腐蚀与力学共同作用下储气库管柱疲劳寿命预测

发布时间：2017-06-10 19:23

  本文关键词：腐蚀与力学共同作用下储气库管柱疲劳寿命预测，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国内天然气供需日益矛盾,枯竭油气藏储气库被广泛运用于天然气的储存,然而在运营过程中,各种安全风险时常发生,其中尤为注采井相对风险最高。储气库注采井,井下环境复杂,管柱将受腐蚀性气体与交变载荷的共同作用,相互促进,从而大大降低了管柱寿命。目前,枯竭油气藏储气库腐蚀规律尚不明确,且未考虑到腐蚀与力学相互促进对管柱寿命的影响,预测管柱服役寿命。因此,注采井的监测、防腐、气井寿命预测已成为必须提前研究的课题。本文主要是以W储气库为研究背景,研究储气库管柱的腐蚀规律,分析管柱受力情况,结合腐蚀速率与受力,建立管柱疲劳寿命预测模型,预测储气库服役寿命。主要结论如下:(1)管柱腐蚀以电化学腐蚀和冲刷腐蚀为主。电化学腐蚀是由CO2和H2O引起,腐蚀部位在1900m以上,腐蚀形态为均匀腐蚀和小孔腐蚀。冲蚀发生在采气期和注气期,安全阀和滑套最先发生冲蚀,采气期井口压力为5MPa时,气量超过29.0×104m3/d会出现冲蚀,注气期井口压力为20MPa时,气量超过70.22×104m3/d会出现冲蚀。(2)根据现场腐蚀挂片监测情况,结果表明:第一、二阶段储13井和储8井三种材质在气相中的腐蚀速度均小于0.25mm/a,属于轻度腐蚀,且第2期监测的腐蚀速率较第1期成数十倍增加;第一阶段属于注气期,第二阶段注、采气期均有,腐蚀主要在采气期。(3)将内压力、外挤力的波动转化为轴向力,计算储气库管柱轴向力。并给出套管在组合载荷作用下管体强度计算公式,结合组合载荷与腐蚀速率,推出管柱腐蚀寿命预测公式,计算出管柱抗挤寿命为10.57年,抗拉寿命为6.21年。(4)依据管螺纹校核公式建立腐蚀与力学共同作用下储气库管柱疲劳寿命预测公式,计算出储气库管柱服役寿命为36年。在此基础上,提出延长储气库管柱寿命的措施。
【关键词】：储气库管柱 腐蚀 力学 共同作用 疲劳寿命
【学位授予单位】：重庆科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE972
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 井下管柱腐蚀研究12
• 1.2.2 管柱力学研究现状12-13
• 1.2.3 管柱剩余强度与寿命预测13-14
• 1.3 研究内容14
• 1.4 研究思路及技术路线14-15
• 1.4.1 研究思路14
• 1.4.2 技术路线14-15
• 1.5 创新点15-16
• 2 储气库管柱腐蚀规律分析16-33
• 2.1 项目背景16-17
• 2.2 原气田腐蚀情况调研17
• 2.3 管柱腐蚀类型17-19
• 2.4 储气库管柱腐蚀环境分析19-21
• 2.5 储气库管柱腐蚀位置及形态21-31
• 2.5.1 Pipesim软件介绍21-22
• 2.5.2 电化学腐蚀分析22-27
• 2.5.3 储气库管柱冲蚀分析27-31
• 2.5.3.1 注气冲蚀分析28-30
• 2.5.3.2 采气冲蚀分析30-31
• 2.6 本章小结31-33
• 3 储气库管柱监测技术适应性分析33-52
• 3.1 腐蚀监测技术优选33-34
• 3.2 W储气库腐蚀监测评价34-35
• 3.3 现场腐蚀监测设计35-38
• 3.3.1 储气库管柱防腐挂片材质优选35-36
• 3.3.2 储气库管柱防腐设备安装位置36-37
• 3.3.3 腐蚀监测方案37-38
• 3.4 监测结果分析38-50
• 3.4.1 第一阶段监测结果分析38-44
• 3.4.2 第二阶段监测结果分析44-48
• 3.4.3 监测结果对比分析48-50
• 3.5 本章小结50-52
• 4 储气库管柱受力分析及强度计算52-66
• 4.1 储气库管柱基本效应52-56
• 4.1.1 活塞效应52-53
• 4.1.2 鼓胀效应53-54
• 4.1.3 螺旋弯曲效应54-55
• 4.1.4 温度效应55-56
• 4.2 注采气工况下管柱载荷分析56-59
• 4.2.1 轴向力计算56-57
• 4.2.2 外挤力计算57-58
• 4.2.3 内压力计算58-59
• 4.3 三轴应力作用下储气库管柱强度计算59-62
• 4.3.1 抗内压强度计算59
• 4.3.2 抗拉强度计算59-60
• 4.3.3 抗挤强度计算60-62
• 4.4 腐蚀与力学条件下储气库管柱腐蚀寿命预测62-65
• 4.4.1 管柱腐蚀寿命预测模型62-64
• 4.4.2 实例分析64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 5 腐蚀与力学共同作用下储气库管柱疲劳寿命预测66-76
• 5.1 疲劳定义及分类66-67
• 5.1.1 疲劳定义66
• 5.1.2 疲劳分类66-67
• 5.2 腐蚀疲劳67-69
• 5.2.1 腐蚀疲劳概述67
• 5.2.2 管柱腐蚀疲劳机理67-68
• 5.2.3 管柱腐蚀疲劳影响因素68-69
• 5.3 管柱疲劳寿命预测模型69-73
• 5.3.1 储气库管螺纹69-71
• 5.3.2 管螺纹强度校核71-72
• 5.3.2.1 剪切强度71-72
• 5.3.2.2 弯曲强度72
• 5.3.3 疲劳寿命预测模型的建立72-73
• 5.4 模型验证73-74
• 5.5 延长管柱疲劳寿命的措施74-75
• 5.6 本章小结75-76
• 6 结论与展望76-78
• 6.1 结论76
• 6.2 展望76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李碧曦;易俊;黄泽贵;李文华;;枯竭油气藏储气库注采管柱疲劳寿命预测[J];中国安全生产科学技术;2015年12期

