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。     

基于可靠度理论的地下盐穴储气库矿柱稳定性

基于摩尔库伦准则建立盐穴矿柱失效函数，采用蒙特卡洛抽样法分析储气库矿柱安全可靠性，打破了传统方法难以对储气库可靠性具体量化的局限性。应用该方法计算了国内某盐穴储气库矿柱的可靠性指标和失效概率，结果表明：矿柱的失效概率随着盐穴埋深增加和夹层数增多而增大，随着储气库内压增大和矿柱宽度增大而减小；盐穴储气库的矿柱宽度对矿柱可靠性影响最大，在保证资源使用率最高的情况下，应尽量保证盐穴矿柱宽度／盐穴直径（跨径比）大于2；建议造穴时尽量采用埋深浅、夹层数少的优质盐岩层；储气库宜采用较大运行压力的运行模式，运行期间尽量减少低压运行时间。（图7，表3，参14）     

盐岩变形参数确定方法

为更加准确地确定盐岩变形参数,利用弹性力学理论推导出常规三轴压缩试验确定盐岩变形参数的计算公式。对某地下盐穴储气库区盐岩试样进行单轴、三轴压缩试验,对比分析两种试验方法获取的盐岩变形参数结果;并研究以单轴压缩试验为依据确定盐岩变形参数时,应力-应变曲线不同变形段的选择对变形参数的影响。结果表明:当采用初始弹性变形阶段的应力-应变增量求取盐岩变形参数时,利用三轴压缩试验方法所得到的结果更接近实际;以单轴压缩试验为依据确定的盐岩弹性模量及剪切模量与实际有较大误差,对应抗压强度5%~10%弹性变形段参数结果较10%~30%弹性变形段参数结果更为准确。研究成果可为合理确定盐岩变形参数提供参考依据。     

盐岩地层地应力测试方法

盐岩地层地应力是储气库形态设计、运行压力区间确定的重要影响因素,为了获得盐岩地层地应力参数,采用水压致裂法和多极子阵列声波测井计算盐岩地层地应力。针对盐岩的非渗透性特点,水压致裂法增加了回流工艺,在多个操作参数下进行多期裂缝重张测试,利用不同数据分析方法计算盐岩最小主应力得到了统一结果,误差低于5%。结合多极子阵列声波测井,分析了盐岩地层各向异性,依据密度测井资料和弹性波动理论,计算了地层水平主应力。阵列声波测井计算结果与水压致裂测试结果一致,测试盐岩地层中3个主应力值接近,为该地区盐穴储气库建设和优化设计提供了可靠的依据。     

盐穴地下储气库井口破裂火灾事故危险分析

盐穴地下储气库井口设施一旦发生泄漏,即可能引发火灾或爆炸事故,因此研究盐穴地下储气库井口火灾事故危险具有重要意义.采用喷射火危害模型分析了盐穴地下储气库井口破裂火灾事故危险,建立了井口破裂模式下的气体泄漏率和损失气体体积的准瞬态计算模型,预测结果能够反映井口破裂泄漏的实际情况.同时,基于热通量伤害准则,给出了危害半径的计算公式,分析了危害半径与盐穴压力的关系,即灾害半径随盐穴运行压力的增加而增大,由此提出在储气库安全设计阶段需要留出必要的安全距离,并制定相应的防范措施.该研究结论可为盐穴地下储气库泄漏后果评估提供重要参数和技术支持,并可为减少事故损失提供理论指导.     

金坛盐穴储气库地质力学评价体系研究进展

基于盐穴储气库所在目标地层的地质特征、物性参数及运行参数等,建立盐穴储气库的地质力学模型对盐穴围岩响应规律进行研究,是目前盐穴储气库运行参数优化及安全评价的主要方法之一。通过对盐穴储气库地质力学评价中的岩石力学参数获取、地质力学模型建立及安全评价指标体系的国内外研究进展进行综述,并结合金坛盐穴储气库实际情况,对盐穴储气库地质力学评价体系的应用效果进行了验证。同时,根据金坛盐穴储气库后期发展面临的技术难题,对盐穴储气库地质力学评价体系进行了展望。     

金坛盐穴储气库腔体畸变影响因素

金坛储气库在建设过程中,腔体不同程度地存在形状不规则的特点,分析腔体形态发育情况,找出腔体形态畸变的关键因素,并在后续造腔过程中加以控制,对于保障储气库经济效益和安全生产具有重要意义。基于金坛储气库的地震、测井和造腔数据分析,从地质和工艺两个方面出发,研究了多种因素对于盐穴形态变化的影响,结果表明：金坛储气库盐穴所处的构造位置、夹层的展布、不溶物的分布对盐穴的畸变无明显影响;而夹层数量和夹层厚度是影响盐穴形态的主要因素;溶腔速率的增大,会导致盐穴畸变;油垫层的位置和厚度会影响盐穴的形状;停井静溶期间,因卤水很快达到饱和,对腔体形态不会产生影响。目前,国内对于该问题的研究尚属空白,处于探索阶段。（图8,表2,参6）     

含泥岩夹层盐穴储气库的爆炸动力响应数值模拟

为了探讨含泥岩夹层盐穴储气库在可燃气体爆炸作用下的稳定性,利用有限差分软件FLAC^3D,建立盐穴储气库的数值模型,分析爆炸载荷作用下含泥岩夹层盐穴储气库的动态响应,包括储气库围岩的应力状态变化、地震动幅值及稳定性等。结果表明:在可燃气体爆炸载荷作用下,泥岩夹层与盐岩中应力变化基本一致,不存在明显的薄弱部位;人工拟合爆炸波对洞室围岩的冲击作用比三角形爆炸波作用强;可燃气体爆炸作用对洞室围岩破坏的影响有限,随洞室深度的增大迅速衰减;深埋盐穴储气库比浅埋洞室抵抗爆炸作用的能力更强,有利于储气库洞室的稳定性。     

盐穴储气库单腔长期注采运行分析及注采压力区间优化——以金坛盐穴储气库西2井腔体为例

西气东输金坛盐穴储气库建设于地质条件复杂的层状盐层中,耗资巨大且有一定的使用期限,因此,确保腔体在安全稳定运行的前提下,尽量增加其工作气量,意义重大。以西气东输金坛盐穴储气库的盐矿老井西2井腔体为例,通过声纳数据对比分析,发现在目前的注采运行方式下存在一定程度的效益浪费,因而利用数值模拟方法校核了盐岩的蠕变参数,并利用修正后的参数对注采最小气压和最大气压进行了优化,增加了单腔工作气量,提高了经济效益。     

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。