盐穴储气库造腔技术现状与发展趋势

针对盐穴储气库,中国采用以正循环为主的单井对流法造腔,造腔速度慢,建造20×10~4 m~3腔体需要4~5年,且单一的造腔方式很难适应国内地下储气库快速发展的需求,因此需要寻求多种适应中国层状盐层建库的造腔方式,提高造腔速度。基于数值计算及现场应用,阐述分析了各种造腔方式的过程和优缺点,以及反循环造腔、大井眼造腔、双井造腔、双管柱造腔的提速原因。研究表明:反循环造腔、大井眼造腔、双井造腔、双管柱造腔是盐穴储气库造腔技术发展的主要趋势,可有效提高造腔速度。大井眼、双井以及双管柱造腔存在不足及难点,许多关键技术需要进一步攻关。大井眼固井难度大,双井造腔腔体控制及检测难,双管柱造腔过程中生产套管易受卤水腐蚀。反循环造腔技术已在金坛地区成功应用,造腔控制及检测技术较成熟,盐穴造腔速度能够提高20%以上,可有效推进中国储气库建设进程。     

盐穴储气库注水站整体造腔参数优化

针对盐穴储气库水溶建腔的优化问题,综合考虑水溶建腔过程涉及的诸多因素,结合非线性规划理论和水溶建腔的生产实际,建立了多井造腔工艺参数优化数学模型,计算得到最大造腔量和最小回罐量两种多井造腔工艺参数优化方案。研究表明:节约能耗不仅需要降低回罐量,而且需要保持卤水罐较低浓度;在淡水注入量一定的情况下,采用反循环的井越多,造腔量越大,配合高注入量可以显著增加造腔量,但卤水缓冲罐需维持较高浓度,能耗较大;较多地采用正循环,配合较低注入量,可以在满足淡水消耗量和卤水外输量要求下,减少回罐量,使卤水缓冲罐维持较低浓度,降低能耗。采用该模型,合理配置造腔井数并合理分配各井的循环模式、注入工质和注入量等参数,可以得到最优多井工艺参数配置方案,具有较好的指导意义。     

盐穴储气库造腔巨厚隔层处理的新思路

目前,在盐穴储气库造腔过程中,处理不溶物夹层的方式多为使其充分浸泡至弱化后自然垮塌,但对于厚度超过10 m的巨厚不溶物隔层,使其垮塌十分困难,巨厚隔层垮塌的极限跨度可达60 m左右,通过浸泡使其垮塌需要的时间长,造腔效率低,还可能损坏厚隔层下部的造腔管柱。以淮安储气库某井地质参数为例,提出一种在允许巨厚隔层存在的基础上进行造腔的新思路,即在隔层上下分别造腔,上部常规造腔、下部造水平腔,上下部的腔体在水平方向错开分布,以保证巨厚隔层作为下部水平腔顶板的稳定性。模拟结果表明:这种造腔方式比同等盐层条件下可多造约5×104 m3腔体,并且避免了下部造腔管柱被垮塌隔层损坏的风险。此外,提出在地面采用丛式井技术布井,以降低征地和钻机搬家安装费用,并使用移动式钻机优化钻井程序,改善造腔过程中钻井作业的经济性。     

井间距对盐穴储气库小间距对井造腔的影响

中国盐岩赋存的主要特点是夹层多、盐层薄，对于单直井造腔方法有诸多限制，为此提出采用小间距对井造腔方法克服不良地质条件。该方法利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。基于该方法开展不同井间距以及不同腔体连通方式的物理模型实验，探究井间距对腔体最终形态的影响规律。结果表明：井间距较小时，腔体水平方向长度小，未充分利用水平空间；井间距较大时，水平段的腔体溶解速度明显降低，且腔体形态不规则；预制对接井的造腔方法具有更高的成腔速率。实际对井造腔工程中双井间距需依据地质条件与工程需求确定。研究结果为盐穴储气库小间距对井造腔腔体形态设计及工艺参数优化提供了借鉴与指导。（图8，表3，参23）     

金坛盐穴储气库现场问题及应对措施

金坛盐穴储气库采用单井双管油垫法分步式进行造腔。由于地下情况复杂,盐穴腔体在建造期间可能会遇到注水排卤井口泄漏、井筒泄漏、阻溶剂界面异常、造腔管柱故障及腔体泄漏等问题,若不能及时发现并采取应对措施,将会导致阻溶剂界面失控、造腔中断以及腔体体积损失等后果。金坛盐穴储气库通过在造腔实践中解决现场问题,形成了完善的造腔现场应对措施和监控体系,积累了处理造腔突发异常情况的经验,有效地保证了造腔的连续性,缩短了建腔周期,对后续盐穴储气库建设提供了理论依据和技术支持。     

