含夹层盐岩地下储气库运营期长期稳定性研究
盐穴储气库前沿研究的最新动向
大学科普 罾
盐穴储气库
朱 卫华 （ 重庆 大 学资 环 学院 重庆 ４ ０ ４ ） ０ ０ ４
摘 要：
本文通过资料收集和理论 学习，对我 国地 下盐穴储 气库的开发和利用情况作 了系统 的研 究。首先 ，以金坛盐矿 已有采 卤盐腔 改建储 气库 项 目为例 ，介 绍 了声 纳检 测技 术在 盐腔 评价 中的应 用 ；其次 ，介 绍 了将ｃ ｏ在储 气库运 营阶段作 为维持储层 下限压 力 垫 底 气的优 势 ；最后 ，以金坛地下储 气库 为例，介 绍地理 信息技术、三维数字化技术 以及现代数据库技术在储 气库数字化建设 中
与评价有十分重要 的意义 。
丘 中形 成一定形状 和体积 的盐穴腔 体 。盐 穴建造完成
后 ，通过 压缩机将 天然气 注入盐穴 排 出腔体 内卤水 ， 即完成 了一个盐穴 腔体 的建 造和天然 气 的存储 。在一 定 区域 的盐盆构造 内，利用 几个或几 十个这样 的盐穴 进 行天然气存储 和注采运行 ，就形成 了一个一定规模 的
中国石 油集 团钻井 工程技术研究院对金坛盐矿具备
声纳检测 的１ 口老腔进行 了检测 。对 １ 口老腔的腔体容 ３ ３
积 、盐层剩余厚 度 、腔体 间矿柱距离 、底板情况等 因素 做 出分析 ，通过 上述各种 因素综合分 析 ，得 出老腔可利
用性评价 的结论 。声纳检测技术不但 可为腔体可利用性
的应 用 。 关键词 ：
盐 腔 ； 储 气库 ； 声 纳 ；检 测技 术 ； 数 字 化
１ ．盐 穴储气库 简介
盐穴 地下储气 库建设是利 用钻井方式 建立地 面到 地下盐层 或盐丘 的通道 ，通过地 面注水泵将 淡水注人
盐穴储气库调研报告
盐穴储气库调研报告目录一、引言 (2)二、国内盐穴储气库现状 (2)三、盐穴储气库盐岩岩性特征 (3)四、盐穴储气库工艺方法 (4)4.1.1老腔改建储气库成套技术 (4)4.1.2建腔工艺技术 (4)4.1.3溶腔技术 (5)4.1.4腔体气密封检测 (6)4.1.5造腔油水界面监测 (7)4.1.6高效注气排卤 (7)4.1.7连续油管排卤 (8)4.1.8天然气回溶腔体修复 (9)4.1.9夹层处理 (9)4.1.10盐穴储气库运行监测技术 (9)五、盐穴储气库的认识与建议 (13)一、引言按盐在地下存在的方式，盐穴储气库可划分为盐岩层储气库和盐丘储气库2种。
简易建造盐穴储气库的工艺过程是利用采盐井或新钻井眼作为溶腔，经注水管注入淡水进行溶解，由排水管排出卤水，并在注水管与套管之间的环空内注入一定量的非溶剂隔离液，以防止盐穴穹隆顶溶解，为控制盐腔几何形状的稳定，还须调整注水管和采卤管的相对位置由采出盐量和声纳测试确定盐穴容积和几何形状，当达到设计要求的空间几何尺寸后，可一边注气一边采卤, 直到卤水基本被采完，继续注气达到设计压力，关井待用。
二、国内盐穴储气库现状中国盐穴储气库的建设历程划分为技术研究与探索、技术消化与形成、技术成熟与发展3 个阶段，在建设过程中形成了老腔改造、腔体气密封测试、光纤测试油水界面以及高效注气排卤等多项特色技术。
为保证盐穴储气库的安全稳定运行，提出了一套在注采运行过程中监测井口温度压力、地面沉降、腔体形态、井筒完整性在内的体系及方法。
