我公司于2000年6月首次将CNG压缩天然气井式容器——储气井这一新型的CNG压缩天然气储存方式商业化应用于上海这个中国最大的现代化城市。该储气井现在正常运行中（图1）。

        
图1 第一代储气井外观                图2 第二代储气井外观

    上海浦东站储气井的上封头采用了重叠结构（图3）：大封头与套管用螺纹连接；在大封头上又用螺纹连接了一个过渡小封头；过渡封头上有3个口：一个垂直方向的排污口；左右各一个水平方向的口，一个进气，一个出气。有三个开口很好理解，但为什么要大封头套小封头呢？我们在下面讲第三代封头时再比较说明。
    虽然上海站的储气井使用正常，但封头的设计有进一步改进完善的必要。本着高压容器在设计上应尽量减少泄漏点的原则，我们将进出气口合并为一个口，加上一个必不可少的排污口，共两个开口。使封头上的开口减到了最少，形成了第二代储气井封头（图2）。

1、2、3处 均为密封面
图3 第一、二代储气井封头的重叠密封

    第二代储气井封头已将开口减到了最少，但还有两大弊病：一是水平开口的进出气口，在进气时对封头壁和排污管根部的强烈冲蚀作用无法消除；二是过渡封头与大封头的螺纹连接既起紧固作用，又起密封作用，易造成螺纹损坏而使整个井报废。
    针对第二代封头的两大弊病，我们进行技术攻关。彻底根除了这两大弊病，完善了封头的结构设计，采用最佳的密封方式，形成现在使用的第三代储气井封头。经过实际使用取得良好效果，并为此在2003年11月申请了专利（专利号：ZL200320114438.X），国家知识产权局已颁发正式专利证书。
    在第三代储气井封头（图4）的设计改进中，我们将进出气口由水平方向改成了垂直方向，从而消除了水平进气时，高压气流对井壁和排污管根部的强烈冲蚀。接着，我们将进出气口和排污口的连接方式由螺纹连接改成了压帽压杆连接，分别由两种方式来实现密封与连接这两个不同的功能（图5）。压杆下部的锥面（或球面。下同）完成密封功能，而压帽的螺纹完成连接紧固功能。需要进一步说明的是，要使压杆的锥面密封好，在材料的选择上必须使压杆的硬度略低于封头的硬度。这样一来，在检修维护储气井时，一旦损坏，损坏的是硬度略低的压杆，只需在检修维护完成重新安装时更换压杆即可，不会造成整个封头的损坏而使得全井报废。

    
图4 第三代储气井外观           图5 第三代储气井密封方式

    现在我们来说明第一代封头为何要采用大封头套小封头的结构。相对而言，井口装置是整个储气井中较易发生故障的，即使不发生故障，在检修维护时，也需拆卸井口的连接部件。因封头螺纹既是密封螺纹，又是紧固螺纹，一旦拆卸，螺纹极易受损，重新安装时不能密封，甚至因螺纹损坏而使封头损坏报废，而封头的拆卸又容易引起套管螺纹的损坏从而全井报废。因此我们在设计时增加了一个过渡小封头，尽可能避免拆卸大封头。
    在第三代封头中，结构发生根本性改变，上面所担心的连锁损坏已不复存在，过渡封头成了蛇足。因而我们的专利中就将过渡封头这个蛇足彻底去掉了。不仅优化了封头的结构，还最大程度地减少了泄漏点，同时简化了维护检修的操作，整体提高了封头的可靠性和使用寿命。