盐穴储气库垫底气利用方案研究

为保证盐穴的安全,盐穴储气库运行过程中留有垫底气,这是盐穴储气库的特点之一,也是盐穴储气库的缺点。为充分利用盐穴储气库的垫底气,首先介绍了紧急工况下的最小运行压力概念,并给出基于屈服-扩容-破坏复合强度理论的设计准则,该方法能够采出部分垫底气;其次,为了置换出全部的垫底气,提出饱和卤水置换盐穴储气库垫底气的技术方案,该方案能够置换出全部的垫底气,但该方案需要大量的饱和卤水;然后,提出采用高压空气置换盐穴储气库垫底气,利用饱和卤水作为隔离介质,高压空气推动饱和卤水,饱和卤水推动天然气来置换出全部垫底气,该方案仅需一口溶腔的饱和卤水作为隔离介质,就可以用空气置换出全部的垫底气,但置换效率受制于液体的流动速度;最后介绍了一种内胆式盐穴储气库,该型储气库为无垫底气式储气库,能够高效采出全部的天然气,并能保持盐穴内压在一个较高的压力水平,有利于盐穴的稳定,能够延长其使用年限。     

盐穴地下储气库在我国的发展动力和趋势

本文从天然气产业发展的角度，分析了天然气生产、运输和市场对大型地下储气库存储设施的需求动力，根据不同类型地下储气库的运行特点，分析了未来10至20年盐穴地下储气库在我国的发展趋势。通过分析，我们能很清楚的看到大容量和高注采速率的盐穴地下储气库在我国南方地区的需求将会持续增加，但由于其建设周期较长，与当地盐化工产业的发展紧密相关，一般应提前3至5年先于管道工程建设，才能与管道系统的投产和运行紧密衔接，保证管道系统的调峰和安全运行，提高管道系统的运行效率和经济效益。     

金坛盐穴储气库上限压力提高试验

为了精确获取造腔层段最小主应力以确定盐穴储气库上限压力,确保气腔安全稳定运行且最大限度地发挥盐穴储气库的功能。在金坛储气库进行小型水力压裂地应力测试,测量5个层段的最小主应力,选取注采B井套管鞋处最小主应力22.5 MPa的80%,即18 MPa作为理论上限压力。上限压力的确定需进行数值模拟,研究表明,注采B井在上限压力18 MPa下满足气腔稳定性和密闭性的要求。根据注采站压缩机技术参数和安全考虑,金坛盐穴储气库确定了上限压力提高0.5 MPa的方案,且提压过程中利用实时微地震技术监测腔体及围岩的稳定性。经过现场提压试验,注采B井上限压力达到17.5 MPa,库容从3 481.06×10⁴ m³增加到3 590.39×10⁴ m³,工作气量从2 137.02×10⁴ m³增加到2 246.15×10⁴ m³,增加了5.11%。研究认为：虽然盐穴储气库行业普遍采用最小主应力的80%~85%的经验值作为盐穴储气库上限运行压力,但采取的上限压力需要进行数值模拟。通过理论模拟研究和现场试验,金坛盐穴储气库上限压力可以从当前的17.0 MPa提高到17.5 MPa。     

盐穴储气库回溶造腔技术研究

为提高地下盐穴储气库的经济性,在确保运行安全前提下,开发企业要求盐穴储气库地下净体积尽可能大,而在造腔过程中由于地质情况、工程故障以及认识不到位等原因导致腔体部分盐层未得到充分溶蚀,体积没有达到最优,为充分利用日渐匮乏的适合建库盐层,有必要进行回溶造腔,提高单腔有效体积。利用注气排卤管柱,在注气排卤后,回注淡水,驱顶天然气使卤水界面至设计深度,对界面下盐层进行回溶扩腔。为此,建立了回溶造腔数学模型,并针对金坛储气库L井进行回溶造腔模拟研究。结果表明,L井回溶造腔一个轮次可有效提高腔体有效体积13.04%,效果显著。研究结果对提高盐层利用率和已有腔体有效体积等具有重要意义。     

