《储气井定期检验》.pdf

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1、 ICS 23.020.30 J 74 发布 XXXX XX XXXXXX XX XX 储气井定期检验 Periodical inspection for gas storage wells （征求意见稿） NB/T XXXXXXXXX NB/T XXXXX-XXXX 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语与符号. 1 4 通用要求 . 2 5 检验前准备. 3 6 检验实施 . 4 7 缺陷及问题的处理 . 7 8 安全状况等级评定 . 8 9 检验报告 . 8 附录 A（规范性附录） 加固校核计算方法 . 9 NB/T XXXXX-XXXX II 前

2、 言 本标准按照 GB/T 1.12009 给出的规则起草。 本标准由全国锅炉压力容器标准化技术委员会（SAC/TC 262）提出并归口。 本标准起草单位：略。 本标准主要起草人： 略。 NB/T XXXXX-XXXX 1 储气井定期检验 1 范围 1.1 本标准规定了储气井定期检验的项目和方法。 1.2 本标准适用于工作介质为天然气、空气、氮气或惰性气体的储气井。 1.3 本标准适用的储气井的通用参数为： 设计压力：p35MPa； 设计温度：-4060； 竖埋深度：300m。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的， 凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用本文件， 凡是

3、不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用与本文件。 GB/T 192852014 埋地钢质管道腐蚀防护工程检验 GB/T 196242019 在用含缺陷压力容器安全评定 GB/T 36212 无损检测 地下金属构件水泥防护层胶结声波检测及结果评价 JB 47321995 钢制压力容器-分析设计标准（2005年确认） JGJ 942008 建筑桩基技术规范 JTG D702004 公路隧道设计规范 NB/T 47013(适用部分) 承压设备无损检测 SY/T 6328 石油天然气工业套管、油管、钻杆和管线管性能计算 TSG 21 固定式压力容器安全技术监察规程 3 术语与符号 3.

4、1 术语 3.1.1 储气井 gas storage well 竖向置于地下用于储存压缩气体的井式管状设备，一般由井口装置、井筒、井底装置组成。 3.1.2 井筒 well bore 井管和接箍依靠螺纹连接依次串联而成的管状筒体。 3.1.3 NB/T XXXXX-XXXX 2 井管 well pipe 用于制造储气井且两端带外螺纹的钢管。 3.1.4 接箍 coupling 用于连接井管或井管与其它部件的带有内螺纹的圆筒体。 3.1.5 井口装置 well head equipment 安装在储气井井筒上端部，起封闭井口及安装进、排气管和排液管作用的组合件。 3.1.6 井底装置 well

5、bottom equipment 安装在储气井井筒下端部，起封闭井筒底部作用的封头或组合件。 3.1.8 水泥防护层胶结声波检测 cement bond aconstic testing 采用液浸式声波传感器自动检测水泥防护层胶结质量的方法。 3.1.9 井内视频检测 downhole video testing 利用数字图像传输和处理技术，对储气井井筒内表面状况进行观察，对缺陷和位置进行记录（拍 照或录像） ，并进行数字化处理的一种检测方法。 3.1.10 加固 reinforcement 在储气井井口装置下部至地下一定深度范围内，采用所需重量和结构的钢筋混凝土对储气井进行 加强固定的方法。

6、 3.1.11 水浸超声检测 water immersion ultrasonic testing 在探头与工件之间填充一定厚度的水层，声波先经过水层再入射到试件中的一种非接触式的超声 检测方法。 3.2 符号 下列符号适用于本文件。 C 局部减薄腐蚀深度，mm； Di 储气井的内径，mm； Do 储气井的外径，mm； T 储气井计算厚度，应取实测壁厚减去至下次检验日期的腐蚀量，mm。 4 通用要求 4.1 储气井定期检验程序包括检验前的准备、检验实施、缺陷及问题的处理、安全状况等级评定、出 具检验报告等。 NB/T XXXXX-XXXX 3 4.2 储气井一般于投用后3年内进行首次定期检验。

7、以后的检验周期由检验机构根据储气井的安全状 况等级，按TSG 21的要求确定。 4.3 制造完成后超过3年开始投用的，投用前应进行检验。 4.4 有以下情况之一的储气井，定期检验周期应当适当缩短： a） 介质及外部环境对储气井井管腐蚀情况不明或者腐蚀情况异常的； b） 当腐蚀速率大于0.2mm/年时，检验周期一般不应超过3年； c） 井管内外表面存在明显腐蚀、机械损伤等缺陷的； d） 井筒相对地面有明显上冒或下沉的； e） 使用单位没有按规定进行年度检查的； f） 检验中对其他影响安全的因素有怀疑的。 4.5 因情况特殊不能按期进行定期检验的储气井，按照TSG 21相关规定执行。 4.6 检验

