CNG地下储气井井筒倾斜弯曲模拟样管的研制

为探究地下储气井井筒在倾斜、弯曲、变形等缺陷状况下安全使用状况,研究人员研发了一种地下储气井井筒倾斜弯曲模拟样管,样管能够用于地下储气井检测中套管腐蚀减薄后出现的弯曲变形等情况的研究、信号标定、检测装置的校准和复核,具有结构紧凑、制作方便等特点,井筒倾斜、弯曲、变形缺陷的样管还可模拟地应力、不同等级内部载荷和循环变化载荷作用下缺陷的发展状况和缺陷危险性。解决了缺乏储气井井筒倾斜、弯曲、变形缺陷的模拟检测用储气井样管的需求,并为储气井井筒倾斜、弯曲、变形缺陷后期评价标准的制定奠定研究基础。

天然气储气井电磁超声壁厚检测系统设计

天然气储气井是天然气的重要储存容器,其井筒壁内部受腐蚀性气体侵蚀会导致井筒壁厚度减薄,严重时会造成安全事故。目前广泛采用水浸超声法进行天然气储气井壁厚检测,以水作为耦合剂,每次检测需要排空井内气体,检测后还需要清理管内积水。文章根据电磁超声无需耦合剂、测量精度高等特点,设计了一套天然气储气井电磁超声壁厚检测系统,提出了机械结构与硬件电路的设计方案。仿真试验结果表明:该系统设计方案可行,具有应用前景。

基于阵列式超声波储气井壁厚检测系统的研究

防止因储气井管道壁变薄而引发的储气井故障和天然气泄漏的风险,且为解决传统方法检测管壁的厚度值精度低、可靠性差,达不到标准而被继续使用,本文设计了基于阵列式的单晶探头超声波来检测储气井井筒壁厚的系统,该系统采用64组单晶探头串行激发超声脉冲,并完成64通道超声回波数据的采集,通过每个单晶探头的回波数据差异,包括波形的频率、振幅、相位和差异度系数,运用超声波的声束形成算法对波形信息差异进行运算,以获取储气井壁厚结构的缺陷特征参数,包括缺陷状态、缺陷位置、缺陷大小和缺陷角度。阵列式超声板卡,将信息发送给PC端的上位机,上位机对管道的状态进行分析、显示、存储和预警。系统实现储气井壁缺陷的自动检测和壁厚精确测量。

一例CNG储气井组气密性试验案例

通过一例CNG储气井组气密性试验压力显示失真案例分析,解释了气密性试验压力显示失真的原因,并提出了解决措施。

CNG地下储气井安全性分析

压缩天然气(CNG)汽车工业是一个新兴的产业,具有良好的经济效益和社会效益。而CNG地下储 气井的安全性是保证CNG加气站正常运行的关键。针对目前国内用于CNG汽车的高压地下储气井结构简单、施 工工艺不规范、缺乏安全设施等实际问题,提出了改进现有储气井结构、施工工艺和研发储气井安全系统的技术思 路,为减少城市环境污染,进一步推广CNG汽车的应用提供了技术支持和安全保障。

储气井损伤模式

在承压设备损伤模式相关的国内外技术标准的指导下,根据储气井的材料、栽荷、介质及使用环境等具体特性,结合对储气井部分失效案例以及对其使用中存在问题的调查统计,并借鉴承压设备及油气井相关的研究成果,对储气井的损伤模式作了初步归纳,共归纳出了10种损伤模式,分别是土壤腐蚀、地层流体腐蚀、电化学腐蚀、水泥层下腐蚀、大气腐蚀、湿硫化氢腐蚀、脆性断裂、疲劳、螺纹连接接头泄漏、腐蚀疲劳,对每种损伤模式的现象、形态、影响因素、预防措施、检测方法等也作了分析。

