮其注氣能力，該類型儲氣庫鉆井井身結(jié)構(gòu)的選擇、地面配套系統(tǒng)的規(guī)格都應(yīng)適當(dāng)考慮富裕量，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)發(fā)揮單井的最大注氣能力。2）單井注氣工藝地下儲氣庫的單井注氣工藝與儲氣庫的基礎(chǔ)參數(shù)、單井井口參數(shù)、單井與集注站的距離密切相關(guān)。對于同一座地下儲氣庫，各注采井吸氣能力差異較大，為便于單井注氣能力測量，可在每口單井井口設(shè)置流量計量裝置。3）單井注氣流程常用多井式井口工藝原理流程如圖4-3。圖4-3單井注氣工藝流程4.2.2單井采氣工藝1）單井采氣規(guī)模單井采氣規(guī)模的確定與單井注氣規(guī)模的確定方法類似，取決于地層允許的采氣能力、受井身結(jié)構(gòu)的限制。2）單井采氣工藝地下儲氣庫單井采氣工藝與儲氣庫的基礎(chǔ)參數(shù)、單井井口參數(shù)、單井與集注站的距離緊密相關(guān)。單井集輸工藝需在氣田地面產(chǎn)能工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合地下儲氣庫的運(yùn)行特點(diǎn)來確定。不同類型的地下儲氣庫，應(yīng)根據(jù)其地層壓力、井流物組成和物性以及儲氣庫的功能，并針對儲氣庫特有的調(diào)峰工況（單井開停頻繁，建立溫度場相對困難，操作彈性大，參數(shù)變化范圍寬）來確定經(jīng)濟(jì)適用的單井采氣工藝。3）單井采氣流程鹽穴型地下儲氣庫的特點(diǎn)是操作壓力一般較低，采出氣與注入氣組分相同，生產(chǎn)初期地層中含有未置換完全的鹵水。單井采氣流程與常規(guī)氣田單井流程類似，分為節(jié)流工藝和不節(jié)流工藝，分離計量和不分離計量工藝。節(jié)流與否需由外輸壓力決定，若單井來氣壓力較高，則采用節(jié)流工藝，為防止節(jié)流后溫度降低形成水合物，一般需在節(jié)流前注入水合物抑制劑，目前多采用乙二醇。若單井來氣壓力較低，則采用不節(jié)流工藝，是否注入水合物抑制劑，需根據(jù)系統(tǒng)水力熱力計算確定。分離與否與天然氣氣質(zhì)有關(guān)。若天然氣氣質(zhì)較為清潔，則單井采氣工藝可不設(shè)置分離器進(jìn)行分離，直接計量后外輸。若天然氣氣質(zhì)含有較多雜質(zhì)，則單井采氣需設(shè)置分離器，對采出氣進(jìn)行分離后計量在外輸。4.3注采站工藝鹽穴儲氣庫注氣站是注氣階段將干線管道內(nèi)天然氣分離、計量后進(jìn)行增壓，然后通過注氣管線注入儲氣庫儲存的站場。采氣站是采氣階段將各采氣井口采出天然氣進(jìn)行節(jié)流、脫水、計量、外輸?shù)恼緢?。在儲氣庫地面建設(shè)中，通常將注氣站和采氣站合一建設(shè)，稱注采站，或集注站。注采站布站要考慮井組的劃分、井場布局、地形地貌、交通和人員分布等因素。目前注氣方式，根據(jù)井場的分布，一般分為集中注氣、分區(qū)集中注氣和分散注氣。集中注氣根據(jù)井場分布和地形情況，選擇一個合適的位置設(shè)注氣站，在這里給增壓后，分配到各井場。分區(qū)集中注氣主要把井場按相對位置、產(chǎn)量、壓力等因素分組，在各井組分別設(shè)置注氣站，給氣體增壓下注到儲氣庫。分散注氣在每個注氣井場都設(shè)置壓縮機(jī)，壓縮機(jī)投資較高，但高壓注氣管線的長度減少。根據(jù)注氣站功能，可將注氣站劃分為輸氣干線進(jìn)站區(qū)、過濾分離區(qū)、計量區(qū)、增壓區(qū)、出站區(qū)。根據(jù)采氣站功能可將采氣站分為集輸干線進(jìn)站區(qū)、過濾分離區(qū)、脫水區(qū)、增壓區(qū)（根據(jù)外輸壓力和來氣壓力確定是否需要）、污水區(qū)、出站區(qū)。