高压地下储气井在CNG 加气站中的应用与改进

引言：

在清洁能源推广进程中，压缩天然气（CNG）因经济环保特性成为交通运输领域重要能源，推动 CNG 加气站基础设施快速发展。高压地下储气井凭借占地面积小、储气密度高、安全性优的特点，成为加气站储气系统的核心组成部分。然而，面对复杂地质条件与不断增长的用气需求，储气井在施工技术、全生命周期管理及扩容增效等方面仍面临很多挑战。本文深入探究其应用现状与改进策略，对保障供气安全、提升运营效益具有重要现实意义。

一、高压地下储气井在 CNG 加气站的应用现状

21 世纪以来，我国的经济和社会取得了飞速的进步，其中，能源就是经济发展的有效推动力，能源分为多种类型，在纷繁多样的能源之中 [1]，天然气无疑是极为重要的一种，天然气的开发和使用对于中国的经济和社会具有极其重要的意义。高压气体地下储气井是在我国首先使用的一种新型的压力容器，目前主要用于存储高压压缩天然气 [2]。与地上设备相比 ， 这种设备具有占地面积小、存储容量大等显著特征。它的结构设计的合理性决定工程可行性，安全监测的可靠性关乎运营稳定性，而系统协同的高效性则影响服务经济性[3]。三者相互关联、层层递进，构成储气井应用技术体系的核心架构。

（一）高压地下储气井使用的历史背景

高压地下储气井的应用可追溯至 20 世纪末期，最初为满足工业与民用燃气储气需求而研发。随着压缩天然气（CNG）在交通运输领域的应用拓展，因其具备占地面积小、储气密度高、安全性强等优势，逐步成为 CNG 加气站储气设施的首选方案。自推广至今，该技术已在 CNG 行业普遍应用超 20 年，历经多轮技术迭代，积累了丰富的工程实践经验。然而，面对能源结构转型与市场需求升级，储气井技术仍需持续优化革新。在清洁能源推广进程中，压缩天然气（CNG）因经济环保特性成为交通运输领域重要能源载体。高压地下储气井凭借占地面积小、储气密度高、安全性优的特点，成为加气站储气系统的核心组成部分。然而，面对复杂地质条件与不断增长的用气需求，储气井在施工技术、全生命周期管理及扩容增效等方面仍面临诸多挑战。深入探究其应用现状与改进策略，对保障供气安全、提升运营效益具有重要现实意义。

（二）储气井安全监测与管理体系

储气井施工完成后的全生命周期管理中，安全监测是防范风险的关键防线。随着储气井运行年限增加，井体腐蚀、密封失效等安全隐患逐渐显现。传统的人工巡检模式存在效率低、漏检风险高等问题，难以满足储气井安全监测需求。为此，智能化安全监测系统应运而生，通过在储气井关键部位安装压力传感器、温度传感器及泄漏检测装置，实时采集运行数据并上传至监控中心。这种系统的应用实现了储气井运行状态的全天候、动态化监测，显著提升了加气站安全管理水平，降低了事故发生概率，保障了人员与设备安全。

（三）储气井与加气站系统的协同运行

当储气井安全运行得到保障后，其与加气站整体系统的协同效率成为提升运营效益的新焦点。储气井作为加气站的核心储气单元，需与压缩机、加气机等设备协同运行，以实现高效供气。但在实际运营中，各设备间存在参数匹配不合理、能源浪费等现象。为解决此问题，引入系统优化控制策略，通过建立储气井压力 - 流量数学模型，结合加气站用气规律，智能调节压缩机启停与储气井充放气顺序。这种协同运行优化策略，有效提升了加气站运营效率，降低了运营成本，增强了加气站在市场中的竞争力。

二、高压地下储气井在 CNG 加气站的技术改进

近年来，随着我国经济的快速发展，并随着环境恶化，国家和人民都越来越重视环境和环保的条件下，作为低排放的清洁燃料，天然气是我国增长最快的能源并且这一增长趋势不断加速中。CNG 作为一种新型燃料，其拥有清洁、高效、经济效益远远高于汽油和柴油等一系列特点，近年迎来了井喷式的发展。

（一）新型材料与防腐技术的应用

储气井长期处于高压、潮湿的地下环境，井体材料易发生腐蚀，缩短使用寿命。传统防腐涂层在复杂工况下耐久性不足，难以满足储气井长期安全运行需求。为解决这一问题，研发并应用新型复合防腐材料，如纳米陶瓷涂层与石墨烯改性涂料。这些材料具有优异的抗腐蚀、耐磨性能，能有效抵御地下介质侵蚀。新型防腐材料的应用，延长了储气井使用寿命，减少了维护成本，保障了储气井长期稳定运行，为加气站持续供气提供了有力支撑。

（二）智能化运维技术升级

在材料技术提升储气井硬件性能的同时，运维管理的智能化转型成为提升整体效能的关键。随着物联网、大数据等技术的发展，储气井智能化运维成为必然趋势。针对现有监测系统数据处理能力不足、故障预判准确率低等问题，引入人工智能算法与边缘计算技术。通过对大量历史运行数据的深度学习，构建储气井故障预测模型，实现对潜在故障的提前预警。智能化运维技术的升级，提升了加气站运维效率，降低了设备故障率，保障了供气连续性，为加气站智能化管理提供了技术保障。

（三）储气井优化设计与扩容改造

材料与运维技术的升级为储气井性能提升提供了支撑，而结构设计的优化则直接决定储气系统的容量扩展能力。随着 CNG 用气需求的增长，对储气井储气能力提出更高要求。传统储气井在设计容量有限的情况下，难以满足日益增长的供气需求。为此，开展储气井优化设计与扩容改造研究，通过改进井体结构设计，采用多级套管组合与变径井身结构，在不改变占地面积的前提下增加储气空间。这种优化设计与扩容改造技术，有效提高了加气站供气能力，缓解了用气高峰压力，增强了加气站对市场需求的适应性，为行业发展提供了新的技术路径。

结束语：

高压地下储气井在 CNG 加气站的应用与改进，通过技术创新与管理优化，有效解决了施工安全、监测效率、协同运行等关键问题，显著提升了储气井的可靠性与加气站运营效能。新型材料、智能化技术及结构优化方案的应用，为行业发展提供了可借鉴的实践经验。未来，随着新能源技术与数字化手段的持续进步，高压地下储气井有望在安全性、经济性和智能化水平上实现新突破，为清洁能源产业发展注入更强动力。

参考文献：

[1] 李敏， 熊文凌， 罗晟. 地下储气库用高压离心式压缩机的应用探讨[J].天然气与石油 ，2023，41（01）：41-49.

[2] 刘再斌 ， 石坤 ， 赖小虎 . 短源距声波固井质量检测仪在高压地下储气井中的应用试验 [J]. 中国特种设备安全 ，2022，38（02）：17-20.

[3] 司永宏 ， 赵聪 ， 靳世旭 ， 等 . 高压地下储气井窜动疲劳理论分析 [J].化学工程与装备 ，2021，（02）：101-103.

[4] 徐巍 ， 蔡康健 ， 赫宇 ， 等 . 基于物联网的储气井智能监测系统 [J]. 物联网技术 ，2024，14（10）：33-35+38.