盐岩储气库水溶建腔数学模型研究

发布时间：2020-07-17 14:19

【摘要】：对盐岩地层建设地下储气库的溶腔数学模型进行了研究。为了设计和形成稳定的溶腔形态 ,依据流体力学、化学动力学及物质平衡原理 ,对水溶建腔机理进行了分析 ,建立了盐岩溶腔溶质传输—流体流动数学模型 ;根据流体力学基本原理和对流扩散理论以及物理模拟基本规律 ,建立了盐岩溶解速度方程 ;并通过数值方法对腔体态进行了模拟研究。结果表明 ,在合理的工艺条件下 ,通过盐岩水溶开采可以获得稳定的腔体形态 ,以满足地下储气库的要求 ,从而为盐穴储气库的溶腔设计提供理论依据和决策手段。
【图文】：

以常规钻井方法钻穿岩层、注入淡水进行冲蚀使之形成一定体积和形状的溶腔,然后泵出盐水,最后注气。地下盐岩储气库基本结构如图1所示。一、水溶建腔机理研究　　盐岩腔体溶蚀的过程实际上是一个复杂的流体动力学和化学动力学过程,因此可以根据三维对流—扩散过程的动力学分析,并结合流体力学基本理论和化学动力学、热动力学原理,建立溶腔滤洗过程中溶质传输—流体流动的物理模型,深入研究岩盐水溶机理,进而求解盐岩综合溶解速度,研究溶腔形状变化规律。　　1.理论基础　　据Fick第一扩散定律:扩散速度呈正比于浓度梯图1　盐岩储气库基本结构示意图度,扩散通量是单位时间内通过单位面积参考曲面的量

保持饱和浓度恒定不变,固壁表面溶漓的岩盐分子,经过边界层进入扩散区,而边界层内的溶液浓度始终维持动态平衡,其过程示意图如图2所示。图2中:①边界层内岩盐分子扩散进入流场,边界层内溶液浓度降低,低于饱和浓度;②溶腔固壁表面岩盐溶解,岩盐分子进入边界层,补充边界层内物质损失,使边界层内溶液浓度重新达到饱和;③同时由于固壁表面上的物质损失,溶腔边界(连同所附着的边界层一起)后退一段微小距离。边界层在溶腔固壁表面与扩散区之间维持动态平衡。图2　岩盐溶解过程示意图二、溶腔数学模型的建立　　1.假设条件　　岩盐腔体溶蚀的过程实际上就是溶质在溶剂的流动体系中的输运过程,为了建立溶腔数学模型

数值模型建立以后,可在计算机上进行数值求解。为此,编制岩盐储气库数值模拟应用程序,主要程序框图如图3所示。四、计算实例　　据有关盐矿地质资料,确定计算参数,盐层埋深800~1200 m,纯度85%~94%。设盐丘完钻井深1100 m,完井位置1000 m,选取井眼底端100 m长的裸眼井段,作为溶蚀造穴井段,初始井径为2 m;采用典型注采管柱系统

【共引文献】

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本文编号：2759545