4.3.1進(jìn)站區(qū)工藝注氣站（采氣站）進(jìn)站區(qū)根據(jù)輸氣干線（集氣干線）上游是否具有清管發(fā)送裝置與否，考慮是否設(shè)置清管接收裝置。對輸氣干線而言，其管徑較大，目前一般均采用智能清管收發(fā)裝置。對集輸干線而言，其管徑如果<DN200，可選用清管閥，減小占地，節(jié)省投資。4.3.2過濾分離區(qū)工藝注氣站來氣增壓前需進(jìn)行分離，減少來氣中固體雜質(zhì)對設(shè)備、閥門和儀表的磨損，更為重要的是注氣增壓前，分離出來氣的固體雜質(zhì)和液體，確保壓縮機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。為此，在注采站場中應(yīng)設(shè)置分離除塵設(shè)備，且要求其結(jié)構(gòu)簡單、可靠、分離效率高，不用須經(jīng)常更換或清洗的部件，氣流通過壓降小等特點(diǎn)。目前，經(jīng)常采用的除塵設(shè)備有：旋風(fēng)分離器、多管干式除塵器、過濾器、過濾分離器等。旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力，將分塵從氣流中分離出來的一種干式氣-固分離裝置，對于捕集5～10μm以上的粉塵效率較高（高效型旋風(fēng)分離器在95%以上，高流量型為50%～80%，介于兩者之間的通用型為80%～95%），被廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、建筑、礦山、機(jī)械、輕紡等工業(yè)部門。旋風(fēng)分離器有幾個特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單，器身無運(yùn)動部件，無需特殊的附屬設(shè)備，制造安裝投資較少；②操作維護(hù)簡便，壓力損失小，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用較低；③性能穩(wěn)定，不受含塵氣體的濃度，溫度限制。④無需更換部件。圖4-4旋風(fēng)分離器工作原理當(dāng)含塵氣流以10～25m/s的速度由進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)除塵器時，氣流將由直線運(yùn)動變?yōu)閳A周運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓筒體呈螺旋形向下，朝錐體流動，通常稱此為外旋流。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，將密度大于氣體的塵粒甩向器壁。塵粒一旦與器壁接觸，便失去慣性力而靠入口速度的動量和向下的重力沿壁面下落，進(jìn)入排灰管。旋轉(zhuǎn)達(dá)下降的外旋氣流在到達(dá)錐體時，因圓錐形的收縮而向除塵器中收靠攏。根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩”不變原理，其切向速度不斷提高。當(dāng)氣流到達(dá)錐體下端某一位置時，即以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從旋風(fēng)除塵器中部由下反轉(zhuǎn)而上，繼續(xù)作螺旋形流動，形成內(nèi)旋氣流。最后，凈化氣經(jīng)排氣管排出器外。一部分未被捕集的塵粒也由此被帶走。自進(jìn)氣管流入的另一小部分氣體，則向旋風(fēng)除塵器頂蓋流動，然后沿排氣管外側(cè)向下流動。當(dāng)達(dá)到排氣管下端時，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣流一同從排氣管排出。分散在這一小部分氣流中的塵粒也被上旋氣流帶走。多管干式除塵器多管干式除塵器是一種適用于輸氣站場的高效除塵設(shè)備。它適用于氣量大、壓力較高、含塵粒度分布甚廣的干天然氣的除塵。