指出中国盐穴储气库建设存在造腔速度慢、老腔改造难、适建库址少等问题。
截止2015年，世界范围内13个国家运行着90多座盐穴地下储气库，其中美国、德国、加拿大是拥有盐穴储气库最多的3个国家，我国目前在运行1座盐穴地下储气库即金坛储气库。
中国境内虽然含盐盆地众多，岩盐资源丰富，分布范围广，埋深从几十米到几千米不等，但盐矿普遍表现为以层状为主，具有矿层多、单层薄、夹层多、夹层厚、埋层过浅、埋藏过深等特点，缺乏适合建设盐穴储气库的优质盐矿资源。
层状盐岩储气库围岩渗透特性及密闭性评价研究的开题报告
层状盐岩储气库围岩渗透特性及密闭性评价研究的开题报告一、研究背景和意义层状盐岩储气库是目前国内外应用较广泛的一种储气方式，其具有地下空间丰富、灵活性高、储量大等优势，被广泛应用于天然气、天然气液化气体等气体的储存。
然而，储存过程中，盐岩层的渗透性和密闭性是影响储气库安全稳定运行的重要因素之一。
因此，对层状盐岩储气库围岩的渗透特性和密闭性进行评价具有重要的意义。
二、研究目的和内容本研究旨在通过对层状盐岩储气库围岩的渗透特性和密闭性进行评价，为储气库的安全稳定运行提供科学依据。
具体研究内容包括：1. 围岩渗透性的测试与分析。
采用现场试验和室内试验相结合的方式，对层状盐岩储气库围岩的渗透性进行测试和分析，探究其物理性质、孔隙结构、渗透性等方面特征。
2. 围岩密闭性的测试与分析。
通过现场试验和室内试验，对层状盐岩储气库围岩的密闭性进行测试和分析，探究其水侵入性、气体渗透性等方面特征。
3. 模拟分析。
通过建立区域、局部建模，运用有限元、有限差分等方法模拟和分析层状盐岩储气库围岩的渗透性和密闭性。
4. 综合评价。
根据实验数据和模拟结果，综合评价层状盐岩储气库围岩的渗透性和密闭性，并提出相应的评价标准和建议。
三、研究方法本研究采用现场试验和室内试验相结合的方式对层状盐岩储气库围岩的渗透性和密闭性进行测试和分析；利用Ansys、Comsol等软件建立区域、局部模型，运用有限元、有限差分等方法模拟和分析层状盐岩储气库围岩的渗透性和密闭性；通过实验数据和模拟结果，对层状盐岩储气库围岩的渗透性和密闭性进行综合评价。
四、研究预期结果通过本研究，预期可以得出如下结果：1. 获得层状盐岩储气库围岩的渗透性和密闭性数据。
2. 探究层状盐岩储气库围岩渗透性和密闭性的形成机理，并提出相应的成因解释。
3. 建立区域、局部模型，模拟分析层状盐岩储气库围岩渗透性和密闭性，获得相应的数值结果。
4. 根据实验数据和模拟结果，综合评价层状盐岩储气库围岩的渗透性和密闭性，提出相应的评价标准和建议。
《盐穴储气库水溶建腔优化设计研究》
《盐穴储气库水溶建腔优化设计研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，储气库的建设和优化已成为能源领域的重要研究课题。
盐穴储气库作为一种新型的地下储气方式，其建设过程中的水溶建腔技术对于储气库的稳定性和经济性具有重要意义。
本文旨在研究盐穴储气库水溶建腔的优化设计，以提高储气库的性能和效率。
二、盐穴储气库水溶建腔技术概述盐穴储气库是通过水溶技术将地下盐岩溶解，形成一定形状和大小的地下储气空间。
水溶建腔技术是盐穴储气库建设的关键技术之一，其过程包括钻孔、注水、溶解、控制等步骤。
