本發(fā)明涉及承壓類特種設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種地下儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)評(píng)定方法。
背景技術(shù)：
地下儲(chǔ)氣井是我國(guó)特有的技術(shù)，是一種兼具有壓力容器、氣瓶、油氣井、壓力管道特點(diǎn)的地下立式管狀承壓設(shè)備，工作壓力達(dá)到25mpa，屬于高壓容器，多用于城市車用天然氣充裝或民用調(diào)峰站。隨著儲(chǔ)氣井使用周期的增長(zhǎng)，地下儲(chǔ)氣井開(kāi)始出現(xiàn)失效或損傷情況，主要表現(xiàn)形式是cng泄露、套管腐蝕減薄，套管爆裂和地上井口裝置上竄或套管下沉，因此對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行定期安全檢驗(yàn)與安全性能評(píng)價(jià)是非常必要的。然而有關(guān)儲(chǔ)氣井的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)卻嚴(yán)重的滯后，目前尚無(wú)具體的定期檢驗(yàn)的規(guī)程和安全狀況等級(jí)評(píng)定的方法，僅參照tsg21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的定期檢驗(yàn)部分進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)級(jí)。但《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》針對(duì)的是地上固定式壓力容器，主要針對(duì)材料問(wèn)題，結(jié)構(gòu)問(wèn)題，表面裂紋及凹坑，變形、機(jī)械接觸損傷、工卡具焊跡及電弧灼傷，咬邊，腐蝕，錯(cuò)邊量和棱角度，焊縫埋藏缺陷，母材分層，鼓包，絕熱性能，耐壓試驗(yàn)這些項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。而地下儲(chǔ)氣井不是采用焊接結(jié)構(gòu)，而是采用螺紋連接而且埋于地下，所以該評(píng)定方法對(duì)地下儲(chǔ)氣井缺乏針對(duì)性，適用性不強(qiáng)，缺乏可操作性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種地下儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)評(píng)定方法，制定具體檢驗(yàn)評(píng)定項(xiàng)目，評(píng)定項(xiàng)目包括外部宏觀、井口螺紋腐蝕損壞、材質(zhì)、內(nèi)腐蝕、外腐蝕減薄、裂紋、固井、耐壓試驗(yàn)(含強(qiáng)度校核)、氣密性試驗(yàn)。并根據(jù)各項(xiàng)目的檢驗(yàn)情況，分別進(jìn)行評(píng)定，以其中項(xiàng)目等級(jí)最低者作為儲(chǔ)氣井安全狀況評(píng)定級(jí)別。解決了現(xiàn)有安全狀況評(píng)價(jià)方法對(duì)地下儲(chǔ)氣井缺乏針對(duì)性，適用性不強(qiáng)，缺乏可操作性的缺點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，其技術(shù)方案具體為：
一種地下儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)評(píng)定方法，包括以下步驟：
步驟1
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行外部宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)氣井有輕微冒井或沉井的，安全等級(jí)評(píng)定評(píng)為4級(jí)。有嚴(yán)重的冒井或沉井的，直接評(píng)為5級(jí)。
步驟2
對(duì)儲(chǔ)氣井井口螺紋進(jìn)行檢查，井口裝置與井筒接箍?jī)?nèi)螺紋有輕微腐蝕或絲扣損壞1至2扣的，安全等級(jí)評(píng)定評(píng)為4級(jí)。有嚴(yán)重腐蝕的或絲扣損壞2扣以上的，評(píng)為5級(jí)。
步驟3
對(duì)儲(chǔ)氣井材料進(jìn)行檢查，儲(chǔ)氣井主要受壓元件材料與原設(shè)計(jì)不符、材質(zhì)不明或者材質(zhì)劣化的按照以下要求進(jìn)行安全狀況評(píng)定。
材料與原設(shè)計(jì)不符，材質(zhì)明確，按照步驟6進(jìn)行強(qiáng)度校核并評(píng)級(jí)；材質(zhì)不明，按照同類材料的最低強(qiáng)度，依步驟6進(jìn)行強(qiáng)度校核并評(píng)級(jí)；發(fā)現(xiàn)材質(zhì)劣化，安全狀況等級(jí)評(píng)為4級(jí)。
步驟4
