盐穴地下储气库建库技术_丁国生
盐穴储气库造腔巨厚隔层处理的新思路
盐穴储气库造腔巨厚隔层处理的新思路作者：叶萍来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第11期摘要：在盐穴储气库建设过程中，巨厚夹层的存在不仅增加了造腔难度，对洞室形状也有不同程度的影响。
全部利用盐层研究特厚夹层的坍塌过程及其控制技术是十分必要的。
以某国产储气库12m厚夹层为例，选择2口井进行现场试验。
试验的目的在于分析盐穴储气库造腔隔层处理的差异以及效果。
结果表明，当采用厚夹层作为直接空腔顶板时，整体失稳和坍塌的概率较小;当厚夹层达到一定跨度时，空腔同时上下堆积，钻孔容易定位发生局部破坏，导致夹层大面积坍塌。
通过试验过程，我们可知采用地下施工技术可在夹层跨度达到60cm时，厚夹层的坍塌可以大大降低井下技術的复杂性。
研究成果可为盐穴储气库厚夹层的处理提供参考。
关键词：盐穴储气库;造腔;隔层处理1 制腔技术面临的问题盐穴储气库水溶性空腔形成过程中，层间的存在被推迟。
流体在腔内的输运、对流和扩散导致腔内流体的失效。
在提盐过程中，溶液腔内的盐水通过循环弦与淡水之间存在物质交换，层间的存在减少。
降低了产盐速度，增加了盐穴储气库的造腔时间。
夹层数量越多，溶腔体积越小，平均采盐速度越快。
夹层越小，形成空腔的速度越快，夹层越长在空腔腐蚀过程中，层间的存在破坏了空腔边缘。
边界的连续性不利于空腔的施工和形状控制。
所以盐岩中多层夹层的存在对盐穴储气库溶洞的影响。
随着形貌的发展和变化，夹层越少，空腔形貌越规则，越能耐受易于控制型腔的形状。
另外，由于不同夹层的组成不同，其抗拉强度也不同。
强度和抗剪强度也不同，抗拉强度或抗剪强度较小，学位很容易被打破。
通过多层力学分析，确定了夹层的尺寸。
夹层的大小影响夹层的破裂和坍塌，较薄的夹层易破裂。
2 各阶段造腔方案及造腔形状2.1 在超厚夹层下部形成正循环空腔耐溶剂表面位于非常厚的夹层底部。
为了观察造腔时厚夹层底部的空腔形状，本阶段末，厚夹层空气跨度约30m，溶剂缓蚀剂界面控制良好，无坍塌迹象。
国外盐穴地下天然气储气库建库技术发展
万方数据第９卷第１期郭彬等．国外盐穴地下天然气储气库建库技术发展２００２年１月可以采用正向循环，也可以采用反向循环，洞穴的淋洗过程见图２。
这２种方法都可以使盐穴得到稳定的形态。
法国索非公司的建库经验证明，通过对２种方法进行对比发现，反向淋洗的采盐率比正向淋洗的采盐率高得多。
图２洞穴淋洗过程示意图大部分情况下，盐层中含有一定的硬石膏和页岩夹层。
在溶矿期间，不坚实的岩层会掉到盐穴的底部，堆成碎石堆，结果使储气空间减少。
在有些情况下，碎石所占的体积为整个盐穴开采体积的３０％～４０％。
为了控制并保证气库顶上方的淋洗质量，不破坏气库的完整性，以及其承压能力不受到损害，通常采用比水轻的碳氢物质（如丙烷、丁烷、柴油）作为表面材料喷涂在盐穴顶表面。
这些材料通常是防腐的水不溶物，它们附着在盐的表面，可以防止盐穴淋洗时，上部盐被溶解下来。
实践证明，应用效果较好。
３深度、几何形状及大小由于盐丘与盐层的性质各异，在盐丘及盐层上，造穴的具体设计也不同。
对于盐丘来说，在造穴深度上有很大的弹性，盐穴深度可达到１８２８．８ｍ（６０００ｆｔ）以下；但对盐层来说，１８２８．８ｍ就是造穴深度的最大极限值。
美国Ｐ睁ＫＢＢ公司经计算并研究认为，当盐穴的深度达到１０６６．８～１５２４．０ｍ（３５００～５０００ｆｔ）时，在钻井、淋洗盐穴、气体压缩及气库运行等方面所花的费用都是最经济的。
初始的溶腔形状是圆柱形，经改造后，可以形成圆形。
改造的原因是，圆形经岩石力学理论证明，最稳定。
对于盐层储气库来讲，尽管球形是一个理想的形状，但由于有些盐层给出了限定的厚度，并希望建得尽可能大，以减少工程费用。
因此，实际的工作中，盐穴的溶腔形状就会被建成为扁椭圆形。
确切的溶腔几何形状由声纳扫描仪进行检测（见图３）。
图３声纳测试示意圈在美国，储气库溶腔的大小是以最低可容纳的工作气体积来设计。
一般来说，设计的最小溶腔一般可容纳８４．９５１～１６９。
９０２ｄａｍ３的工作气，单个大气穴可建在盐丘上，而盐层则不同，它可以建若干个小气穴，以满足储气量的要求。
盐穴天然气地下储气库运行过程的关键技术问题
盐穴天然气地下储气库运行过程的关键技术问题谭羽非，曹琳【摘要】摘要：在具有岩盐矿床地质构造的地区，将天然气储存在地下含盐岩层内，实现在短期内提供高容量的储备，是目前各国普遍采用的方法。
结合国外相关技术文献及部分研究成果，对盐穴储库运行过程的关键技术问题，主要包括：如何在运行过程减少溶腔的收敛性，防止水化物的形成，溶腔建腔过程形成的冷带和残留盐水对运行过程的影响；垫层气技术、运行的稳定性及注采循环中应注意的问题。
文中分别进行了较详细的论述，为今后国内盐穴储库的运行研究提供依据和技术支持。
【期刊名称】管道技术与设备【年(卷),期】2006(000)003【总页数】3【关键词】盐穴天然气地下储气库；运行过程；关键技术问题0 引言盐穴型天然气地下储气库与其他地下储存方式相比，具有构造完整、夹层少、厚度大、物性好、结构坚实、可在储集构造上建较大的溶腔、注采气迅速、非渗透性好，储气不易流失等特点。
自美国于1959年建成世界上第一座盐穴储气库起，目前世界上有40多座盐穴储气库在运行，约占世界上各类储气库总和的10%左右，已成为天然气集输系统的重要组成部分之一[1]。
盐穴储库在国内还是全新的项目，为实现“西气东输”工程对长江三角洲地区安全稳定的供气，经过专业工作者结合地质、水文、工程等诸多因素的综合勘察设计，拟将常州盆地的金坛盐矿用以建设地下储气库，并已完成可行性论证和工程设计[2]。
目前，国内关于盐穴建造和溶腔设计等综述性的文章陆续见有报道，但还没有发现研究储库经济合理运行的技术文献。
随着金坛盐穴储气库的开工运行，在满足市场对注采天然气需求的同时，如何使储库经济高效安全地运行，已成为迫切需要解决的具有前瞻意义和经济价值的应用基础性研究课题。