水溶建腔技术的优化设计对于储气库的稳定性、安全性、经济性等方面具有重要影响。
三、水溶建腔优化设计的必要性盐穴储气库的建设需要考虑地质条件、水文环境、工程要求等多方面因素。
水溶建腔的优化设计可以更好地适应这些因素，提高储气库的稳定性和安全性。
同时，优化设计还可以降低建设成本，提高储气库的经济性。
因此，对水溶建腔进行优化设计具有重要意义。
四、水溶建腔优化设计的思路与方法4.1 优化设计思路水溶建腔的优化设计需要综合考虑地质条件、水文环境、工程要求等因素，以实现储气库的稳定性和安全性为目标。
具体思路包括：分析地质条件，确定合适的建腔位置和深度；评估水文环境，确保建腔过程不会对地下水造成污染；考虑工程要求，确定合理的建腔形状和大小。
4.2 优化设计方法（1）建立数学模型：通过建立数学模型，对水溶建腔过程进行模拟和分析，以确定最佳的建腔方案。
（2）参数优化：根据数学模型的分析结果，对建腔过程中的关键参数进行优化，如注水速度、溶解速率等。
（3）方案比较：对不同的建腔方案进行比较和分析，综合考虑稳定性、安全性、经济性等因素，选择最优方案。
五、水溶建腔优化设计的实践应用以某盐穴储气库为例，通过水溶建腔的优化设计，实现了储气库的稳定性和安全性。
具体实践包括：在地质条件分析的基础上，确定了合适的建腔位置和深度；根据水文环境评估结果，采取了有效的措施确保建腔过程不会对地下水造成污染；通过参数优化和方案比较，确定了最佳的建腔方案。
盐穴储气库可行性研究报告
盐穴储气库可行性研究报告一、项目背景能源是国家的命脉，而天然气作为一种清洁、高效的能源资源，受到了国家政府和社会各界的高度重视。
随着天然气需求的增长，储气库建设成为解决气源调峰、储气等方面的重要手段之一。
盐穴储气库是指通过利用盐层进行气体储存的项目，与传统地下盐穴、岩石气藏储气库相比，具有成本低、规模大、储气周期长的特点，因此备受关注。
中国盐化工研究院作为我国盐工行业的龙头企业，一直致力于盐化工技术的研发、推广与应用。
针对天然气储气库建设这一热点领域，中国盐化工研究院在盐层地质、盐工工艺、地下盐层储气特性等方面具有丰富的经验和成果，因此具备开展盐穴储气库项目可行性研究的条件与基础。
本报告旨在对盐穴储气库的可行性进行全面研究，分析盐穴储气库的地质条件、储气机理、施工工艺、运营管理等方面的关键问题，为后续项目的规划与实施提供科学依据。
二、项目概述1. 项目名称：盐穴储气库可行性研究2. 项目目标：通过研究盐穴储气库的可行性，为储气库的规划与建设提供科学依据。
3. 项目内容：本项目将重点围绕盐穴储气库的地质特征、盐层储气机理、施工技术、运营管理等方面进行研究，结合实际案例与技术经验，综合分析提出可行性建议。
4. 项目周期：本次研究计划周期为一年。
三、盐穴储气库的地质条件1. 盐层地质特征：盐层具有良好的封闭性和可压性，是理想的储气层。
然而，盐层地质构造较为复杂，地层厚度不均匀，地质构造和盐床岩性的差异也较大，对储气库选址和设计提出了挑战。
2. 盐层稳定性：盐层的稳定性对储气库的安全运营至关重要。
盐层的稳定性与地下水位的变化、构造应力、地震影响等因素密切相关，需要进行全面地质勘察和工程地质评价。
3. 盐层质量评价：地质勘探与评价是盐穴储气库建设的前提，需对盐层的地层岩性、盐度、裂隙度等进行评估，确定盐层的储气潜力和可开发性。
