[实用新型]CNG储气井运行监控装置

说明书

技术领域

本实用新型属于对压缩天然气(CNG)储气井运行时安全状况实行监控的装置。

背景技术

天然气是工业和民用的原料与燃料，由于使用方便，在燃烧过程中不会产生烟尘而污染环境，因此使用量越来越大，为保证天然气的供应，压缩天然气(CNG)储气井便应运而生。由于CNG储气井是近年来才兴起的储气技术，因此还存在着以下问题：

1.由于CNG储气套管柱下端采用封头密封，储气套管下端部触地，储气井在固定套管时，其水泥浆不能循环，只能在环空中插入小管进行灌注，储气套管与井壁之间的间隙很窄，仅1.5～3.0cm，而井深均为80～150m，采用灌注方法很难使水泥浆充满下部井筒环形空间，必然会出现部分空穴，储气套管不能与井壁紧密固定，因此，储气套管在高强交变应力的作用下，储气套管的变形必然使套管与水泥开裂，而固井水泥环对储气套管的紧固挟持力是十分有限的，更不能约束套管的拉伸变形或在外力作用下的窜动位移；

2.由于储气管绝大部分外壁未被水泥包覆，地层电解质与套管直接触，在防腐层薄弱或损坏处很容易产生应力腐蚀和电化学腐蚀；套管内也会受到腐蚀，尤其是积液界面，腐蚀更甚。储气套管腐蚀减薄或形成大面积的凹坑，会严重削弱套管强度，发生拉伸缩颈断裂破坏，引发压缩天然气膨胀爆炸，损毁储气井；

3.储气井筒的上、下封头及中间接箍均采用锥螺纹加密封胶密封，在高强交变应力及腐蚀状况下，螺纹连接处容易松动，造成天然气泄漏，套管内、外部腐蚀到一定程度，还可能造成刺漏，天然气泄漏会使井筒下部环形空间汇聚集天然气，压力逐步增大。在天然气向地层或沿套管壁窜逸的同时，可能推动储气套管上窜，甚至导致储气井爆炸或将储气套管象“导弹”一样被发射出井；

4.储气井难以进行日常维护，储气井的安全状况难以判断，无法制定安全防护措施，依靠员工巡检巡查，难以及时发现异常情况，而且，CNG充装站地处市区或邻近市区，周围建筑物密集，人、车流量大。CNG储气井涉及高压及易燃易爆介质，一旦发生事故，危害特别巨大。

随着CNG储气井服役年限的增加，安全风险越来越大，建立CNG储气井安全监控系统已十分急迫。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能随时对储气套管天然气泄漏监测、储气套管气密性监测、储气套管形变压力监测、储气套管位移检测的CNG储气井运行监控装置。

本实用新型的技术方案如图1所示，在储气套管1超出地面的周围设有气体集气罩2，气体集气罩2外设有两个对称的锚固调节柱3，锚固调节柱3是固定在套管周围的固井水泥层中，两个锚固调节柱3上部有锚固横梁4连接，锚固横梁4上左边固定有套管位移传感器5，套管位移传感器5的探头与气体集气罩2的顶面配合，锚固横梁4上右边固定有套管形变压力传感器6，套管形变压力传感器6与气体集气罩2顶面连接，气体泄漏监测仪7安装在气体集气罩2上，气体泄漏监测仪7的探头是伸进气体集气罩2内的，储气井压力传感器8安在储气套管1的充气管线上，四个传感器由电缆线连接到安装在锚固横梁4上的数据处理器9，数据处理器9通过有线传输至CNG站值班室处理。

本实用新型采用了四个传感器对四个方面进行监控：

(1)储气套管天然气泄漏监测

储气套管在各种因素的影响下可能发生天然气泄漏，天然气在储气井下部环行空间聚集的同时，可能沿着套管外壁(沿着套管外壁的固井水泥裂纹)上逸，地面设置气体集气罩2及气体泄漏监测仪7，监测储气井天然气泄漏情况；(2)储气套管气密性监测

储气套管的气密性试验是检测套管是否渗漏或泄漏的有效手段，周期性的气密性试验往往错过发现套管隐患的最佳时期。因此，设置储气井压力传感器8，适时进行套管气密性试验。在任意规定的时间段(例如每天夜晚)，停止储气管进、出气，即可以当前的天然气压力值为门槛值，转入气密性试验，监测套管内天然气压力是否异常变化，捕捉天然气渗漏信息；

(3)储气套管形变压力监测

设置固定式套管形变压力传感器6，并施加预压力不少于2000N。

储气套管因腐蚀造成套管壁厚减薄，管壁承受应力逐步加大，形变渐进加剧，会出现明显的拉伸缩颈变形，必然引起套管形变压力传感器6压力的异常变化，如果储气套管泄漏，天然气聚集到一定压力，就会推压顶套管，而引起套管形变压力传感器6压力的异常变化，因此，监测储气套管对套管形变压力传感器6的压力变化，可以预测储气套管拉伸缩颈变形的程度，以及储气套管受到异常推力作用的程度；

(4)储气套管位移监测