1 减少溶腔的收敛性将盐穴转为储库用时，必须从经济因素上考虑收敛，较强的收敛性必引起地质洞穴容积的减少，导致天然气在洞穴的储存效率下降。
加拿大的Transgas盐穴储库[3]，运行5 a后，洞穴的绝对损失约40 000 m3，相对于洞穴初始容积533 000 m3，收敛速率达7.5%。
盐穴储气库建腔技术
盐穴储气库建腔技术李晓鹏【摘要】当前世界经济飞速发展,能源需求量不断增加,为保障工业发展和民众生活稳定有序,各国已将盐穴储气库建设作为天然气工业发展中的重要内容.结合国内外储气库溶腔技术经验,通过对盐穴建腔复杂工艺分析,提出了储气库地形选择、建腔方案、腔体压力和体积测算、注水循环方式、油气垫及管柱提升方法、腔体形态声呐检测与压力密封性测试等技术,同时对在建腔过程中遇到的问题进行了分析论述,对盐穴储库的研究、建设和运行工作具有一定参考意义.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2016(045)007【总页数】4页(P1460-1463)【关键词】天然气;盐穴储气库;溶腔;技术分析【作者】李晓鹏【作者单位】长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;中国石油天然气集团公司采油采气重点实验室长江大学分室,湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TE822盐穴储气库是通过常规钻井方式钻穿天然岩层，根据水溶采矿原理利用采盐井或新钻井眼注入淡水溶蚀盐层，然后泵出卤水注入天然气，通过工艺控制使腔体达到满足生产需求的形状和体积。
盐穴储气库具有储量大、注采时间短、周期灵活、安全系数高等优点，可以对因各种因素导致的天然气需求量不同而引起的供气不均衡进行日、月、季度的调峰处理，有助于生产系统和输气管网的优化与运行，保障居民与工业生活生产正常运行。
盐穴地下储气库不仅要承受地热和岩层压力的作用，更需在储气库运行期间因下游用气不均衡性造成压力变化的过程保持稳定，所以在建设前期应当进行充分的设计与论证工作。
合适的岩盐地层，合理的腔体形态、尺寸及运行压力的确定是保证储气库建设并正常运行的关键。
储气库的地址选择是建立在地震勘探和测井的基础上，地质评价主要包括盐层的沉积特征与分布情况，盐穴顶底地层的密封性以及盐层品位等。
优选盐层应当具有如下特征：①盐层体积大且具有一定厚度即力学稳定性好，②盐层品位高所含夹层少便于水溶造腔，③埋深大且顶底板强度大密封性能好，可保证储气能力，④附近有丰富淡水资源和盐卤处理设施，便于造腔和排卤处理。
盐穴储气库地面工程设计优化
地下储气库是天然气安全保供的主要设施，也是国家能源安全保障的重要组成部分，中国地下储气库的建设起步于20世纪70年代的气藏型储气库，2005年中国第一座盐穴储气库投入建设，标志着中国有了真正意义上的盐穴储气库[1]。
经过近20年发展，中国地下盐穴储气库已经取得了相当的成绩，储气库建设大幅提速，成功破解了一系列难题。
然而，随着越来越多的盐穴储气库投产后，优质的盐层越来越少，由于建库地质条件复杂、地面条件日趋苛刻等因素，导致后续建库的成本越来越高，单方天然气储气费居高不下，因此有必要对地面工程优化进行思考，以降低建库成本，提高盐穴储气库经济效益。
1盐穴储气库地面工程盐穴储气库是指利用地下已有的盐层或盐丘，采用人工的方式在盐层或盐丘中水溶形成腔体，用于天然气回注、储存和采出的系统体系[2]。
盐穴储气库地面工程系统主要包括：井场、集配站、集注站（含造腔设施）以及集输管道和双向输气管道等。
为节省投资、降低管廊带宽度、降低施工难度，地面工程一般采取部分井场先通过单井管道集中接入集配站，再由集配站通过注采干线接入集注站。
盐穴储气库地面工艺技术主要包括集输工艺、注气工艺和采气工艺。
其中集输工艺一般指布站方式、输送压力选择、注采管道的设置、管网集输方式（枝状管网、辐射状管网或二者组合的方式）等内容的方案比选和设计；注气工艺是指双向输气管道来气后，在集注站通过注气压缩机增压后，通过集输管道输送至井口，注入地下盐腔进行天然气储存；采气工艺是指井口采出天然气，通过集输管道输送至集注站，经过脱水装置（一般为三甘醇脱水工艺，少数具有压力能可利用的气库可采用低温脱水工艺）进行脱水，控制天然气水露点，脱水后的商品天然气输送至管网进行调峰[3-5]。
DOI ：10.3969/j.issn.1001-2206.2022.03.007盐穴储气库地面工程设计优化党红星中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊066250摘要：由于我国地下盐穴储气库地质条件复杂、地面条件日趋苛刻等因素，导致后续建库的成本越来越高，单方天然气储气费居高不下。
厚夹层盐穴储气库扩大储气空间造腔技术
厚夹层盐穴储气库扩大储气空间造腔技术郑雅丽;王玲欣;赵艳杰;丁国生;武志德;陆守权;赖欣;邱小松;杨冬;韩冰洁【摘要】针对目前国内盐矿普遍发育厚夹层的问题,通过室内实验、数值模拟和现场试验,分析厚夹层是否可以垮塌,以实现上下盐层连通,扩大单腔储气空间.分析夹层的水溶机理、水浸后力学参数变化规律后发现:水浸后夹层呈蜂窝状溶解且产生裂缝,利于剥落,剥落残渣占据空间较小;水浸后夹层力学强度明显降低,易发生破坏,有利于夹层垮塌.利用夹层垮塌临界跨度计算模型可预测夹层垮塌时机,通过数值模拟获得了厚夹层垮塌规律,表明夹层厚度越小,夹层埋深、腾空跨度和盐腔高度越大,夹层垮塌的可能性越大.提出了“充分浸泡夹层、二次建槽”的设计思路,针对某储气库12m厚夹层进行造腔试验设计,并在2口井进行了现场试验,表明厚夹层可以垮塌,且增加了造腔高度,提高了单腔工作气量,具有技术和经济可行性.