荷兰盐穴型地下储气库简介

地下储气库建设已经成为21世纪天然气工业发展的一个重要组成部分,盐穴型地下储气库以其独有的优势成为地下储气库的重要类型。介绍了荷兰首座盐穴型地下储气库的建设及设计参数。     

江汉盆地黄场盐穴地下储气库稳定性分析

江汉盆地黄场盐穴地下储气库已经进入溶腔阶段,针对腔体内天然气的压力高于周围地层压力时,可能出现天然气向周围地层中的渗漏隐患,在对黄场地区潜二段盐岩的地质特征、王58储气库蠕变试验、水密性实验以及王储6井气密性试验综合分析的基础上,对运行压力、腔体直径、安全矿柱等参数进行了优化,解决了储气库运行过程中压力差过大、安全矿柱过大或者过小等问题,同时兼顾了盐穴地下储气库安全性与经济性。     

盐穴储气库动态注采过程的数学模型及应用

提出描述天然气地下盐穴储气库动态注采过程的数学模型,其中包括实际气体性质、盐层中内气体的对流换热、任意连续注采循环时天然气压力和温度随时间的变化。模型可应用于储气库的设计规划,可对各种储气方案比较,并从中选出最佳运行方案。     

基于可靠度方法的盐岩地下储气库腔体收缩风险分析

由于腔体收缩导致的储气库可用体积减少是盐岩地下储气库在运营阶段的常见风险类型之一,严重时会造成腔体围岩破损甚至坍塌破坏,引发重大事故灾害。针对盐岩地下储气库在运营过程中可能发生的腔体收缩事故,通过力学分析推导出无限、理想盐岩体中恒定内压下球形腔体在盐岩稳态蠕变阶段的体积收缩率公式,并结合腔体收缩风险的分级标准建立盐岩介质中球形腔体的体积收缩的极限状态方程;然后通过可靠度分析法计算各参数为正态随机分布时腔体收缩各级风险的发生概率,分析地应力与腔体内压差值与各级风险发生概率之间的变化规律;最后讨论若将围岩的弹性变形、初始蠕变变形以及加速蠕变变形考虑在内时对计算结果的影响,为我国盐岩储气库的运营管理提供理论参考。     

极端风险因素影响的深部层状盐岩地下储气库群运营稳定三维流变模型试验研究

盐岩因其非常低的渗透特性与良好的蠕变行为被公认为能源储备最理想的介质。为有效反映不同采气速率、注气速率、运行低压、运行高压、储库失压、储气压差以及储库间距等极端风险因素对盐岩地下储气库群运营安全稳定的影响,采用满足流变相似条件的盐岩储气库介质模型相似材料,对江苏金坛深部层状盐岩地下储气库群的运营稳定进行三维流变地质模型试验。试验结果表明：(1) 洞腔径向位移和径向应变随着注、采气速率的增加而逐渐增大;(2) 洞腔随储气内压的减小而不断向洞内收敛变形,随储气内压的增大而不断向洞外扩张变形,当储库采气降压到3 MPa或注气升压到22 MPa时,洞腔出现加速蠕变现象;(3) 相邻洞腔位移随着储气压差的增加而增大,当储气压差达到9 MPa时,洞腔出现加速蠕变现象;(4) 储库群之间存在明显的相互影响,洞腔位移随着储库间距的减小而增大;(5) 当盐腔突然失压时,洞周径向位移和径向应变瞬间突然增大。因此,为保证盐岩地下储气库群的安全运营,建议储气库群的最大采气速率应小于0.65 MPa/d,最大注气速率应小于0.75 MPa/d;储气库群的最低运行气压应大于3 MPa,最高运行气压应小于22 MPa;相邻储气库间的最大储气压差应小于9 MPa;储气库之间的间距应大于1.5倍储库最大直径。这些研究成果可为盐岩地下储气库群的运营安全控制与管理提供重要的试验依据。     

