CNG地下储气井的应力分析与疲劳分析

CNG地下储气井是目前国内CNG加气站广泛使用的高压储气方式,其安全性是加气站安全运行的关键。应用ANSYS有限元软件对Φ177.8×10.36标准储气井的套管和管箍进行应力分析和疲劳分析,对于CNG地下储气井的安全运行有参考意义。     

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。     

高压地下储气井腐蚀与防护

随着国内压缩天然气（以下简称CNG）的大力发展，作为建设周期短、造价较底的CNG储气井将在国内推广使用起来，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CNG加气站高压地下储气井腐蚀的实际问题进行了分析，提出了现有储气井的防护技术，为进一步推广CNG汽车的应用提供了技术支持和安全保障。     

CNG加气站工艺流程优化设计探讨

随着我国大型输气管道的建设,推进城市气化进程,为CNG汽车加气站的建设与发展带来机遇,CNG加气站在我国得到了空前的发展。针对现有CNG加气站出现的窜井和地下储气井松动事故,对CNG加气站的工艺流程和地下储气井的结构进行优化设计:将天然气直充改为经过地下储气井冷却后加气,在地下储气井的出口处安装单向阀;将现在地下储气井共用一条进出气管线改为单进单出,在地下储气井内增设套管,进一步加强CNG加气站的安全性,为今后CNG加气站的设计和建设提供借鉴。     

高压地下储气井失效故障树的建立及定性分析

对现有常规CNG高压储气井事故进行分析,结合埋地输气管道失效原因,建立以CNG高压储气井失效为顶事件的CNG高压储气井失效故障树。通过系统的定性分析,列出导致顶事件发生的原因和失效形式,得到故障树的各阶最小割集,由此确定储气井的主要失效形式并提出相应的改进措施。故障树分析的结果可为已有储气井的维护和新储气井的设计提供理论指导,对减少事故发生具有重要的意义。     

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。     

CNG储气井内插管正循环固井应力分析

对目前采用井筒外部固井工艺建造的高压储气并进行了应力分析,指出了其存在的安全隐患.提出了采用内插管正循环固井工艺建造储气井的方法,从而消除安全隐患,确保CNG加气站的安全运行,为建造高压储气井提供借鉴.     

CNG加气站地下储气井泄漏分析

针对CNG加气站储气井容易发生的泄漏事故,介绍了泄漏的类型、原因和后果,以及泄漏天然气的扩散类型、速度、泄漏量、扩散半径和气体浓度的确定方法,为储气井的安全评价提供了参考依据。     

川西高温高压气井井筒完整性优化设计及应用

川西须二气藏埋藏深,具有高温、高压、含CO2的特点,恶劣工况导致井筒失效问题十分突出.统计分析表明导致川西须二气井井筒失效最主要的因素是套管磨损,其次为CO2腐蚀,再次是井口失效,还有粘扣、套管质量缺陷等失效模式.根据井筒失效分析结果,结合井筒腐蚀预测、剩余强度计算、管柱力学分析,提出了从套管防磨、管柱防腐和井口装置优...     

HL级35CrMoA抽油杆杆体失效分析

为了研究分析某厂HL级35CrMoA抽油杆杆体失效原因,对失效抽油杆进行了宏观形貌观察和化学成分分析,并对其显微组织和断口形貌进行了分析和有限元计算。结果表明,该抽油杆的失效模式为典型的腐蚀疲劳断裂,显微组织主要为回火索氏体+铁素体;疲劳裂纹源于杆体表面腐蚀坑处,疲劳裂纹沿针状组织扩展;在拉伸载荷下,凸缘与杆体截面突变处应力水平相对较高,最终导致腐蚀疲劳失效。最后,提出了预防抽油杆失效的措施,为油田减少同类失效的发生提供重要的理论依据。     

材料性能对钻杆腐蚀疲劳寿命影响的试验研究

API SPEC5D标准规定的材料性能指标不能反映钻杆抵抗疲劳及腐蚀疲劳的性能。对4个厂家的S135钢级钻杆的材料进行了腐蚀疲劳寿命试验、拉伸性能试验及成分分析。试验结果表明,虽然4种钻杆的化学成分及材料性能都符合标准要求,且材料的拉伸强度基本相同,但腐蚀疲劳寿命相差很大。腐蚀疲劳断口观察及断裂机理分析表明,腐蚀疲劳裂纹扩展机理是阳极溶解与氢致开裂共存,氢致开裂加快了疲劳裂纹扩展。材料低倍组织酸洗检验、显微组织分析表明,4种钻杆的金属组织特别是低倍组织有明显差别。低倍组织反映了成分偏析程度、夹杂物含量及分布等。成分偏析及夹杂物导致材料的阳极溶解、特别是氢致开裂速度加快,所以是腐蚀疲劳寿命减少的主要原因。油田数据验证,钻杆材料的低倍组织酸洗检验可作为间接评定钻杆材料腐蚀疲劳性能的方法。     

