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）     

盐穴储气库腔体形态控制新方法

根据盐穴溶腔过程中腔体形态控制的工艺原理,假设腔内气液不相溶,初步建立了以氮气作为保护层材料时气液界面深度的计算模型,给出了腔体内气水界面稳定时的井口注气量计算模型.以金坛某井盐穴储气库的造腔为例,计算了以氮气作为保护层材料时,该井所需的氮气注气量和气水界面深度.从材料费用角度对比分析了氮气和柴油作为保护层材料时的经济成本,结果表明,氮气作为保护层材料可大大降低储气库的建库成本.     

盐穴储气库溶腔排量对排卤浓度及腔体形态的影响

为了研究盐穴储气库溶腔过程中不同排量对排卤浓度及腔体形态的影响规律,通过对溶蚀速率公式的推导及变形,分析了排量与排卤浓度及造腔体体积的相关性,而后利用Win Ubro造腔数值模拟软件建立了理想的腔体模型并赋予其一定的假设条件进行对比分析。为了验证所得结论的可靠性,对金坛现场溶腔井进行数据统计与整理,对各个溶腔阶段进行对比与分析,并以部分井的典型阶段为例进行详细分析,所得结论与理论分析一致,即溶腔时注淡水排量越小,排卤浓度越高,腔体形态越规则。     

盐穴型地下储气库建设与声纳测量技术

利用声纳测量技术对在建的盐穴腔体的形状和体积进行及时测量和评价,是保证盐穴腔体按设计形状和设计体积建造的必要手段和措施。介绍了声纳测量技术在盐穴型地下储气库建设中的作用、基本工作原理和声纳测量设备的基本构成,并对目前我国首次建设的金坛盐穴型地下储气库施工中引进的德国SOCON公司声纳测量设备的基本参数进行了介绍。     

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）     

盐穴地下储气库失效分析与预防措施

阐述了盐穴地下储气库失效的概念,确定将泄漏和传输能力下降作为盐穴地下储气库的2种失效模式;回顾了国内外盐穴地下储气库的失效事故,分析了失效原因,并对套管失效和盐岩蠕变等失效原因进行了详细分析;提出了盐穴地下储气库失效的预防措施,包括定期对注采井、套管及水泥环胶结的状态进行检测,加强注采井动态参量的监测,完善运行数据管理程序,开展盐穴体积收缩率的预测工作,在储气库设施和城市之间设置监控井等。     

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。     

盐穴储气库在新型电力系统的发展机遇

中国某省在盐穴储气库老腔改造领域取得一定成果,部分盐穴老腔改建后由于工作气量小、垫气成本高,不适于储存天然气用于管网调峰。然而地下盐腔仍是非常重要的战略资源,若将其建设成压缩空气储能电站,则可用于谷电阶段电力资源的储存。根据国外成功案例,结合中国某省地下盐穴老腔的具体情况,计算改建储能电站的具体参数,并对老腔改建储能电站的经济性进行分析。结果表明：X1地下老腔可储存能量3.07×10⁶ kW·h,考虑实际情况单一注采周期可发电17.49×10⁴ kW·h。在“双碳”背景下,盐穴储气库改建储能电站若能在提升技术的同时,探索建立合适的商业模式,则有良好的发展前景。(图3,表1,参20)     

盐穴地下储气库的建设与运行特征

地下储气库在调峰保供中发挥着不可替代的作用。盐穴地下储气库属于洞穴型储库,在建设方面具有建设周期长、投资高、工艺技术复杂等特点,但其无需达容时间,可边建设边投产,垫底气比例低且可完全回收。盐穴地下储气库具有采气能力大、注采气灵活、天然气耗损率低等运行特征,不仅能够满足常规季节调峰需求,也能满足日、小时调峰及应急调峰需求。通过分析国内外盐穴地下储气库建设运行数据,梳理金坛地下储气库在实际运行中发挥的重要作用,针对盐穴地下储气库功能定位进行思考,为盐穴储气库的进一步优化合理发展提供参考。     

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.     

盐穴地下储气库注采过程热工参数的计算

提出了一个描述天然气盐穴地下储气库注采动态过程的数学模型.该模型包括实际气体性质、盐层与库内气体的对流换热,可求出任意连续注采循环时天然气压力和温度随时间的变化.该模型可应用于储气库的设计规划、各种储气方案的比较和判断水化物形成的危险范围等.     