四、盐穴储气机理分析1. 盐层储气机理：盐穴储气库是指将天然气压注入盐层中进行储存。
盐穴地下储气库工程投资控制策略探析
盐穴地下储气库工程投资控制策略探析成渊朝【摘要】我国盐穴储气库建库地质条件差、造腔难度大,且尚未形成完善的适合我国地质条件的配套建库技术等,导致我国盐穴储气库建设成本高,给盐穴储气库的发展带来严峻挑战.对此,提出我国盐穴地下储气库工程投资控制策略:改进造腔工艺技术,提高造腔效率;加强老腔评价利用研究,缩短造腔周期;加快推进惰性气体作为垫底气的研究应用,降低垫底气投资;转变经营策略,与地方盐化企业合作,提高造腔效率;合理确定项目建设方案和建设规模.【期刊名称】《国际石油经济》【年(卷),期】2017(025)004【总页数】5页(P87-91)【关键词】盐穴;储气库;工程投资;控制成本【作者】成渊朝【作者单位】中国石油西气东输管道公司【正文语种】中文目前，我国地下储气库工作气量占天然气消费量的比例仅为3%，远远低于北美及欧洲地区20%左右的水平。
预计2025年我国天然气消费量将达到3500亿立方米，对地下储气库工作气量的需求将达到320亿立方米，未来我国地下储气库发展潜力巨大。
盐穴地下储气库是采取水溶开采方式，在地下较厚的盐层或盐丘中形成人造地下洞穴，形成一定的地下空间，用于储存天然气。
盐穴地下储气库虽然建库周期长、建库成本高，但是因其具有构造完整、可塑性强、密封性好、垫底气量低且可完全回收、注采灵活、短期吞吐量大、实际运行寿命长、综合成本低等特点，受到世界上越来越多国家的重视。
但我国盐穴储气库建库地质条件差、造腔难度大，且尚未形成完善的适合我国地质条件的配套建库技术等，导致我国盐穴储气库建设成本高，给盐穴储气库的发展带来了严峻挑战。
本文结合我国盐穴储气库建设现状和国内外盐穴储气库建设关键技术和发展方向，提出加快盐穴储气库项目建设技术改进措施，为合理降低建设项目投资、加快推进盐穴地下储气库建设行业持续健康发展奠定良好基础。
盐穴地下储气库的建设是利用盐岩溶于水的特性，采用水溶方式完成的。
在地面上打一口井至盐床内部，将淡水（地表水或地下水）用泵通过盐腔管柱注入盐层，水洗溶盐后，从井下抽出，返出地面加以处理和利用。
盐岩地下储气库稳定性分析
存 的一 种 的重要介 质 。 自从 ４ ０年 代盐岩储 气库 在德 国获得 专利 开始 ， 欧洲 、 国 以及 前 苏 联 等 国 美
家在建设 盐 岩储气 库 方 面 已经 具 有 了较 为 成熟 的 技 术 。 目前 ， 界各 国 已建 造 了大量 的盐岩地 下储 世 气库 。而我 国虽然 盐岩资 源分 布十分 广泛 ， 水溶 在 采矿方 面也积 累 了一定 的经 验 ， 在储 气库建 设方 但
图 ２ 计算模型图
作者简介 ： 李后荣 （９ １ ， ， １７ ～） 男 安徽舒 城人 ， ： ， 学 ｌ 高级 工程师 ， 二 一级 注册结 构 程 师， 从事 土建结 构设 计 和工程项 目管理 工作 ， ｍａ Ｅ ｉ ｌ
Ｈ ｏ ｒ ｎ ． ＠ ｃｓ ｉ Ｃ ｎ ．３ ． ｕ ｏ ｇ Ｌｉ ｉｄ ． Ｏ １ （１ １
气库运 行 过程 中不 同储 气 压 力 下 的 长期 稳 定 性进 行 了模 拟分 析 。模拟结 果 表 明 ： １ 在 同一 储 气压 （） 力下 ， 随着 流变 时 间增 加 ， 库 洞 周位 移 值 不 断增 储 大， 洞周 塑性 区范 围亦 不 断扩 大 ， 对 储 库 稳定 性 这
