盐穴储气库水溶造腔过程中的腔体稳定性研究

发布时间：2020-03-14 04:33

【摘要】：利用地下盐穴空间储备能源已经成为当前世界各国实现能源战略储备的重点发展方向之一。单井油垫对流法是国内外普遍采用的盐穴储气库建造方法,在国内外生产实践中,遇到了不少由于溶腔形态设计不合理导致腔体畸形甚至报废的工程案例,这些腔体腔体的稳定性存在先天缺陷,难以满足盐穴储气库的运行要求。因此,研究水溶造腔过程中腔体的稳定性,避免造腔生产事故以及储库运行隐患,对于盐穴储气库具有重要的工程应用价值。以国内某在建储气库为依托工程,开展了盐岩溶解及非盐夹层溶蚀试验,基于试验成果模拟出了不同造腔阶段及工艺参数下的腔体形态,进而运用数值分析软件对仿真腔体的力学稳定性进行分析,最终得出满足储气库稳定性要求的最优腔体形态,为储库设计提供依据。具体工作如下:(1)通过综合调研国内外学者对于盐穴储气库建造过程中腔体形态控制的研究成果,总结影响水溶造腔腔体形态的两大类因素,第一类是盐层赋存特征、盐岩品位等地质条件;第二类是管柱组合、排量、循环方式等建造工艺,其中只有造腔工艺是可控因素。(2)对钻孔取心的盐岩试样开展溶解试验,得到不同地层条件下腔体形态仿真所必需的不溶物含量、侧溶角、上溶速度、侧溶速度等重要控制参数。(3)对钻孔取心的夹层试样开展溶蚀试验,揭示了分层剥离的夹层破坏方式,并从理论上简要分析了夹层的破坏机理,为造腔模拟过程中的夹层垮塌提供了依据。(4)基于试验成果,结合相关地层信息及现场施工工艺,将水溶造腔划分为几个关键阶段,进而对采用不同设计方案的各阶段的腔体形态进行仿真模拟,为造腔过程中的腔体稳定性分析提供依据。(5)应用有限差分数值仿真软件,计算分析了上述仿真腔体围岩的变形破损特征,以及夹层在卤水弱化作用下的腔体稳定性,对比得出了最优的腔体设计方案,同时分析如何通过合理的造腔工艺避免形成不稳定腔体。
【学位授予单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE822

【参考文献】