2 李碧曦;易俊;张鹏;黄泽贵;;储气库注采管柱腐蚀规律及保护措施[J];油气田地面工程;2015年10期

3 崔璐;李臻;王建才;窦益华;;油井管的腐蚀疲劳研究进展[J];石油机械;2015年01期

4 乔宝霞;屈策计;孙聪聪;宋健;;分层注水井管柱力学分析设计研究[J];中国石油和化工;2015年01期

5 杨兴国;王守峰;霍敏魁;;长春储气库低含CO_2条件下室内腐蚀实验研究[J];石油钻采工艺;2014年01期

6 周学深;;有效的天然气调峰储气技术——地下储气库[J];天然气工业;2013年10期

7 许志倩;闫相祯;杨秀娟;;CO_2腐蚀对套管强度动态影响分析[J];机械工程学报;2014年01期

8 乔智国;叶翠莲;陈琛;林永茂;;气井生产管柱力学分析软件开发与应用[J];钻采工艺;2013年03期

9 崔钺;兰惠清;康正凌;何仁洋;黄辉;林楠;;基于流场计算的天然气集输管线CO_2腐蚀预测模型[J];石油学报;2013年02期

10 钟志英;罗天雨;邬国栋;张建远;张国红;;新疆油田呼图壁储气库气井管柱腐蚀实验研究[J];新疆石油天然气;2012年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 尹立辉;服役黄铜管及实海金属试片腐蚀电化学检测研究[D];天津大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 邹云;高温高压深井射孔段套管强度安全性分析[D];西安石油大学;2012年

2 刘小光;水平井注水管柱受力分析研究[D];中国石油大学;2011年

3 马惠新;国内外天然气价格形成机制探讨[D];中国地质大学（北京）;2011年

4 刘世奇;高温高压深井试气管柱受力分析[D];中国石油大学;2010年

5 欧剑;大牛地气田套管腐蚀行为及防护措施研究[D];西南石油大学;2006年

6 黄云;注水工艺管柱力学行为研究[D];西南石油学院;2005年

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本文编号：439657