鹽巖儲氣庫套管的破壞模式和安全性分析.pdf

1、隨著工業(yè)發(fā)展和社會進步，石油和天然氣得到廣泛應用，并且成為了最主要的能源之一。鹽巖具有諸多優(yōu)良特性:孔隙率低、滲透率小、損傷自恢復、塑性變形能力大等，被廣泛認為是石油、天然氣地下儲備的理想場所。但其開采、運輸和儲存等活動受套管壽命限制的問題愈加突出，成為西氣東輸大背景下的瓶頸問題。因此對可能影響套管壽命因素進行分析，確定對套管應力應變有影響的因素，從而對套管的設計和套損修復提出可行建議和措施。
　　 通過套管的損壞機理分析確定可

2、能影響套管應力的因素有鹽巖的力學性能、蠕變及地形分布、水泥環(huán)、運行期內(nèi)的工作狀態(tài)、套管本身的特性。因此在計算時，將套管-水泥環(huán)-鹽巖組合體作為分析模型。因為在深度方向上，靜水壓力、巖石蠕變等均有變化，而平面模型并不能很好的分析這種變化，因此，建立套管-水泥環(huán)-鹽巖組合體的三維立體有限元模型。
　　 從套管的設計角度分析，主要考慮套管的設計強度能否在特定的荷載條件下滿足要求。因此對于套管的確定性分析主要討論了巖石蠕變、水泥環(huán)的設置

3、以及在不同鹽巖中影響。計算結(jié)果表明，巖石的蠕變對套管應力的影響非常明顯，因此不可忽略。試驗表明，水泥環(huán)能夠減小套管應力，并且將套管與鹽巖緊密粘結(jié)在一起，有效增強套管的密封性能。對于水泥環(huán)的設置，要盡可能的增大水泥環(huán)的彈性模量，而水泥環(huán)的厚度在3cm時效果最佳。至于鹽巖粘聚力的改變對套管應力的影響不太明顯，但是在鹽巖粘聚力為3MPa時，套管應力相對較小。
　　 在儲氣庫運行期間，套管的安全性分析中，同時考慮到幾何尺寸、荷載、材料特

4、性等多因素的隨機特性，基于響應面法對儲氣庫運行期套管系統(tǒng)的失效概率及敏感性因素進行了分析，通過與地質(zhì)模型試驗結(jié)果進行對比，驗證了數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性，為套管的設計提供理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。主要結(jié)論是，套管、水泥環(huán)以及鹽巖的彈性模量均是影響套管可靠性的重要因素，但是結(jié)合現(xiàn)實的技術(shù)水平，這幾個因素仍我們目前無法改變的，因此我們只能在提供工程勘測資料時，將這些因素的測量數(shù)據(jù)誤差盡量控制的一定的范圍內(nèi)。水泥環(huán)的抗拉強度也是套管使用的制約因素，因此