地下天然气储气井的现状与前景

储气井是一种压力容器,也是地下压力容器的典型代表。由于开发储气井的理念来源于油气井,因此储气井具有常规压力容器所不具备的特性并存在很多先天不足。文章针对储气井的现状,剖析了储气井在材料、设计、制造、检验检测等各环节存在的问题,并对储气井的健康发展提出了改进建议。     

储气井定期检验上管段井筒壁厚分析

储气井上管段是外腐蚀导致壁厚减薄较易发生的部位。储气井的外腐蚀存在不均匀性，本文采用反距离空间插值法对储气井上管段的壁厚离散数据做了整体分析，分析结果与现场实际情况基本符合。储气井地表周围应避免潮湿等带来外腐蚀，其固并方法应淘汰落后的固井灌浆工艺的同时须加入扶正器以实现水泥环的均匀保护。     

超声波地下高压储气井壁厚腐蚀测量及探伤系统

<正>由山东省特检院鲁特科技开发公司与上海鼎声联合幵发的地下储气井井壁自动化综合检测系统为专门用于野外地下储气井定检应用的综合测量系统,可定量检测出壁厚腐蚀及管壁内的周向裂纹。该设备经过多年的实践检验,工作稳定,操作方便,数据分析准确。原理与特点:1、该设备采用阵列式探头,将壁厚腐蚀检测和裂纹检测综合在一起,使储气井检测更加全面。2、检测器整合了探头激励、信号接收放大、信号处理与传输功能,提高了信号保     

储气井螺纹连接安全性有限元模拟分析及实验研究

储气井是一种新型压力容器,其螺纹连接的安全性目前既没有经过充分的研究论证,也没有经过实践的充分检验.通过实验和有限元模拟方法,对储气井螺纹连接的安全性进行了分析研究,得出了以下结论:(1)储气井模拟构件在极限内压实验过程中,在管体发生强度失效前,螺纹连接接头部位先发生泄漏失效,表明螺纹连接接头是储气井的薄弱环节;(2)储气井在极限内压条件下的破坏模式为“漏而不破”,这一特性有益于保障储气井的安全;(3)螺纹沟槽对于井管管体而言是一种“损伤”,但其并没有增高螺纹连接接头部位的结构应力,原因是因为接箍起到了加强作用;(4)螺纹连接接头部位螺纹牙底存在应力集中,可能会导致疲劳失效,建议设计时予以重点考虑,内压疲劳实验结果显示螺纹连接接头的抗疲劳性能满足储气井一般工况要求.     

CNG储气井安全状况及预警风险分析

<正>根据国家发展清洁能源汽车,减少环境污染,改善大气质量的方针,压缩天然气(以下简称CNG)汽车技术孕育而生。通过十几年的研发、改进和市场使用,此项技术日趋成熟,推动了CNG汽车产业的迅猛发展。四川是全国最早使用CNG汽车的省。通过四川的CNG汽车产业发展情况,对C'G储气井的设计、制造、使用等环节存在的安全隐患和检测检验、安全监管现状进行详细的分析和解     

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

储气井是地下压力容器的典型代表,主要的损伤模式为外部腐蚀减薄,防腐蚀手段采用水泥固井,目前储气井固井质量检测的仪器沿用了石油测井中的声波变密度测井仪,其分辨率和检测精度与固定式压力容器检测要求不相适应,因此研发了储气井专用短源距声波固井质量检测仪,并在实验室和实际现场进行应用试验,结果表明短源距固井质量检测仪在纵向分辨...     

100起CNG加气站事故的统计分析及对策研究

本文统计了100起CNG加气站典型事故案例,从事故发生的位置、事故类型和事故损失等方面,分析了CNG加气站事故的特点。总结了CNG加气站存在的主要安全问题：CNG气质问题、高压储气容器安全问题、CNG汽车气瓶问题、压缩机问题和售气系统安全问题。并提出了保证加气站安全运行的对策措施：提高加气机安全、提高储气系统质量、解决CNG汽车气瓶问题、提高压缩机质量、提高CNG加气站气质、加强加气站的安全管理。售气系统、高压储气系统、天然气压缩系统是较为危险的系统,应对其进行重点管理。     

