多夹层盐穴储气库群间矿柱稳定性研究

以某拟建多夹层盐穴储气库为工程背景,利用FLAC3D建立了拟建盐穴储气库有限元计算模型,讨论了矿柱宽度、内压、埋深、蠕变时间和相邻盐穴内压差等参数对盐穴储气库间矿柱受力和变形影响规律,分析了在注采气时间同步和不同步工况下矿柱的稳定性。计算结果表明：矿柱中的应力随着埋深和相邻盐穴压差的增加而增加,随着矿柱宽度、内压和蠕变时间的增加而降低,但内压影响不显著;蠕变使得矿柱中应力逐渐变均匀,5 a以后影响不显著;内压差在蠕变过程中使得矿柱的蠕变位移大幅增加;注采气时间不同步模式对矿柱稳定不利,尤其当矿柱宽度较小时更为显著。建议盐穴储气库间矿柱宽度取2~3倍盐穴直径,相邻盐穴间矿柱宽度较小时,尽量不采用注采气时间不同步模式运行。

适用于多夹层盐穴储气库的改进Mohr-Coulomb准则

考虑到多夹层盐岩在三轴压缩和拉伸应力状态下破坏强度的差别较大,对盐岩破坏的Mohr-Coulomb准则进行修正,得到改进后的Mohr-Coulomb准则,利用室内盐岩实验数据回归出相应的公式,并与已有的两种准则的计算结果进行对比。建立了多夹层盐穴储气库有限元模型,分析了储气库的埋深、顶跨、顶部盐岩厚度、顶部相邻非盐岩层厚度及弹性模量等参数对储气库最小许可运行压力的影响规律,并对比了改进Mohr-Coulomb准则与已有准则的计算结果。综合研究表明:改进Mohr-Coulomb准则与实验数据具有很好的一致性,能够反映盐岩从三轴压缩应力状态转换为三轴拉伸应力状态时破坏强度变化对储气库最小许可运行压力的影响;储气库最小许可运行压力梯度随着顶跨的增加而增加,随着顶部相邻非盐岩层弹性模量的增加而降低,而顶部盐岩和相邻非盐岩厚度对其影响不显著。

盐穴储气库不同类型盐岩溶蚀特性实验研究

我国盐穴储气库建库地质条件复杂,含泥夹层较多,为盐穴溶腔建库形状控制增加了难度。文章针对不同类型盐岩溶蚀特性进行实验研究,分析了不溶物含量和形式不同的情况下溶蚀速度、溶解质量与波美度的关系。结果表明:(1)盐岩中的不溶物遇水吸附水,实验样品在损失可溶盐质量的同时增加不溶物吸附水的质量,溶解质量减少的速度小于溶蚀速度减少的速度;(2)不溶物的存在阻碍了盐岩的溶解,尤其是结构致密的不溶物;(3)层状盐岩侧溶实验盐层与夹层接触面溶蚀速度与盐层溶蚀速度不一致:盐层下部与夹层接触面的溶蚀速度比盐层溶蚀速度小,盐层上部与夹层接触面的溶蚀速度比盐层的溶蚀速度大。

多夹层盐穴储气库最小允许运行压力的数值模拟

通过室内单轴劈裂拉伸、单轴压缩和三轴压缩等试验,获得某油田H-1井多夹层盐岩力学性能参数,回归得到相应的Mohr-Coulomb准则表达式,并利用ABAQUS软件对多夹层盐穴储气库进行了数值模拟计算,分析了储气库的埋深、顶跨、顶部盐岩厚度、顶部相邻夹层厚度及弹性模量等参数对多夹层盐穴储气库最小允许运行压力的影响规律。结果表明:储气库最小允许运行压力随着顶跨的增加而升高,随着顶部相邻夹层弹性模量的增加而降低,而顶部盐岩和相邻夹层厚度对其影响不显著。研究成果可为多夹层盐岩地层储气库的安全运行提供参考。