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行井下電視檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面全面覆蓋著氧化皮且?guī)缀鯖](méi)有鐵銹的，評(píng)為1或2級(jí)；發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面已發(fā)生銹蝕且部分氧化皮已經(jīng)剝落的，評(píng)為3級(jí)；發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面氧化皮剝落且存在少量點(diǎn)蝕的，評(píng)為4級(jí)；發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面氧化皮剝落且已普遍發(fā)生點(diǎn)蝕的，評(píng)為5級(jí)。
步驟5
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行開(kāi)挖或內(nèi)檢測(cè)，套管內(nèi)外表面存在裂紋的，評(píng)為5級(jí)。
步驟6
對(duì)儲(chǔ)氣井井筒腐蝕超聲波測(cè)厚，發(fā)現(xiàn)局部腐蝕或均勻腐蝕，如果按照6年最小剩余壁厚強(qiáng)度校核合格的，評(píng)為1級(jí)；以此類推，通過(guò)5年剩余壁厚強(qiáng)度校核的，評(píng)為2級(jí)，通過(guò)3年剩余壁厚強(qiáng)度校核的，評(píng)為4級(jí)，通過(guò)2年及以下剩余壁厚強(qiáng)度校核的，評(píng)為5級(jí)。
步驟7
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行竣工資料審查，沒(méi)有進(jìn)行水泥固井或固井不合格且沒(méi)有進(jìn)行鋼筋混凝土加固的，評(píng)為4級(jí)。沒(méi)有進(jìn)行水泥固井或固井不合格但進(jìn)行了鋼筋混凝土加固并經(jīng)加固強(qiáng)度校核合格的，評(píng)為2級(jí)。
步驟8
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，屬于儲(chǔ)氣井本體原因，導(dǎo)致耐壓試驗(yàn)不合格的，評(píng)為5級(jí)。
步驟9
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，氣密性試驗(yàn)不合格的，評(píng)為5級(jí)。
步驟10
儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)評(píng)定根據(jù)上述步驟1～9檢驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)定，以其中項(xiàng)目等級(jí)最低者作為評(píng)定級(jí)別。
步驟11
根據(jù)儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)，在地下儲(chǔ)氣井設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，下次的全面檢驗(yàn)周期由下列規(guī)則確定；
(1)安全狀況等級(jí)為1級(jí)的，每6年檢驗(yàn)一次；
(2)安全狀況等級(jí)為2級(jí)的，每5年檢驗(yàn)一次；
(2)安全狀況等級(jí)為3級(jí)的，每4年檢驗(yàn)一次；
(3)安全狀況等級(jí)為4級(jí)的，監(jiān)控使用，其檢驗(yàn)周期由檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)確定。累計(jì)監(jiān)控使用時(shí)間不得超過(guò)3年，在監(jiān)控使用期間，使用單位應(yīng)當(dāng)采取有效的監(jiān)控措施。
(4)安全狀況等級(jí)為5級(jí)的，應(yīng)當(dāng)對(duì)缺陷進(jìn)行處理，否則不得繼續(xù)使用。經(jīng)改造或者修理的地下儲(chǔ)氣井，按照改造或者修理結(jié)果重新進(jìn)行安全狀況等級(jí)評(píng)定。
進(jìn)一步，步驟3中所述的受壓元件為封頭，封底和套管。
進(jìn)一步，步驟6中所述的最小剩余壁厚為實(shí)測(cè)壁厚最小值減去至下次最長(zhǎng)檢驗(yàn)周期6年的腐蝕量。
進(jìn)一步，步驟6中所述的強(qiáng)度校核包括靜強(qiáng)度校核和疲勞強(qiáng)度校核兩部分。
其中靜強(qiáng)度校核部分：
查apispec5ct《套管和油管規(guī)范》，得到材料的力學(xué)性能指標(biāo)，屈服強(qiáng)度σs和抗拉強(qiáng)度σb；參照jb4732-1995(2005確認(rèn))許用應(yīng)力：
σm＝min(σs/1.5，σb/2.6)，根據(jù)超聲測(cè)厚數(shù)據(jù)t和檢驗(yàn)周期n，計(jì)算腐蝕速率η。根據(jù)腐蝕速率計(jì)算下次檢驗(yàn)周期時(shí)的剩余壁厚t＝t-n·η。計(jì)算應(yīng)力
σ＝p(do-t)/2t，其中p表示允許工作壓力，do表示儲(chǔ)氣井套管外徑；