%Aiming at the current problem that thick sandwiches are commonly developed in domestic salt mines,this study investigated whether thick sandwiches would collapse to allow connection of salt deposits above andbelow,consequently increase leaching height and expand single cavern capacity by laboratory experiments,numerical simulation and field tests.The analysis of water-soluble mechanism and changing patterns of mechanical parameters of sandwich layers after water immersion shows that:after water immersion,sandwiches dissolve into honeycomb structure with cracks that easily flake,and the residues occupy small space;after water immersion,mechanical strength of sandwiches decreasegreatly,susceptible for failure and collapse.Based on the calculation model for critical limited span,the collapse timing was predicted.In addition,lawsof thick sandwiches collapse were obtained by numerical simulation,which indicate that the smaller the thickness,the larger the depth,the larger the limited span and storage height of the sandwiches,the more likely the sandwich will collapse.The design idea of "full immersion and secondary cavity construction" was proposed,and cavern leaching design for a 12 meter thick sandwich in a gas storage was made,and tests on two wells were conducted.The results prove that thick sandwiches could collapse,increasing leaching height and single cavity capacity,and the technology is technologically and economically feasible.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2017(044)001【总页数】7页(P137-143)【关键词】盐穴储气库;厚夹层;夹层垮塌;水溶机理;水浸力学参数;造腔设计;造腔试验【作者】郑雅丽;王玲欣;赵艳杰;丁国生;武志德;陆守权;赖欣;邱小松;杨冬;韩冰洁【作者单位】中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油天然气集团公司油气地下储库重点实验室,河北廊坊065007;中国石油渤海钻探工程有限公司第二录井分公司,河北沧州062552;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油天然气集团公司油气地下储库重点实验室,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油天然气集团公司油气地下储库重点实验室,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油天然气集团公司油气地下储库重点实验室,河北廊坊065007;中国石油东部管道有限公司,上海200122;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油天然气集团公司油气地下储库重点实验室,河北廊坊065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油天然气集团公司油气地下储库重点实验室,河北廊坊065007;中国石油对外合作部,北京100007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007;中国石油天然气集团公司油气地下储库重点实验室,河北廊坊065007【正文语种】中文【中图分类】TE972.2引用：郑雅丽,赵艳杰,丁国生,等.厚夹层盐穴储气库扩大储气空间造腔技术[J].石油勘探与开发,2017,44(1):137-143.ZHENG Yali,ZHAO Yanjie,DING Guosheng,et al.Solution mining technology of enlarging space for thick-sandwich salt cavern storage[J].Petroleum Exploration and Development,2017,44(1):137-143.20世纪50年代国外开始利用盐穴建造地下储气库[1]。
西气东输盐穴储气库库容及运行模拟预测研究
!! 西气东输盐穴储气库作为西气 东 输 管 道 工 程 建 设的主要储气库目前已进入 建设 阶 段 # 根 据 储 气 库 建设计划 ! 在江苏金坛共建设新溶腔 ) 改造已 + 个! 合计建成溶腔( 总工作气量为 有的溶腔 ( 个 ! - 个!
