岩盐品位对岩盐储气库水溶建腔的影响

岩盐储气库就是根据水溶采矿的原理，通过采出盐水，利用在地下形成的溶腔作为天然气的存储空间。岩盐储气库水溶建腔技术是岩盐储气库的核心内容，直接影响着岩盐储气库的后期作业，对岩盐储气库运行效果、使用寿命等具有重要意义。为此，研究了岩盐品位对岩盐储气库水溶建腔的影响：根据水溶建腔机理，建立岩盐储气库水溶建腔数学模型；对岩盐品位不同的地层条件下岩盐储气库水溶建腔进行动态模拟数值计算；进而综合分析了岩盐品位对岩盐储气库水溶建腔的影响规律。结果表明：岩盐储气库应选择在岩盐品位高的地层建造，这样既有利于溶腔形态的控制，又能缩短建腔周期。     

岩盐储气库水溶建腔优化设计研究

作为“西气东输” 工程的配套项目，江苏金坛储气库近日正式投产。根据金坛盐矿有利的建库地质特征，运用岩盐溶腔数值模拟软件对溶腔形态变化规律和影响因素进行了分析研究。从溶腔的总体结构以及水溶建腔过程中生产参数如油垫的位置、循环方式、流量控制、管柱组合等方面进行优化设计，给出水溶建腔优化设计准则和方法；针对岩盐储气库水溶建腔方案，提出造腔时间、平均排量、溶腔体积、平均出口浓度、设计符合率等5项主要评价指标，运用灰色物元分析方法对水溶建腔多方案进行优选，得到最佳方案。实例计算表明，按照一定的水溶建腔优化设计准则和方法，能够对岩盐储气库溶腔进行优化设计；岩盐储气库水溶建腔采用灰色物元分析方法能够全面科学地确定设计方案的优劣，很好地解决储气库水溶建腔方案设计优选的问题。     

岩盐储气库水溶建腔施工参数优化

岩盐储气库水溶建腔常采用油垫法，其造腔主要施工参数包括：油垫、中间管、中心管等。通过分析在岩盐储气库水溶建腔过程中，油垫位置、中间管位置、中心管位置不同时对溶腔的影响，得出了水溶建腔施工参数对溶腔的影响规律，并结合实际盐矿资料给出了计算实例。研究结果表明，在控制溶腔形状的工艺参数中，油垫位置的控制对腔体形态变化的影响最大，改变油垫的位置，可以有效控制腔体形态；中间管位置在溶蚀过程中是决定溶腔最大半径的主要因素，溶腔的形态受中间管位置的影响很大；中心管位置的变化对溶腔形态的影响很小。掌握油垫、中间管、中心管等位置不同时对岩盐储气库造腔的影响规律，能够为岩盐储气库的溶腔设计与生产提供理论依据和决策手段，以便科学合理地进行设计和生产。     

岩盐储气库水溶建腔排量和管柱提升优化研究

对岩盐储气库水溶建腔排量和管柱提升进行了优化研究。通过定浓度排卤开采溶腔体积变化特征研究,分析了排量对溶腔形态变化的影响;通过对油垫、中间管及中心管位置不同时溶腔形态变化的研究,得出管柱组合对溶腔形态变化的影响规律;通过对岩盐储气库水溶建腔工程参数优化研究,为岩盐储气库的溶腔设计与生产提供了理论依据和决策手段。     

大尺寸盐岩溶腔模型制备研究及应用

利用现场钻取的岩心,模拟盐穴储气库水溶建腔过程,岩心尺寸小,且不能完全代表整个造腔层段的特征。经研究,提出了一种大尺寸盐岩储气库溶腔模型制备方法,采用氯化钠、泥土等材料配制盐岩溶腔模型;建立了盐穴储气库水溶建腔数学模型,利用相似比确定了实验参数;给出了利用人造盐岩模型开展造腔物理模拟的应用实例。     

盐穴型地下储气库建库评价关键技术及其应用

为了解决层状盐岩盐层展布不均、造腔机理复杂、造腔过程控制难、盐腔运行安全稳定性差、老腔改造利用难度大等技术难题,从盐穴地下储气库盐层利用最大化、提高造腔效率、缩短建库周期、保证腔体安全的设计目标出发,依托江苏金坛盐穴储气库的设计经验与现场实践,全面更新设计理念,提出了选址评价、造腔设计与控制、稳定性评价与库容参数设计、老腔筛选及利用、气库运行及监测等5项关键技术序列,丰富和完善了盐穴储气库建库评价技术体系。上述5项关键技术在金坛盐穴储气库建设中的实际应用效果表明:(1)地质方案实钻符合率高;(2)造腔形态符合设计预期;(3)腔体变形收缩率符合稳定性评价结果预期;(4)老腔改造利用成功;(5)部署监测网络保障了盐穴储气库的运行安全,为长江三角洲地区天然气调峰保供发挥了重要作用。结论认为,该项研究成果指导了盐穴地下储气库的建库方案设计及工程实施,为同类储气库的建设提供了理论支撑与技术保障。     

