一种盐岩相似材料的试验研究

目前国内外学者主要利用小尺寸盐岩试件进行盐岩造腔理论以及溶腔稳定性方面的研究,所以利用相似材料制备大尺寸型盐模拟盐岩造腔全过程,以及研究溶腔的稳定性是有必要的。利用盐屑在高压下制备成型盐,测试其溶解特性和力学特性。试验表明压制应力为40、60、80MPa时制成的型盐,其溶解速率变化不大;在压制型盐与天然岩盐的倾角溶解试验中发现,倾角为0°、90°、180°时溶解速率分别是天然盐岩的2.15倍、1.84倍、1.77倍;型盐的单轴抗压强度同压制的应力成正比,压制应力为80MPa时干燥型盐同天然盐岩强度相当;型盐吸水后强度有所降低,而天然盐岩吸水后强度没有明显变化。所以在适当压制力作用下,利用盐屑压制型盐代替盐岩用于造腔理论及造腔全过程试验和溶腔稳定性试验研究是可行的。

层状盐岩造腔仿真软件开发及其实用性验证

国内层状盐岩具有夹层多、不溶物含量高等特点,现有造腔软件不能很好地模拟国内层状盐岩水溶造腔过程。基于流体力学和化学动力学等理论,建立能够描述盐岩造腔过程的数学模型,并提出了夹层垮塌判据。结合国内层状盐岩水溶造腔工艺特征,开发出能模拟含夹层盐岩水溶造腔的软件SaltCavern Builder V1.0。该软件可模拟纯盐岩、多夹层盐岩的水溶造腔过程,能较好地反映出造腔方案在现场造腔过程中每个阶段的实施效果。通过大尺寸型盐造腔相似试验,模拟无夹层和含单一夹层的腔体形状扩展过程。基于相似理论基础,在现场造腔工艺条件下,造腔软件模拟出的结果与试验得到的结果接近,验证了该软件的实用性。

含软弱夹层盐岩型盐力学特性试验研究

为研究不同夹层特征对含软弱夹层盐岩力学特性的影响规律,在现场取芯不易获得试样的情况下,采用压制型盐的办法制备出具有规则夹层特征的层状盐岩型盐,然后对其进行单轴及三轴压缩试验。试验结果表明,当夹层的厚度比和夹层的分布特征发生规则变化时,含软弱夹层盐岩型盐的强度、弹性模量、泊松比等力学参数及型盐体的变形和破损特征均发生一定规律性的变动。得到的结论如下:(1)含软弱夹层盐岩型盐的单轴抗压强度和弹性模量均随着夹层厚度比的增加而呈现下降趋势。(2)夹层厚度比一定时,3层夹层型盐的强度高于1和2层夹层型盐;而多夹层型盐随着夹层层间距的增加,其强度和弹性模量逐渐减小,但减小趋势变缓。(3)强度低的夹层部分径向应变大于强度高的纯盐层,破坏面总是始于强度高的纯盐层。试验结果为在室内开展层状盐岩地下储库的稳定性分析提供一种新方法。

大尺寸型盐造腔相似试验研究

基于相似理论中的量纲分析法,建立型盐造腔相似试验模型,通过试验找到一种可用于模拟造腔的型盐,并利用自行研制的模具成功制备直径为300 mm,最大高度为500 mm的大尺寸型盐。在3组不同造腔工艺下进行大尺寸型盐造腔相似试验。在试验过程中,提出一种利用饱和盐水导电特性测量腔体形状的方法。试验结果发现:造腔工艺影响腔体形状和造腔速率,主要影响因素有套管位置组合、油垫位置、造腔时间、注水流量;在分步扩展造腔工艺下,造腔效率较高,腔体形状为下大上小的倒梨形,腔体体积达到4 200 cm3,腔体最大直径达到24 cm,平均直径为20 cm,腔体高度达到27 cm,造腔过程中排出的卤水浓度达到22%左右,符合采盐工艺的要求。依据相似试验模型中的相似判据,建立模型和原型相关参数的关系,对现场造腔的设计和控制具有指导意义。

含夹层大尺寸型盐水溶造腔试验研究

我国的盐矿多为湖相沉积,含有不溶或难溶夹层,对盐穴油气储库建设具有重要影响。通过压制含夹层型盐试件、搭建水溶造腔试验平台、自制腔体测量装置,在室内进行了单夹层和双夹层的大尺寸型盐水溶造腔试验。结果表明,腔体测量装置能够准确测量油垫位置及腔体形状。夹层的存在会影响排卤口卤水的浓度,削减腔体容量。造腔步进行到夹层附近时,排卤口卤水浓度降低,造腔速度变缓。造腔完成后,整个溶腔被夹层分隔成若干个小型腔体,腔体容量缩小。