8、机构应按照核准的检验范围从事储气井的定期检验工作， 检验机构应对定期检验报告的真实 性、准确性、有效性负责。检验和检测人员（以下简称检验人员）应取得相应的特种设备检验检测人 员证书，应了解储气井损伤模式，具备材料、腐蚀等相关知识背景及检验检测相关的实践经验。 5 检验前准备 5.1 检验方案制定 检验前，检验机构应根据储气井的使用情况、损伤模式及失效模式，依据 TSG 21 和本标准的要 求制定检验方案。储气井的主要损伤模式包括土壤腐蚀、微生物腐蚀、大气腐蚀、湿硫化氢破坏、机 械疲劳、腐蚀疲劳等；储气井潜在的失效模式包括韧性断裂、脆性断裂、腐蚀、应力腐蚀开裂、接头 泄漏等。 5.2 资料审查

9、检验前，检验人员一般需要审查储气井的以下技术资料： a） 设计资料，包括设计图样、应力分析报告、风险评估报告等； b） 制造资料，包括产品合格证，质量证明文件，钻井记录、井管组装记录、固井记录、固井检 测报告、监检证书（报告）等； c） 改造或者重大修理资料，包括施工方案和竣工资料，以及改造、重大修理监检证书； d） 使用管理资料，包括使用登记证和使用登记表 ，以及运行记录、开停车记录、介质中 H2S 等杂质含量记录、运行条件变化以及运行中出现异常情况的记录等； e） 检验、检查资料，包括定期检验周期内的年度检查报告和上次的定期检验报告。 其中第 a)、b)、c)项的资料，在储气井首次检验时必

10、须进行审查，以后的检验视需要（如发生改 造及重大修理等）进行审查。 5.3 现场条件 5.3.1 使用单位和相关的辅助单位， 应当按照要求做好停机后的技术性处理和检验前的安全检查， 确 NB/T XXXXX-XXXX 4 认现场条件符合检验工作要求，做好有关的准备工作。检验前，现场至少具备以下条件： a） 设置明显作业隔离区域，隔断储气井气源，排放、置换储气井内介质； b） 检验场地应满足检验用车、检验设备及辅助机具（包括起吊设备等）停靠、摆放的要求，水、 电齐全； c） 现场进行易燃易爆气体含量测定和分析，分析结果应达到有关规范、标准的规定； d） 影响检验的附属部件或者其他物体，应按检验要

11、求进行清理或者拆除； e） 储气井井筒内壁已经清洗完毕，井壁不得残留油污； f） 需要进行检验的表面，特别是腐蚀部位和可能产生裂纹性缺陷的部位，必须彻底清理干净， 露出金属本体；进行无损检测的表面达到 NB/T 47013 的有关要求； g） 现场配备必要的消防设备，并制定好应急救援预案。 5.3.2 检验用的设备、仪器和测量工具应具备防爆功能并在有效的检定或者校准期内。 5.3.3 检验人员确认现场条件符合检验工作要求后方可进行检验， 并且执行使用单位有关动火、 用电、 安全防护、安全监护等规定。 6 检验实施 6.1 检验项目 储气井定期检验项目，以宏观检验、井筒腐蚀检测、水压试验为主，必

12、要时增加螺柱检验、表面 缺陷检测、材料分析、水泥防护层胶结声波检测、密封性试验、土壤腐蚀性检测、阴极保护检测、强 度校核、加固校核等项目。 6.2 宏观检验 6.2.1 检验方式 宏观检验一般采用目视检测和井内视频检测结合的方法进行。 6.2.2 结构检验 6.2.2.1 检查井口装置结构、井口装置与井筒的连接、井口是否可拆卸及打开通径等。 6.2.2.2 结构检验项目仅在首次检验时进行，以后的检验仅对发生变化的内容进行复查。 6.2.3 外观检验 6.2.3.1 检查井筒内表面和和外部可见部位有无腐蚀、裂纹、变形、机械损伤或热损伤（如焊疤、电 弧损伤等） ，排液管有无腐蚀、变形、断裂等，防腐