建设地下盐穴储气库的可行性及关键技术

阐述建设地下盐穴储气库的必要性,分别从地下盐岩矿床的物理、化学特性,盐穴储气库的经济性和环保性,盐穴储气库建设技术的可行性3个方面分析了在盐岩层中建设天然气地下储气库的可行性。介绍了腔体形状控制、套管选材及设计工艺和腔体形状测量等地下盐穴储气库建设中的关键技术。     

盐穴储气库腔体收缩风险影响因素的敏感性分析

 如何有效减少盐穴储气库在运营过程中的有效体积损失以延长储气库的使用寿命是运营和管理部门非常关心的问题。从宏观角度分析腔体的地层、设计和运行各参数对我国盐穴储气库腔体收缩风险的影响,归纳出7个可能影响因素并分别对其影响趋势进行预测,然后采用单因素敏感性分析方法,通过数值模拟计算结果的对比分析得到这7个可能影响因素对腔体体积收缩率的敏感度系数,并基于运行工况因素的敏感性系数值,提出盐穴储气库在运营过程中运行工况发生变化时腔体年体积收缩率的预测方法。结果表明除了盐岩本身的蠕变特性参数,从宏观角度分析,相邻腔体运行模式、单周期内低压运行时间比例和腔体高径比是盐穴储气库腔体收缩风险的敏感因素。因此,在腔体的建设和运营过程中,采用邻近腔体同采同注的运行模式,尽量减少低压运行时间,同时合理控制腔体的成腔形状,可以有效控制腔体的体积收缩变形。     

盐穴储气库地面沉降监测与分析

盐穴地下储气库通过地下盐矿开采、溶蚀形成的地下空间,进行天然气的储存。在储气库的运营过程中,由于盐岩蠕变,腔体体积收缩会产生地面沉降或地面塌陷。在储气库运营过程中建立地面沉降监测网,捕捉因地层蠕变产生的地面沉降具有重要的意义。详细地介绍了我国第一个盐矿储气库的地面沉降监测,并分析运行过程中的地面沉降变化规律。分析揭示,监测数据与腔体体积的收缩具有较好的吻合性。     

盐岩地下储气库地表沉降风险失效概率的计算分析

盐岩地下储气库在运营过程中,因盐腔蠕变体积收缩引起地表沉降变形,从而对盐矿区地面设施(如建筑物、桥梁、路基等)产生不良影响,为了评估该影响,建立盐岩地下储气库地表沉降风险失效概率的计算方法,即：首先通过数值计算获得盐岩储气库的体积收缩率,然后通过SRAKA SCHOBER矿山法获得盐腔体积收缩引起的地表沉降,并建立地表沉降风险功能函数表达式,最后采用基于随机变量的蒙特卡洛方法可计算获得盐腔体积收缩引起的地表沉降风险失效概率。将该方法应用于金坛盐岩地下储气库,有效获得储气库体积收缩引发的地表沉降对盐矿区地面建筑的影响,为储气库区地面设施风险安全控制提供理论依据。     

盐岩储气库寿命预测的马尔可夫模型研究

盐岩地下储气库因其良好的使用功能,愈发被世界各国所采用,因此,对盐岩储气库运营期的风险分析与寿命预测具有重要的理论意义和工程应用价值。客观存在的诸多不确定性因素导致很难采用确定性方法对其进行研究。马尔可夫概率预测模型能够以概率的形式反映出系统的不确定性,因而计算结果更为客观、可靠。将马尔可夫理论引入到盐岩地下储气库风险分析与寿命预测中,以国内某盐岩地下储气库为例,建立其马尔可夫模型,基于随机力学的方法,通过数值模拟计算及可靠性分析得出了储气库运行状态转移概率矩阵;利用转移概率矩阵,并根据马尔可夫模型中的吸收状态和平均吸收时间的概念对储气库进行寿命预测,取得了较好的预测效果。