盐岩矿床水平储库单井后退式建造技术与多场耦合理论

相比于垂直储库而言,在层状盐岩矿床中建造水平储库,可以避开层理状夹层与界面,降低了储存油气泄露的危险。给出水平储库单井后退式对流溶解的技术背景和建造方法;提出单层星型、多层错位布置的层状盐岩矿床大型水平储库群建造方案;在建立的固–流–热–传质多场耦合作用理论基础上,对单井后退式对流溶解水平储库建造过程进行数值模拟。结果表明:水平储库单井后退式控制溶解建造技术是一种经济高效的盐岩储气库建造方法。在层状盐岩矿床中采用单井后退式控制溶解建造方法建造大型水平储库群,可极大提升我国能源储库建设的规模与储存能力。按照多层星型状错位布置,两层盐岩层中一组库群净容积可达到1.36×10^(7)m^(3)以上。为保证水平溶腔的稳定性和对盐岩层空间的最大利用,在储气库的设计阶段,应在保证溶腔可靠性和密闭性的前提下尽可能将管柱系统布置在水平盐岩层较低层位。研究结果可以对国内盐岩储气库工程建设提供技术参考,有效推进中国储气库建设进程。

地下水平盐岩溶腔内薄夹层滑移失稳分析

盐岩与非岩盐夹层界面的滑移破损,严重影响地下岩盐储气(油)库稳定性和密闭性。为建立地下水平岩盐储库内薄弱夹层滑移破坏的理论判据,从力学基础理论出发,以椭圆形断面水平岩盐储库为例,对溶腔内薄弱夹层进行了界面上的应力分析;利用经典的库仑莫尔准则,综合考虑储库深度、内摩擦角、内聚力、内压以及夹层位置等因素,定义了薄弱内夹层滑移破坏的稳定因子。通过算例,分析了各个因素与岩盐夹层交界面滑移破坏的关系。本研究结果可以为地下水平型储库设计关键参数的确定提供理论依据。

地下水平盐岩储库顶板交界层面滑移破损与强度破坏特性分析

针对地下水平盐岩储库的结构特点,对其顶板交界层面处的滑移破损和强度破坏进行分析。从力学基础理论出发,对水平型地下盐岩储库周围的应力分布进行理论解析,并着重分析顶板交界层面上的应力;利用经典Mohr-Coulomb准则,综合考虑储库深度、储库半径、顶板厚度、内摩擦角、黏聚力以及内压等因素,建立顶板交界层面不产生滑移的条件表达式以及强度破坏的条件表达式;通过算例,分析各个因素与顶板交界层面破坏的关系,确定顶板交界层面处的破坏位置及范围,从而为水平地下盐岩储库的建造和运营提供一定的理论基础。

基于三剪能量屈服准则的地下水平盐岩储库腔壁稳定性分析

为解决地下水平盐岩储库的稳定性问题,在三剪能量屈服准则和试验研究的基础上,建立一个新的基于洛德角和应力的全应力状态的扩容准则。以建立的准则为判据,在不同轴比、不同侧压系数条件下,对常见的水平椭圆柱形的盐岩储库腔壁稳定性进行评价,最终确定储库的最佳轴比及其运营的极限气压范围。将计算结果与Kerry DeVries准则的计算结果进行对比,结果表明:该准则为确定地下水平盐岩储库运营时的极限气压提供了行之有效的理论方法。

储库布置方式对层状盐岩水平储油库群稳定性的影响

近年来,国家对石油、天然气的需求日益提升,利用盐岩进行地下能源储备的设施正在加速建设。以拟建于江苏某盐矿的层状岩盐地下储油库群为工程背景,以FLAC3D软件为平台,利用有限元分析法建立水平腔储油库群的数值模拟模型,模拟分析长方形布井和菱形布井方式下不同矿柱宽度储库群的稳定性,并对储库群运营30年后围岩位移分布、体积收缩率、塑性区体积以及顶底板最大竖向位移的变化规律进行分析。结果表明:采用菱形布井方式且设置矿柱宽度不小于1.75倍储库直径是保证水平储油库群稳定性的一种合理布置方式。利用稳定性判据对模拟结果进行检验,所得结果满足稳定性评价准则。研究结果可为中国未来层状盐岩水平储油库群的建设提供参考。