极端风险因素影响的深部层状盐岩地下储气库群运营稳定三维流变模型试验研究

摘要

盐岩因其非常低的渗透特性与良好的蠕变行为被公认为能源储备最理想的介质.为有效反映不同采气速率、注气速率、运行低压、运行高压、储库失压、储气压差以及储库间距等极端风险因素对盐岩地下储气库群运营安全稳定的影响,采用满足流变相似条件的盐岩储气库介质模型相似材料,对江苏金坛深部层状盐岩地下储气库群的运营稳定进行三维流变地质模型试验.试验结果表明：(1)洞腔径向位移和径向应变随着注、采气速率的增加而逐渐增大；(2)洞腔随储气内压的减小而不断向洞内收敛变形,随储气内压的增大而不断向洞外扩张变形,当储库采气降压到3 MPa 或注气升压到22 MPa 时,洞腔出现加速蠕变现象；(3)相邻洞腔位移随着储气压差的增加而增大,当储气压差达到9 MPa 时,洞腔出现加速蠕变现象；(4)储库群之间存在明显的相互影响,洞腔位移随着储库间距的减小而增大；(5)当盐腔突然失压时,洞周径向位移和径向应变瞬间突然增大.因此,为保证盐岩地下储气库群的安全运营,建议储气库群的最大采气速率应小于0.65 MPa/d,最大注气速率应小于0.75 MPa/d；储气库群的最低运行气压应大于3 MPa,最高运行气压应小于22 MPa；相邻储气库间的最大储气压差应小于9 MPa；储气库之间的间距应大于1.5倍储库最大直径.这些研究成果可为盐岩地下储气库群的运营安全控制与管理提供重要的试验依据.