若σ＜σm，套管剩余壁厚強(qiáng)度滿足使用要求。
疲勞強(qiáng)度校核部分：
應(yīng)力循環(huán)按10～25mpa計(jì)算，
低應(yīng)力工況下，筒體計(jì)算應(yīng)力σl＝pl(do-t)/2t；
高應(yīng)力工況下，筒體計(jì)算應(yīng)力σh＝ph(do-t)/2t；
應(yīng)力強(qiáng)度幅度sa＝(σh+σl)/2；
根據(jù)該材料的疲勞s-n曲線，以sy/t6535-2002規(guī)定的疲勞循環(huán)次數(shù)(使用時(shí)間)25000次(25年)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)照s-n曲線，查詢循環(huán)25000次對(duì)應(yīng)的疲勞強(qiáng)度[sa]，若sa＜[sa]，筒體剩余壁厚的疲勞強(qiáng)度滿足使用要求，否則不滿足。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明針對(duì)地下儲(chǔ)氣井的特點(diǎn)、工況和失效損傷模式，采用必要的檢驗(yàn)評(píng)定方法，克服了現(xiàn)有儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)評(píng)定沒(méi)有具體可操作性的評(píng)級(jí)的缺點(diǎn)。為地下儲(chǔ)氣井的定期檢驗(yàn)中安全狀況等級(jí)的評(píng)定提供了可靠有效的手段。地下儲(chǔ)氣井的檢驗(yàn)周期根據(jù)安全狀況等級(jí)評(píng)定結(jié)果確定，避免了過(guò)度檢驗(yàn)或檢驗(yàn)不足，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性與安全性的統(tǒng)一，保證了地下儲(chǔ)氣井的安全使用和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。
附圖說(shuō)明
圖1為地下儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)評(píng)定方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，一種地下儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)評(píng)定方法，安全狀況等級(jí)分為1～5級(jí)，包括以下步驟：
步驟1
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行外部宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)氣井有輕微冒井或沉井的(10cm以下)，安全等級(jí)評(píng)定評(píng)為4級(jí)。有嚴(yán)重的冒井或沉井的(10cm及以上)，直接評(píng)為5級(jí)。
步驟2
對(duì)儲(chǔ)氣井井口螺紋進(jìn)行檢查，井口裝置與井筒接箍?jī)?nèi)螺紋有輕微腐蝕或絲扣損壞2扣(含)以下的，安全等級(jí)評(píng)定評(píng)為4級(jí)。有嚴(yán)重腐蝕的或絲扣損壞2扣以上的，評(píng)為5級(jí)。
步驟3
對(duì)儲(chǔ)氣井材料進(jìn)行檢查，儲(chǔ)氣井主要受壓元件(封頭，封底和套管)材料與原設(shè)計(jì)不符、材質(zhì)不明或者材質(zhì)劣化的按照以下要求進(jìn)行安全狀況評(píng)定。
材料與原設(shè)計(jì)不符，材質(zhì)明確，按照步驟6進(jìn)行強(qiáng)度校核并定級(jí)；材質(zhì)不明，按照同類材料的最低強(qiáng)度，依步驟6進(jìn)行強(qiáng)度校核并定級(jí)；發(fā)現(xiàn)材質(zhì)劣化，安全狀況等級(jí)評(píng)為4級(jí)。
步驟4
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行井下電視檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面全面覆蓋著氧化皮且?guī)缀鯖](méi)有鐵銹的，評(píng)為1或2級(jí)；發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面已發(fā)生銹蝕且部分氧化皮已經(jīng)剝落的，評(píng)為3級(jí)；發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面氧化皮剝落且存在少量點(diǎn)蝕的，評(píng)為4級(jí)；發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面氧化皮剝落且已普遍發(fā)生點(diǎn)蝕的，評(píng)為5級(jí)。
步驟5
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行開(kāi)挖或內(nèi)檢測(cè)，套管內(nèi)外表面存在裂紋的，評(píng)為5級(jí)。
步驟6
