一种地下储气井合于使用评价方法技术

本发明专利技术涉及一种地下储气井合于使用评价方法，属于承压类特种设备技术领域，本方案通过两种计算方法，按照实际工况能分别预测储气井的剩余寿命。避免了盲目使用所带来的安全隐患，也节约了新建储气井所带来的土地占用和建造成本。通过腐蚀减薄静强度和疲劳强度评价确定允许使用压力和下次检验周期；根据预测的储气井的剩余寿命，从安全冗余的角度，将剩余寿命的一半拟定为下次检验周期。从保证储气井本体强度的角度，通过腐蚀减薄静强度和疲劳强度评价，最终确定允许使用压力和下次检验周期，保障了储气井的本质安全。在保障储气井安全的前提下，最大化地提高允许使用压力和延长下次检验周期。检验周期。检验周期。

【技术实现步骤摘要】
一种地下储气井合于使用评价方法


[0001]本专利技术属于承压类特种设备
，具体涉及一种地下储气井合于使用评价方法。

技术介绍

[0002]由于CNG(压缩天然气)技术的经济性和环保性，伴随着天然气汽车数量的激增，CNG加气站在国内大量建造，加气站对CNG的储存80％以上都采用地下储气井。全国目前拥有储气井的加气站共有3124座，储气井数量超过1万口。地下储气井是我国特有的技术，是一种兼具有压力容器、气瓶、油气井、压力管道特点的地下立式管状承压设备，工作压力达到25MPa，属于高压容器。储气井从上世纪90年代开始制造，设计使用寿命为25年，现在大量的储气井面临超设计使用年限后能否继续使用的问题。此外，加气站几乎都建在人口密集的城市中间，一旦发生泄漏、爆炸等安全事故，后果不堪设想，因此CNG储气井的安全问题尤为重要。
[0003]储气井埋于地下，可能存在介质引起的内腐蚀或与地层接触引起的外腐蚀。因此储气井套管的腐蚀减薄是主要的失效形式之一。储气井的设计压力循环次数为25000次，储气井的工作压力波动区间在10～25MPa之间。储气井如果每天一次充卸压力循环，25年的设计寿命仅仅使用到9125次，还有较多的盈余。相反，如果加气站业务繁忙，每天4次充卸压力循环，则17.12年就达到了设计疲劳使用寿命。2009年之前建造的储气井没有规定设计使用年限，按照《固定式压力容器安全技术监察规程》规定“未规定设计使用年限、但是使用超过20年的压力容器视为达到设计使用年限”。这就带来了问题，有的达到设计使用年限，还可继续使用，有的虽还没到设计使用年限，但从安全角度考虑已不适合继续使用。对于这些超设计使用年限服役的储气井，如果强制报废处理，会造成巨大的经济损失，不符合“碳达峰
·
碳中和”发展目标；而如果不经过科学分析而盲目继续使用，又会给企业带来巨大的安全风险。
[0004]因此，现阶段需设计一种地下储气井合于使用评价方法，来解决以上问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种地下储气井合于使用评价方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，针对超设计使用年限服役的地下储气井，根据其特点和与时间相关的损坏模式。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0007]一种地下储气井合于使用评价方法，包括以下步骤：
[0008]S1、获取储气井基础数据；
[0009]S2、通过腐蚀速率和疲劳循环两种计算方法对储气井剩余寿命进行计算；
[0010]S3、根据预测的储气井的剩余寿命，从安全冗余的角度，将剩余寿命的一半拟定为下次检验周期；从保证储气井本体强度的角度，通过腐蚀减薄静强度和疲劳强度评价，最终
确定允许使用压力和下次检验周期。
[0011]进一步的，步骤S1中的储气井基础数据包括：储气井材料牌号，储气井规格直径Ф，储气井井筒公称壁厚t
o
，储气井制造至今的时间T
z
，检测到的最小壁厚t
min
，初步拟定下次检验距今时间T
j
，允许使用压力p。
[0012]进一步的，步骤S2中，腐蚀速率计算方法具体如下：
[0013]腐蚀剩余寿命，储气井腐蚀寿命预测，采用以下公式计算：
[0014][0015]式中，RL为剩余寿命；
[0016]C为校准因子；有阴极保护且达到保护电位，C取1；有阴极保护但未达到保护电位，C取0.9；无阴极保护，C取0.85；
[0017]ST为安全裕量，ST＝失效压力比率
‑
允许使用压力比率；
[0018]失效压力比率＝计算失效压力/屈服压力；
[0019]允许使用压力比率＝允许使用压力/屈服压力；
[0020]其中，计算失效压力＝2
·
t
min
·
SMYS
·
F/D；式中，t
min