淮安盐穴储气库厚夹层盐层造腔工艺设计

为了充分利用已探明的优质盐矿资源建设盐穴储气库,尽量避免盐层中厚夹层对造腔的影响,需要开展厚夹层盐层条件下的造腔工艺研究。通过造腔试验,明确了厚夹层在造腔过程中是可以垮塌的,其下部盐岩可以造腔。基于盐层地质特征和中国同类项目造腔实践经验,将淮安储气库腔体的理想形态设计为顶底近似为圆锥体、主体为圆台,最大直径位于圆台底部。基于钻井资料,设计了造腔工艺方案并进行数值模拟,思路如下:首先采用正循环方式在厚夹层下部盐岩造腔,然后调整造腔管柱,在厚夹层上下同时造腔,促使厚夹层垮塌;进入造腔中后期,改为反循环造腔,可加快造腔进度。数值模拟与实际应用表明该造腔工艺方案可充分利用造腔段的盐岩,该设计思路可为造腔过程中厚夹层的处理工艺提供借鉴。(图5,参21)     

盐穴储气库造腔设计与跟踪

中国适合建库的地质条件为层状盐岩,造腔盐层段具有厚度小、夹层多、含盐品位低等特点,其地质结构决定了中国盐穴储气库造腔设计不能完全借鉴国外设计经验。根据近十年来盐穴腔体造腔设计和现场实践,首次提出了适合层状盐岩造腔设计关键参数的选取原则,并基于此原则编制了初步造腔设计与调整方案,以指导现场造腔实践,效果良好。在现场造腔跟踪期间,形成了造腔动态分析、阻溶剂界面监控、造腔进度跟踪及声呐测腔等一系列跟踪与监测技术,有效避免和减少了现场造腔异常并及时发现和解决造腔突发问题,保证了腔体在建造期间正常有序。研究成果可为其他盐穴储气库建设提供设计依据和技术支持。     

层状盐岩溶蚀形态特征及主要影响因素

中国盐岩大多以层状产出为主,盐岩地质条件复杂多变,盐层溶腔形态各异,研究层状盐岩溶蚀成腔的形态特征和主要影响因素,可以为优化造腔工程设计、高效建设储气库提供参考。利用金坛、楚州、五里铺及应城等盐矿的盐层地质资料、生产资料、腔体声呐检测数据,从生产方式、造腔排量、埋藏深度、盐岩品位、夹层厚度及地层倾角等方面分析了各因素对盐腔形态的影响。结果表明:金坛和楚州地区盐腔形态较为规则,五里铺腔体形态和应城盐矿盐腔形态不规则,单井对流或双井对流溶蚀形成的腔体形态相近,盐腔的溶蚀形态是多种因素综合作用的结果,其中盐岩品位和夹层是影响腔体形态规则的主要因素,地层倾角是造成腔体偏溶的决定性因素。研究结果可为储气库井位设计和造腔设计提供依据。     

新型节能连栋温室

中国农业大学设施农业工程技术研究中心于 1999年研制成功了一种集造价低,节约土地、可保持作物周年生产等优势于一身的新型节能连栋温室.这种温室采用双层充气膜覆盖、湿帘风机降温系统和国际上先进的分布式网络控制系统,能耗比国际上同类温室降低约 40%,造价与同类温室相比可降低 40%,具有良好的经济适用性.这一新型节能连栋温室已于 1999年 11月在山东省烟台市农科院建成并已投入育苗、花卉的生产以及农科院各所做实验使用. 一、主体结构 尺寸：南北长 96米,东西宽 66米,温室总面积 6400平方米;屋顶高度 5 3米,天沟高度 3 5米,柱…     

盐穴储气库天然气阻溶回溶造腔工艺

盐穴储气库完腔后无法继续使用柴油阻溶剂对不规则腔体进行回溶造腔,因此迫切需要发展天然气阻溶回溶造腔技术。研究了该技术的工艺流程、工艺参数、造腔模拟技术,并在西气东输金坛储气库开展现场试验,效果超出预期:A腔体增加自由体积14 000 m3,腔体上部突出的岩脊发生自然垮塌,排除了后期注气排卤过程中盐层垮塌砸坏排卤管柱的风险。该试验为国内首次腔体扩容及修复试验,对今后盐穴储气库建腔技术的推广及削减造腔成本具有重要的工程指导意义。     