對(duì)儲(chǔ)氣井井筒腐蝕超聲波測(cè)厚，發(fā)現(xiàn)局部腐蝕或均勻腐蝕，如果按照最小剩余壁厚(實(shí)測(cè)壁厚最小值減去至下次最長(zhǎng)檢驗(yàn)周期(6年)的腐蝕量)強(qiáng)度校核合格的，評(píng)為1級(jí)；以此類推，通過(guò)5年剩余壁厚強(qiáng)度校核的，評(píng)為2級(jí)，通過(guò)3年剩余壁厚強(qiáng)度校核的，評(píng)為4級(jí)，通過(guò)2年及以下剩余壁厚強(qiáng)度校核的，評(píng)為5級(jí)。
步驟7
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行竣工資料審查，沒(méi)有進(jìn)行水泥固井或固井不合格且沒(méi)有進(jìn)行鋼筋混凝土加固的，評(píng)為4級(jí)。沒(méi)有進(jìn)行水泥固井或固井不合格但進(jìn)行了鋼筋混凝土加固并經(jīng)加固強(qiáng)度校核合格的，評(píng)為2級(jí)。
步驟8
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，屬于儲(chǔ)氣井本體原因，導(dǎo)致耐壓試驗(yàn)不合格的，評(píng)為5級(jí)。
步驟9
對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，氣密性試驗(yàn)不合格的，評(píng)為5級(jí)。
步驟10
儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)評(píng)定根據(jù)上述(1)～(9)檢驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)定，以其中項(xiàng)目等級(jí)最低者作為評(píng)定級(jí)別。
步驟11
根據(jù)儲(chǔ)氣井安全狀況等級(jí)，在地下儲(chǔ)氣井設(shè)計(jì)壽命內(nèi)，下次的全面檢驗(yàn)周期由下列規(guī)則確定。
(1)安全狀況等級(jí)為1級(jí)的，每6年檢驗(yàn)一次；
(2)安全狀況等級(jí)為2級(jí)的，每5年檢驗(yàn)一次；
(2)安全狀況等級(jí)為3級(jí)的，每4年檢驗(yàn)一次；
(3)安全狀況等級(jí)為4級(jí)的，監(jiān)控使用，其檢驗(yàn)周期由檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)確定。累計(jì)監(jiān)控使用時(shí)間不得超過(guò)3年，在監(jiān)控使用期間，使用單位應(yīng)當(dāng)采取有效的監(jiān)控措施。
(4)安全狀況等級(jí)為5級(jí)的，應(yīng)當(dāng)對(duì)缺陷進(jìn)行處理，否則不得繼續(xù)使用。經(jīng)改造或者修理的地下儲(chǔ)氣井，按照改造或者修理結(jié)果重新進(jìn)行安全狀況等級(jí)評(píng)定。
實(shí)施例
某地下儲(chǔ)氣井，經(jīng)外部宏觀檢查，不存在冒井或沉井，該項(xiàng)目安全狀況等級(jí)為1級(jí)；經(jīng)井口螺紋檢查，螺紋絲扣損壞2扣，該項(xiàng)目安全狀況等級(jí)為4級(jí)；對(duì)材料進(jìn)行檢查，不存在問(wèn)題，該項(xiàng)目安全狀況等級(jí)為1級(jí)；井下電視檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)全面覆蓋氧化皮無(wú)任何鐵銹，該項(xiàng)目安全狀況等級(jí)為1級(jí)；對(duì)儲(chǔ)氣井進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)，不存在裂紋，該項(xiàng)目安全狀況等級(jí)為1級(jí)；對(duì)儲(chǔ)氣井超聲測(cè)厚，通過(guò)3年剩余壁厚強(qiáng)度校核，該項(xiàng)目安全狀況等級(jí)為4級(jí)；對(duì)固井資料進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有進(jìn)行水泥固井但進(jìn)行了鋼筋混凝土加固并經(jīng)加固強(qiáng)度校核合格，該項(xiàng)目安全狀況等級(jí)評(píng)為2級(jí)；耐壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)均合格，這兩個(gè)項(xiàng)目安全狀況等級(jí)為1級(jí)；綜合上述評(píng)級(jí)結(jié)果，該儲(chǔ)氣井的安全狀況等級(jí)最終評(píng)定為最低的4級(jí)，應(yīng)監(jiān)控使用，下次檢驗(yàn)的周期檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)可以確定為1～3年。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見(jiàn)地得到的技術(shù)方案的簡(jiǎn)單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。