枯竭油气藏型储气库井筒完整性研究

发布时间：2017-06-28 19:00

  本文关键词：枯竭油气藏型储气库井筒完整性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地下储气库作为天然气输配系统中重要的组成单元,其完整性直接影响整个天然气输配系统的安全平稳运行。地下储气库井筒完整性管理与评价旨在对处于动态变化中的储气库现场设备进行风险识别和评价,制定相应的风险控制对策,不断改善储气库的运行环境,从而降低事故的发生概率,将储气库的运行风险水平控制在可接受范围内。为此,本文在传统气井安全管理的基础上,针对枯竭型油气臧储气库气井井筒完整性进行研究,提出了枯竭油气臧型储气库井筒完整性管理和评价的概念及主要内容。重点针对套管、水泥环、环空带压三方面进行研究,为储气库安全完整性管理提供理论依据。主要研究内容如下：(1)提出了基于“合于使用”原则的储气库套管柱完整性评价思路。在枯竭油气藏型储气库注采工况下,对套管进行详细的力学分析,为套管安全可靠性分析提供了理论支撑。(2)基于Von Mlises屈服准则建立了套管结构功能函数。以三维套管—水泥环—围岩系统为研究对象,考虑几何尺寸、荷载、材料特性等多因素的随机特性,基于蒙特卡罗法对储气库运行期套管系统的失效概率及敏感性因素进行了分析。(3)调研国内外环空带压相关文献,分析造成环空带压的原因及条件。在APIRP90的基础上,结合储气库自身特点,建立了储气库气井环空最大允许带压值的计算模型,并进行实例计算。最后根据环空带压情况对储气库气井进行了井筒安全等级划分。(4)根据Mohr-Coulomb失效准则,提出了储气库水泥环力学完整性失效分析的研究思路。通过待定系数法建立了储气库注采井在非均匀地应力下的套管-水泥环-地层应力分布模型。结合ANSYS软件,对套管-水泥环-地层组合体进行数值模拟,将理论解与数值解进行对比,验证了有限元模型的可行性。最后分析了套管内压、水泥环材料参数、地层应力不均匀系数等参数对水泥环应力分布的影响。
【关键词】：枯竭油气藏型储气库 井筒完整性 可靠性分析 环空带压 水泥环完整性 有限元模拟
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE88
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 目的及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-12
• 1.2.1 气井井筒完整性管理发展概况8-9
• 1.2.2 储气库建设现状9-10
• 1.2.3 套管可靠度研究现状10-12
• 1.3 研究内容及技术路线图12-14
• 第2章 枯竭油气藏型储气库井筒完整性评价14-17
• 2.1 枯竭油气藏型储气库运行特征14-15
• 2.2 储气库气井井筒完整性15-16
• 2.2.1 储气库井筒完整性管理与评价的概念15
• 2.2.2 井筒完整性评价流程15-16
• 2.3 本章小结16-17
• 第3章 储气库气井管柱完整性评价17-31
• 3.1 储气库套管柱完整性评价17-19
• 3.1.1 合于使用原则17
• 3.1.2 套管柱失效模式及失效因素分析17-18
• 3.1.3 地下储气库套管柱完整性评价技术思路18-19
• 3.2 储气库套管柱受力分析19-23
• 3.2.1 储气库注采工况下套管柱轴向力计算19-21
• 3.2.2 储气库注采工况下套管柱内压力计算21
• 3.2.3 储气库注采工况下套管外挤力计算21-22
• 3.2.4 储气库注采工况下套管受到的其他载荷22-23
• 3.3 含缺陷套管剩余强度计算23-30
• 3.3.1 均匀腐蚀后套管剩余强度计算23-26
• 3.3.2 局部腐蚀后套管剩余强度计算26
• 3.3.3 开裂条件下套管剩余强度计算26-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 地下储气库套管可靠性分析31-41
• 4.1 储气库套管可靠性评价31-34
• 4.1.1 可靠度计算理论31
• 4.1.2 储气库套管可靠度计算31-33
• 4.1.3 可靠度数值计算方法33-34
• 4.2 储气库套管可靠性数值模拟计算34-40
• 4.2.1 套管系统可靠度模型34-35
• 4.2.2 计算结果分析35-40
• 4.3 本章小结40-41
• 第5章 环空带压井安全评价41-50
• 5.1 环空带压形成机理研究41-42
• 5.1.1 环空带压基本概念41
• 5.1.2 环空带压机理分析41-42
• 5.2 环空最大许可压力(MAWOP)计算42-47
• 5.2.1 API RP90井口允许最大环空带压值计算43
• 5.2.2 储气库气井各环空最大环空带压值计算43-44
• 5.2.3 算例分析44-47
• 5.3 环空带压监测和诊断47-48
• 5.4 储气库气井井筒安全评价48-49
• 5.4.1 风险等级划分48-49
• 5.4.2 风险处置方法49
• 5.5 本章小结49-50
• 第6章 储气库井水泥环完整性分析50-65
• 6.1 水泥环完整性50-52
• 6.1.1 水泥环完整性概念50
• 6.1.2 水泥环完整性失效形式及失效准则50-52
• 6.2 非均匀地应力下水泥环应力分析52-64
• 6.2.1 系统在非均匀外压和非均匀切向力作用下的受力分析53-55
• 6.2.2 系统在均匀外压和均匀内压作用下的受力分析55-57
• 6.2.3 算例分析57-64
• 6.3 本章小结64-65
• 第7章 结论与建议65-66
• 7.1 结论65
• 7.2 建议65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 攻读学位期间发表的论文和参研项目71

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