能源地下储库造腔期流场相似实验

基于“选定物理法”搭建了模拟建腔期腔内流场的相似模型实验平台,并利用染色法研究了建腔期腔内流场运移规律。试验发现：反循环造腔时腔内流场可划为6个影响区,浮羽流区、对流扩散区、缓冲扩散区、饱和沉淀区、边界溶蚀区和瀑布流区;注入水的作用范围及扩散速度随注水流量的增大而增加,但注水流量变化不改变注入水运动趋势;套管间距的变化将引起注入淡水的作用区域的改变,注入淡水作用区域随套管的提升而向上移,促进上部盐岩的溶解;夹层赋存状态不仅会改变注入水流动状态,还会改变边界质量流流动状态,夹层数量移,腔内卤水运动状态与浓度     

盐穴储气库小间距双井造腔参数研究

夹层多、盐层薄是我国盐岩赋存的主要特点。目前，我国普遍采用的单井对流法在造腔速度以及夹层控制等方面存在诸多不足。小井间距双井造腔方法采用大尺寸造腔套管对井直流排卤，具有造腔速度快、建库周期短、盐层利用率高等优点。为了探究该方法中关键造腔参数对腔体建造的影响规律，本文开展了多组造腔物理模型试验，探究了不同双井间距、注水流量下盐穴腔体的拓展规律。结果表明过小的井间距难以使腔体在水平方向充分拓展，过大的井间距会使得腔体形态不规则。在低注水流量下，会导致注水端腔体顶面过高影响腔体稳定性；而在高注水流量下，腔体形态更加规则，但是需要消耗较多能源和淡水资源。可以认为井间距会直接影响腔体最终形态，注水流量会影响腔体两侧的平衡性。本文给出了小间距双井溶腔方法中双井间距、注水流量等关键造腔参数的选取方法，可以为工程应用提供参考。     

盐穴储气库溶腔夹层应力分布规律

 针对层状盐岩地层水溶造腔过程中不溶性夹层的破坏坍塌现象,建立了夹层力学分析模型,应用小挠度薄板弯曲理论求解,得到了夹层剖面内各应力分量的分布规律。对夹层破坏坍塌条件进行分析,给出了一种计算夹层极限跨度的方法。研究成果为盐穴储气库水溶造腔过程中夹层破坏坍塌的预测提供了理论依据和有效的计算方法。     

盐穴储气库水溶造腔工艺优化研究与现场应用

盐穴储气库在天然气行业所占比重越来越大，金坛储气库作为国内第一座投产的盐穴储气库，经过工程建设实践发现，很多溶腔工艺存在较大的优化空间。通过分析储气库水溶造腔流程，对造腔过程中涉及到的提高造腔效率，减小造腔耗能以及盐层最大化利用进行分析，提出了水溶造腔的优化工艺：采用反循环造腔大幅度增加排卤盐度，减小井下作业次数缩短不必要的停井时间以加快水溶造强进程，安装光纤界面仪实现阻溶剂界面的实时监控，优化注水量大幅度减小能耗，处理厚夹层以及整体扩容腔体对盐层进行最大化利用。     

盐岩储气库造腔期流体运移最大影响范围实验研究

采用染色法在三维盐岩储气库腔体模型中进行流体运移实验研究,分析流体运移最大影响范围.研究结果表明:随腔内盐水浓度增大,流体运移最大影响范围的上下边界都向腔体顶部方向移动,促进腔体上部侧壁面盐岩溶解;随注水流量增大,径向运移速度增大,促进侧壁面盐岩溶解,并且最大影响范围下边界向腔体底部移动,促进中间管管口下部盐岩溶解.将实验数值转换为工程值,在腔内盐水质量浓度为25,50和75g/L,注水流量为60,80和100m³/h,管间距为28,42,56,70,84和98m组合条件下,得到流体运移最大影响范围数值.研究结果和方法可为工程中提高造腔效率及控制腔体形态提供参考建议和途径.     