. 最大直径约. % +?% $ 0 # 新腔高度约 % ) 0! $ 0! < 设计单个新 溶 腔 储 气 有 效 空 间 # 溶腔运 )?% $ 0! ’( 行压力为 +"% + @F 1% #
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一" 金坛盐穴储气库单腔库容计算
计算方法 !!%: 金坛 储 气 库 单 腔 的 储 存 空 间 为 # )? !! 根据设计 !
-( # 方程描述如下 ’
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& ( % &(!!$ ,B , ^ % % & + %#"$ " ; + 7 8 M = 2 B" ^ " ;
% & L" ( , 1 M " & $ % & 表示在溶腔内初始瞬间和溶腔运行过 + . !! 式% 程中半径趋于无穷大处的盐层温度均为初始温度 # 式中 ) ! + 为盐层的瞬态温度 " [! \ L 为盐层 # 为时 间 " 导温系数 " * Z H Z B 为 对 称 温 度 场 的 分 布 半 径" 9+ [ ! * 0! B M为溶腔半径 " 0! _ 0+ [ ! ( 为 盐 层 导 热 系 数" * ! * +[# Z 0 1 为盐层比热 " Z H Z 9 9 M 为盐层密度 " " 经溶腔壁面 !! 当 天 然 气 储 库 内 气 体 扰 动 较 小 时 " 流入的热流量被描述为 )
盐穴型地下储气库建库评价关键技术及其应用
盐穴型地下储气库建库评价关键技术及其应用完颜祺琪;丁国生;赵岩;李康;邓金根;郑雅丽【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2018(038)005【摘要】为了解决层状盐岩盐层展布不均、造腔机理复杂、造腔过程控制难、盐腔运行安全稳定性差、老腔改造利用难度大等技术难题, 从盐穴地下储气库盐层利用最大化、提高造腔效率、缩短建库周期、保证腔体安全的设计目标出发, 依托江苏金坛盐穴储气库的设计经验与现场实践, 全面更新设计理念, 提出了选址评价、造腔设计与控制、稳定性评价与库容参数设计、老腔筛选及利用、气库运行及监测等5项关键技术序列, 丰富和完善了盐穴储气库建库评价技术体系.上述5项关键技术在金坛盐穴储气库建设中的实际应用效果表明: (1) 地质方案实钻符合率高; (2) 造腔形态符合设计预期; (3) 腔体变形收缩率符合稳定性评价结果预期; (4) 老腔改造利用成功; (5) 部署监测网络保障了盐穴储气库的运行安全, 为长江三角洲地区天然气调峰保供发挥了重要作用.结论认为, 该项研究成果指导了盐穴地下储气库的建库方案设计及工程实施, 为同类储气库的建设提供了理论支撑与技术保障.【总页数】7页(P111-117)【作者】完颜祺琪;丁国生;赵岩;李康;邓金根;郑雅丽【作者单位】中国石油大学(北京);中国石油勘探开发研究院;中国石油天然气集团有限公司油气地下储库工程重点实验室;中国石油勘探开发研究院;中国石油天然气集团有限公司油气地下储库工程重点实验室;中国石油西气东输管道公司;中国石油勘探开发研究院;中国石油天然气集团有限公司油气地下储库工程重点实验室;中国石油大学(北京);中国石油勘探开发研究院;中国石油天然气集团有限公司油气地下储库工程重点实验室【正文语种】中文【相关文献】1.盐穴地下储气库库址地质评价与建库区优选 [J], 完颜祺琪;冉莉娜;韩冰洁;蔡茂佳;李琦2.国外盐穴地下天然气储气库建库技术发展 [J], 郭彬;房德华;王秀平;张少武3.气藏型地下储气库建库注采机理与评价关键技术 [J], 孙军昌;胥洪成;王皆明;石磊;李春;唐立根;钟荣4.金坛盐穴地下储气库建库关键技术综述 [J], 丁国生5.盐穴地下储气库建库技术 [J], 丁国生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
建设地下盐穴储气库的可行性及关键技术
建设地下盐穴储气库的可行性及关键技术任涛;姜德义;曹琳【摘要】阐述建设地下盐穴储气库的必要性,分别从地下盐岩矿床的物理、化学特性,盐穴储气库的经济性和环保性,盐穴储气库建设技术的可行性3个方面分析了在盐岩层中建设天然气地下储气库的可行性.介绍了腔体形状控制、套管选材及设计工艺和腔体形状测量等地下盐穴储气库建设中的关键技术.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2012(032)009【总页数】4页(P35-38)【关键词】天然气储气库;盐穴储气库;水溶建腔;可行性;关键技术【作者】任涛;姜德义;曹琳【作者单位】重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400044;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400044;重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TU9961 建设地下盐穴储气库的必要性随着石油资源的供求紧张关系不断加剧和天然气资源探采技术及应用技术的不断发展，天然气作为清洁高效能源，越来越多地融入到企业运营和居民生活之中。
据统计，2000—2010年，中国天然气消费量年均增长16%，2010年达到1070×108m3，比2000年增长4．4倍;占一次能源的比例也由2000年的2．4%提高到2010年的4．4%。