金坛盐穴储气库畸形对盐腔体积影响

金坛盐穴储气库属于层状盐岩型储气库,建设过程中经常出现腔体畸形、偏溶现象,严重降低盐腔有效体积。研究腔体畸形对盐腔体积的影响规律,并在造腔过程中加以控制,将有助于加快库容工作气形成。结合金坛盐穴储气库实际盐腔情况,分析了腔体畸形、偏溶和底坑形状对盐腔有效体积的影响,并根据其形成原因给出了相应解决措施。结果表明,金坛盐穴储气库畸形、偏溶腔体约占总数的30%,畸形系数(11.8～90.1)×10^-3,畸形系数越大盐层利用率越低;畸形导致横截面为椭圆形,且不同深度的腔体直径差别较大,使腔体周围盐层利用率降低;偏溶使井间矿柱宽度过低,矿柱比减小,腔体直径受限,腔体积严重降低;底坑形状可分为“V”形、“一”形、“”形、“A”形4种,其注气排卤效率依次降低,其中,“”形、“A”形最不利盐腔空间利用,严重降低储气体积。对于腔体畸形可采用的控制手段有降低排量、采用正循环、天然气阻溶回溶等技术。对于偏溶可采用预测偏溶方向合理设计井位、降低矿柱比增加腔体直径等措施。底坑畸形尚无有效控制手段和提高注气排卤措施。该研究为后期腔体形状控制和提高盐腔体积奠定了理论基础,将有助于加快金坛盐穴储...     

基于蒙特卡洛法的地下盐穴储气库顶板可靠性分析*

随着国内地下盐穴储气库的快速发展,储气库安全可靠性的研究具有重要的工程意义。本文建立了基于摩尔库伦准则的盐穴顶板失效函数,采用蒙特卡洛抽样法对储气库顶板安全可靠性进行了分析,克服了传统方法难以实现储气库稳定性量化的缺点。应用该方法计算了国内某盐穴储气库顶板的失效概率和可靠性指标,计算结果表明：顶板的可靠性指标随着盐穴埋深增大和夹层数增多而减小,随着储气库内压增大和顶板跨度减小而增大;盐穴储气库选址时建议尽量采用埋深较浅,夹层数较少的优质盐岩层进行溶腔造穴;盐穴储气库的顶板跨度对顶板可靠性影响最大,在满足储气库库容量的情况下,应尽量保证盐穴跨径比小于1;储气库的运行宜采用运行压力较大的运行模式,尽量减小低压运行时间。     

盐穴储气库三种典型岩石拉伸声发射特征研究

盐穴储气库的三种典型岩石为盐岩、泥岩、钙芒硝岩,为了得到三种岩石拉伸状态下的声发射特征参数规律,开展了巴西劈裂试验和声发射试验,计算分析得到的主要结论如下：1）三种岩石中,盐岩的强度最低,峰值应力为1.27MPa,不足泥岩的1/2,略低于钙芒硝岩。峰值应力对应的应变盐岩最大为0.0076,可达泥岩的1.5倍,钙芒硝岩的2倍以上。2）三种岩石中盐岩的声发射事件数最多为10148次,泥岩为119次,钙芒硝岩为1166次。盐岩首先在垫条处出现声发射事件点,泥岩与钙芒硝岩则在试样中间部分出现并沿加载方向朝两端延伸。3）三种岩石的能量率和振铃计数率在屈服变形阶段大幅上升,盐岩累计能量和累积振铃计数呈平滑曲线形式上升,泥岩的曲线呈阶梯状, 钙芒硝岩在峰值应力附近陡增。平均能量和振铃计数盐岩最大为216.5和1200.6次,泥岩与钙芒硝岩相近,并且与盐岩的差值较大。     

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。     

实时微地震监测金坛盐穴储气库稳定性

地下腔体的稳定性是盐穴储气库安全平稳运行的重中之重。为了实时监测盐穴储气库注水排卤和注采气过程中腔体状态进而评价注采运行参数的合理性,利用微地震技术连续监测23 d,通过井中方式布置12级检波器,采用地面震源进行检波器空间定向,联合P波S波信息进行微地震事件空间定位。通过微地震事件数量和注采参数的交汇分析研究生产工艺对腔体稳定性的影响。研究成果表明,为期23 d的监测过程中共发生419个有效信号;在2口造腔井各监测到16个微地震信号,在注采井中并未监测到明显信号;在两口注采井之间监测到大量微地震信号,结合三维地震数据及b值分析认为是天然裂缝活动;分析监测到微地震震源属于剪应力和张应力共同作用,其中张应力占主要作用的震源较多。研究认为,当前的注采运行参数满足盐穴储气库的安全运行要求;建议后续的研究过程中延长监测时间以加强微地震数量和注采参数的统计规律,加强气腔之间的天然裂缝活动研究以保证储气库的安全运行。     

