天然气作为清洁能源被广泛应用,具有调峰功能的储气库越来越受到重视,由于储气库注输过程的复杂性和多变性,井下套管和水泥环密封完整性直接影响的环空带压和气窜现象是发生安全生产事故的主要原因,导致储气库的固井稳定性高于常规固井作业。本文首先以新疆呼图壁的调研数据作为原始数据,从套管水泥环微缝隙产生的机理出发,结合微缝隙预测模型与Jackson微缝隙实验,分析了内压变化对微缝隙形成的影响,得出了引起微缝隙形成的最小内压变化量,确定最大试压压差与最大运行压差,同时研究了温度变化和水泥石弹性模量的改变对微缝隙的形成的影响,将预测模型分析结果与Jackson微缝隙实验结果进行比较,证实了该预测模型。天然气通过微缝隙泄漏过程根据气体移动过程,分为地下泄漏与地面扩散两部分,对于地下泄漏过程借鉴埋地管道天然气泄漏,采用小孔泄漏计算模型,分析了微缝隙大小、运行温度和运行压力对天然气泄漏速率的影响,分析表明:微缝隙、运行压力和运行温度的改变都会影响天然气泄漏率,其中天然气泄漏率随着微缝隙、运行压力的增大而相应的变大,随着运行温度的增大相应的减小,呈现线性变化关系。对于地面扩散,采用Fluent流体软件进行模拟,建立泄漏扩散几何模型,划分网格设立边界条件,进行模拟计算,分析时间状态、微缝隙的大小、风速等影响因素对天然气泄漏距离的影响,分析表明:对于时间状态,水平方向的扩散距离随着时间的变化,呈现先加速增大再缓速增大最后达到稳定状态,垂直方向的危险扩散距离随着时间的变化,呈现先缓慢增大再加速增大,进而再缓慢增大最后达到平衡状态,气体扩散浓度随着时间的改变呈现先增大后稳定的发展趋势;对于微缝隙大小,天然气扩散浓度与扩散距离会随着微缝隙的增大而相应增大,微缝隙的大小越大,天然气扩散浓度越大,扩散的距离越远,同时微缝隙的扩张大小对扩散的稳定性存在影响作用,当微缝隙扩张大小越大,天然气扩散越不容易达到稳定状态;对于风速,水平扩散距离随着风速的增大不断扩大,垂直扩散距离会随着风速的增大不断降低,天然气浓度的变化是随着风速的增大不断降低。并且风速越大,天然气浓度越小。本文对微缝隙形成、泄漏距离、泄漏浓度影响较大的因子进行分析,得出了压力变化、温度变化、弹性模量和风速影响较大,根据模拟结果提出了安全防范措施,对保证储气库的安全运行具有一定的借鉴意义