随着“后石油时代”到来,在天然气开发和利用发展迅速的同时,由于天然气的使用量常常受地域、气候、时间等外界因素的影响,导致天然气使用量经常出现明显的使用旺季和淡季。作为目前最主要的天然气储存方式和手段——地下储气库,其运行过程中的安全问题一直是储气库研究的热点,因此对储气库井注气管柱设计进行安全分析与评估意义重大。本文针对地下储气库注气管柱内高速天然气流动的特点,在对气体流动诱发注气管柱振动机理的调研基础之上,根据计算流体力学、管柱力学和振动力学等理论,采用有限元方法,通过对注气管柱内天然气流动的流场分析,研究高速气流对注气管柱振动的影响,重点探究天然气流经注气管柱弯曲段和截面变化区域时管柱的壁面压力分布规律。结合流场分析数据,开展注气管柱弯曲段动力响应分析,确定管柱的受力状态和动力特性。同时依据应力和变形分析结果,进而预测管柱的疲劳寿命,对注气管柱进行安全分析与评估,以达到减少管柱破坏、延长管柱使用寿命的目的。研究结果表明:天然气在注气管柱内流动方向改变,引起注气管柱内流速、压力、湍流动能和涡量场等发生变化,同时在此处产生漩涡。注气管柱在受到外界激振力时,其应力和变形都随管柱所受的动载荷变化而变化,且受力变形趋势与压力变化趋势一致。进而推导得出注气管柱疲劳寿命预测公式以及注气管柱各位置处的累积疲劳寿命使用系数和危险位置,提出相应延长管柱使用寿命的措施。所得出的研究结论为储气库注气管柱设计和现场作业提供一定依据。