中国石油企业协会与中国石油大学联合在京发布的《中国油气产业发展分析与展望报告蓝皮书(2011—2012)》称:2011年中国天然气净进口282×108m3，对外依存度达21．56%，相比2010年增加9．4个百分点。
如此高的对外依存度势必对我国企业发展及居民生活造成巨大的压力。
在不过度开采天然气资源的情况下，只有通过加强天然气管道建设及建立储气库来缓解供应压力［1－10］。
天然气管道可以及时且持续地将天然气从产地输送到需要它的工业企业及居民区，包括在消费区布置的城市管网和连接消费区与上游气田之间的天然气主干管道。
厚夹层盐穴储气库扩大储气空间造腔技术
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ １ ６ ９ ８ ／ Ｐ Ｅ Ｄ． ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． １ ７
厚 夹层 盐 穴储 气库 扩大储 气 空 间造腔 技术
郑 雅 丽 ， ２ ，赵 艳 杰 ２ ，丁 国生 一，武志德 一，陆 守权 。 ，赖 欣 一， 邱小松 １ ， ２ ，杨冬 ４ ，韩冰 洁 一，王玲欣 ｓ
（ １ ． Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｌ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ｆＰ ｏ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ＆Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ — Ｌ ａ ｎ ｇ ｆ ａ ｎ ｇ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ ， Ｌ ａ ｎ ｇ ｆ ａ ｎ ｇ ０ ６ ５ ０ ０ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｃ Ｎ Ｐ Ｃ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆＯ ｏ ｉ ｌ ＆Ｇａ ｓ Ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ ａ ｎ ｇ ｆ ａ ｎ ｇ ０ ６ ５ ０ ０ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｐｅ ｔ ｒ ｏ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ａ ｓ ｔ Ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｃ ｏ ． ，
（ １ ．中国石油 勘探 开发研 究院廊坊 分 院 ，河北廊 坊 ０ ６ ５ ０ ０ ７ ；２ ．中国石 油天然 气集 团公 司油气地 下储库 重 点实验 室 河北廊 坊 ０ ６ ５ ０ ０ ７ ；３ ．中国石 油东部 管道 有 限公 司，上海 ２ ０ ０ １ ２ ２ ；４ ．中国石 油对 外合作 部 ，北京 １ ０ ０ ０ ０ ７ ； ５ ．中 国石油 渤海钻 探 工程有 限公 司第 二录 井分公 司 ，河北沧 州 ０ ６ ２ ５ ５ ２）
测井综合评价方法在盐穴储气库建库中的应用
0引言利用水溶造腔的开采方式在盐岩层或盐丘内建造指定形状和体积的地下盐穴腔体，用于存储天然气的储气库为盐穴储气库。
盐穴储气库建设是国家能源建设的一部分，需要多学科协同攻关，涉及到钻井完井、溶腔、地面集输与处理、气库运行管理等领域，其核心就是建成稳定密封并具有较大储气能力的地下盐穴，存储天然气[1-2]。
1盐穴储气库建库阶段测井评价盐穴储气库的运行包括三个阶段:库体建立、盐穴溶腔、库体储气施工。
前期库体的选择至关重要，建设地下盐穴储气库的基本地质条件为[3-6]：（1）盐层总厚度大，一般大于100m，平面分布稳定，范围广，埋深适中，在400~1500m 之间，以保证库体有一定储气能力和建库效率，建库成本低。
（2）盐岩内部夹层少、厚度小，有利于造腔；（3）盐岩沉积区构造稳定、无大断层发育；（4）盐岩品位高，夹层不溶物含量低于25%，便于水溶造腔；（5）盐层顶板强度大，有利于气库安全；（6）水源充足，保证造腔用水。
储气库工程的整个阶段与测井专业密不可分，在建库阶段可以利用测井资料开展两个方面的工作：一是确定盐岩分布规律、夹层特征的库体稳定性；二是进行盖层封闭性评价，具体内容见图1。
为保证测井资料在盐穴储气库中盐岩含量的高精度应用，在前期测井资料采集中要进行方案优化。
图2是利用不同采集方案在盐穴储气库地层采集得到的数据。
10代表1米采集10个样品点，20代表1米采集20个样品点，40代表1米采集40个样品点。
采样精度提高后，体积密度和微球的纵向分辨率改善明显，自然伽马有一定的改善，深浅侧向电阻率、声波时差、补偿中子曲线变化不明显。
图3是利用不同采集方案评价后的总厚度及有效厚度统计，可以看出在不同盐岩纯度下1米20点和1米40点总测井综合评价方法在盐穴储气库建库中的应用摘要：盐穴储气库是国家能源建设中的一项重要组成部分,涉及多方面工程。
