高压地下储气井失效故障树的建立及定性分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com8油气田地面工程第27卷第3期(2008．3)高压地下储气井失效故障树的建立及定性分析刘清友朱园园(“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学)摘要：对现有常规CNG高压储气井事故进行分析，结合埋地输气管道失效原因，建立以CNG高压储气井失效为顶事件的CNG高压储气井失效故障树。通过系统的定性分析，列出导致顶事件发生的原因和失效形式，得到故障树的各阶最小割集，由此确定储气井的主要失效形式并提出相应的改进措施。故障树分析的结果可为已有储气井的维护和新储气井

2、的设计提供理论指导，对减少事故发生具有重要的意义。关键词：地下储气井；故障树；失效分析；固井质量；泄漏；腐蚀高压地下储气井失效”，整个系统失效主要包括：井1引言筒爆炸，井筒泄漏，井筒上串或下沉。同样，以这三高油价时代的到来使天然气作为汽车燃料广为个因素作为次顶事件，进行至上而下分析可以发现，推广，CNG加气站也由于CNG汽车的增多在国内储气井爆炸分为化学爆炸和物理爆炸；引起储气井泄各城市相继建成，因此加气站的安全愈加成为广泛漏的原因有井口装置泄漏，井下泄漏，对相应的原因关注的话题，近期东营加气站发生的恶性伤亡事

3、进行分析，共有51个基本事件，建立CNG高压地下故，再次向人们敲起警钟。而储气井作为加气站的储气井失效故障树，故障树中各符号所代表的意义见核心近年来也是事故频发，2006年7月20日天池表1，其结构如图1所示。加油加气站一井底封头与储气井管联接口上端突然表1CNG高压地下储气井失效故障树中各符号所代表的意义发生应力腐蚀爆裂，导致该井9根套管依次冲出地符号意义符号意义面，造成停车场汽车、加油加气站等设施损坏。因f1装配质量差f23交变内压此，对当前储气井已发生事故以及仍存在的安全隐f2套质量f24防腐绝缘层老化剥

4、落患进行分析十分必要。f3制造精度f25防腐绝缘层破损f4热处理质量f26天然气中含H2S、SO2、CO2等通过对系统的可靠性分析，可以了解CNG系统f5阀座密封面腐蚀f27排液管堵塞的各薄弱环节，将事故隐患消灭在萌芽状态，避免f6阀座刺坏f28井筒底部有积液事故发生，将风险因素控制在管理者容许的范围之f7焊接质量f29内涂层变薄f8探伤操作疏忽f30内涂层脱落内。而故障树分析法(FTA—FaultTreeAnalysis)f9锥螺纹密封胶脱落f31天然气中含HzO是一种提高系统可靠性设计的有效方法之一，其实f

5、10螺纹强度不够f32存在残余应力质是在系统设计过程中，指定系统中一个不希望发[11螺纹质量差[33内应力较大f12含细菌f34存在应力集中生的状态作为逻辑树状图的根，通过对可能造成系f13pH值低f3储气井结构布局统故障的各种因素(硬件、软件、环境、人为因素f14含水率高f36椭圆度等)进行分析，画出整棵逻辑树状图，从而确定系f15含硫化物f37壁厚不均f16土壤氧化还原电位高f38管材抗蚀性差统故障发生原因的各种组合方式和发生概率，并采f17地层滑移f39管材含初始裂纹取相应的改进措施，从而提高系统可靠性0

6、。本文f18本地区工业污水处理状况f4o管材含杂质即通过储气井失效故障树分析，找出可能导致储气f19本地区酸雨状况f41机械损伤[2O季节变化造成温度差[42规章制度不健全井事故发生的初始原因，通过各因素间逻辑关系的f21周围其他金属埋设物f43员工误操作描述，发现和查明系统内各种固有或潜在的危险因f22固井质量f44检测仪器失灵素，找出系统薄弱环节，从而为储气井失效事故的A：CHt浓度达到下限5．15或超过上限15．但很快又降至上限与下限之间，尤其是处于9．5～9．8的浓度范围，明火能量0．28mJ以上[]原

7、因分析和制定预防措施提供有力依据。2高压地下储气井故障树的建立3高压储气井失效故障树定性分析根据顶事件确定原则，故障树顶事件定为“CNG由于缺乏确切的储气井事故统计数据，已发事基金项目：四川杰出青年基金(06ZQ026—038)维普资讯http://www.cqvip.com油气田地面工程第27卷第3期(2008．3){CNG高压地F储气井失效^翌黼一一一]一人<@三)Q逻辑与”图1CNG高压地下储气井失效故障树故也存在诸多不确定性和人为因素，因此故障树定事件到顶事件的有效路径全部失效(即系统失效)，量分析对任

8、意分布的故障无法用解析法求得精确的则称这个集合C为系统S的一个割集。假设C=结果，而采取定性分析法。通过识别导致顶事件发{X，X，⋯，X}是一个割集，如果从C中任意去生的所有故障模式，找出系统最薄弱的环节，指导掉一个基本事件后就不再是割集，则称C为系统S故障诊断，从而达到提高系统可靠性的目的_L3]。的一个最小割集I4]。采用下行法求出所有最小割3．1最小割集集，将故障树转化为等效的布