为检测到的最小壁厚，SMYS为最小屈服强度，F为强度设计系数，D为套管外径；
[0021]屈服压力为套管无缺陷时在最小屈服强度下能够承受的压力；
[0022]屈服压力＝2
·
t
o
·
SMYS
·
F/D；式中，t
o
为公称壁厚，SMYS为最小屈服强度，F为强度设计系数，D为套管外径；
[0023]CR为腐蚀速率。
[0024]进一步的，步骤S2中，疲劳循环计算方法具体如下：
[0025]由压力变送器采集储气井的压力循环次数，用于计算循环次数，计算剩余疲劳寿命；计算公式为：
[0026](25000
‑
截止目前的压力循环次数)/年均压力循环次数＝剩余疲劳寿命RL；
[0027]T
j
的选取需要满足以下条件：
[0028]T
j
≤RL/2
[0029]允许使用压力p小于或等于上次允许使用压力，若强度评价不通过，则需降低允许使用压力。
[0030]进一步的，步骤S3中，对储气井套管腐蚀减薄静强度进行评价具体如下：
[0031]根据储气井材料，查《套管和油管规范》，获得材料的屈服强度R
eL
,获得材料的抗拉强度R
m
，计算材料的许用应力[Sa]；
[0032]根据水浸超声波测厚仪测得的储气井全井段套管壁厚数据，获取壁厚实测最小值t
min
；
[0033]静强度评价：
[0034]剩余壁厚：t＝t
min
‑
CR*T
j
[0035][σa]＝min(R
eL
/1.5，R
m
/2.6)；
[0036]计算应力
[0037]当σa≤[σa]，则井筒剩余壁厚的静强度满足使用要求，可以T
j
内继续按现在运行
使用压力下使用；否则不满足使用要求，需要在降低使用压力的情况下，再次评估。
[0038]进一步的，步骤S3中，对储气井套管疲劳强度进行评价具体如下：
[0039]储气井的压力循环按照P
L
＝10MPa，P
H
＝p计算；
[0040]低压工况P
L
＝10MPa内压下，筒体计算应力
[0041][0042]高压工况下，筒体计算应力
[0043][0044]应力强度幅
[0045]Sa＝(σ
H
‑
σ
L
)/2
[0046]以SY/T6535
‑
2002规定的疲劳循环次数为25000次进行评价,对照JB4732
‑
1995标准附录C中对应的S
‑
N曲线可知循环25000次对应的疲劳强度[Sa]；
[0047]如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下储气井合于使用评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取储气井基础数据；S2、通过腐蚀速率和疲劳循环两种计算方法对储气井剩余寿命进行计算；S3、根据预测的储气井的剩余寿命，从安全冗余的角度，将剩余寿命的一半拟定为下次检验周期；从保证储气井本体强度的角度，通过腐蚀减薄静强度和疲劳强度评价，最终确定允许使用压力和下次检验周期。2.根据权利要求1所述的一种地下储气井合于使用评价方法，其特征在于，步骤S1中的储气井基础数据包括：储气井材料牌号，储气井规格直径Ф，储气井井筒公称壁厚t
o
，储气井制造至今的时间T
z
，检测到的最小壁厚t
min
，初步拟定下次检验距今时间T
j
，允许使用压力p。3.根据权利要求2所述的一种地下储气井合于使用评价方法，其特征在于，步骤S2中，腐蚀速率计算方法具体如下：腐蚀剩余寿命，储气井腐蚀寿命预测，采用以下公式计算：式中，RL为剩余寿命；C为校准因子；有阴极保护且达到保护电位，C取1；有阴极保护但未达到保护电位，C取0.9；无阴极保护，C取0.85；ST为安全裕量，ST＝失效压力比率
‑
允许使用压力比率；失效压力比率＝计算失效压力/屈服压力；允许使用压力比率＝允许使用压力/屈服压力；其中，计算失效压力＝2
·
t
min
·
SMYS
·
F/D；式中，t
min
为检测到的最小壁厚，SMYS为最小屈服强度，F为强度设计系数，D为套管外径；屈服压力为套管无缺陷时在最小屈服强度下能够承受的压力；屈服压力＝2
·
t
o
·
SMYS
·
F/D；式中，t
o
为公称壁厚，SMYS为最小屈服强度，F为强度设计系数，D为套管外径；CR为腐蚀速率。4.根据权利要求3所述的一种地下储气井合于使用评价方法，其特征在于，步骤S2中，疲劳循环计算方法具体如下：由压力变送器采集储气井的压力循环次数，用于计算循环次数，计算剩余疲劳寿命；计...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文杰，余跃，陈泰廷，陈娟，明子涵，李治祥，邹皓，
申请(专利权)人：四川省特种设备检验研究院，
类型：发明
国别省市：