地下壓力容器：儲氣井

第1章　地下壓力容器與儲氣井 1
　1.1　壓力容器 1
　　1.1.1　壓力容器管理規(guī)范 1
　　1.1.2　壓力容器分類 4
　1.2　地下壓力容器 8
　　1.2.1　簡述 8
　　1.2.2　典型地下壓力容器 9
　1.3　井 14
　　1.3.1　水井 14
　　1.3.2　鹽井 15
　　1.3.3　石油天然氣井 16
　1.4　儲氣井 17
　　1.4.1　背景概述 17
　　1.4.2　儲氣井 23

第2章　儲氣井材料 35
　2.1　基本知識 35
　　2.1.1　壓力容器選材原則 35
　　2.1.2　金屬材料性能 36
　　2.1.3　金屬材料熱處理 40
　2.2　井管與接箍 42
　　2.2.1　鋼管材料制造許可 42
　　2.2.2　油（套）管 43
　　2.2.3　儲氣井標(biāo)準(zhǔn)對井管和接箍的要求 59
　2.3　井口和井底裝置 60
　　2.3.1　鍛件基本知識 60
　　2.3.2　鍛件質(zhì)量要求及管理 61
　2.4　儲氣井用材專項要求 64
　　2.4.1　井管和接箍用鋼管　 64
　　2.4.2　井口裝置與井底裝置用鋼材 64

第3章　儲氣井結(jié)構(gòu)設(shè)計 65
　3.1　儲氣井的結(jié)構(gòu)特性分析　 65
　　3.1.1　儲氣井范圍的界定及基本結(jié)構(gòu)劃分 65
　　3.1.2　井筒 66
　　3.1.3　井口裝置 69
　　3.1.4　井底裝置 71
　　3.1.5　固井水泥環(huán) 72
　3.2　儲氣井運(yùn)行特性分析 76
　　3.2.1　介質(zhì)特性 76
　　3.2.2　溫度 77
　3.3　儲氣井的載荷分析計算 79
　　3.3.1　介質(zhì)內(nèi)壓力 80
　　3.3.2　地壓力 80
　　3.3.3　重力 81
　　3.3.4　流體靜壓力 82
　　3.3.5　井筒管柱上提、下放及旋轉(zhuǎn)的作用力 84
　　3.3.6　載荷組合 84
　3.4　設(shè)計方法 85
　3.5　儲氣井模擬結(jié)構(gòu)試驗驗證 85
　　3.5.1　實驗方案 86
　　3.5.2　試驗條件 88
　　3.5.3　疲勞試驗 91
　　3.5.4　爆破試驗 91
　　3.5.5　分析討論 93
　　3.5.6　小結(jié) 94
　3.6　真實儲氣井試驗驗證 94
　　3.6.1　儲氣井試驗井建造 94
　　3.6.2　儲氣井試驗井應(yīng)力測試 95
　　3.6.3　儲氣井試驗井疲勞試驗 100
　　3.6.4　儲氣井試驗井抗拔試驗 101

第4章　儲氣井制造 106
　4.1　鉆井 106
　　4.1.1　井身結(jié)構(gòu) 106
　　4.1.2　鉆前準(zhǔn)備 108
　　4.1.3　鉆井人員 109
　　4.1.4　鉆井設(shè)備 110
　　4.1.5　鉆井液 110
　　4.1.6　鉆進(jìn) 111
　4.2　井管安裝 112
　　4.2.1　螺紋密封脂 112
　　4.2.2　扶正器 113
　　4.2.3　井管組裝和下井作業(yè)規(guī)程 115
　4.3　固井 117
　　4.3.1　水泥 118
　　4.3.2　水泥外加劑 119
　　4.3.3　固井設(shè)計 119
　　4.3.4　儲氣井固井技術(shù)現(xiàn)狀 122
　　4.3.5　固井質(zhì)量影響因素 125
　　4.3.6　復(fù)雜情況下的固井技術(shù) 129
　　4.3.7　固井質(zhì)量檢測與評價 131
　4.4　壓力試驗 131
　　4.4.1　耐壓試驗 131
　　4.4.2　氣密性試驗 134

第5章　儲氣井檢測技術(shù) 135
　5.1　固井質(zhì)量檢測與評價技術(shù) 135
　　5.1.1　固井質(zhì)量評價測井技術(shù) 135
　　5.1.2　固井質(zhì)量評價方法 140
　5.2　儲氣井水泥防護(hù)層膠結(jié)聲波檢測方法和設(shè)備 146
　　5.2.1　儲氣井水泥防護(hù)層膠結(jié)質(zhì)量聲學(xué)檢測方法 146
　　5.2.2　儲氣井水泥防護(hù)層膠結(jié)質(zhì)量聲學(xué)檢測設(shè)備 147
　　5.2.3　應(yīng)用試驗 148
　5.3　內(nèi)窺檢測 149
　5.4　超聲波檢測 152
　　5.4.1　儲氣井井筒壁厚及腐蝕檢測方法與檢測系統(tǒng) 152
　　5.4.2　儲氣井井筒金屬腐蝕超聲檢測與成像系統(tǒng) 155
　5.5　電磁檢測 156
　5.6　導(dǎo)波檢測 159
　5.7　井斜檢測 160
　5.8　井徑檢測 161