它的除塵效率高（達(dá)91%～99%以上）而穩(wěn)定、操作彈性大、噪音小、承壓外殼磨損小。多管干式除塵器是由若干個導(dǎo)葉式旋見子呈數(shù)圈同心圓均布排列組合在一個殼體內(nèi)，有總的進(jìn)氣管、排氣管和灰斗。導(dǎo)葉式旋風(fēng)子分圓錐型和直筒型，見圖4-5。導(dǎo)向葉片形狀為等寬縮厚近似拋物面型。導(dǎo)向葉片的入口角為90°，出口角為25°～40°。圖4-5多管干式除塵器及旋風(fēng)子類型含塵氣體由進(jìn)氣總管進(jìn)入氣體分布室，隨后進(jìn)入旋見子外管與導(dǎo)向葉片之間的環(huán)形空隙。導(dǎo)向葉片使氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)并使粉塵分離出來，被分離的粉塵經(jīng)排灰口進(jìn)入總灰斗。被凈化的氣體經(jīng)旋見子排氣管進(jìn)入排氣室，由總排氣口排出。過濾分離器過濾式分離器用于實(shí)現(xiàn)氣體、液體或氣體、固體分離的原理有3種，即動量、重力沉降和聚結(jié)原理。過濾式分離器分為2部分，第1部分稱為過濾段，當(dāng)氣流通過過濾組件時,液體微粒就被聚結(jié)成較大的液滴，當(dāng)這些液滴達(dá)到足夠大時，氣流將它們帶出過濾部分而進(jìn)入下一級，也就是容器的第2部分稱之為分離段。較大的液滴將被除去,并用一個較低的桶式接收器收集和存儲分離出來的液體。當(dāng)含塵氣體由進(jìn)氣口進(jìn)入過濾室內(nèi)，從過濾元件外表面進(jìn)入，通過過濾層時產(chǎn)生篩分、慣性、粘附、擴(kuò)散和靜電等作用而被捕集下來。凈化后的氣體從過濾管內(nèi)出來，經(jīng)排氣室的出氣口排出。這種分離器可脫出100%粒徑大于2μm的液滴和95%~99%粒徑大于0.5μm的液滴。過濾式分離器常用于壓縮機(jī)站壓縮機(jī)入口和儀表氣、燃料氣凈化以及作為滌氣器用于氣體甘醇脫水塔上游，從天然氣流內(nèi)脫出游離的液滴。圖4-6過濾分離器結(jié)構(gòu)示意圖分離器的選用分離器的選擇，一方面應(yīng)根據(jù)氣體中所含粉塵的種類、性質(zhì)、粒徑和粉塵量等因素選擇高效經(jīng)濟(jì)的除塵設(shè)備，另一方面還應(yīng)根據(jù)除塵器的技術(shù)性能（處理量、壓力損失和除塵效率）和三個經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（建設(shè)投資、占地面積、使用壽命）全面考慮。理想的除塵設(shè)備必須在技術(shù)上能滿足工藝生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)對氣體含塵的要求，而在經(jīng)濟(jì)上又是合算的。在具體設(shè)計選擇時，要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，參考國內(nèi)外類似廠礦的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，全面考慮，處理好三個技術(shù)性能指標(biāo)的關(guān)系。1）旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單，無運(yùn)動部件，無須特殊的附屬設(shè)備，制造、安裝投資較少；操作維護(hù)簡便，壓力損失小，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用較低；分離效率受氣流速度影響，不受含塵氣體的濃度、溫度限制。分離效率：對于≥5~10μ的粉塵和雜質(zhì)，≥80~95%。旋風(fēng)分離器適用于處理氣量不大，粉塵粒徑大于5μm，壓力和流量較穩(wěn)定、對分離精度要求不很高的站場。