CNG加气站危险性分析及事故预防措施研究

本文首先研究提出了国内外CNG加气站的一般组成结构,即调压计量系统、净化干燥系统、气体压缩系统、压缩天然气储存系统、控制系统和售气系统6个子系统;接着对近几年发生的加气站事故进行统计与分析,指出了加气站易发生事故的关键部位一售气系统、高压储气系统和CNG压缩系统;然后对CNG加气站的常见危险有害因素进行了辨识与分析,即高压、易燃易爆、易泄漏、点火源众多等;最后根据辨识结果,研究提出了建设安全监控预警与事故应急综合管理系统等具体事故预防措施。     

海上气井环空带压油套管柱动态安全评价技术

为了有效预测海上气井环空带压油套管柱潜在失效风险及安全管理环空压力,提出1种基于井口压力、温度和液位多参数监测的海上气井环空带压油套管柱动态安全评价技术。首先,结合气井生产状态参数和完井信息,建立气井井筒压力分布计算方法;然后,根据力学知识分析气井环空带压油套管柱应力场特点,进而提出利用环空带压井油套管柱安全系数作为油套管柱失效评价依据;最终,开发海上气井环空带压安全监测系统并开展现场案例井分析。研究结果表明:监测系统能够准确获取环空带压状态参数,通过环空压力状态变化分析阐述“A”环空带压机理为泄漏点处油套管之间压力平衡的保持;结合实际井口环空压力监测数据,井筒安全系数能够实时表征油套管柱安全状态。     

在用储气井定期检验案例分析

本文对近年在储气井检验中发现的主要问题和案例进行了统计,对每一种案例进行了讨论,分析了缺陷形成原因,并提出了相应的处理方式和检验要点。统计表明腐蚀减薄是储气井最常见的失效形式,腐蚀缺陷应作为储气井检验的重点。在没有其它螺纹连接性能检验方法的情况下,耐压试验应作为储气井定期检验的必检项目。     

置换法压井关井期间压井液下落速度计算方法

为了得到置换法关井期间压井液下落速度计算方法,基于气液两相流理论,借助FLUENT和OLGA软件模拟了压井液下落过程,利用段塞流和Turner液滴下降理论,建立了置换法压井液在井筒中的下落速度模型。研究结果表明:置换法关井期间,压井液下落主要以段塞流或者环状流形式存在;与OLGA软件分析结果对比得出,压井液下落的初始峰值速度跟液滴模型相近,平均速度跟段塞流模型相近,建议置换法压井设计使用段塞流模型;关井套管压力越大,则压井时间越长;关井套管压力越大,且地层破裂压力越大,则压井次数越少,压井时间也较长;压井液密度越大,则压井时间越短,最终的套管压力就越小。     

CNG加气站事故后果分析方法研究

根据CNG加气站系统运行的实际情况,将CNG加气站中易发生泄漏的设备分为管道阀门、挠性连接器、压缩机、储气设备、放散管5类。建立了CNG泄漏的事件树,将CNG加气站的事故后果类型概括为喷射火、闪火、蒸气云爆炸。总结了CNG加气站事故后果的计算模型,采用美国环保局的ALOHA软件确定事故后果的影响范围。综合运用该两种方法对喷射火和蒸气云爆炸的事故案例进行对比研究,结果表明,计算结果基本一致。该两种事故后果分析方法为CNG加气站安全管理和安全规划提供依据。     

扶正器对超深气井油管柱屈曲行为的影响研究

为对苛刻工况中超深气井油管柱的屈曲行为进行完整、定量的研究,针对塔里木油田某超深气井油管柱,采用接触问题的有限元法,建立了原始油管和带扶正器油管2种工况下的有限元模型,并对油管柱的屈曲、接触问题进行模拟。结果表明:2种工况下的油管柱均在中和点到封隔器段发生了非均匀的正弦屈曲,加扶正器油管屈曲后横向位移小,屈曲段变长,屈曲形态有所改善;该模型可以全井段对原始油管柱和带扶正器油管柱屈曲形态进行对比分析,并且可获取原始油管屈曲后与套管的接触压力及其摩擦力,可为扶正器位置设计和油套管摩擦损伤失效分析提供定量数据参考。     