盐岩水平溶腔建腔期流体运移实验研究

采用量纲分析法建立实验相似理论并建立模拟实验平台,采用示踪剂方法观测在不同套管间距、流量条件下的流场分布情况,并用高清相机记录。以此归纳总结出盐岩水平溶腔腔内卤水运移可分为三个作用区:对流扩散区、缓冲扩散区和饱和沉淀区。计算了各区域的运移范围,并将实验得出的数据依据相似比换算成实际工程中的数值,为现场盐岩水平溶腔的高速高效建造提供指导。     

层状盐岩储库夹层垮塌的理论分析

盐岩矿床中难溶泥质夹层的存在给水溶造腔施工带来了诸多不利影响,如何科学有效地对夹层的垮塌进行预测成为造腔施工中亟待解决的难题。提出了夹层的两种简化力学模型,在圆柱形储库弹性理论解的基础上,应用弹性板壳理论对直接顶板夹层和悬空型夹层分别进行了求解;结合材料的强度破坏准则和整体失稳准则,得到了夹层发生强度及失稳破坏的具体判别式;分别使用推导的公式和数值软件对造腔结束后作用在夹层上的最大径向压应力和最大径向拉应力进行了计算,理论解与数值解的计算误差在0~5%以内。针对国内某盐岩储库地质条件,应用推导出的判别式对造腔过程中夹层的垮塌进行了计算和判断。算例结果表明:推导的方法对难溶夹层的垮塌预测具有较好的实用性。     

金坛盐穴储气库腔体偏溶特征分析

国内可用于盐穴储气库建设的盐矿以层状盐岩为主,造腔过程中普遍存在腔体偏溶现象,研究其特征及成因对国内以后盐穴储气库的建设具有一定的借鉴作用。以国内第一个盐穴储气库金坛储气库为研究对象,基于声呐测腔数据,提出了以偏溶系数,即腔体最大半径与同一平面最小半径的比值,来定量表征腔体的偏溶程度,最大半径方向即为腔体偏溶方向。统计结果表明,金坛储气库腔体偏溶系数1.13~11.88,偏溶方向以北东南西向为主。结合夹层、可造腔盐层厚度和地应力数据,分析了腔体偏溶发生的原因,认为造腔过程中夹层的不均匀垮塌可促使腔体发生偏溶;可造腔盐层厚度越大,腔体发生偏溶的可能性就越大,偏溶程度就越严重;地应力方向对腔体的偏溶方向具有重要影响。     

考虑注水温度及储层堵塞的注水破裂压力计算

 长期注水造成的储层温度变化和堵塞都会影响注水破裂压力。基于多孔介质弹性力学理论, 得到了考虑储层温度变化及堵塞时的井壁处有效应力分布规律, 建立了相应的注水破裂压力计算模型, 并分析了储层温度变化及堵塞程度对注水破裂压力的影响规律。计算结果表明:注水破裂压力随注水温度的降低而降低, 且成线性变化关系, 弹性模量和线膨胀系数越大, 注水破裂压力的变化幅度越大;与储层内部的污染带相比, 滤饼厚度及其渗透率对破裂压力的影响更大, 随着滤饼厚度的增加及其渗透率的降低, 破裂压力将会升高;井壁存在滤饼时, 污染带范围的增加将降低破裂压力, 而其渗透率对破裂压力则影响很小, 当滤饼不存在时, 储层内部污染带不会影响注水破裂压力。     

盐穴地下储油库热质交换及蠕变

为了确保盐穴储油库的密闭性和安全性,建立了油、卤水和围岩的热交换模型以及由于温度变化而引起的溶腔压力变化模型,同时建立了岩盐蠕变和渗透模型.通过TDMA算法对模型进行了求解,结果表明,油在7 a的放置过程中,温度升高了8.635℃,压力升高了8.97 MPa,即温度升高1℃压力约升高1 MPa.另外,盐穴的蠕变量随着放置时间的增加而减小.岩盐的渗透率很小,油的渗透量可以忽略.温度变化对溶腔压力有重要的影响,油和卤水的热膨胀系数与可压缩系数的比值决定了温度变化对压力的影响程度.在实际注油时,要准确测量油和卤水的可压缩系数和热膨胀系数,以便对溶腔内液体的温度和压力做出正确的预测和判断.