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《西南石油大学》 2016年
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枯竭油气藏型储气库井筒完整性研究

杜安琪  
【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。
【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

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