双重介质固气耦合模型及含夹层盐穴储气库渗漏研究

提出孔隙裂隙双重介质固气耦合理论;将夹层视为多孔连续介质,层间结构面视为裂隙介质,在建立双重介质固气耦合微分控制方程的基础上,提出双重介质固气耦合模型的求解策略并开发三维有限元计算程序;对含夹层盐穴储气库的天然气渗漏规律进行数值研究.研究结果表明:夹层、层间裂隙区为应力降低区,透气性远比岩盐体的强;在内压p=8 MPa时,在2 a的运行时间里,仅在距库壁125 m处夹层和层间裂隙内出现0.2 MPa的气压,气体渗漏率先增加后减小,最终保持平稳,表明在含夹层的岩盐矿床内建造地下储气库是可行的.     

基于遗传算法的高校排课数学模型

排课问题是一个有约束、多目标的组合优化问题,并且已经被证明是一个NP完全问题。针对高校排课过程中存在诸多约束因素的问题,提出将遗传算法与约束条件算法相结合的排课算法,由约束条件算法确定排课任务的优先次序,遗传算法解决单个排课任务时间片分配的优化问题。实验结果表明,该算法能够改进算法性能,提高排课效率。     

基于遗传算法的神经网络权值优化

针对BP算法学习效率低、收敛速度慢，以及易陷入局部最优等缺点，提出了一种新型的、基于自然选择和基因遗传学原理的随机搜索算法——遗传算法(Genetic Algorithm)，并论述了它在BP神经网络中权值优化的问题。仿真结果表明，用遗传算法优化BP神经网络的权值收敛速度快，并有效解决了BP算法易陷入局部最优的问题。     

基于共轭梯度法的函数优化混合遗传算法

综合遗传算法的全局搜索能力和共轭梯度法的局部搜索能力,提出了一种混合算法,该算法具有全局最优性和收敛性。同时,数值仿真表明算法是有效的。     

基于GA的天然气增压系统可靠性优化

以天然气增压系统的可靠性分析为基础,在体积、重量和总费用的约束条件下,通过优化设计使整个系统的可靠度最高.给出了天然气增压系统区间系数的可靠性优化数学模型,把非线性区间规划模型转化为等价的双目标非线性规划模型,并在此基础上阐述了用遗传算法(GA)找出问题解集的基本思想,对整个系统的核心涡旋式压缩机进行了性能参数分析.可靠性试验结果表明:优化后的天然气增压系统可靠性是满足要求的,用遗传算法求解该问题是相当有效的.     

基于遗传算法的单向路网配时优化

为求取单向路网整体配时优化方案,实现路网排队长度最小,构造了路网排队长度模型作为评价函数。考虑到单向路网信号配时的整体性和相关性较强,计算复杂度较高,为降低计算的复杂度,采用遗传算法对路网排队长度模型进行计算,得到优化的配时方案。通过评价指标的对比,表明利用遗传算法进行最优值的计算可以取得很好的优化效果。     

基于多目标遗传算法的拖拉机变速箱体优化设计

提出基于ANSYSWorkbench平台箱体结构的有限元模型建立方法,对其在最大载荷工况下进行静力分析。以保证结构刚度为约束奈件,以减轻结构重量和提高结构强度为目标,采用多目标遗传算法对箱体结构关键参数进行优化设计。结果表明,多目标遗传算法能在可行域内快速准确地获得箱体结构优化设计的Pareto最优解集,在满足结构刚度的前提下,实现箱体结构的优化设计。     

基于遗传神经算法优化的汉语分词模型

针对目前汉语分词系统中BP算法收敛速度慢等难题,本文将基于遗传的BP神经网络算法用于汉语分词模型,此模型结合了遗传算法和BP网络的优点.实验结果表明:该优化模型完全达到了汉语分词要求,并且在分词速度上也明显优于传统的BP神经网络,具有高精确性、收敛速度快等特点.     

适于物流配送车辆导航路径规划的遗传算法研究

本文主要针对物流配送车辆导航本身的特点,分别对遗传算法的初始种群产生方法,交叉方法,变异方法进行了改进,并实现了遗传算法中参数的自适应调整,提出相应的改进型遗传算法。实验结果表明,本文提出的自适应遗传算法能快速有效地解决物流配送中的点到点型路径规划,能满足物流配送车辆导航实时性的要求,是适于物流配送的有效算法。