盐穴储气库底部碎屑旋转射流冲洗数值模拟

在地下盐穴储气库多夹层岩盐水溶造腔过程中,不溶于水的夹层碎屑极易在盐穴腔底过量沉积,引起有效造腔体积减小、造腔速度降低,从而影响储气库造腔的质量和进度。为此,提出了高压旋转水射流冲洗碎屑的新方法,阐述了通过射流冲击作用和旋流作用,完成高效冲洗腔底碎屑的工作原理;根据多相流理论,建立了旋转射流冲洗碎屑数学模型,数值模拟研究了排量、颗粒直径和工具转速等参数对碎屑冲洗效率的影响规律。模拟结果表明:排量和颗粒直径是影响碎屑冲洗效率的重要因素,冲洗效率随着排量的增大而显著提高,随着颗粒直径的增大而明显降低;在一定条件下,存在最优工具转速,但随着颗粒直径的增大,工具转速对冲洗效率的影响逐渐降低。旋转射流法冲洗盐穴腔底碎屑能够有效提高碎屑冲洗效率,该方法为我国多夹层岩盐的快速、优质和安全造腔作业提供了一条新途径。     

盐穴储气库造腔节能优化技术

为实现盐穴储气库建设降本增效,必须识别能耗关键点,针对注水造腔工艺过程进行优化,避免注水二次循环。在满足造腔量及外输卤水浓度的要求下,应用非线性规划理论结合水溶造腔生产实际,建立多井溶腔工艺参数优化数学模型,进行了多井溶腔工艺参数方案优化,提高注水溶盐效率。根据优化方案,改造现场注水工艺流程,保证一次循环多井采卤浓度满足外输要求,提高盐穴储气库建库效率。通过现场对工艺优化后,改造后工艺流程有效降低单位造腔体积能耗41.18%,对盐穴储气库建设具有重要意义。     

复杂岩性盐穴储气库水溶特性及造腔对策

我国盐穴储气库建库地质条件复杂,优选建库区域及层段是盐穴储气库高效建库的基础。以平顶山、淮安、安宁、楚州4座盐穴储气库为研究对象,针对不同建库区、不同建库层段、不同特征岩性开展岩心水溶组分分析化验,归纳了4座储气库建库地层水溶特性,分析了不同地区造腔影响因素,并提出相应建库对策:（1）平顶山加强夹层垮塌的控制和预测;（2）淮安采取水平井工艺避开厚夹层;（3）安宁采取防垢、除垢措施减小管道结垢对工程的不利影响;（4）楚州采取提高残渣有效空间动用率的方式增大库容。     

地下盐穴储气库快速建槽技术及其应用

我国地下盐穴储气库为层状盐层建库,盐岩品位低且夹层多,盐穴的建槽速度慢,腔体底部抬升较快,不能满足我国地下储气库建设的需要,迫切需要寻求新的建槽技术加快盐穴储气库的建槽速度。为此,介绍了盐穴储气库溶腔机理,提出了优化造腔参数、扩眼、使用快速工具促溶3种快速建槽技术：①通过数值模拟对造腔循环方式、管柱提升次数、注水排量等造腔工艺参数进行优化;②采用扩眼法加快建槽速度;③应用喷射式、延伸喷射式和软管式3种造腔工具加快建槽速度。现场应用效果表明：快速建槽技术能够加快盐穴储气库的建槽速度,缩短盐穴建库周期,提高盐穴建库效益。     

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我国的西气东输工程从新疆塔里木油田到上海，管线长度达4000公里，为确保对长江三角洲地区安全稳定的供气，就必须在长江三角洲地区建设地下储气库，从而保证在管线故障期间应急供气，同时利用地下储气库调节冬季和夏季用气量的差异，保证长输管线的高效、平稳运行。在长江三角洲地区经地库址选择，目前准备将常州盆地的金坛盐矿用以建设地下储气库。盐穴地下储气库主要选择在盐层或盐兵上，利用水溶方式形成地下溶腔进行储气，选择合适的建库地址要结合地质、水、工程等诸多因素，造腔过程中需要采取一系列控制技术，在造腔过程中还要及时采取声纳测井技术进行跟踪监测，造腔过程的检测及腔体完成后的密封安全性检测是气库能否投入运行的关键。     