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。

HAZOP技术在CNG储气井风险评价中的应用

HAZOP技术是一种用于辨识装置设计缺陷、工艺过程危害及可操作性问题的定性风险评价方法,主要通过偏差查找事故发生的原因、可能造成的后果,并且在已有保护措施的基础上,提出控制或降低风险的建议措施。因其分析的系统性、科学性等优点,目前已广泛应用于石油、化工等行业。针对地下储气井腐蚀、老化等问题的日益凸显,采用HAZOP技术对CNG地下储气井展开安全性分析,共提出了建议措施94条,采用率达到90%以上,为生产安全管理工作提供了有力依据。同时,归纳总结了HAZOP技术的优缺点,明确了今后改进的方向。

储气井制造问题的探讨

按照我国压力容器有关安全技术规范的要求,并结合储气井的特点,对目前储气井制造过程中钻井、组装、固井等环节以及储气井现有相关标准存在的一些问题进行了分析讨论,并提出了解决问题的建议,为储气井相关法规标准的制定及制造实践提供参考。

压缩天然气加气站地下储气井的腐蚀与防护

压缩天然气加气站高压地下储气井深埋地下,其使用一定时间后的腐蚀状况是一个值得高度关注的问题。针对储气井井筒可能存在内壁和外壁腐蚀的问题,利用宏观检查、扫描电镜(SEM)分析、能谱(EDX)分析等手段,对某压缩天然气加气站一口使用了12年的报废储气井,对井筒内壁和外壁的腐蚀情况进行了检测和分析。结果表明,井筒内外壁均出现了较为严重的腐蚀,对其腐蚀原因进行了分析。最后根据该分析结果提出了储气井防腐蚀措施。

储气井设计问题的探讨

对目前储气井设计方面存在的一些有争议的问题进行了分析讨论,得出了一些有价值的结论,可以为储气井相关法规标准的制定及设计实践提供参考。

上扣扭矩对储气井疲劳性能的影响

储气井是一种受交变压力载荷的高压储气设施,其分段的套管通过螺纹和接箍连接,这种螺纹连接的上扣扭矩影响螺纹结构的应力,进而影响储气井的疲劳寿命。建立了储气井套管和接箍螺纹连接的有限元模型,讨论了储气井上扣扭矩的计算方法及其对储气井疲劳性能的影响,并得出以下结论:上扣扭矩对于储气井内部应力分布具有较大影响,计算中不能被简单忽略;预紧力作用下,储气井套管内整体应力水平高于外部接箍,但最大应力却发生在接箍上;对于套管和接箍结构,最易发生疲劳破坏点是套管第一个整螺纹齿齿根或套管与接箍贴合处的螺纹齿齿根部;上扣扭矩没有改变套管和接箍处应力集中点的应力幅值,对储气井的疲劳特性影响较小。

加气站地下储气井应力分析与现场试验

储气井具有占地少、相对安全、成本较低等明显优势,目前已经成为天然气汽车加气站的首选储气设备,并逐步进入调峰站、企业储气库、城镇储配站等领域,但长期以来关于固井水泥环对储气井影响的研究甚少,相关的试验研究几乎为空白。为此,建立了地下储气井的受力模型,分析计算了固井水泥环与井筒之间的界面压力,计算结果显示储气井的固井水泥环对储气井井筒具有较大的加固作用。同时,建造了储气井试验井,进行了固井质量检测,并对地下储气井实施了应力测试,分别测试了固井前和固井后井筒的应力。结果表明:①固井后的井筒环向应力较固井前的井筒环向应力降低,固井后井筒环向应力最多降低了16%;②随着井筒内压的逐渐增加,固井水泥环对井筒的加强作用日益明显。该试验结果与理论分析结论基本一致,可对储气井设计、制造、使用和检验提供参考。

CNG储气井套管腐蚀疲劳机理研究

在分析CNG加气站储气井套管腐蚀失效现象的基础上,根据CNG加气站储气井的工况,结合国内外研究成果,探讨了该套管腐蚀疲劳失效机理,初步建立了腐蚀疲劳裂纹萌生理论和腐蚀疲劳裂纹扩展理论。以某CNG储气井的封头为例,分析计算了35CrMo材料的临界裂纹尺寸,提出了计算时应该注意的相关问题。

