CNG站地下储气井安全性分析

摘要

随着我国经济的迅速发展，天然气因其所具有的节能、环保、高效等特点，在我们国家的能源消费结构之中所占的比例显著增大，也使天然气这一清洁能源作为汽车燃料得以广泛应用，即CNG汽车，不但降低了在空气中的废气排放量，也减少了对环境的噪音污染，既节省了运营成本，又有安全保证。在我国能源环保政策的正确引导之下，CNG汽车和CNG加气站总量连年增加，与此同时，与天然气汽车配套的CNG加气站建设也被带动了起来。而CNG加气站最主要的储气方式就是采用地下储气井储气，所以储气井的安全可靠与否是极为重要的。因此，为了确保加气站的安全，优化储气方式，对于储气井的相关设备进行泄漏检测和安全分析是十分必要的，这对保证城市建设健康发展具有深远的意义。
　　本文研究成果如下:
　　(1)经过研究国内储气井经常会出现的问题，总结归纳了会引起储气井失效的形式和原因，对于会影响储气井使用寿命的重要因素和储气井套管的腐蚀机理进行了阐述，以及对储气井的内壁与外壁发生腐蚀的形式做出了总结。
　　(2)通过分析CNG井式储气库在建设和使用过程中可能出现的3种泄漏情况，建立了3种类型泄漏工况模型。计算出Φ177.8mm×10.36mm套管在相应工况下的上顶力，及安全的水泥固井长度，为CNG加气站建设井式储气库及其安全生产提供理论支持。计算了套管在内压为25Mpa下的的疲劳寿命，并做套管材料强度试验和抗疲劳试验。
　　(3)储气井最容易发生疲劳脱粘的界面即是水泥环和套管粘结形成的第一界面，根据弹性力学知识得到了循环载荷作用周期数与摩擦剪应力关系，以及循环载荷作用周期与脱粘速率之间的关系。
　　(4)设计储气井地面监控系统方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 目的及意义

1．2 国内外CNG储气井现状

1．2．1 国内CNG储气井发展状况

1．2．2 国外CNG储气井发展状况

1．3 本文主要内容

第二章 CNG加气站工艺及泄漏控制

2．1 CNG加气站工艺

2．1．1 CNG加气站工艺流程

2．1．2 CNG加气站储气井结构

2．1．3 CNG加气站储气井工艺

2．1．4 CNG加气站储气井工况分析

2．2 储气井井口泄露控制-安全阀

2．2．1 结构

2．2．2 工作原理

2．2．3 性能特点

2．2．4 安全阀的有效期和检修周期

2．2．5 安全阀的安全泄放量及排放能力的计算

第三章 CNG加气站储气井的安全性分析

3．1 CNG地下储气井的安全性

3．1．1 储存的天然气气质不佳

3．1．2 套管材料不符合相应的技术标准

3．1．3 固井方法的不合理性

3．1．4 内外壁腐蚀导致储气井井壁减薄

3．1．5 储气井受交变应力循环发生疲劳失效

3．2 储气井常见失效形式及失效原因分析

3．2．1 储气井井筒严重上串或下沉

3．2．2 储气井气体泄漏

3．2．3 储气井井管发生爆裂

3．3 腐蚀疲劳引起的失效

3．3．1 腐蚀疲劳分类

3．3．2 腐蚀疲劳机理

3．3．3 腐蚀疲劳寿命的过程

3．4 环境因素对储气井失效的影响

3．4．1 储气井内壁腐蚀分析

3．4．2 储气井外壁腐蚀分析

3．5 井下泄漏工况模型的建立

3．6 泄漏情况下的安全性分析

3．6．1 试压作业时泄漏的安全性

3．6．2 未使用储气井受到邻井泄漏时的安全性

3．6．3 正在储气的储气井发生泄漏时的安全性

3．7 套管寿命的计算

3．7．1 确定载荷

3．7．2 确定系数α

3．7．3 确定疲劳寿命

3．8 套管材料强度试验和疲劳性能评价试验

3．8．1 套管材料强度试验

3．8．2 套管材料的抗疲劳试验

第四章 储气井套管界面脱粘失效分析

4．1 储气井井内压力分布

4．2 脱粘长度模型

第五章 储气井结构改进方案

5．1 针对新设计和建造的储气井

5．2 针对现使用中的储气井

第六章 CNG储气井地面智能监控系统

6．1 计算机智能监控技术原理

6．2 储气井地面智能监控软件功能分析

6．2．1 储气井地面智能监控软件功能

6．2．2 储气井地面监控系统装置构成

6．2．3 储气井地面监控系统装置功能原理

第七章 结论与建议

7．1 结论

7．2 建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文