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CNG加气站地下储气井失效分析陈晓琳1 李悦钦1 蔡成功2肖飞1(1.西南石油大学机电工程学院1，四川成都 610500；2.中石化天然气分公司山东省天然气管道有限责任公司2，山东济南 250000)摘要：地下储气井是目前国内CNG加气站广泛使用的高压储气方式，其安全性是加气站安全运行的关键，本文对地下储气井的工程背景、结构特点等做了详细的介绍和分析，并运应用有限元软件ABAQUS针对管箍螺纹连接模型进行应力分析，最后总结储气井的失效形式并分析导致失效的原因，提出改进措施。关键词：CNG；地下储气井；有限元分析；失效中国法分类号 TE8； 文献标志码 ACNG stations underground gas storage well failure analysisAbstract：Underground gas storage is the present domestic CNG stations widely used way of high pressure gas storage，Its security is the key to the safe operation of the stations.In this paper, the underground gas storage well engineering background, structure characteristics and so on has made the detailed introduction and analysis, And ship the finite element software ABAQUS for coupling threaded connection model for stress analysis. To conclude, the failure mode of gas storage well and analyzes the cause of failure,put forward the improvement measures.Key word：CNGUnderground gas storage well The finite element analysis failureCNG地下储气井用于接收、储存压缩天然气，并依靠CNG加气站整体系统完成对CNG汽车的加气任务。近年来随着压缩天然气（CNG）作为汽车替代燃料，我国国内CNG加气站的发展也已形成一定规模，但我国国内CNG加气站的储气井大部分已经进入了中老年期，各地加气站频繁出现储气井失效事故，动摇了储气井是很安全的储气方式的传统观念，储气系统作为加气站重要的设施，也是压力最高的设施，是CNG加气站安全问题的重中之重。由于储存气体为中、高压和介质可燃爆两大事故因素，因此储气井无论发生何种事故，都可能引发泄漏、火灾、爆炸等危害。通过对目前CNG地下储气井失效形式和原因的分析，提出预防及改进措施，为地下储气井的使用提供安全保障。1 CNG地下储气井结构特点和常规压力容器相比，储气井主要有以下特点：（1）各部件之间通过螺纹连接，整体无焊接。（2）埋于地下。如图1所示为地下储气井在CNG加气站工艺流程的位置。图1 中石化天然气分公司山东省天然气管道责任有限公司淄博加气母站1.1螺纹连接常规压力容器各元件之间一般都是采用焊接连接，而储气井的井管与接箍之间，以及井筒与井口装置之间、井筒与井底装置之间，都是通过螺纹连接。目前，连接螺纹一般都采用符合API SPEC 5B规定的长圆螺纹，长圆螺纹从其母体形状看属于圆锥螺纹，螺纹旋向一般为右旋，螺纹线的数目一般为单线，螺纹牙顶和牙底均为圆弧形。1.2 埋于地下常规压力容器通常都安装在地面以上，周围环境为大气。而储气井埋于地下，其金属本体部分通过固井水泥环与大地固结在一起，保持输出气体恒温、均压、不受大气污染影响不随地面气温的变化影响储气量和供气计量[1]。固井水泥环对井筒有两方面的保护作用：（1）固定井筒，预防井筒与地层之间的相对运动；（2）可以起到一定的防腐蚀作用。2 CNG地下储气井失效因素分析2.1 CNG储气套管固井质量储气井的主要结构特点是将储气容器深埋地下，通过水泥环将大地与套管连成整体[2]，而由于CNG储气套管柱下端采用封头密封，储气井在固定套管时，其水泥浆不能循环，只能在环空中插入小管进行灌注；而且，储气套管与井壁之间的间隙很窄，仅1.5～3.0cm，而井深均为80～150m，采用灌注方法很难使水泥浆充满下部井筒环形空间，必然会出现部分空穴，储气套管不能与井壁紧密固定，因此会产生以下危害：1、降低了井管与地层的胶结程度和摩擦力，由于储气套管充气压力由大气压升至25Mpa，并经受较