摘要：地下储气库是天然气能源管理的高效手段,注采管柱在天然气调峰过程发挥着重要作用,在不同注采周期下注采管柱的受力状态有很大差异,不同的环空带压情况,又会引起管柱受力状态发生变化,会加速管柱损坏。因此,本文建立了考虑鼓胀效应、活塞效应、流体摩阻效应和温度效应的注采管柱力学分析模型,以某储气库为例,分析了不同环空压力、注采气时运行压力和不同封隔器位置下管柱受力和中性点位置的变化规律,且该管柱在井口、封隔器和悬挂器处轴向载荷突变较大,管柱中性点位置在965~1660 m之间变化,这使该区域管柱处于拉压交变的应力状态,容易引起管柱疲劳损坏和形成漏气点。该研究结果对储气库注采管柱漏气点监测、注采压力参数和封隔器安放位置优化设计有重要意义。

摘要：针对塔河油田单井注气管柱腐蚀易导致封隔器解封困难,注气单流阀容易密封不严、开启压力低,封隔器无法起到保护套管作用,且气窜后不能循环压井的问题,研制了一种可循环压井带封注采管柱。该管柱包括环空压控式多次开关循环阀、防腐封隔器等关键工具;环空压控式多次开关循环阀可实现多次开关,用于气体回窜时循环压井;防腐封隔器胶筒采用金属网端胶筒、聚四氟背圈和中间AFLAS胶筒组合而成,具有良好的支撑性能、耐腐蚀性能和密封性能;优化分级解封机构及卡瓦防砂设计,降低上提解封力;分体式双向卡瓦锚定结构,达到防止完井管柱位移目的。该工艺在塔河油田应用16井次,工具性能稳定,满足注气开发需求,解决了封隔器解封困难的问题,降低了井控风险,具有很高的推广价值。

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：基于软件开发工具VC++,运用参数化设计语言(APDL)对有限元软件ANSYS进行二次开发,编制出了中深井隔热注采管柱的优化设计系统,系统根据现场注气温度与注汽压力,建立注汽管柱模型,进一步对注汽管柱进行热-结构耦合计算,得到管柱-封隔器系统的伸长量与热应力大小计算,从而通过伸缩管数量及位置的确定优化管柱设计。现场应用表明,该软件人机互动界面友好,具有较高的准确度,对现场的工况具有很好的适应性,能够很好的满足热采作业现场测试需要。

摘要：随着储气库的注采运行,注采管柱承受周期性的交变载荷。现有注采管柱安全性研究多未能考虑并模拟交变载荷工况。如何解决运行阶段注采管柱的强度校核与设计问题是亟待解决的问题。采用有限元仿真模拟技术,分别建立苏4储气库注采管柱和气密封扣三维模型;按照储气库的实际运行工况加载边界条件,模拟在多个运行周期内注采管柱本体强度和气密封扣的密封性变化;采用塑性应变疲劳理论,研究注采管柱的疲劳寿命。研究发现,在苏4储气库注采工况下,注采管柱强度和密封性能可满足要求;丝扣螺纹的齿根部位易产生塑性累积发生疲劳破坏;注采管柱的疲劳寿命大于注采周期,可满足要求。

摘要：为了确保大庆升平储气库在强腐蚀环境、高注采气量及频繁强注强采条件下的安全运行,对水平井注采管柱进行了优化设计。通过室内实验及理论计算方法进行了井筒完整性研究,明确了不同管材的防腐效果;研究了储气库注采工况下的交变载荷特征;评价了特殊螺纹的应用效果,研究结果进一步保证了注采管柱设计的可靠性。通过高温高压腐蚀试验,优选出超级13Cr材质适用于升平储气库井下腐蚀环境;利用全尺寸油管复合加载实验系统,模拟升平储气库30个周期的注采,评价T特殊螺纹的密封效果,确定选择目标的拉伸效率能够达到100%,气密封压缩效率达到80%。基于完整性研究的注采管柱设计能够满足储气库的长期安全运行要求。

摘要：储气库注采管柱在高速气体流动作用下将会产生振动,这种管柱振动来自于气体沿管柱流动产生的流态变化。通过设计模拟试验,测取了不同气体流速、管柱直径、管柱轴向力以及管柱位置等条件下的管柱振动的数据,分析研究了管柱振动的规律,结果表明:①在气体流速恒定时也会诱发管柱振动,并随着气体流速的增大振动强度增大;②当气体流速发生突变时,注采管柱振动将急剧增强;③在同一流量下管柱不同位置振动规律不同。结论认为:通过模拟试验获得了注采管柱振动数据和规律,可以用于指导储气库井注采工程设计、注采管柱安全评估和现场生产运行。

摘要：在储气库交替大排量注采的特殊工况下,管柱振动会加速管柱的疲劳破坏、接头磨损、螺纹松动和井筒完整性等问题。为了获得储气库注采管柱的振动特性,基于结构相似理论设计并建设完成了储气库注采管柱振动模拟试验系统,并利用模型试验分析了油管柱在不同管径、和生产气量下的振动规律。试验结果表明,随着气量的增加,管柱轴向和横向振动加速度增加,管柱振动加剧;瞬时开关阀门引起的水锤效应,可使管柱的瞬时轴向振动加速度达到气量稳定阶段的5～15倍;管柱直径越小,管柱重量越轻,在相同气量或压力波动下,会产生更加严重的振动。

摘要：根据文23储气库井注采工况,通过分析计算和注采交变工况下30周次气密封循环全尺寸实物模拟试验等方法,获得Φ88.9 mm×6.45 mm油管柱实际服役条件下的载荷谱、极限载荷及接头密封性能指标。结果表明,所研究注采管柱应选用拉伸效率100%、接头压缩效率不小于60%的气密封螺纹接头油管。上述关键性能指标对于保障文23储气库高效安全运行具有重要意义,相关研究方法可为其它储气库注采管柱接头选用提供理论借鉴。