圆钢管型钢再生混凝土长柱轴压下受力性能的分析

【目的】采用有限元分析圆钢管型钢再生混凝土组合长柱在轴向荷载作用下的受力性能,为其工程应用提供技术支持。【方法】在前期试验的基础上,结合非线性分析理论,采用Abaqus有限元软件对圆钢管型钢再生混凝土组合长柱的轴压性能进行数值模拟,观察试件的破坏过程及特征,获取其应力云图及轴向荷载-应变曲线;并在此试验结果的基础上,对长柱进行了有限元参数拓展分析。【结果】随着钢管径厚比的增大,长柱试件承载力降幅约为6.0%,且刚度明显降低。增大型钢配钢率时,其承载力提高了4.4%左右,但延性提高明显。随着钢管和型钢强度的增大,长柱承载力提高幅度为4.3%和4.5%左右,对试件变形能力的影响不明显。此外,提高再生混凝土强度,长柱承载力提高幅度最大可达13.9%,但其延性性能降低。【结论】利用Abaqus模拟圆钢管型钢再生混凝土组合长柱的轴压受力性能是可行的,同时也表明该组合柱具有较高的承载力和良好的延性变形能力。     

回声法检测盐穴造腔气水界面波形的数值模拟

回声法检测盐穴造腔气水界面具有操作方便、成本低等特点,能够有效控制腔体形态,然而盐穴造腔过程中环空状况复杂,波形识别难度大,导致回声法检测造腔界面存在精度不高的问题。为准确识别盐腔界面检测波形,首先利用Gambit软件建立了回声法检测盐穴造腔氮气-卤水界面数值模型,再利用Fluent软件数值模拟了回声法检测盐穴造腔氮气-卤水界面波形,给出了环空尺寸固定、缩小、扩大3种条件下的氮气-卤水界面检测波形特征。研究结果表明:在不同环空状态下,压力波曲线各有鲜明特征,由此可以利用回声法对盐穴造腔界面进行精确识别。研究成果对盐穴造腔回声法界面检测具有重要的理论与实践指导意义。     

伊位克鲁迈拉定向井井身结构优化

为提高鲁迈拉钻井效益,降低施工风险,减少非生产时间,开展了伊拉克鲁迈拉油田井身结构优化。采用由内而外、自下而上的设计方法,根据地层压力情况,结合地质特点和施工难点,确定了一开进入Dammam层顶6m,二开进入Sadi层8～15m,三开钻过储层50m完钻的三层套管井身结构。根据鲁迈拉油田开发实际需求和后续作业管柱尺寸,确定各开次钻头和套管尺寸。通过套管柱安全性分析发现,采用L80级套管既要满足施工操作,又要满足抗外挤安全系数不小于1.125、抗内压安全系数不小于1.10、抗拉安全系数不小于1.25的技术需求,且各开次管柱均可顺利下入。通过该项技术在25口井上的成功应用,平均建井周期缩短15.33d,平均非生产时间比例降低了8.6个百分点。研究结果表明,伊拉克鲁迈拉油田井身结构优化技术,解决了多层漏失、大段页岩坍塌、含硫水侵等问题,确保了复杂地质条件下的安全钻进。该技术有助于提高鲁迈拉整体钻井技术水平,具有广阔的市场前景和推广价值。     

基于分形理论的盐岩储气库腔底堆积物粒度分布特征

国内盐岩储气库由于建库盐层本身地质特点,在造腔结束后,底部一般会堆积大量的不溶物,既浪费了部分有效库容,又为整体建库施工带来诸多不利。为科学评价储气库腔底堆积物,合理采取后续作业处理措施,需要对其分布特性进行研究。首先对其形成过程和存在影响进行了分析阐述,并通过室内实验获取了堆积物岩样,然后利用实验测定了粒度分布数据,最后采用分形分布理论研究其粒度分布特征。结果表明:在双对数坐标系下,腔底堆积物颗粒尺寸与累积数量呈线性关系,即其粒度分布具有分形特点,且分布分形维数可作为描述其粒度分布的特征参量,用以反映颗粒的均匀程度与集中性。研究成果可为堆积物体积评价、后续作业处理措施布置以及腔体库容计算提供理论参考与借鉴。     

