天然气地下高压储气井定期检验方法探讨.pdf

一 5 2 一 ■ 故障诊断 石 油 和 化工 设备 2 0 t 5 年第 1 8 卷 天然气地下高压储气井定期检验方法探讨 夏智 安徽 省特种 设备检 测院 ， 安徽 合肥 2 3 0 0 51 [ 摘要]对天然气地下高压储气井进行宏观检查、壁厚测定、磁粉检测和耐压试验等检测，参照国家相关检验规范及强度 校核的结果，确定储气井的安全状况等级和运行期限，以保障安全运行。 [ 关健词]高压储气井；宏观检查；壁厚测定；磁粉检测；耐压试验；强度校核 天然气地 下高压储 气井 ，具有安全 、高效、 经济 、环保 、 占用面积少等众多优点，得 到建 设 单位汽车加气站和消防安全管理部 门的认可 ，近 年来迅速发展为汽车加气站的主 要储气方式 。由 于储气井大部分简体埋在地 下，而地层为一种 多 孔腐蚀性介质，富含水、氧及 多种 电解质 ，对储 气井会造成腐蚀 ，进而危及储气井 的安全 。按照 国家质检总局关于地下储气井安全监察有关事项 的公告 2 0 1 4 年第4 2 号 的要求，该设备参照I I I 类压 力容器进行管 理，要进行定期检验 。本文参 照相 关技 术规 范，对地 下储气井 的定期检验方法 进行探讨 。 本文所提供 的检验方法只是一个技术性的探 讨。 l 地下高压储气井的基本参数 目前，国内在用天然气地下储气井的常用套 管尺寸为直径7 英寸 壁厚1 0 ． 3 6 mm和直径9 英 寸 壁 厚1 1 ． 9 9 mm两种 ，材料采用N8 0 或P 1 1 0 两种高 强度钢 ，最高工作压力2 5 ． 0 MP a ，设计温 度 1 9 ～ 5 0 ℃，工作介质为车用压缩 天然气 。其结 构如 图1 所示 。 2 检验前的资料审查 主要 针 对地 下储 气 井运 行 记录 、有 关 运 行 参 数 、运行 中是否 出现 异常 情况 等进 行 审查 。 包括 1 H S 和水含量检测记录； 2 每 目巡检 记 录 ； 3 定期排液记录 ； 4 每年气密性试验记录； 5 定期监测上 冒下沉记录； 6 日充气量和压力循 环记录 ； 7 出厂相关技术资料 。通过上述资料 的 审查，拟定检验方案。 3 检验内容 3 ． 1 宏观检验 1 铭牌 是否完好 ； 2 检 查储气井 的整体 结 构是否合理；f 3 固井基础是否有沉 降，沉 降是否 均匀 ，储气井附近水泥地面检查 ；f 4 内外表面腐 蚀状况检查； 5 检查紧固螺栓、接 管的紧 固螺栓 有无裂 纹 、扭 曲、锈蚀 等 ； 6 密 封部位 有无 泄 漏 ； 7 安全 附件是否齐全、可靠 ，是否符合T S G R0 0 0 4 2 0 0 9 固定式压 力容器 安全技 术监察 规 程 的要求； 8 采用专用 内窥镜检查套管 内表 面 状况，主要检查腐蚀和变形。 3 ． 2壁厚测定 1 检测要求 由于结构原因，储气井深入地 下1 0 0 ～ 2 0 0 m， 因地层为多孔性腐蚀介质，很容易产生点腐蚀和面 腐蚀 ，因此在壁厚测定中，应采用3 6 0 。全方位、 无盲区、高密度、实时壁厚腐蚀检测系统，重点检 测外表面壁厚腐蚀状况。 2 检 测 设 备要求 一 般采用超 声电子 ，包括发 射接收 、放大、 模数转换和信号 处理单元应集成 在井 下的检测器 内部，向地面传 输的壁厚值或缺 陷反射波峰值应 为数字信号 ，能 进行软件分析和 作者简介夏智 1 9 7 6 一，男，安徽肥西人，本科学历，高级 工程师。在安徽省特种设备检测院从事压力容器检验工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 夏智天然气地下高压储气井定期检验 方法探 讨 一 5 3一 处理，得出精确数据。 检测 发现 可疑区域时 ，检测人员可 以通过伺 服 电机等设备把检测器停 留在指定深度位置 ，直 接观察任意指定圆周位置 的A扫描信号 以便进一步 判定。 3 厚度 的记录 记 录 出腐蚀 或 缺 陷 的位置 和 大 小 ，进 行标 定 ，以便进行强度校核 。 3 - 3壁厚强度校核 3 ． 3 ． 1 静强度校核 查GB ／ T 1 9 8 3 0 2 0 1 1 石油天然气工业 油气井 套管或 油管用钢 管，得 出套 管材料 的屈服 强度 O s 和抗拉强度 0 b 参照J B ／ T 4 7 3 2 ． 1 9 9 5 钢制压力容器 分析设计 标准 和T S G R 0 0 0 4 。 2 0 0 9 固定式压力容器安全 技术监察规程，计算出材料许用应力 O m mi n 0 s ／ 1 ． 