第6章　儲氣井腐蝕與防護(hù) 162
　6.1　儲氣井損傷模式 162
　　6.1.1　土壤腐蝕 162
　　6.1.2　地層流體腐蝕 163
　　6.1.3　層下腐蝕 163
　　6.1.4　大氣腐蝕 163
　　6.1.5　電化學(xué)腐蝕 164
　　6.1.6　濕硫化氫破壞 164
　　6.1.7　脆性斷裂 165
　　6.1.8　機(jī)械疲勞 165
　　6.1.9　腐蝕疲勞 166
　6.2　儲氣井材料的腐蝕研究 166
　　6.2.1　實驗研究 167
　　6.2.2　幾種材料的腐蝕特征 168
　　6.2.3　模擬水泥事故對電流和電位分布特征 171
　　6.2.4　腐蝕過程中的電化學(xué)阻抗譜特征 177
　　6.2.5　腐蝕圖像特征 183
　　6.2.6　腐蝕機(jī)理分析 183
　　6.2.7　實驗總結(jié) 185
　6.3　腐蝕埋片實驗研究 185
　　6.3.1　實驗方法 186
　　6.3.2　結(jié)果與分析 187
　6.4　抗硫化氫腐蝕性能研究 193
　　6.4.1　試驗材料基本性能 193
　　6.4.2　抗硫化氫應(yīng)力腐蝕（SCC）性能檢測 193
　　6.4.3　應(yīng)力腐蝕試驗方法及過程 194
　　6.4.4　試驗結(jié)果 194
　　6.4.5　對應(yīng)力腐蝕實驗結(jié)果的綜合分析討論 196
　6.5　油氣井防腐技術(shù) 199
　　6.5.1　選用耐蝕材料 199
　　6.5.2　涂層技術(shù) 200
　　6.5.3　金屬鍍層 200
　　6.5.4　加緩蝕劑 200
　　6.5.5　陰極保護(hù)技術(shù) 201
　6.6　儲氣井陰極保護(hù) 202
　　6.6.1　陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 202
　　6.6.2　儲氣井陰極保護(hù)案例 202
　6.7　儲氣井防腐建議 204

第7章　儲氣井使用管理與定期檢驗 205
　7.1　儲氣井的使用管理 205
　　7.1.1　儲氣井使用單位職責(zé) 205
　　7.1.2　儲氣井使用單位安全管理工作內(nèi)容 205
　　7.1.3　儲氣井技術(shù)檔案要求 206
　　7.1.4　儲氣井安全操作規(guī)程要求 206
　　7.1.5　儲氣井日常安全檢查的要求 206
　　7.1.6　儲氣井年度檢查的要求 207
　7.2　儲氣井定期檢驗 208
　　7.2.1　主要檢驗依據(jù) 208
　　7.2.2　通用要求 209
　　7.2.3　檢驗前準(zhǔn)備 209
　　7.2.4　檢驗實施 211
　　7.2.5　缺陷及問題的處理 215
　　7.2.6　安全狀況等級評定 215
　　7.2.7　檢驗報告 217

第8章　儲氣井在線監(jiān)測 218
　8.1　智能網(wǎng)聯(lián)特種設(shè)備 218
　8.2　基于智能網(wǎng)聯(lián)的儲氣井監(jiān)測系統(tǒng) 219
　　8.2.1　總體設(shè)計 219
　　8.2.2　系統(tǒng)實施 223
　　8.2.3　應(yīng)用案例 225

第9章　儲氣井典型案例 230
　9.1　儲氣井的典型事故 230
　9.2　儲氣井設(shè)計制造典型問題 232
　　9.2.1　設(shè)計方面的主要問題 232
　　9.2.2　材料方面的主要問題 234
　　9.2.3　制造過程方面存在的主要問題 234
　　9.2.4　質(zhì)量管理體系方面存在的主要問題 236
　　9.2.5　固井檢測方面 236
　9.3　儲氣井定期檢驗典型案例分析 237
　　9.3.1　腐蝕減薄 238
　　9.3.2　焊疤及裂紋 240
　　9.3.3　材料硬度偏低 241
　　9.3.4　材料分層 241
　　9.3.5　井筒彎曲 242
　　9.3.6　機(jī)械損傷 242
　　9.3.7　螺紋損傷 242
　　9.3.8　耐壓試驗異常或不合格 243
　9.4　結(jié)論與建議 244

第10章　儲氣井發(fā)展前景 245
　10.1　帶動地下壓力容器技術(shù)發(fā)展 245
　　10.1.1　加快技術(shù)研究 245
　　10.1.2　加快標(biāo)準(zhǔn)建設(shè) 246
　10.2　推進(jìn)儲氣井技術(shù)創(chuàng)新 246
　　10.2.1　雙管式結(jié)構(gòu) 246
　　10.2.2　使用陰極保護(hù)措施 247
　　10.2.3　預(yù)制防腐 248
　　10.2.4　全焊接連接 248
　　10.2.5　分段設(shè)計 248
　　10.2.6　金屬加水泥復(fù)合式結(jié)構(gòu) 249
　　10.2.7　甁式結(jié)構(gòu) 251
　　10.2.8　非金屬復(fù)合式結(jié)構(gòu) 251
　10.3　拓展儲氣井多領(lǐng)域應(yīng)用 252
　　10.3.1　儲氣庫 252
　　10.3.2　氫能利用 253
　　10.3.3　地?zé)崂?254

參考文獻(xiàn) 255

附錄 257