热处理-注蜡联合处理对大果紫檀材性的影响

以红木大果紫檀(Pterocarpus macrocarpus Kurz.)为试材,对其进行热处理、热处理-注蜡联合处理,研究不同处理方式对大果紫檀颜色变化、力学性能、平衡含水率及尺寸稳定性的影响。结果表明:长时间注蜡处理加深了木材颜色,所有处理方式中热处理-注蜡联合处理材颜色变化最大,热处理-注蜡联合处理材抗弯强度降低最小,注蜡有助于提高木材的抗弯强度;热处理-注蜡与150℃、3 h热处理后木材的平衡含水率大体相当,与未处理材平衡含水率相比降低了约13%;4种处理条件都能提高木材的尺寸稳定性。与未处理材相比,低湿度(35%)条件下180℃、3 h处理后试件弦向膨胀率降低幅度最大,约为37.8%,130、6 h热处理-注蜡后试件的膨胀率降低幅度约为30.0%;高湿度(90%)条件下180℃、3 h热处理后试件降低了约21.7%,130、6 h热处理-注蜡处理材降低了约31.1%。经过热处理后再进行注蜡,蜡液更容易进入木材并和木材组分相互作用,相对直接注蜡效果更好。热处理-注蜡联合处理能够有效提高大果紫檀木材的尺寸稳定性,对力学性能影响较小,是一种有效的木材改性技术。     

盐穴储气库造腔过程夹层处理工艺——以西气东输金坛储气库为例

国内盐穴储气库造腔层段岩性复杂,不同深度存在不同厚度的夹层,夹层厚度从1 m至10 m以上,造腔结果相差较大。以金坛储气库8口造腔井为例,通过造腔参数分析,研究不同夹层处理工艺下的造腔效果,总结出多夹层盐岩段造腔工艺技术方案:使油水界面在夹层上部且距离夹层至少3~4 m;当油水界面在夹层下部时,控制油垫厚度小于0.1 m且腔顶直径不要太大;当前阶段油水界面位于夹层下部且腔体需要扩容时,将油水界面调整至夹层上部;当处理腔体下部夹层时,使内管位于夹层下部,至少在夹层位置。上述技术方案可为其他盐穴储气库建设提供参考和技术支持。     

滚筒式松散回潮机存在的问题及改进对策

针对滚筒式松散回潮机在生产中存在的烟叶松散程度不够、造碎大、指标均匀性偏低、能耗偏高等问题,进行了论证和分析,得出设备优化改进的理论推论,并在试验线松散回潮机上进行验证,具体是将试验设备模拟添加预松散设备,循环热风改为下进风方式,抽废气位置设在入料口上端。验证结果表明,使用改进后的设备松散率在99.60%以上;平均碎片量降低了39.60%,滚筒内部温度和出口水分的均匀性大幅提高,能更好地保证松散回潮烟叶质量指标的均匀性,降低能耗。     

盐穴储气库水溶造腔的影响因素

盐穴储气库由于其吞吐量大,注采灵活等优势受到越来越多的关注。大量腔体的完腔数据显示,盐穴储气库的完腔体积与初始设计体积存在一定差距,因此保证盐层利用率达到最大化尤为重要。结合金坛盐穴储气库水溶造腔实例,详细分析了井下异常情况以及地面临井的相互影响这两大因素在造腔过程中对腔体体积的影响,认为建槽期腔体直径、夹层的存在以及腔体偏溶、井眼轨迹偏离等因素对造腔有较大影响。提出造腔过程中应在建槽期充分扩容,制定有效的夹层处理方案并监控各动态参数,防止造腔过程中出现偏溶以及管柱脱落等异常情况,从而保证盐层利用率最大化。(图8,参24)     

盐穴储气库造腔过程动态监控数据分析方法

为保证储气库造腔正常进行,需持续对造腔过程中的各项生产动态数据进行监控分析,及时发现问题并采取相应措施。对造腔过程中监测到的压力排量、排卤浓度、形态体积等生产动态数据实际值与计算的理论值进行对比,通过分析两者的差异性与油垫深度、两管距、不溶物蓬松系数等造腔参数之间的关系,形成了一套根据生产动态数据判断造腔参数是否异常的方法。如果造腔过程中造腔内管脱落,会出现油垫压力实际值大于理论值,排卤浓度实际值小于理论值的现象;若油垫上升,则油垫压力实际值小于理论值,排卤浓度实际值大于理论值。结合声呐测腔数据,用生产实例对该方法进行了验证,对分析造腔过程是否偏离设计方案具有重要的指导意义。     

移动云环境下多DAG节能调度算法

移动云环境下多DAG节能调度MEO与MES算法主要是基于智能手机能耗模型,通过充分合理地利用集群任务间的松弛时间,在执行任务许可的情况下,通过任务合并的方式尽可能减少服务器的使用数目并降低传输能耗,最终实现总能量的节约与开销。特别是随着任务数的增多,MEO算法与MES算法更能突显节能的效果,其最高节能效果可达20%以上,节能优势最明显。