盐穴储气库水溶建腔机理研究

盐岩腔体溶蚀过程是发生在边界层内的溶腔固壁表面与溶液之间的物质交换动态平衡过程，根据盐岩的水溶建腔机理建立数学模型，可以为盐穴储气库的水溶建腔设计提供理论依据。根据物质平衡原理及Fick扩散定律，建立了盐岩溶蚀物理模型；根据流体力学基本原理、对流扩散理论及物质平衡原理，建立了溶腔溶质传输-流体流动数学模型，可求解溶蚀过程中腔体内流体的浓度场和流动速度场分布；根据盐岩溶蚀机理研究，推导出盐岩溶解速度方程，可求解溶腔动边界。用该数学模型进行数值模拟得到的溶腔形态与物理模拟结果吻合较好，能够正确描述盐穴储气库水溶建腔的基本规律，可以用于指导水溶建腔的工程实际。图3表1参6     

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为保证我国西部天然气对长江三角洲的江苏省、浙江省、上海市等安全、稳定供气，并满足这些省市的用气量变化需求，决定在该区建设足够容量的地下储气库。文章介绍了利用该区金坛岩盐构造建造盐穴储气库的建库原则、建库地质条件、水溶采卤处理、盐穴设计等。同时还介绍了应用模拟计算设计方法进行计算所取得的盐穴设计几何高度、平均直径、最大高宽比，以及在运行压力范围内安全围岩矿柱宽度等重要参数。     

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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。     

盐穴储气库注—采气过程中溶腔压力和温度的估算

地下储气库在连续的注气-采气过程中,储气库内的温度和压力将不断变化,这种变化反映到井口就是气体压力的波动,而储气库井口气体压力是确定其地面工艺设备的选型和流程的关键参数.针对盐穴储气库的特点,介绍一种利用刚性容器的变质量理论计算库内的气体温度和压力的方法.     

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双平方根（DSR）方程为波动方程偏移提供了一种新的理论框架。基于“沉降观测”概念的DSR方程叠前深度偏移已经成为了一类重要的地震波成像方法。与单程波方程偏移方法相比，其计算效率要高很多，便于输出角度域的共成像道集，有利于开展波动方程偏移速度分析。DSR方程全偏移方法对计算机条件要求太高，且对地震勘探中大量存在的窄方位三维地震数据不太适用。文章结合DSR方程叠前深度偏移的波场传播算子与成像条件，讨论了它在窄方位三维地震数据成像中的应用问题，对比分析了几种稳相近似DSR方程偏移方法的特点与适用条件。数值试例表明，基于DSR方程的窄（共）方位角叠前深度偏移方法对盐丘（或礁体）、古潜山等复杂构造具有很强的成像能力，值得在石油天然气勘探中推广应用。     

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文章以夏子街油田三叠系油气藏为全他油气藏油井气窜特征及其机理。该油气田由于是开发初期,注水工作滞后、初期采油速度偏亮、地导征降快等因素丰起气顶气窜。通过对气窜的研究,结合数值模拟技术和类比法,确定了油气藏油井气窜的划分标准,建立了油藏油井气蓉机理模型和气顶气窜类型。研制了一套适合本油气田气窜气量的劈分方法,并讨论了气顶气窜以及气顶不同的开发方式对油藏的影响。     

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建设天然气地下储气库具有优化供气、减小于线和压气站投资、调节季节用气、事故应急、战略储备,以及避免油气田初期资源浪费等好处。中国的第一个天然气地下储气库是大庆油田1965年正式投运,1985年食用的萨中东2－1地下储气库。文章介绍大庆油田天然气储气库库址优选标准和从大庆油区优选出的可用于地下储气库改建的喇嘛甸含油气构造、朝51含气构造、四站含气构造。分别对这些油气构造从构造特征、储层特征、盖层隔层密封性、库容等方面进行了地质论证,并计算了储气库库容。其中的喇嘛甸北块天然气地下储气库是目前中国唯一正在运行的地下储气库。     

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回顾了国外盐穴60年的应用历史，包括早期发展、主要用途、特殊用途以及出现的问题等；综述了盐穴应用的发展状况以及各类用途目前在世界范围内的应用状况；展望了盐穴应用的发展趋势。为我国正在开展的江苏金坛盐穴储气库的建设，以及今后其他盐穴的进一步科学有效利用提供了借鉴。     

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世界天然气蕴藏量十分丰富，但分布不均。一些富产天然气的产气区，远离大量使用天然气的消费城市，同时城市生活用天然气量随季节变化而波动，出现用气的高低峰值。因此，建造天然气地下储气库是削峰填谷，保证安全供气的有力手段。早在１９１６年，美国就利用废弃气田建...     

