基于腔体稳定性的盐岩储气库注采方案优化研究

在盐岩储气库运行过程中,注采方案对于整个腔体的稳定性具有很大的影响。若采用不合理的注采方案,腔体围岩会发生拉张、膨胀损伤,长此以往会导致腔体收缩率增加,库容减小,甚至使整个储气库失效。为保障储气库的运行稳定性,文中建立了以腔体总温升最小为目标的注气优化模型和以腔体总压降最小为目标的采气优化模型。模型以单井日注/采气量作为决策变量,并涉及日注/采气总量、腔体最高/最低运行压力及单井注/采气能力等约束条件,将所建立的优化模型应用于某埋藏深度为1000 m的盐岩储气库,并采用通用数学建模系统GAMS进行求解。优化结果表明,优化注气方案比均匀注气方案的腔体总温升低2.84 K,降低了31.6%;优化采气方案比均匀采气方案的腔体总压降低0.553 MPa,降低了12.7%。由此可以看出,优化注采方案有效地控制了运行过程中腔体的温度和压力变化程度,进一步提高了盐岩储气库的运行稳定性。

热力耦合作用下地下盐岩储气库注采运行稳定性研究

在地下盐岩储气库注采运行过程中,因腔内气体压力和温度变化而产生的地层压力和热应力变化,会影响腔体围岩的稳定,从而影响整个储气库的稳定性。为探究热力耦合条件下地下盐岩储气库运行的稳定性,建立了储气库腔体温度和压力计算模型,对不同注采速率和注采时间的腔体温度和压力进行计算,将计算值作为数值模拟的边界条件,运用FLAC 3D软件模拟注采过程中的腔体稳定性变化情况。结果表明:如果只考虑压力的影响(压力作用),则腔体在注采过程中只发生剪切损伤;如果同时考虑压力和温度影响(热力耦合作用),则腔体在注气过程中会产生剪切损伤,在采气过程中会产生拉张损伤、剪切损伤和膨胀损伤。研究成果对地下盐岩储气库运行安全管理具有一定的指导意义。