盐穴地下储气库大尺寸管柱造腔方式效果分析

为了研究大尺寸管柱造腔方式在我国特殊地质条件下的适用性,以我国某盐矿多夹层含盐地层为造腔目标,设计多套造腔地质方案开展模拟预测,分析其现场应用的可行性,并对造腔速率、耗电量等进行对比分析,同时对单井建腔的钻井、造腔、注气排卤等工程费用进行测算。结果表明:在特定的地质条件下,建造单腔有效体积38×104 m3的盐腔,大尺寸与常规尺寸造腔管柱组合的造腔方式相比,可以节约工期约30%,降低能耗约58%,节约单井建腔投资约17%。因此,大尺寸造腔管柱组合的造腔方式在加快造腔进度、节约成本、降低能耗方面具有明显优势,有必要加强攻关研究与推广应用。     

盐穴地下储气库注采系统软件的开发

将盐穴天然气地下储气库井筒、溶腔和周围盐层视为一个系统,提出描述注采动态过程相互耦合的数学模型及求解方法,并开发了相应的数值计算软件.该软件可用于地下储气库的设计规划、各种储气运行方案的比较和判断水化物形成的危险范围等.     

盐穴储气库井口水合物生成的影响因素

介绍了储气库井口的水合物生成条件,分析了井口温压变化规律及天然气各组分对水合物生成的影响.分析结果表明,储气库溶腔建腔过程中形成的残留水以及运行过程中连续的注采循环为井口水合物的生成提供了条件;天然气中各主要组分对水合物的生成也存在一定程度的影响.分析结果可为防治盐穴储气库井口水合物的生成,采取有效的预防措施提供理论参考.     

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。     

利用盐穴储备战略石油的技术要点分析

对岩盐溶腔建造战略储油库的选址、储库稳定性影响因素和密封测试与监控技术等问题进行了分析,研究与借鉴了国外利用岩盐溶腔建设战略储油库的经验,可以为我国即将展开的岩盐地下储油库的研究和建设工作提供理论依据和标准参照。     

基于GGE双标图分析山西大豆区试品种的稳定性及适应性

为研究山西大豆区域试验中参试品种的高产稳定性及适应性,2019-2020年在山西高平、介休、汾阳、文水、清徐、长治6个试点种植中部复播区的7个大豆品种,收获后测产。采用联合方差分析和GGE双标图模型对产量性状适应性、高产性、稳定性及试点鉴别力和代表性等进行分析。结果表明,参试大豆品种的产量性状在基因型、环境及基因型与环境互作效应均达到显著水平,基因型、基因型与环境互作效应、环境对大豆产量的影响逐渐增强。GGE双标图分析表明：高平、介休、文水和长治4个试点适应性最强的品种是品豆25;汾阳适应性最强的品种是汾豆98;清徐适应性最强的品种是同豆8181,因此要根据品种的特性选择适宜的种植环境,最大限度地发挥地域优势与品种生产潜力。同豆8181既高产又稳产,同时更有区域适应性优势,适宜在山西省中部复播区种植,是一个比较理想的品种。试点间相关性结果显示：高平、介休、文水、长治之间存在着密切正相关关系,说明在试点的选择存在着重复设置问题。试点鉴别力和代表性结果显示,介休试点对7个大豆品种最具鉴别力和代表性,是较为理想的环境。GGE双标图能够直观清晰地显示大豆多点多年品种试验结果和品种的代表性。研究...     

区域试验玉米品种(系)产量稳定性和适应性的GGE双标图分析

为准确评价区域试验玉米品种(系)产量稳定性和适应性,研究采用GGE-biplot软件对2012年恩施州玉米品种区域试验11个参试玉米品种(系)和8个试点的试验数据进行分析。结果表明,在主要农艺性状中,产量与穗长、穗粗、百粒重、秃尖长和穗行数呈正相关。在参试玉米品种(系)中,恩玉单8号、G1004和HS10375具有较高产量和较好稳定性。在各区域试验点中,来凤、鹤峰区试点具有较强的品种鉴别能力和生态代表性。GGE双标图能够直观、简洁地显示玉米品种高产性、稳产性和区试点鉴别力、代表性,可为玉米品种鉴定和推广提供参考依据。