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本文利用稳定流方法得到的喇嘛甸油田油气过渡带砂岩的气驱油和油驱气两个系统的相对渗透率曲线,对解释油气过渡带渗流特征有一定的参考价值。     

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建设地下盐穴的盐矿主要有两种：盐丘和薄盐层。薄盐层中经常含有平面上连续分布的夹层和散布的杂质。这些夹层和杂质主要有石膏、泥页岩、白云石和石灰石。我国江苏金坛盐矿即属于该类含有夹层和杂质的薄盐层，与盐丘相比，含有夹层和杂质的薄盐层以下特点：①不同岩性的夹层造成盐腔剖面上岩性的变化；②盐层几何尺寸横向大，纵向小。文章主要介绍了国外运用解析方法和数值分析的方法确定含有夹层的薄盐层中盐穴储库运行压力的方法，主要认识是：①最大运行压力与盐层和夹层的破裂压力有关；②最小运行压力要保证盖层不发生坍塌，盐腔体积不发生大幅度减小；③周期性变化的运行压力会引起地应力的变化，导致不同岩性层位形变不同，甚至发生整体滑移。     

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随着我国西部天然气于2003年底开始向上海市供气，建设地下储气库以保证长江三角洲地区和西气东输管线沿线城市的有效、安全用气已刻不容缓。介绍了在盐层中建设储气库采用的水溶采卤技术：通过向溶腔中注入淡水，降低卤水浓度，溶蚀岩盐，使得溶腔不断扩大。为保证储气库长期安全、稳定地运行，必须在建腔过程中控制其形状，使之具有一定的力学稳定性。通过机理分析与模拟实验研究，探索了溶腔形状控制机理，以及在盐层中建设储气库的形状控制技术。     

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在调研国外盐穴储气库相关资料的基础上，对用盐穴建设地下储气库的工艺工程、方法进行了探讨，内容包括：盐穴储气库的建造工艺过程；盐岩的特性；盐对固井水泥的影响；水溶采矿模拟研究结果；影响盐穴稳定性的主要因素；建造岩穴储气库的工艺方法；盐穴储气库运行压力的确定方法；盐穴储气库完井技术要点；国外盐穴储气库建造实例等。可为今后我国建设地下盐穴储气库提供参考。     

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碳氢化合物属于易燃易爆危险品，国内外对于生产、运输、储存碳氢化合物都有严格的规定。文章对国外使用地下盐穴储库储存碳氢化合物的安全要求进行了综述，主要包括7部分内容：①相关法律规定，碳氢化合物达到一定的储存量要执行相应的安全规定；②地面选址；③盐腔的密封性；④钻井完井；⑤地面设备和工艺；⑥生产工艺和流程；⑦对生产运行中潜在的风险（操作失误风险、自然灾害风险、设备故障风险）进行评估并制定防范措施。     

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随着“西气东输”工程的实施，在长江三角洲地区建设天然气长输管线的配套设施——储气库已势在必行。通过库址比较，目前位于江苏省金坛盐矿的盐层被认为是建设地下储气库的首选目标。盐穴储气库的垫气量随储气库的深度和运行压力区间的不同而有所不同。通过预测，江苏金坛盐穴储气库的垫气量约占总库容量的33％。若按常规使用天然气作为垫气，对一座年供17×108m3工作气规模的储气库群，其垫气费用将占储气库总投资的28.5％。若使用价格更低廉的惰性气体作为垫气，将能够节省总投资的16.7％。文章介绍了法国用惰性气体替代天然气作储气库垫气的经验，并针对江苏金坛盐穴储气库用氮气替代天然气作垫气进行了具体的技术、经济探讨。     

金坛盐穴储气库定向井固井技术

金坛储气库二期二阶段为了提高盐岩资源利用率,实现达容达产,改变以往直井钻井方式,采用了丛式定向钻井建库模式,容易导致井径不规则,套管居中度也很难保证。另外,盐层埋深较浅,低温盐水水泥浆稳定性差、失水量不易控制、抗压强度发展慢;二开井段易发生漏失,水泥不能返至地面,给固井质量带来不利影响。笔者结合盐穴储气库对固井的要求,开展了低温高强盐水水泥浆、增黏盐水隔离液及配套固井技术研究。研究结果表明,低温高强度盐水水泥浆浆体稳定性好,抗压强度发展快,后期强度高,满足了盐穴储气库定向井水泥浆体系的需求;增黏盐水隔离液,配合定向井套管居中等技术措施,提高了在"大肚子"及不规则井段的顶替效率,预防固井施工憋堵;采用低排量顶替技术保证了水泥浆返至地面,盐层段有效封固。该盐穴储气库定向井固井技术在金坛储气库二期二阶段现场应用11井次,固井质量显著提升,为其他盐穴储气库固井提供了借鉴。     

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。