图 ７ 不 同储气压力下流变 ２ ０年洞周最大位移值变化图
是 不利 的 ；２ 在 相 同的 流 变 时 间 下 ， 着 储 气 内 （） 随 压增 加 ， 库 洞周 位 移值 不 断 减 小 ， 周 塑性 区范 储 洞
围逐 渐减 少 。因此 ， 了保证储 库 的容积 及其稳 定 为 性， 应适 当提 高储 库 的运 行 压 力 ， 量 减 少其 在 低 尽 内压 下 的运行 时 间 。但 是 内压 过 高 会增 加 天 然 气 渗漏 的危 险 ， 因此 ， 应将 储 气 库 运 营期 间 的 内压控 制在 一定 的范 围 内。 参考 文献 ：
岩盐地下储气库极限运行压力确定方法研究
岩盐地下储气库极限运行压力确定方法研究舒克通;高源;吴洋;王先明;苏舟舟;曹东【摘要】能源储备战略不足使得我国石油安全形势日益严峻.岩盐地下储气库因其良好的储存开采特质,研究日益火热.本文在介绍研究意义及目的、国内外研究现状、学习他人研究的基础上,提出岩盐地下储气库极限运行压力的确定方法和步骤.该方法主要针对判断准则单一化提出多准则判断,分别确定运行压力的上下限值.可用于岩盐地下储气库的极限压力确定.【期刊名称】《四川建材》【年(卷),期】2017(043)008【总页数】3页(P87-88,90)【关键词】岩盐储气库;极限运行压力;多准则【作者】舒克通;高源;吴洋;王先明;苏舟舟;曹东【作者单位】长江大学城市建设学院,湖北荆州 434023;长江大学城市建设学院,湖北荆州 434023;长江大学城市建设学院,湖北荆州 434023;长江大学城市建设学院,湖北荆州 434023;长江大学城市建设学院,湖北荆州 434023;长江大学城市建设学院,湖北荆州 434023【正文语种】中文【中图分类】TE377自改革开放以来，持续的经济发展使得我国能源需求，尤其是油气需求快速增长。
美国、欧盟以及日本均制定了供期4～5个月的能源储备战略，我国能源储备较晚，在2007年以前还没有战略性储备，综合能源供期不到1个月。
随着石油消耗量大幅度增长、石油供需缺口越来越大及储备不足使得我国石油安全形势日益严峻。
能源储存形式主要有地下储存、海上储罐和陆上储罐等方式，与后两种方式相比较，能源地下储备具有安全环保、节约土地、节省费用，提供的环境更贴近于自然、有利于保存等优点。
基于绿色环保、安全可靠、能改善生活、经济实惠等方面的优点，天然气的使用越来越广泛。
岩盐的渗透率小、损伤自修复强、孔隙度低和塑性变形能力好等良好的特质使得岩盐储气库注采反复次数多、周期短、效率快等优点，成为被公认的油气储备的理想场所。
我国地下岩盐资源具有资源总量大、分布范围广、建设地下储气库的地质条件良好等优点。
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含夹层盐岩地下储气库运营期长期稳定性研究盐岩除了渗透率较低、蠕变特性良好外,还具有损伤及损伤自我恢复的特性,因此越来越多的地下储气库建造在盐岩层中,而我国的盐岩层中含有较多的泥岩夹层,随之会给盐岩储气库带来额外的问题。
因此,为了保证含夹层盐岩地下储气库在运营过程中能够长期稳定运行,研究含夹层盐岩地下储气库运营期的长期稳定性就显得尤为重要。