CNG储气井螺纹计算及有限元分析

在对CNG储气井现场事故调研的基础上对其失效原因进行了分析。采用法兰连接对套管与封头处的连接进行结构改进,并对连接处的主螺纹进行预紧及操作状态下的受力分析和校验。应用非线性有限元分析软件MSC.MARC对CNG储气井套管接头螺纹进行了有限元分析。对分析结果与实际受力情况的比较表明,有限元分析结果是可靠的,为分析套管和接头螺纹处的受力情况、失效分析及结构改进提供了一种新的思路。指出CNG储气井的失效不仅与疲劳受力有关,更重要的是腐蚀的作用和影响,只有综合考虑腐蚀疲劳,才能对储气井的寿命做出准确可靠的评估。

CNG储气井套管检测技术综述

CNG储气井套管检测是当前套管检测研究的热点,并在商业方面拥有广阔的应用前景。文章综述了CNG储气井的检测技术的现状及最新进展,介绍了国内外对套管井的主要检测方法和检测原理,重点分析了声学检测法、射线检测法、电学检测法、磁学检测法、光学检测法等方法的优、缺点。最后对于CNG储气井的检测技术发展方向进行了展望。

储气井在极限内压条件下破坏形式的实验研究

参照压力容器爆破试验方法,对储气井进行了模拟构件的极限内压实验研究,得出了储气井在极限内压条件下的破坏形式是漏而不破,泄漏原因是由于螺纹连接部位发生了塑性变形;泄漏时,储气井除螺纹连接头外的部位强度尚有一定的余量,表明螺纹连接头是储气井强度的薄弱环节。

CNG储气井智能监控系统设计

智能化、自动化监控是CNG安全生产发展的必然趋势。从计算机智能监控系统基本构成原理出发,结合CNG储气井事故调查结果,进行储气井智能监控系统的设计。在软件系统设计中,从生产实际出发分析了智能监控系统功能需求及相关监测参数,结合CNG储气井事故产生原因确定监控系统工艺流程,选择MCGS组态软件进行研究开发。在硬件系统设计中,结合CNG工作站的生产参数,确定了传感器、电磁阀、下位机的选择。利用MCGS组态软件结合高、中、低压生产数据进行系统开发,设计了系统菜单和界面,确定了用户权限。最后通过模拟测试对系统进行验证,模拟结果表明:该智能监控系统能及时检测到危险状况,进行相应的操作,满足设计要求,为CNG高效安全生产提供了一种新的思路和方法。

套管壁厚对储气井井筒受力的影响分析

针对国内高压地下CNG储气井结构比较简单、存在井筒上冒和下沉的现象,对高压地下储气井井筒进行了受力分析,采用理论分析、实例计算和计算机仿真等方法开展研究,综合运用ANSYS软件、弹性力学、固体力学和土壤力学等方面的理论,建立了套管-水泥环-地层耦合模型。分析了不同壁厚套管在非均匀地应力下对井筒径向应力和环向应力的影响,指出壁厚较厚的套管可承载较大的径向载荷,有利于套管-水泥环-地层耦合的稳定,但套管壁厚的变化对环向载荷的影响并不十分明显,所以选择套管壁厚时既要确保储气井的安全,又要经济合理。

压缩天然气高压储气井局部结构强度分析及疲劳寿命评估

压缩天然气高压储气井的高压储气方式广泛应用于国内压缩天然气加气站中,其安全性是加气站安全运行的关键。以某加气站压缩天然气高压储气井为研究对象,针对进排气接头和密封堵头2个局部危险结构,应用ANSYS有限元软件建立不同的简化力学模型,对其进行强度分析和疲劳极限计算,得出了最危险部位的应力分布和疲劳极限,并按照JB 4732-1995(2005年确认)《钢制压力容器--分析设计标准》中的相关准则对其进行应力评定及疲劳校核,为压缩天然气高压地下储气井的设计提供了参考依据。