在建库选址中利用测井资料可以评价盐岩盖层封闭性、盐岩稳定性、盐岩分布规律、盐岩的力学特征等，以此分析是否具备建库的基本条件。
地下盐穴处理核废料的方法
地下空间与工 程学报
第 2卷
使用特殊方式进行处理外 , 大量的中低放射性废料 的基本上都是采用近地表填埋的方式进行处理的。
表 1 1995年全 世界放射性废料的总量 单位 : m 3 Tab le 1 Tota lV olum e of rad iated nuclear garbage of th e wor ld in 1995 地区 欧洲和太平洋地区 北美洲 俄罗斯及东欧国家 其他地区 合计 图 1 盐穴造腔过程示意图 F ig . 1 P ro cess o f sa lt cavern leaching 低放射性 17200 12300 8400 25000 404000 中放射性 12300 8800 6000 1800 28900 高放射 性 1600 1200 200 240 3240
[ 1] 3 3
:
盐层厚度大, 无断层影响; ! 盐层品位高 ,
便于水溶造腔; ∀ 顶板强度大 , 有利盐穴的安全; # 盐层内部夹层少、 厚度小 , 有利造腔 ; ∃ 埋深一般大 于 400 m; % 水源充足, 保证造腔用水。 以上几个条件只是建设盐穴储存库的几个原 则, 在具体落实到某个具体的建库地址时 , 需要进 行大量的地球物理勘探 , 搞清盐层的分布 , 掌握盐 层的分布特征非常重要。另外 , 除搞清盐层的分布 特征外, 另一个非常重要的方面就是搞清建库区域 的地质特征 , 包括水文地质、 矿产地质、 地质力学、 地震地质等等, 保证盐穴储存库的建设对局部地质 环境不造成破坏而避免对环境的影响。 要达到以上要 求, 对盐 的盖层提出 较高的要 求, 因此, 盐层本身的地质特征和盐岩盖层是研究 的关键。 3 . 2 盐穴建造方法 盐穴的造腔首先在于溶腔的设计, 溶腔的设计 是关系到储存库的稳定性的一个关键, 溶腔设计需 要运用地质力学、 岩石力学、 工程力学、 流体力学等 多方面的理论进行优化, 最终设计出满足储存和埋 藏各类特定物质要求的溶洞。针对不同的地质条 件, 可以设计出不同形态和大小的溶腔, 一般来讲 , 溶腔的体 积在 2 104 m - 50 20m - 80m 左右。
盐穴储气库底部碎屑旋转射流冲洗数值模拟
盐穴储气库底部碎屑旋转射流冲洗数值模拟宋先知;李根生;王海柱;丁国生;田守嶒【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2010(030)008【摘要】在地下盐穴储气库多夹层岩盐水溶造腔过程中,不溶于水的夹层碎屑极易在盐穴腔底过量沉积,引起有效造腔体积减小、造腔速度降低,从而影响储气库造腔的质量和进度.为此,提出了高压旋转水射流冲洗碎屑的新方法,阐述了通过射流冲击作用和旋流作用,完成高效冲洗腔底碎屑的工作原理;根据多相流理论,建立了旋转射流冲洗碎屑数学模型,数值模拟研究了排量、颗粒直径和工具转速等参数对碎屑冲洗效率的影响规律.模拟结果表明:排量和颗粒直径是影响碎屑冲洗效率的重要因素,冲洗效率随着排量的增大而显著提高,随着颗粒直径的增大而明显降低;在一定条件下,存在最优工具转速,但随着颗粒直径的增大,工具转速对冲洗效率的影响逐渐降低.旋转射流法冲洗盐穴腔底碎屑能够有效提高碎屑冲洗效率.该方法为我国多夹层岩盐的快速、优质和安全造腔作业提供了一条新途径.【总页数】4页(P83-86)【作者】宋先知;李根生;王海柱;丁国生;田守嶒【作者单位】油气资源与探测国家重点实验室·中国石油大学(北京);油气资源与探测国家重点实验室·中国石油大学(北京);油气资源与探测国家重点实验室·中国石油大学(北京);中国石油勘探开发科学研究院廊坊分院;油气资源与探测国家重点实验室·中国石油大学(北京)【正文语种】中文【相关文献】1.一种类螺纹孔结构的旋转射流换热特性数值模拟 [J], 徐亮;兰进;高建民;李云龙2.水平井防砂管柱内腔冲洗及旋转水射流解堵工艺 [J], 李建茂3.高速旋转底部排气弹的三维流场数值模拟与分析 [J], 史金光;谢利平4.旋转射流应用于海底挖沟的数值模拟及冲蚀试验研究 [J], 王磊;杨永印;戴源;冯丰;李海鲸;钟诗民5.水平井防砂管柱内腔冲洗及旋转水射流解堵工艺 [J], 綦耀升;王刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
具有广阔前景的盐穴地下储备库技术
具有广阔前景的盐穴地下储备库技术
丁国生
【期刊名称】《地学前缘》
【年(卷),期】2003(010)004
【摘要】@@ 盐穴是利用水溶开采方式在地下较厚的盐层或盐丘中形成的人造地下洞穴,盐穴的大小和形状根据不同的地质条件而定,其体积可以在5 000～
100×104m3之间,深度可以在50～1 500 m之间.
【总页数】1页(P352-352)
【作者】丁国生
【作者单位】中国地质大学,能源系,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】P5
【相关文献】
1.技术融合，行业渗透——卫星专网是具有“技术融合、行业渗透”特点的卫星应用业务，发展前景非常广阔 [J], 李世锋
2.技术融合,行业渗透——卫星专网是具有“技术融合、行业渗透”特点的卫星应用业务,发展前景非常广阔 [J], 李世锋
3.盐穴地下储气库产业链增值增效技术思路 [J], 王文权