裂纹型缺陷对套管承载能力影响研究

套管裂纹缺陷中最危险的是表面裂纹，可分解成表面周向裂纹和表面轴向裂纹问题。采用能量差率方法，将裂纹的三维问题转化为二维问题，获得了关于裂纹张开位移的伯努利方程的简化封闭解，导出了空心圆管内、外表面的周向半椭圆表面裂纹在轴向拉伸载荷作用下的应力强度因子的封闭解，并在实例中用双边界元法证明了封闭解的正确性；对轴向裂纹的应力强度因子，比较了经验公式求解与双边界元计算的结果；分析了工程实例中裂纹缺陷对套管安全的影响。     

全井筒固井储气井应力分析及施工工艺

建立了全井筒固井储气井的受力模型,计算了水泥环与井筒界面之间的径向压应力、摩擦力、埋地部分井筒的应力和应变以及固定水泥环的地层有效深度。根据计算结果,探讨了目前主要采用的2种固井工艺,给出了保障安全的固井工艺,为储气井的设计和施工提供了理论依据。     

基于损伤力学的HL级抽油杆疲劳分析研究

抽油杆在使用过程中受到损伤会对其安全性能造成影响。为分析损伤对HL级抽油杆安全性能的影响程度,根据损伤力学原理建立了抽油杆疲劳损伤演化模型,采用有效应力法与ANSYS有限元软件,对裂纹损伤、蚀坑损伤和偏磨损伤3种损伤形式下HL级抽油杆的剩余疲劳寿命进行了数值模拟。通过正交试验分析了3种损伤形式下深度、宽度、角度等影响因素对HL级抽油杆剩余疲劳寿命的影响,并利用多元回归方法得到了疲劳寿命与影响因素的关系式。模拟结果表明,3种损伤形式下影响抽油杆疲劳寿命的因素,按影响程度高低排列:裂纹损伤,依次为裂纹的位置、角度、深度和宽度;蚀坑损伤,依次为蚀坑的位置、深度和半径;偏磨损伤,依次为偏磨的位置、深度和长度。3种损伤形式下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素回归关系式的调整决定系数分别为82.0%、94.0%和90.9%。研究结果表明:损伤位置对HL级抽油杆疲劳寿命的影响极其显著;裂纹深度、角度,蚀坑深度和半径及偏磨深度的影响显著;裂纹宽度也有一定影响。3种损伤形式下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素的回归关系式,可为判断HL级抽油杆的剩余寿命提供依据。      

两种X70输送管的母材及焊缝的H2S应力腐蚀开裂阻力的研究

本文测试了在含Ｈ２Ｓ的水溶液中两种Ｘ７０输送管的母材及焊缝的应力腐蚀和腐蚀疲劳性能，讨论了钢的成分、焊缝区的退火热处理和波动应力对Ｈ２Ｓ致应力腐蚀开裂的影响。还测试了在四种介质中一种Ｘ７０母材的疲劳裂纹扩展速率和三种介质中的极化曲线，讨论了表面状态与腐蚀疲劳裂纹扩展的关系。     

建筑群外埋地燃气管道泄漏的风险性评估

针对建筑群外埋地燃气管道穿孔泄漏问题,利用Gambit2.4建立三维仿真模型,并运用CFD软件Fluent14.0分别对不同环境温度、湿度条件下,燃气在土壤和大气中的连续泄漏扩散工况进行了数值模拟。对比分析了环境温度、相对湿度耦合作用下对燃气扩散的影响及浓度分布规律。研究结果表明,从泄漏口喷出的燃气首先在土壤层中迅速扩散,致使上方地表附近的浓度值很快达到了爆炸下限和上限。透过地表的燃气遇到两侧建筑物时,在迎风侧和背风侧方向分别形成不同的浓度扩散区域。受不同湿度和温度的影响,部分建筑物表面的预警浓度所处高度发生了明显的变化。案例研究结果可评估燃气泄漏事故的范围大小和指导人员及时有效地疏散。     

I/III复合加载模式下疲劳裂纹扩展曲线分析

为了研究套管在钻井过程中的受力状况,以P110钻井套管用钢为对象,根据疲劳裂纹扩展理论,着重利用修正的紧凑拉伸试样,研究在I/III型分量下,不同裂纹倾角对材料疲劳裂纹扩展速率的影响。结果显示：当裂纹倾角为15°时,扩展过程中裂纹完全按照倾角15°扩展;当裂纹倾角为30°时,扩展过程中裂纹发生偏转没有实现完全30°扩展。研究表明,在复合疲劳裂纹扩展过程中,裂纹倾角越大,裂纹扩展方向越容易改变。