[發明專利]一種鹽穴儲氣裝置

在審

• 申請號: 201711044065.6
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107842392A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 梅生偉;薛小代;陳來軍;盧強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E21F17/16
• 分類號: E21F17/16
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,吳歡燕

技術領域

本發明涉及高壓氣體存儲技術領域，具體涉及一種鹽穴儲氣裝置。

背景技術

鹽腔是在地下鹽層或鹽丘中利用水溶開采方式開采鹽礦后形成的地下洞穴，可用來儲存天然氣或者石油等；水溶鹽腔的幾何成型建造工藝成熟，采用水溶法開采鹽礦時，一般需要兩根管柱，一根注入水，另一根返出鹵水，利用注入的水溶解鹽層，形成鹽腔，單腔幾何直徑一般為60-90m，高度100-350m，庫容20-100萬m³。開采后的鹽腔需要利用飽和鹵水回填以保證地質結構的穩定；在保證地質安全的前提下利用鹽腔進行儲氣則能同時發揮其經濟價值。

目前，國內有大量的鹽腔資源可以利用，例如，中鹽金壇鹽化有限責任公司所屬金壇鹽盆占地60.5平方公里，礦石儲量162.42億噸，氯化鈉含量124.38億噸，是我國東部地區綜合指標最佳的大型鹽礦。每年開采鹵水就能產生600萬立方米的鹽腔，最大鹽腔體積約32萬m3。截至2014年7月，中石油西氣東輸在金壇儲氣庫庫容2.84億立方米，工作氣量1.58億立方米，儲氣壓力可達17MPa。

但上述的鹽腔儲氣方法，仍存在以下缺陷：在利用鹽腔進行儲氣時，除了鹽腔體積，還需要結合具體鹽腔的地下深度規定最高安全壓力和最低安全壓力，以避免出現地質問題對地上造成不良影響。因此，在儲氣鹽腔放氣過程中，當壓力等于或接近最低安全壓力時，需停止放氣，但此時鹽腔內仍剩余大量氣體，導致鹽腔的容量不能被充分利用，容積效率(放氣量與儲氣量之比)較低。例如：對于某一確定容積V的鹽腔，最高儲氣壓力為ph＝16MPa，最低儲氣壓力為p0＝10MPa，根據氣體狀態方程p*V＝n*R*T，壓力p和物質的量n成正比，則放氣結束前后的氣體量之比等于壓力之比，即nh：nl＝ph：p0＝1.6。則該鹽腔的容積效率η＝1－nl/nh＝1－p0/ph＝37.5％。且隨著最低儲氣壓力與最高儲氣壓力之比的增大，儲氣裝置容積效率將繼續降低。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種鹽穴儲氣裝置，以解決現有技術中由于用氣壓力及地質安全雙重需求下鹽腔放氣不完全、容積效率低下的問題，并提供鹽穴系統加工和運行技術方法。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種鹽穴儲氣裝置，所述鹽穴儲氣裝置與地上氣源連通，包括儲氣腔、鹵水腔和鹵水池；其中，所述儲氣腔與所述鹵水腔為鹽穴，所述鹵水池設于地面上；所述儲氣腔與所述地上氣源通過儲氣管連通；所述鹵水腔與所述鹵水池通過鹵水管連通；所述儲氣腔的底部通過連通管與所述鹵水腔的底部連通，且所述儲氣腔、鹵水腔和鹵水池內均填充有鹵水。

其中，所述儲氣管上設有儲氣管截止閥；所述鹵水管上設有鹵水管截止閥。

其中，所述儲氣管上設有壓力傳感器。

其中，所述儲氣管的下端與所述儲氣腔的頂部連接，并延伸至所述儲氣腔內。

其中，所述鹵水管的下端設于所述鹵水腔的底部，所述鹵水管的上端設于所述鹵水池的底部。

其中，所述鹵水池的容量大于所述儲氣腔的容量。

其中，所述鹵水為飽和鹵水。

其中，所述儲氣腔與鹵水腔的距離為20m～100m。

其中，所述儲氣腔與所述鹵水腔位于地下800m-1100m。

其中，所述儲氣腔、鹵水腔和連通管均由水溶法制取。

(三)有益效果

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

本發明提供一種鹽穴儲氣裝置，在儲氣腔進氣時，高壓氣體經儲氣管進入儲氣腔，儲氣腔中的鹵水經連通管進入鹵水腔，并經鹵水管進入鹵水池，實現氣體儲存。在儲氣腔放氣時，高壓氣體經儲氣管排出儲氣腔，鹵水池和鹵水腔中的鹵水經連通管進入儲氣腔，使儲氣腔內的剩余氣體排出儲氣腔，充分利用儲氣腔的儲氣空間，提高鹽腔的容積效率；同時，利用鹵水的重力作用向儲氣腔提供支撐壓力，避免出現地質問題對地上造成不良影響，其安全性高、結構簡單、便于制取和應用等優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本公開實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明一種基于水溶法的鹽穴儲氣裝置的結構示意圖；

附圖標記說明