南海某深水高温高压气井SS-15型井口头系统薄弱点安全评价

为应对深水高温高压气井生产过程中井口系统复杂性、井口抬升等对整个井口系统完整性的破坏情况,研究环空压力、上顶力、温度、产量对井口头系统薄弱点的影响。基于数值模拟方法建立井口系统有限元力学模型,分析在不同环空压力与上顶力条件下,井口系统各部件的应力大小变化情况,为井口系统薄弱点位置的确定提供理论依据,进而提出深水高温高压井井口系统完整性的管控图版及方法。研究结果表明：环空密封本体与套管挂、锁环与限位槽的接触部位是薄弱点;同一环空压力下,上顶力越大,套管挂等效应力与锁环变形量越大;当上顶力超过700 t时,不论环空压力是否存在,均达到井口系统薄弱点屈服强度。因此,深水高温高压油气井应制定合理生产制度或管理措施,研究结果对保障井口系统完整性,降低深水高温高压井生产阶段风险具有一定参考意义。     

天然气高压储气井安装施工质量监检要点

叙述了天然气高压储气井的结构特点、施工主要工序和质量控制要点,可供参考。     

高压、超高压油气井装备抗内压强度设计计算分析*

为解决传统计算公式与方法已几乎无法满足目前对高压、超高压油气井装备强度设计的需求,利用理论分析方法,对不同抗内压强度计算公式进行详细分析,引入压力容器行业高压、超高压的计算公式与方法,并对某高温高压井抗内压强度进行分析,提出适用于超高压油气井的油套管抗内压强度计算公式。研究结果表明:不同抗内压强度公式的基本思想与设计准则不同,在使用时应注意限制条件,现有的抗内压强度计算公式不适用于高压、超高压油气井,材料性能不能充分利用且存在一定安全隐患;对超过100 MPa的油气井,可以采用弹塑性理念计算抗内压强度,对于油套管可以减小强度等级同时增加壁厚来满足抗内压强度要求。研究结果对高压、超高压油气井装备抗内压强度设计具有一定参考价值。     

高温高产气井自由套管热应力研究

高温高产天然气开采所诱导的环空流体热膨胀及套管所受的热应力对井筒安全带来严峻挑战,套管爆裂及井口装置密封失效事件时有发生,因此,研究井口热应力及套管头升高十分必要.综合考虑井筒温度场、各层套管水泥返深、套管强度与力学稳定性等因素,建立了未封固井段自由套管轴向载荷及变形的计算方法,研究了高温高产气井热应力对套管及井口装置安全的影响.最后,以我国南海某气田为例,进行了井口热应力与套管头升高值的计算.结果表明,自由套管段的温度变化与各层套管水泥返深是影响井口热应力和套管头升高值的主要因素,井口热应力随表层套管和导管的水泥返深增加而增大,优化各层套管的水泥返深可以减小井口热应力;同时,随日产量增大,井筒温度升高,井口热应力和套管头升高值增加.     

全多层钢制高压储氢容器定期检验方法研究

全多层钢制高压储氢容器是高压氢气储存的重要装备,在加氢站发挥着重要作用。由于容器结构的特殊性,容器制造完成后难以进入容器内部进行检验,现成的检验方法和检测装置难以检测容器在使用过程中产生的缺陷。笔者在综合考虑全多层钢制高压储氢容器失效形式基础上,提出该类储氢容器定期检验方法,特别是针对双层封头与单层接管连接的厚壁焊缝,提出了内置式曲面耦合超声相控阵检测方法,解决了定期检验关键技术难题。试验研究表明,笔者提出的定期检验方法,可有效检出容器在使用过程中产生的缺陷,保证容器的使用安全。     

套管损伤磁记忆检测信号定量研究

在油气生产过程中,井下套管损伤会造成井况恶化,致使正常井转变为套损井。为了防止套损井的出现和安全事故的发生,有必要对套管进行早期损伤检测。采用金属磁记忆检测技术,开展了实验研究。实验中,通过对套管内壁环切,将套管壁厚设计为等值递增和不等值递增两种形式;根据实验数据,对磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量与壁厚、壁厚变化量的定量关系进行拟合。结果表明:磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量,可以很好的表征套管壁厚的变化情况;信号梯度值与套管壁厚呈线性递增关系;信号梯度波峰值和信号梯度峰宽值均与套管壁厚变化量呈线性递增关系。该试验结果有助于完善磁记忆检测技术的定量化研究和利用磁记忆原理检测套管损伤的评价体系。     

地下储气井的制造监督检验

参照《压力容器监督检验规则》（TSGR7004-2013）介绍了地下储气井的制造监督检验项目和控制要素,并对目前监督检验过程中存在的一些问题进行了探讨,确保监督检验质量。