2）多管干式除塵器多管干式除塵器分離原理與旋風(fēng)分離器相同，但由于旋風(fēng)子旋轉(zhuǎn)半徑小，是一種高效的除塵設(shè)備，其分離效率較旋風(fēng)分離器高，噪音小。分離效率：對于≥5~10μ的粉塵和雜質(zhì)，≥90~99%。多管干式除塵器適用于氣量大、壓力較高、含塵粒徑分布甚廣的的站場干天然氣的分離除塵。3）過濾分離器過濾分離器是由數(shù)根過濾元件組合在一個殼體內(nèi)構(gòu)成，通常由過濾段和除霧段（分離段）兩段組成，能同時除去粉塵、固體雜質(zhì)和液體。過濾分離器具有多功能、處理量大、分離效率高、性能可靠彈性大、更換濾芯方便等特點(diǎn)。分離效率：對于≥5μ的粉塵和液滴，≥99.8%；對于1~3μ的粉塵和液滴，≥98%。過濾分離器主要適用于長輸管線首站、分輸站和城市門站，同時含固體雜質(zhì)和液滴的天然氣的分離。如果分離的氣體含塵粒徑分布寬且輸量大，要求分離后含塵粒徑很小的情況，可考慮采用兩級分離。第一級采用旋風(fēng)分離器或多管干式除塵器，第二級采用過濾分離器。4.3.3計量區(qū)工藝鹽穴儲氣庫計量工藝與常規(guī)天然氣計量工藝基本一致。主要區(qū)別是根據(jù)注采工藝要求，考慮計量是否需要雙向計量。金壇儲氣庫注采系統(tǒng)采用一套系統(tǒng)同時滿足雙向注采，因此流量計必須滿足雙向計量要求，能滿足雙向計量的流量計有超聲流量計、靶式流量計和質(zhì)量流量計。1）超聲波的計量超聲波流量計采用時差式測量原理：一個探頭發(fā)射信號穿過管壁、介質(zhì)、另一側(cè)管壁后，被另一個探頭接收到，同時，第二個探頭同樣發(fā)射信號被第一個探頭接收到，由于受到介質(zhì)流速的影響，二者存在時間差，根據(jù)推算可以得出流速和時間差之間的換算關(guān)系，進(jìn)而可以得到流量值。圖4-7超聲波流量計示意圖 式中： C——聲速，m/s；L——聲程，m；Φ——管軸線與聲程的夾角；——由A到B的時間，s；——由B到A的時間，s；d——垂直于介質(zhì)方向上兩換能器之間水平距離，m。超聲流量計不依靠流動介質(zhì)的能量，能檢測出很小的流量，具有很寬的量程比，超聲流量計能在正反兩個方向上測量時間差，氣體超聲流量計可以自動給出雙向氣流的測量值。超聲波流量計適用于大管徑氣體流量的高精度測量（管徑可達(dá)1.6m，精度0.5%），測量范圍（量程比）寬，可精確測量脈動流，氣體通過流量計無壓力損失，流量計探頭可以提升，管道系統(tǒng)可以無阻擋的通球清管，重復(fù)性很好，不受安裝條件的影響。超聲波流量計是隨著集成電路（IC）技術(shù)迅速發(fā)展開始得到實(shí)際應(yīng)用的一種非接觸式儀表。美國、荷蘭、英國等12個國家政府機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)它作為貿(mào)易結(jié)算的法定計量器具，它是繼孔板流量計、渦輪流量計之后第三類適用于高壓、大口徑、高精度的天然氣流量計。在國內(nèi)，超聲波流量計主要用于對其它類型流量儀表的校準(zhǔn)。國內(nèi)首次在大口徑輸氣管道使用超聲波流量計是在西氣東輸管道的天然氣貿(mào)易交接中。ISO發(fā)布的ISO/TR12765《用時間傳播法超聲流量計測量封閉管道內(nèi)的流體流量》以及美國1998年頒布的AGANO9《用多聲道超聲流量計測量天然氣流量》是國際上用于超聲波氣體流量計的主要參考性標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國計量部門批準(zhǔn)了超聲流量計作為流量計量器具，GB/T18604-2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》的修訂已通過審查，為使用氣體超聲流量計提供了依據(jù)。超聲波流量計的主要特性如下：（1）適用于大管徑氣體流量的高精度測量（管徑可達(dá)1.6m，精度可高于0.5%）；（2）測