13、漆是否完好等。 6.2.3.2 具备条件时，检查井管最上螺纹或最上接箍螺纹有无腐蚀、机械损伤、热损伤等。 6.2.3.3 必要时，采用水准仪、全站仪或其它有效方法测量储气井本体的垂直位移量，检查结果与以 前的检查结果进行比较，分析储气井本体垂直方向位移的累积量。 6.3 井筒腐蚀检测 NB/T XXXXX-XXXX 5 6.3.1 采用水浸超声检测或电磁检测方法对井筒的腐蚀情况进行检测。 对怀疑有较严重腐蚀的部位应 详细记录深度位置、腐蚀面积、腐蚀深度等。 6.3.2 检测前，应采用相同规格、相同材质、相同热处理状态、相同或相近表面状态的有人工缺陷的 对比样管，对仪器进行校准和灵敏度调节。 6

14、.3.3 具备外部检验条件的井筒段， 当怀疑有腐蚀减薄缺陷时， 应采用测厚仪进行壁厚检测确定腐蚀 状况。 6.4 螺柱检验 井口结构为法兰式的，对 M36 以上（含 M36）螺柱逐个清洗后，检验其损伤和裂纹情况，重点 检验螺纹及过渡部位有无环向裂纹，必要时进行无损检测。 6.5 表面缺陷检测 应采用 NB/T 47013 中的磁粉检测或渗透检测方法（优先采用磁粉检测方法） ，对井筒和井口装置 进行表面缺陷检测。 6.6 材料分析 6.6.1 材料分析根据具体情况，可以采用化学分析、光谱分析、硬度检测、金相分析等方法。 6.6.2 材质不明的，应查明主要受压元件的材质。 6.6.3 对于材质明确

15、或已进行过此项检查，且已做出明确处理的，不再重复检验该项。 6.7 水泥防护层胶结声波检测 6.7.1 按照 GB/T 36212 对整个井筒进行水泥防护层胶结声波检测及评价。 6.7.2 如储气井在制造或定期检验中已进行过该项检测，以后检验中可不再重复进行。 6.8 土壤腐蚀性检测 采用 GB/T 192852014 中 4.2 及附录 A 的方法对储气井附近土壤的腐蚀性进行检测与评价。 6.9 阴极保护检测 采用 GB/T 192852014 中 6.1 及附录 I 的方法，对已安装阴极保护防护装置的储气井进行阴极保 护效果检测与评价。 6.10 强度校核 6.10.1 校核条件 有以下情

16、况之一的，应进行强度校核： a） 腐蚀深度超过腐蚀裕量； b） 名义厚度不明； c） 结构不合理，并且已发现严重缺陷； d） 检验人员对强度有怀疑。 NB/T XXXXX-XXXX 6 6.10.2 校核原则 强度校核遵循如下原则： a） 原设计已明确所用强度设计标准的，可以按该标准进行强度校核； b） 原设计没有注明设计标准或者无强度计算书的，按照当时有关标准进行强度校核； c） 剩余壁厚按实测最小值减去至下次检验日期的腐蚀量，作为强度校核的壁厚； d） 校核用压力，应不小于本次定期检验确定的允许（监控）使用压力； e） 强度校核时的壁温，取设计温度； f） 井筒直径按实测最大值或公称直径选

17、取； g） 存在疲劳损伤模式的， 应进行疲劳强度校核。 疲劳强度校核用 S-N 曲线， 可采用 JB 47321995 （2005 年确认）附录 C 的图 C-1(b=703MPa896MPa 对应曲线)； h） 强度校核由检验机构或者委托有相应资格的压力容器设计单位进行。 6.10.3 局部腐蚀减薄剩余强度校核 6.10.3.1 同时满足以下条件的储气井，可以进行局部腐蚀减薄剩余强度校核： a） 在实际工况下，储气井材料具有良好的延性，未发现材质劣化或劣化倾向； b） 储气井的最低工作温度不低于-20； c） Do/Di1.4； d） 局部腐蚀减薄缺陷的周围无裂纹等面型缺陷； e） 局部腐蚀

18、减薄的深度 C 小于壁厚 T 的 70%，且缺陷底部最小壁厚（T-C）不小于 2mm。 6.10.3.2 按照GB/T 19624-2019附录H对局部腐蚀减薄的剩余强度进行计算。 6.10.4 其它校核 当检验人员对井筒连接强度或井筒螺纹抗泄漏能力有怀疑时， 可按照标准SY/T 6328的方法对井筒 连接强度、井筒螺纹抗泄漏能力等进行校核。 6.11 加固校核 6.11.1 井筒相对地面有明显上冒或下沉的，应进行加固处理。检验之前或检验过程中对储气井进行 加固处理后，应按照附录 A 进行加固校核。校核可由检验机构或者委托有相应资格的压力容器设计单 位进行。 6.11.2 对于已经进行过该校核

