成果简介

本成果围绕地下储气库工程钻采管柱，构建高精度力学模型，纳入地层压力、温度、流体诱导振动及非线性摩擦等，使深井、超深井管柱应力预测误差大降约30%，融合先进寿命预测与智能算法，实现定量安全评价，还创新提出管柱力学与热学、化学多物理场耦合分析方法，揭示腐蚀加速机制，为选材防护助力，有效降低管柱事故率、维修成本，提升储气采气效率。

成果评价

先进性：构建的管柱力学模型考虑因素全面，精度远超传统模型，对深井、超深井管柱应力预测误差降低约30%，精准反映极端工况力学状态。

创新性：多物理场耦合分析方法，综合考量地下储气库复杂环境中温度、化学反应等与管柱力学性能交互影响，挖掘潜在失效机制。

应用评价：在国内多地大型储气库项目成功实践，如西南相国寺库群工程，解决管柱失效难题，总体延长寿命约2年，减少维修、停产成本。事故发生率降低约60%，保障安全与能源供应，提升运行效率。

应用前景

  应用价值：

• 安全保障：提前发现管柱疲劳裂纹、腐蚀穿孔等隐患，降低事故风险。

• 经济价值：精准判断管柱寿命，优化设计，减少材料与加工成本。

• 环境保护：防止管柱泄漏污染地下水资源与土壤。

  应用领域：涵盖常规储气库（枯竭油气藏、含水层储气库）钻采选型、设计优化与安全评估，特殊地质（盐穴、岩溶储气库）及海上储气库工程，应对不同力学挑战。

  应用行业：天然气行业借此稳定供应；石油行业可借鉴管柱力学原理用于地下油库；能源工程服务公司凭此参与储气库设计、监督、检测等业务。

  应用对象：主要面向地下储气库运营企业，助其管理储气库、保障安全；也服务于设计单位，优化管柱设计方案。

成果展示

负责人简介

张胜跃，安全科学与工程博士，硕士研究生导师，研究方向为地质能源储存安全工程井筒完整性相关的安全风险与可靠性问题。涉及井筒与地质工程一体化建模、算法开发方面研究。目前为美国SPE会员，Petroleum Science、Geoenergy Science and Engineering等国际权威SCI期刊审稿专家。近年来以第一/通讯作者发表SCI TOP科研论文10篇，申请发明专利4项，软著3项。主持省部级自然科学基金2项，并参与国家级自然科学基金3项、获中国职业安全与健康协会优秀成果奖1项。