基于盐腔时效收敛特征的密集地下储气库群地面变形动态预测

盐岩具有显著的蠕变特性,盐腔在内外压力相互作用下表现出较明显的收缩性。为了掌握密集地下盐穴储气库群地面变形的动态发展规律,在综合考虑影响腔体收敛的多种时效因素（腔体水溶速率、体积收敛系数以及收敛传递率等）的基础上,对盐腔建腔期和运营期的腔体时效收敛函数进行了合理简化,基于腔体收敛传递假设,推导出腔体收敛传递函数,并结合地面沉降高斯分布规律和变形叠加原理,建立起一套较为完整的密集盐岩地下储气库群地面变形动态预测计算模型,提出了基于盐腔时效收敛特征的密集地下储气库群地面变形动态预测方法。实际应用结果表明：①地面沉降平均速率会随着时间的增加由大变小并逐渐趋于稳定;②地面计算点距离盐腔中心越近,初始沉降速率越大,其速率降低得越快。     

盐穴地下储气库气密封检测技术

建设盐穴地下储气库是一项高风险的复杂工程,对盐穴的气密封性有着很高的要求,其密封性检测技术就成为评价建库工程成败的关键。为此,分析了中国建设盐穴地下储气库的特殊性（盐穴储气库的盐层具有矿层层数多、单层厚度小、夹层多、含盐品位低、共生组分多和相变大等特点）,指出了建设盐穴地下储气库工程发生天然气泄漏的主要影响因素（井筒工程因素、地质因素和地面设备因素）,重点论述了建设盐穴储气库钻完井井筒密封性检测技术、水溶造腔过程中腔体的检测技术、首次注气排卤前盐穴完整性气密封检测技术和盐穴地下储气库运行后的评估检测技术。以上技术具有气密封性检测精度高、工期短、能耗低、工序简化及节省投资等特点,对我国正在建设和今后准备建设的盐穴储气库工程具有参考和借鉴作用。     

地下储气库盐穴及盐层固井技术

分析了西气东输地下储气库盐穴及盐层固井存在盐穴无井底、盐层固井、井底温度较高、井眼尺寸大、水泥石长期胶结性能要求高等固井技术难点,采用打水泥塞建立人工井底、半饱和盐水水泥浆体系、提高大井眼顶替效率等技术措施,解决了采卤井老井改造固井技术难题,实现了无井底盐穴固井,通过改进欠饱和盐水水泥浆性能,提高了新腔钻井的盐膏层固井质量。在江苏金坛盐矿完成的6口储气库盐穴固井和8口新腔钻井固井作业表明,该固井技术适合储气库盐穴盐层固井的需要,可以提高固井质量。     

厚夹层盐穴储气库单井双腔可行性分析

我国盐岩地层通常伴有厚夹层,针对厚夹层的盐岩地质条件,采用单井双腔的造腔方式,避开建库层段厚夹层,利用厚夹层的上部和下部盐层资源造腔,可提高盐岩资源利用率,扩大单井有效储气空间。以我国楚州盐矿厚夹层上、下两段盐层为造腔目标,设计单井双腔造腔方案开展模拟预测,对单井双腔建腔的钻井、造腔等工程费用进行测算,并与单井单腔造腔方案对比,结果表明:在特定的地质条件下,单井双腔造腔方案的有效体积为27.8×104 m3,单井单腔方案的有效体积为18.0×104 m3,采用单井双腔比单井单腔增加有效体积约54.4%,增加工作气量41.5%,节约单方建腔投资约21%。因此,单井双腔的造腔方式在储气库空间体积利用及单方地下工程投资等方面具有明显优势,有必要加强攻关研究与推广应用。     

适用于多夹层盐穴储气库的改进Mohr-Coulomb准则

考虑到多夹层盐岩在三轴压缩和拉伸应力状态下破坏强度的差别较大,对盐岩破坏的Mohr-Coulomb准则进行修正,得到改进后的Mohr-Coulomb准则,利用室内盐岩实验数据回归出相应的公式,并与已有的两种准则的计算结果进行对比。建立了多夹层盐穴储气库有限元模型,分析了储气库的埋深、顶跨、顶部盐岩厚度、顶部相邻非盐岩层厚度及弹性模量等参数对储气库最小许可运行压力的影响规律,并对比了改进Mohr-Coulomb准则与已有准则的计算结果。综合研究表明：改进Mohr-Coulomb准则与实验数据具有很好的一致性,能够反映盐岩从三轴压缩应力状态转换为三轴拉伸应力状态时破坏强度变化对储气库最小许可运行压力的影响;储气库最小许可运行压力梯度随着顶跨的增加而增加,随着顶部相邻非盐岩层弹性模量的增加而降低,而顶部盐岩和相邻非盐岩厚度对其影响不显著。