摘要：为解决国内地下储气库井注采管柱气密封螺纹接头选用混乱且适用性不清的问题,首先对现有标准和气密封试验数据进行统计比对分析,发现各种气密封螺纹接头的拉伸效率相同,但其压缩效率差异大且现有标准已不适用于储气库注采管柱气密封螺纹接头的选择,认为注采管柱气密封螺纹接头的选择必须考虑管柱载荷的交变;然后结合2口储气库井注采工况,基于管柱力学理论计算获得2种规格注采管柱的最大拉伸载荷和最大压缩载荷,对比已选用的气密封螺纹接头,重点研究了接头拉伸效率、压缩效率与管柱载荷之间的关系,提出了注采管柱气密封螺纹接头优选判据;进一步利用全尺寸实物复合加载试验机对2种规格注采管柱进行多周次气密封循环试验,试验结果证实了上述判据的合理性。所提出的优选判据不仅可以作为气密封螺纹接头优选的基本依据,而且还可以作为储气库井注采管柱设计的依据,并纳入了中国石油天然气行业标准。

摘要：储气库是实现天然气调峰保供、高效利用的有效手段。储气库井主要以同井进行注采的方式生产,相较于常规油气藏的开发井,注采过程具有强度高、周期长、反复吞吐的特点,采用常规油气井的管柱强度设计方法不能满足储气库井的设计需要。本文开展了储气库注采管柱在多周次循环交变条件下的力学载荷分析研究,分析了注采过程主要的附加载荷作用,建立了鼓胀效应、温度效应与地层作用的力学模型,在此基础上结合管柱的自重效应,建立了考虑鼓胀、温度与地层等多种效应下的力学分析模型。以文23储气库为例开展了注采管柱的载荷力学分析计算,通过计算表明,注采管柱在注气期与采气期的不同阶段、管柱的不同深度下呈现不同的拉压载荷作用,且随着多个注采周期的时间推进,交变载荷呈累加效应。该力学分析模型的建立可为储气库注采管柱的优化设计提供数据支持。

摘要：为了筛选出适用于拉压交变载荷工况下的注采管柱气密封螺纹接头,基于弹塑性接触非线性理论,采用有限元分析方法,考察了轴向拉压交变载荷作用下,储气库注采管柱接头密封面接触压力的分布特点。以2种密封形式(球面/柱面、锥面/锥面)的套管接头密封结构为例,重点研究了不同循环周次交变载荷作用下,主密封面和台肩面上的接触压力随接触长度的变化规律。分析结果表明:随着从拉伸到压缩状态的不断转变,2种密封结构主密封面最大接触压力和有效接触长度均发生不同程度增加,而锥面/锥面密封结构具有较小的相对增加量。锥面/锥面密封形式的有效接触长度相对较长,台肩面辅助密封效果较好,但应合理控制其台肩顶端的应力集中问题。建议储气库注采管柱采用锥面/锥面密封结构的螺纹接头。所得结论可为储气库管柱螺纹的优化选择和设计提供参考。