4.盐穴地下储采技术 [J], 郑雅丽;赖欣;邱小松;垢艳侠;李康
5.盐穴地下储采技术 [J], 郑雅丽;赖欣;邱小松;垢艳侠;李康
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盐岩地下储库洞室收缩形变分析
盐岩地下储库洞室收缩形变分析丁国生;杨春和;张保平;谢萍;张昱文【期刊名称】《地下空间与工程学报》【年(卷),期】2008(4)1【摘要】盐岩类地下储库在运行过程中盐岩洞室内部压力从高到低、从低到高的循环变化,因此洞室周围的盐层会受到周围地层的压力和洞室内部压力的多重作用而产生应力变化,由于盐层在高压作用会产生塑性形变,而且,洞室内部的压力始终小于周围地层的压力,因此洞室周围盐层会产生指向洞室内部的位移而导致洞室收缩形变。
洞室的收缩形变会导致洞室体积缩小,从而导致储库洞室库容的变化,降低洞室的运行效率。
洞室的收缩形变与盐层蠕变规律有密切的联系,通过岩石力学测定,可以分析盐层蠕变特征进而建立盐岩蠕变的本构方程,利用本构方程,通过建立洞室三维模型,可以模拟不同运行状态下的洞室不同部位在不同运行阶段内盐层蠕变的大小,从而预测整个洞室的收缩形变规律。
对盐岩洞室储库的运行模拟发现,洞室建成初期有一个短暂的快速收缩形变阶段,后期收缩形变速度较为平稳并有逐步减缓的趋势。
因此在盐岩洞室储库运行的初期,必需密切注意洞室蠕变,制定合理的运行参数,确保洞室的安全高效运行。
【总页数】5页(P80-84)【关键词】盐岩;洞室;储库;收缩;蠕变【作者】丁国生;杨春和;张保平;谢萍;张昱文【作者单位】中国石油大学,中国科学院武汉岩土所,中国石油勘探开发研究院廊坊分院,北京102249,武汉430071,河北廊坊065007【正文语种】中文【中图分类】TU91【相关文献】1.含夹层盐岩储库洞室内壁连续性解析 [J], 李书兴;2.黄岛液化石油气地下储库主洞室岩体稳定性分析 [J], 刘伟韬;申建军;何寿迎3.地下盐岩储库泄漏事故统计分析及启示 [J], 刘金森;陈健;陈祥胜;施锡林;刘元玺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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过程中通过调整施工参数来控制腔体的形态, 使腔 体达到设计的要求。腔体形态的检测技术主要通过 声纳测定技术来完成, 其主要原理是声纳设备下入 腔体中, 向溶腔壁发射定向声波, 声波经腔壁反射后 在被声纳仪接受, 经过分析计算后可以得出仪器距
部完成溶腔的建设。 金坛盐矿地下储气库的建成, 在该地区用气高
包括两个阶段, 第一阶段为水力试压检测, 通过向溶 盐穴地下储气库的各项技术, 在未来一段时间内, 随
腔内注水保持溶腔中部深度的压力达到正常压力梯 度下压力的 1. 5~ 1. 8 倍, 并保持一段时间, 同时检 测溶腔压力变化情况。一般情况下, 如果在 72 小时 内压力能够保持稳定不降, 则可以进行下一阶段的
盐穴储气库的建库基本地质条件
盐穴储气库一般选择在盐层厚度大、分布稳定的 盐丘 或盐 层上, 选 择盐 穴建 库要 遵循 以 下几 条 原 则122: ¹ 盐层厚度大, 无断层影响; º 盐层品位高, 便 于水溶造腔; » 顶板强度大, 有利气库安全; ¼盐层内 部夹层少、厚度小, 有利造腔; ½ 埋深大于 400 m, 保证 一定储气能力; ¾水源充足, 保证造腔用水。
注气量的多少主要依据溶腔体 积, 而溶腔体积 可根据采卤量及其盐浓度来计算获得。随着溶腔不 断变大, 顶板处的气层厚度不断变小, 所以在气垫开 采过程中需要不断补充气体, 使气垫层保持一定的 厚度, 才能使得顶板盐层不会被溶解。这是形成稳 定溶腔防止顶板脱落, 有效地保护顶板的一项措施。
( 2) 油垫法: 油垫建腔与气垫建腔原理、目的一 样, 也是为了建造稳定的溶腔形状, 保护顶板不受溶 蚀, 使溶腔达到一定高度以后, 溶蚀向横向发展, 从 而达到建立足够大的溶腔。
洞
穴
位置
数
( 个)
Melville North 1
实测井口压力 设计压力梯度 设计压力 盐层 最大 最小 最大 最小 最大 最小 深度 ( MPa) ( MPa) ( MPa/ 100m) ( MPa) ( MPa) ( m)
15117 3145 11584 01339 16125 31 48 1026
物理模拟试验表明, 从保护顶板、控制溶腔形态 目的出发, 采用油垫建腔比气垫建腔效果好。这是 因为油的压缩系数较小, 且不溶于水, 油垫层的厚度 易于控制; 而气的压缩系数大, 在有压力条件又能溶 于水, 气层厚度不易控制。因此采用油垫法。
# 107 #
工程建设
天然气工业
2003 年 3 月
数值模拟研究证用采用油垫法保护顶板不受溶 纳测定和示踪剂检测。
江苏金坛盐矿储气库建库方案
金坛盐矿地下储气库是/ 西气东输0长江三角洲 地区的主要储气库, 作为长江三角洲两省一市的主
对安全与环境检测。 首先是腔体形态检测技术。腔体形态检测是进
行造腔控制的主要方法之一, 通过监测可以掌握腔 体形态在整个造腔过程中的变化, 从而可以在造腔
要调峰储气库, 要求其建设进度与/ 西气东输0管道 工程相配套, 储气库的总体规模需要达到有效的调 峰使用气量为 10 @ 108m3。要达到这一要求, 在金坛 地区要建设的地下溶腔总数为 34 个, 到 2008 年全
