水平井水溶造腔腔体扩展及稳定性研究

摘要

由于盐岩具有低渗透性、良好的流变特性、损伤自恢复性以及可水溶开采等优良特性，因此地下盐穴储库被国内外认为是储备油气的最佳场所。与此同时，我国利用采卤溶腔实施能源地下储备已经进入了大规模的规划和建设阶段，预计到2020年，中东部地区将建成5座大型盐穴油气储库群，总容积超过4000万方，而第三期国家战略石油储备规划盐穴储量在8000万吨。但我国传统的单井水溶造腔技术建造的储气库无论在造腔体积和造腔时间等方面均已不能满足盐穴储气库建设日益增加的需求，为此本文提出了采用水平井水溶造腔技术进行地下盐穴储气库的建造。
　　本研究主要内容包括：①我国盐矿地质特征及盐岩溶解特性方面。阐述了我国盐矿主要地质特征，在此基础上开展了盐岩在不同温度、不同溶液浓度以及不同溶蚀角条件下的溶解试验，分析了盐岩的溶蚀规律。研究得到了各因素下的溶解参数，并发现在不同因素条件下国内盐岩与国外盐岩的溶解规律具有一致性。②水平井水溶造腔腔体形态扩展方面。根据现场大流量和小流量两种情况对应的实验室流量，研究了两种流量对水平井水溶造腔腔体扩展规律的影响，并与单井水溶造腔技术得到的腔体扩展进行对比，揭示了两种造腔技术在腔体形态扩展方面的区别。研究表明，排卤口卤水浓度随着造腔的进行而不断增加，并在后期逐渐趋于稳定；不同的注水流量会影响排出卤水的浓度而对腔体扩展规律无显著影响，流量较大时，在前期排出卤水的浓度越高，最终得到腔体体积也越大。③水平盐穴储库长期稳定性方面。建立了几种不同形状的水平腔体，采用Flac3D数值模拟软件对比分析了不同形状水平腔体的体积收缩量、腔体周边收敛量和塑性区分布情况，找出稳定性最好的水平腔体形状，在此基础上进一步对该腔体进行形状的优化。另外，针对我国盐岩地质特点，对有无夹层盐穴和不同注采速率工艺进行长期稳定性分析，为我国在水平井溶腔的形状设计方面提供技术指导。研究表明，上腰部放大型水平腔体具有更好的稳定性；水平腔体短轴方向的收敛量要大于长轴方向的收敛量；有夹层时在运营后期可以有效提高水平腔体的稳定性；在不同循环内压下，对水平腔体稳定性几乎没有明显的影响。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与思路

2 我国盐矿地质特征及盐岩溶解特性

2.1 我国盐矿地质特征

2.2岩盐溶解速率的影响因素

2.3岩盐溶解特性试验研究

2.4 结论

3 水平井水溶造腔腔体扩展规律研究

3.1 相似模型的建立

3.2 室内模型实验

3.3 试验结果分析

3.4单双井水溶造腔腔体扩展对比

3.5 小结

4 水平盐穴储库腔体运营期稳定性研究

4.1 FLAC3D简介

4.2 不同腔体形状下的腔体稳定性

4.3 水平腔体形状优化

4.4 夹层对水平腔体稳定性的影响

4.5 在循环内压下的腔体稳定性

4.6 小结

5 结论及展望

5.1 主要结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间申请的专利

C. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目