19、， 并做出明确结论， 且工况参数等未发生变化的， 不需再重复该项目。 6.12 水压试验 6.12.1 一般要求 水压试验应在全部检验项目合格后（除密封性试验外）进行。水压试验一般由使用单位负责或委 托辅助单位实施，并做好相应安全防护措施；检验机构负责检验。 6.12.2 水温要求 NB/T XXXXX-XXXX 7 水压试验时试验用水的温度应不低于 15。 6.12.3 压力表要求 试验时至少安装两块压力表。压力表精度不低于 0.4 级，表盘直径不小于 150mm，量程应为试 验压力的 1.53 倍。 6.12.4 试验压力和保压时间 水压试验的压力不低于本次定期检验确定的允许（监控）使用压

20、力的 1.25 倍，试验压力下保压时 间应不少于 1 小时。 6.12.5 水压试验过程 水压试验的操作应当符合如下要求： a） 储气井中充满清水，滞留在储气井中的气体应排净，储气井外表面应当保持干燥； b） 当储气井壁温与水温接近时，缓慢升压至允许使用压力，保压足够时间检查（一般不少于 10 分钟） ，确认无异常后缓慢升压至规定的试验压力，保压 1 小时，然后降至允许使用压力，保 压足够时间进行检查（一般不少于 10 分钟） ； c） 检查期间压力应当保持不变，不得采用连续加压来维持试验压力不变，水压试验过程中不得 带压向受压元件施加外力； d） 水压试验完毕后，将储气井内部的水排放干净。

21、6.12.6 试验结果 试验过程中经检查无压降、 无异常响声， 可见部位无渗漏、 无可见变形， 则水压试验结果为合格。 6.13 密封性试验 6.13.1 密封性试验应在全部检验项目合格后进行，一般由使用单位负责或委托辅助单位实施，并做 好相应安全防护措施；检验机构负责检验。 6.13.2 试验压力为本次定期检验确定的允许（监控）使用压力，介质为氮气、惰性气体或天然气， 稳压后保压时间不少于 24 小时。 6.13.3 试验用压力表精度不低于 0.4 级，表盘直径不小于 150mm，量程应为试验压力的 1.53 倍。 6.13.4 保压期间检查储气井及连接部位有无泄漏和有无异常现象。检查泄漏可

22、采用气体泄漏报警仪 或对连接部位、密封部位及附近地面涂刷或浇肥皂水的方法。 6.13.5 压降小于试验压力的 1%，且未发现泄漏，则试验合格。 7 缺陷及问题的处理 监控使用期满的储气井，或者定期检验发现严重缺陷可能导致停止使用的储气井，应当对缺陷进 行处理。缺陷处理的方式包括采用修理的方法消除缺陷或者按照 TSG 21 的要求进行合于使用评价。 NB/T XXXXX-XXXX 8 8 安全状况等级评定 8.1 安全状况等级评定按 TSG 21 的相关规定进行，特殊评定按本部分要求进行。 8.2 水泥防护层胶结声波检测不合格或从未进行过该项检测， 但经过加固处理且通过加固校核的， 评 为 2

23、级或 3 级；未加固或未通过加固校核的，评为 4 级。 8.3 内、外表面不允许有裂纹。如果有裂纹，经打磨消除后形成的凹坑在允许范围内的，或通过局部 减薄剩余强度校核的，不影响定级；否则进行应力分析，经过应力分析结果表明不影响安全使用的， 定为 2 级或者 3 级，否则，定为 5 级。 8.4 机械损伤、工卡具焊迹、电弧灼伤，以及变形的安全状况等级划分如下： a） 机械损伤、工卡具焊迹和电弧灼伤，打磨后按照 8.3 的规定评定级别； b） 井管或接箍螺纹存在损伤的，评为 4 级或 5 级； c） 变形不处理不影响安全的，不影响定级；根据变形原因分析，不能满足强度和安全要求的， 定为 4 级或者

24、 5 级。 8.5 存在腐蚀减薄的储气井，按照以下要求划分安全状况等级： a） 均匀减薄， 如果按照剩余壁厚(实测壁厚最小值减去至下次检验期的腐蚀量)强度校核合格的， 不影响定级； b） 局部减薄，腐蚀深度超过壁厚腐蚀裕量的，表面打磨光滑、平缓过渡的，应确定腐蚀坑形状 和尺寸，并且充分考虑检验周期内腐蚀坑尺寸的变化，按 8.3 的规定评定级别； c） 局部减薄，腐蚀深度超过壁厚腐蚀裕量的，表面无法打磨光滑、平缓过渡的，按均匀减薄强 度校核通过的，不影响定级；否则应进行应力分析，应力分析结果表明不影响安全使用的， 定为 2 级或者 3 级，否则，定为 5 级。 d） 计算至下次检验期的腐蚀量时，