5 ， 0 b ／ 2 ． 4 上 次检测 厚度为 。 ，本 次检测厚 度为 ， P 为 允许使用压 力 ，Di 为直径 ，上次检验周 期为 T1 ，下次检验周期为T 2 ，计算如下 腐蚀速率v -- T 一 f 1 ／ T I 预计剩余壁厚 至下一个检验周期 ， t ． V T2 计算应力 0 P D i T 3 ／ 2 ．c 3 00 m，套管剩余壁厚强度满足使用要求。 3 ． 3 ． 2简体疲劳强度校核 压力循环按照1 O - 2 5 MP w 计算 ，在高、低压工 况 内压下，筒体计算应力 o h P h r Di _ c 2 ／ 2 T 2 0 l P l Di T 2 ／ 2 T 2 应力强度幅s a -- 0 h ． 0 I ／ 2 参照S Y／ T 6 5 3 5 ． 2 0 0 2 高压气地下储气井取 疲劳循环次数 使用时间为2 5 0 0 0 次 2 5 年 进 行校验 ，查J B ／ T 4 7 3 2 ． 1 9 9 5 标准附录C中对应 的S - N 曲线 从保 守角度 出发，取标准 中的图C． 4 及表 C ． 1 ，可知循环2 5 0 0 0 次对应的疲劳强度[ S a 】 。 S a [ S a 】 ，即筒体剩余壁厚 的疲劳强度满足使 用要求 。 3 ． 4磁粉检测 对储 气 井 露 出地 面井 口腐蚀 部 位和 封 头连 接 高强 度 螺 栓 进 行磁 粉 检 测 ，检 测 过 程按 J B／ T 4 7 3 0 ． 4 ． 2 0 0 5 承压设备无损检测 第4 部分 磁粉检 测的要求进行 ，评定结果 ， I 级为合格 。 3 ． 5耐压试验和气密性试验 按T S G R7 0 0 1 ． 2 O 1 3 压 力容器 定期检验规 则的要 求，对检验合 格的储气井 ，确 定允许运 行参数，进行耐压试验 和气密性试验 。其 中，气 密性试验 一般应在储气 井经清洗 、置换合格后 ， 采用压缩天然气作为试验介质。 4质量 问题处理 1 检验 中发现有危及安全质量 的严重缺陷， 应作详细记录 ，并进行复验确认 2 如储气井腐蚀严重且剩余厚度根据腐蚀率确 定小于3 年剩余寿命 ，应将检验结果及时通知使用 单位，以便安排检修、缩短检验周期或降压使用 。 5 讨论 1 管理方面 天然 气储 气井在我国 的发展 已有几十年 的历 史 ，但 以前未按压力容器进行管理 ，导致事故多 次发生。 自国家质检总局 关于加强地下储气井安 全监察工作的通知 质检办特[ 2 0 0 8 ] 6 3 7 号下发 后 ，才将储气井纳入压力容器管理。老的储气井在 设计、制造和安装过程未进行监管，造成大量储气 井不符合规范，给定期检验工作带来了难度 。 2 技术方面 目前 ，按照 国家质检 总局关 于地 下储气井安 全监察有关事项的公告 2 0 1 4 年第4 2 号的要求进 行检验 ，主要依据 固定式压力容器安全技术监察 规程 和 压力容器 定期检验规 则两个技术规 范，但由于储气井的结构和使用的特殊性，无法用 常规方法进行检验，需要采用专用的测厚设备，且 目前对壁厚测定结果的校核尚无统一标准。 ◆参考文献 [ 1 ] T S G R 0 0 0 4 - 2 0 0 9 ，固定式压力容器安全技术监察规程[ s ] ． [ 2 ] T S G R 7 0 0 1 - 2 0 1 3 ，压力容器定期检验规则[ s ] ． [ 3 ] J B ／ T 4 7 3 2 ． 1 9 9 5 ，钢制压力容器 分析设计标准[ s ] ． [ 4 ] S Y ／ T 6 5 3 5 - 2 0 0 2 ，高压气地下储气井[ s ] ． [ 5 ] GB ／ T 1 9 8 3 0 - 2 0 1 1 ，石油天然气工业 油气井套管或油管用 钢管[ S ] ． [ 6 ]国家质检总局关于地下储气井安全监察有关事项的公告 2 0 1 年第4 2 号[ E B ／ OL ] ． h t t p ／ ／ www． a q s i q ． g o v , c n ／ x x g k 一_ 1 3 3 8 6 ／ t z d t ／ z z t z ／ 2 01 4 0 4 ／ t 2 0 1 4 0 4 1 4 4 0 9 2 1 2 ．h t r n ，2 0 1 4 - 0 4 1 4 ． [ 7 ] 郭宏川． C NG 储气井管壁壁厚的瞬变电磁测量研究[ J ] ． 石油 和化工设备，2 0 1 1 ，1 4 6 5 - 7 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m