本文首先在总结归纳盐岩力学特性、蠕变特性以及盐岩应该满足的蠕变本构方程的基础上,选择了适用于本文研究的蠕变本构方程;其次,研究了储气库单腔运行内压、溶腔形状、夹层数量、夹层厚度、夹层倾角以及夹层刚度对其运营期长期稳定性的影响情况,并提出了相应的控制措施;再次,研究了储气库群运行内压、溶腔形状、夹层数量、夹层厚度、夹层倾角、夹层刚度、邻腔运行压力差以及相邻溶腔间距对其运营期长期稳定性的影响情况,并提出了相应的控制措施;最后,对给定工况的含夹层盐岩地下储气库单腔及储气库群长期运行过程中的稳定性进行了相应的综合评价,并提出了对储气库(群)溶腔建库以及运营管理有帮助的建议。
本文主要完成了如下四个方面的研究工作:(1)对盐岩的力学特性、蠕变特性以及盐岩的蠕变本构方程进行了一定的梳理;结合本论文研究的含夹层盐岩选择了适用的蠕变本构方程,即cpower蠕变本构方程,将其作为本文数值模拟所使用的蠕变本构方程。
(2)研究了含夹层盐岩地下储气库单腔受运行内压、溶腔形状以及夹层的影响情况。
运行内压的增加对储气库溶腔蠕变过程中最大位移的减少是有利的;盐岩地下储气库最佳的溶腔形状为鸡蛋形溶腔;夹层数量越多对于含夹层盐岩储气库的抗变形能力总体上是越低的,此外还与夹层的位置相关;夹层厚度越大对于储气库溶腔抗变形能力总体上是越强的,但影响不明显;对单腔而言,夹层倾角在15°左右时最有利于储气库溶腔的稳定;软夹层会降低储气库溶腔的抗变形能力,硬夹层会相应地提高储气库溶腔抵抗变形的能力,等效夹层介于两者之间;在分析每个因素对储气库溶腔变形影响的同时,还提出了相应的控制措施。
(3)研究了含夹层盐岩储气库群受运行内压、溶腔形状、夹层、邻腔运行压力差以及相邻溶腔间距的影响情况。
运行内压的增加对含夹层盐岩储气库群溶腔蠕变过程中最大位移的减少是有利的;盐岩地下储气库群最佳的溶腔形状为鸡蛋形溶腔;夹层数量越多对于储气库群抗变形能力总体上是越低的,此外还与夹层的位置相关;夹
层厚度越大对于储气库群溶腔抵抗变形能力总体上是越强的,但影响不明显;对储气库群而言,夹层倾角在12.5°左右时最有利于储气库群溶腔的稳定;软夹层会降低储气库群溶腔的抗变形能力,硬夹层会相应地提高储气库群溶腔抗变形能力,等效夹层介于两者之间;降低邻腔运行压力差能够增强储气库群溶腔的稳定性;相邻溶腔间距为2倍洞径时是较为合理的,既有利于储气库群溶腔的稳定又不会造成盐岩层资源的浪费;在分析每个因素对储气库群溶腔变形影响的同时,还提出了相应的控制措施。
(4)综合评价了含夹层盐岩地下储气库(群)长期运营过程中的稳定性。
本文首先构建了含夹层盐岩地下储气库(群)运营期长期稳定性评价体系,并根据计算得出的溶腔最大位移计算出了给定工况下的储气库溶腔及溶腔群稳定性评价指标的分项得分;其次通过熵权方法确定每个评价指标的客观权重,通过改进的层次分析法计算每个评价指标的主观权重;再次通过常权组合权重和变权组合权重以及每个评价指标的分项得分计算出了所评价储气库及储气库群的稳定性综合得分,较为客观地得出了其稳定性评价结果;最后,对储气库(群)溶腔建库期间及运营过程中存在的问题提出了相应有效的建议措施。
本文的研究成果和思路能够为国内含夹层盐岩地下储气库(群)溶腔建库及运营管理在一定程度上提供有益的借鉴。