25、应综合考虑土壤腐蚀性检测及阴极保护测试结果，对腐蚀速 率计算值进行修正。 8.6 井筒连接强度校核不通过的，定为 5 级。 8.7 井筒螺纹抗泄漏能力校核不通过的，定为 5 级。 9 检验报告 9.1 所有检验项目完成后， 应根据综合安全状况等级评定结果确定定期检验结论和下次检验周期。 检 验结论与检验周期应符合TSG 21的规定和要求。 9.2 检验机构应根据检验记录出具检验报告，检验记录应详尽、真实、准确，检验记录记载的信息不 得少于检验报告的信息量。 NB/T XXXXX-XXXX 9 附 录 A （规范性附录） 加固校核计算方法 A.1 符号 下列符号适用于本附录。 a混凝土加固池长度

26、，m； b混凝土加固池宽度，m； D3裸眼井内径，mm； Di井筒内径，mm； Do井筒外径，mm； ds钢筋直径，mm； F0井筒内气体上冲力，kN； F1混凝土抗剪切力，kN； F2混凝土、井筒、固井水泥环的重力与阻力之和，kN； F3钢筋能承受最大剪力，kN； G1混凝土重力，kN； G2井筒重力，kN； G3混凝土与地层的摩阻力，kN； G4固井水泥环重力，kN； G5固井水泥环与地层的摩阻力，kN； g重力加速度，m/s2； h混凝土加固池深度，m； Lj本储气井外的第 j 口储气井深度，m； li水泥环外第 i 层土的层厚，m； n储气井数量； ns钢筋根数； p工作压力，MPa；

27、 qs井下各层土 qsik的最小值，kPa； qsik水泥环外第 i 层土抗压极限侧阻力标准值，kPa； z本储气井编号； 固井水泥填充系数； 减弱系数； j本储气井外的第 j 口储气井的固井水泥声幅检测（CBL）合格率； 井下各层土 i的最小值； NB/T XXXXX-XXXX 10 i水泥环外土的抗拔系数； 混凝土密度，kg/m3； c固井水泥密度，kg/m3； s井筒材料密度，kg/m3； s钢筋屈服强度，MPa； 混凝土容许剪应力，MPa； s钢筋抗剪切强度，MPa； A.2 参数取值 a） 按 JTG D702004 的 5.2.10 确定。 b） 应根据加固竣工资料中混凝土配比报告

28、中数据计算确定。 c） c取实测值或固井施工记录中的水泥浆密度值。 d） Lj取第 j 口井的检测深度或施工记录中的井筒深度值。 e） qsik取实测数据或按标准 JGJ 942008 表 5.3.5-1 取值。取各层土 qsik的最小值 qs进行计算。 f） i按标准 JGJ 942008 表 5.4.6-2 取值。取各层土 i的最小值 进行计算。 g） ns一般取储气井连线方向钢筋数量。 h） p 一般取本次定期检验确定的允许（监控）使用压力。 i） F1、F3、G1、G2、G3、G4、G5具体取值根据实际情况确定，但不应大于 0.9。 A.3 校核计算 A.3.1 混凝土对井筒的胶结校核

29、 a） 储气井工作时井筒内气体的上冲力计算 F0=0.2510-3Di2p（A.1） b） 井筒与混凝土脱离需克服的剪切力（胶结力）计算 F1=F1Doh （A.2） c） 分项校核 若 F0F1，则该分项校核通过。 A.3.2 依靠重力和阻力抵消上冲力的校核 a） 混凝土重力计算 G1=10-3 G1gh(ab- 0.2510-6nDo2)（A.3） b） 井筒重力计算 G2=0.2510-9 G2sg (Do2-Di2 ) j （A.4） c） 地层与混凝土之间的摩阻力计算 G3=G3qs(ah+bh) （A.5） d） 固井水泥环重力计算 4= 0.25109G4(3 2 2) jj （A.6） e） 固井水泥环与地层摩阻力计算 NB/T XXXXX-XXXX 11 5= 0.5103G5s3jj （A.7） f） 重力和阻力总和计算 F2=G1+G2+G3+G4 +G5（A.8） g） 分项校核 若 F0F2，则该分项校核通过。 A.3.3 钢筋校核 F3=0.12510-3 F3sds2ns（A.9） 若 F0F3，则该分项校核通过。 A.4 加固校核结果 如果 F0F1、F0F2、F0F3同时满足，则校核通过。否则，校核不通过。