“中油工研”封隔器：為鹽穴儲能裝上“中國芯”

中國石油集團工程技術(shù)研究院推動大尺寸壓氣儲能完井封隔器實現(xiàn)國產(chǎn)化自主可控

　　向地下空間要能源，是“雙碳”目標下我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要探索。當鹽穴壓縮空氣儲能從示范工程走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，大尺寸井筒、高壓氧腐蝕、高頻注采的極端工況成為儲能井建設(shè)的“攔路虎”。中國石油集團工程技術(shù)研究院有限公司自主研發(fā)的“中油工研”凌瓏系列鹽穴壓縮空氣儲能大尺寸完井封隔器，在江蘇金壇、淮安等國內(nèi)重點項目成功應(yīng)用，標志著我國在鹽穴儲能完井核心裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。

　　隨著國內(nèi)江蘇淮安2×300兆瓦、金壇2×350兆瓦等大型鹽穴儲能項目加速落地，儲能井建設(shè)的工程難題日益凸顯。完井封隔器作為儲能井井筒密封的“心臟”，承擔(dān)著隔絕上部套管與高壓空氣、鹽穴鹵水接觸的關(guān)鍵使命，其性能優(yōu)劣關(guān)乎整個儲能工程的建設(shè)質(zhì)量與運行安全。

　　向難攻堅：直面鹽穴儲能完井三大技術(shù)壁壘

　　鹽穴壓縮空氣儲能井的獨特工況，對完井封隔器提出了遠超傳統(tǒng)油氣井裝備的嚴苛要求，國內(nèi)外均無成熟穩(wěn)定的適配產(chǎn)品，研發(fā)國產(chǎn)化大尺寸完井封隔器，成為支撐鹽穴儲能地下工程高質(zhì)量建設(shè)和產(chǎn)業(yè)化突破的關(guān)鍵。

　　一是大尺寸鹽穴井筒適配難題。鹽穴儲能井為滿足大排量注采需求，普遍采用13-3/8英寸、18-5/8英寸等大尺寸井身結(jié)構(gòu)，常規(guī)封隔器結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸規(guī)格、坐封方式等均無法適配。此外，施工過程中鹽腔高礦化度鹵水易結(jié)晶結(jié)垢，干擾正常封隔器坐封與密封，需同步解決防結(jié)晶、防結(jié)垢問題。

　　二是高壓氧腐蝕耐受難題。鹽穴儲能井運行中，封隔器長期處于28兆帕高壓含氧環(huán)境，鹽腔濕環(huán)境與高礦化度鹵水形成“高壓氧+高氯”極端腐蝕體系，對封隔器材質(zhì)耐腐蝕性提出嚴苛要求。需優(yōu)選適配該環(huán)境的專用材質(zhì)，提升封隔器抗腐蝕能力，確保其長期服役的結(jié)構(gòu)完整性與密封可靠性。

　　三是大流量高頻注采穩(wěn)定性難題。儲能井承擔(dān)電力系統(tǒng)調(diào)峰任務(wù)，每日需完成多次注采循環(huán)，注采流量高達25—50萬方/小時，頻繁注采產(chǎn)生的強烈交變載荷與注采振動易導(dǎo)致封隔器出現(xiàn)密封失效、坐封不穩(wěn)等問題，需優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升抗交變載荷、抗振動能力。

　　破壁創(chuàng)新：全鏈條技術(shù)突破鑄就國產(chǎn)硬核裝備

　　中國石油集團工程技術(shù)研究院組建專項研發(fā)團隊，摒棄傳統(tǒng)油氣封隔器的改良思路，立足鹽穴儲能井獨特工況，經(jīng)過2年持續(xù)攻關(guān)，成功研發(fā)出13-3/8×10-3/4英寸、18-5/8×13-3/8英寸兩種成熟型號封隔器，構(gòu)建起完全自主可控的技術(shù)體系。

　　材質(zhì)創(chuàng)新筑牢安全根基。研發(fā)團隊系統(tǒng)開展多種材質(zhì)在高壓含氧、高氯腐蝕環(huán)境下的測試，建立腐蝕選材圖版，適配多種鹽穴儲能工況；同時優(yōu)化橡膠配方、硫化工藝與密封件組合設(shè)計，大幅提升氣密封能力，杜絕密封失效隱患。

　　結(jié)構(gòu)創(chuàng)新破解尺寸難題。創(chuàng)新可切割解封結(jié)構(gòu)，突破大噸位坐掛卡瓦與鎖緊、窄環(huán)空多級壓縮等關(guān)鍵技術(shù)，產(chǎn)品通過第三方實驗室API Spec 11D1-2021 V1等級認證，其中13-3/8×10-3/4英寸型號成為國內(nèi)首套該尺寸通過V1測試的產(chǎn)品，填補了國內(nèi)該尺寸產(chǎn)品的技術(shù)空白。

　　工藝創(chuàng)新保障施工穩(wěn)定。針對鹽穴井筒易結(jié)晶結(jié)垢等痛點，設(shè)計坐封保護機構(gòu)，制定防結(jié)晶防垢循環(huán)措施；配套研發(fā)專用投球工具和坐封工具，制定標準化施工規(guī)程，簡化操作并確保坐封精準，保障封隔器可靠坐封。

　　測試創(chuàng)新守住質(zhì)量底線。搭建全性能測試系統(tǒng)，可完成35兆帕壓力、200噸坐封力和40—80℃溫度循環(huán)測試，模擬井下環(huán)境對封隔器進行全性能檢測。截至2025年，該成果已獲國際發(fā)明專利1件、國家發(fā)明專利3件。

　　賦能未來：以國產(chǎn)裝備支撐新型儲能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

　　真正的技術(shù)創(chuàng)新，必須經(jīng)得起工程現(xiàn)場的嚴苛檢驗?！爸杏凸ぱ小绷璀囅盗蟹飧羝鲝膶嶒炇易呦蚬こ态F(xiàn)場，在江蘇金壇、淮安等重點項目中完成了從示范應(yīng)用到規(guī)模推廣的跨越，彰顯國產(chǎn)裝備硬核實力。

　　2024年12月，該系列封隔器在江蘇淮安2×300兆瓦儲能電站XX-1井首次應(yīng)用，驗封測試壓降為0兆帕，標志著我國大尺寸鹽穴儲能完井封隔器實現(xiàn)工程化突破。截至2026年3月，該封隔器已累計應(yīng)用十余口井，成為國內(nèi)鹽穴儲能完井領(lǐng)域主導(dǎo)產(chǎn)品。

　　業(yè)內(nèi)專家表示，“中油工研”凌瓏系列封隔器的成功研發(fā)與規(guī)模化應(yīng)用，鑄就了鹽穴儲能完井核心裝備自主可控的基石，為新型儲能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了堅實支撐，具有深遠價值。目前，基于該成果形成的產(chǎn)品及工藝技術(shù)已指導(dǎo)國內(nèi)近80%的鹽穴儲能庫建設(shè)，中國石油集團工程技術(shù)研究院也成為國內(nèi)鹽穴壓縮空氣儲能地下工程市場的重要推動者。據(jù)預(yù)測，未來2—3年，國內(nèi)鹽穴儲能裝機規(guī)模將超4060兆瓦，該成果將為新型電力系統(tǒng)構(gòu)建和“雙碳”目標實現(xiàn)提供重要支撐。（張恒 付盼 李珊）

　　轉(zhuǎn)自：中國企業(yè)報

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