在金坛盐矿所选建库区块面积约 7 km2, 地质条 件较好, 盐层厚度 150~ 200 m, 平均厚度 175 m, 三个 矿层间夹层厚度小, 每个矿层内部的夹层同样具有层 数少、厚度小、含盐量高的特点, 具备建库条件。
盐穴地下储气库的设计
盐穴地下储气库是由单个独立的盐岩溶腔组成 的, 溶腔在地下温度和压力的相互作用下, 特别是在 储气库运行期间大范围的压力变化过程中要保持稳 定, 才能具备储气库运行的功能, 所以设计合理的形 态、尺寸、运行压力和温度是盐穴地下储气库建设成 功的关键。
蚀效果是明显的。
盐穴储气库的检测技术
第四是的安全与环境检测。气库的安全与环境 检测非常重要, 除了密封性检测外, 主要检测地表沉 降度、造腔过程中地下水检测, 以确保库区居民的生
盐穴储气库的监测技术总体来讲比较复杂, 盐 产和生活的安全。
穴储气库的监 测技术总 体上来讲 包括四 方面的内 容: 一是造腔过程中对溶腔形态的监测; 二是造腔结 束后对腔体的密封性检测; 三是气库运行过程中对 腔体形态、体积变化、密封性检测; 四是运行过程中
( 2) 实际采盐溶腔稳定状态分析验证: 金坛盐矿 已下套管进行采卤生产井 24 口, 分布在茅兴地区和 荣炳 ) 陈家庄地区, 已投入开发 10 来年, 目前开采 状况良好, 未发现溶腔垮塌现象。这是由于岩盐塑 性变形区是沿着溶腔周围发展的, 足以经受外表地
压, 建立起地下岩盐溶腔的结构平衡。在直接地压 条件下溶腔可以收缩, 但并不垮塌且与井深无关。
根据溶腔形 态、体积、溶腔 运行温度和压力, 最 终笔者计算溶腔在最高运行压力下, 单个溶腔的储 存甲烷天然气为标准体积 4 300 @ 104m3。
盐穴储气库的造腔工艺
盐穴地下 储气库建 库的关键 技术就 是盐穴造 腔。
( 1) 设计建选合理的溶腔形态。力学分析认为 溶腔的形态以圆球形、鸭梨形、圆柱状稳定性好。选 用鸭梨形溶腔形态, 并在一定溶腔体积的条件下, 尽 量增大溶腔的高宽比。
# 106 #
第 23 卷第 2 期
天然气工业
工程建设
围的压力值变化, 所以确定气库的运行压力非 常重 要, 根据国外经验( 表 1) , 盐穴储气库的最大运行压力 和最小运行压力按深度不同而不同, 压力梯度范围一 般为 1. 6~ 0. 34 MPa/ 100 m。
表 1 德国 6 个盐穴储气库的运行压力142
在设计运行压力时参考国外气库运行压力设计 经验, 结合以下四种方法确定: 计算法 ) ) ) 根据盖层 及盐层岩石力公式计算; 类比 法 ) ) ) 参考国外运行 压力梯度; 实测法 ) ) ) 溶腔水溶过程中关井测压; 压 裂法 ) ) ) 进行盐层压裂, 测定破裂压力。
通过以上四种方法最终确定金坛盐矿地下储气 库单腔运行压力在 6~ 16 MPa 之间。
峰阶段每天提供 4 000 @ 104~ 6 000 @ 104m3 的天然 气, 大大缓解管道供气所面临的调峰压力, 从而减少 管道建设的总投资, 具有良好的经济效益。
腔壁的距离, 声纳仪旋转一周完成某一深度上声纳 仪到腔壁的距离, 不断改变声纳仪下入的深度就可 以全方位了解溶腔的三维空间形态。
结束语
Regina South 5 161 3~ 221 1 4196 11584 01339 25173 51 51 1625
Woosomin 3 16168 4114 11584 01339 17142 31 73 1100
金坛盐矿盐穴地下储气库设计过程中参考国外 气库设计运行经验, 设计溶腔直径为 55 m , 最大直径 80 m, 溶腔高度约 135 m, 盐层上部留 30 m, 底部留 10 m , 主要是利用盐层的密封性保持气库的密封, 溶 腔的体积初步估算为 25 @ 104m3。
首先从形态上来讲, 储气库设计的主要形态为近 似椭球体, 溶腔的直径与高度主要取决于岩石力学的 计算。
由于盐穴储气库在气库运行期间要承受较大范
作者简介: 丁国生, 1966 年生, 高级工程师; 在中国石油勘探开发研究院廊坊分院从事研究工作, 现为中国地质大学 在读博 士研究生, 主要研究方向为油气地下储备库。地址: ( 065007) 河北省廊坊市万庄 44 号信箱开发所。电话: ( 010) 69213415。
盐穴储气库作为油气储气库的主要类型之一,
其次是溶腔的密封性检测技术。密封性检测是 气库能否安全运行的关键, 只有通过了盐穴的气密 封检测气库可以能够投入运行。气库的密封性检测
已经在 发达国家被普 遍采用, 具 有安全性高、容量 大、注采速度快、运行成本低的优点。虽然我国目前 尚未建成盐穴地下储气库, 但已经具备了建设油气
我国利用盐穴建设地下储气库尚属于起步阶段, 长江三角洲地区选择的金坛盐矿建设地下储气库基
本上具备了以上条件132。 金坛盐矿岩盐层分布在平面上和纵向上都比较
稳定。呈北东向展布, 岩盐体 长轴 12 km, 短轴 5. 6 km, 含盐面积约 60. 5 km2, 厚度 67. 85~ 230. 95 m, 岩 盐层最厚的区域达 180~ 220 m。大体呈环状向四周 减薄, 顶面埋深 850~ 1 100 m, 纵向上自下而上分Ñ、Ò、 Ó三个主体矿层。
溶腔的稳定性分析
上面已从顶底板( 特别是顶板) 、盐体特性等多 个方面分析论证说明, 溶腔具有良好的稳定条件, 在 溶漓建腔过程中, 采取有效措施将会保护溶腔的稳 定性, 主要措施是水溶开采保护溶腔的顶板, 具体方 法如下。
( 1) 气垫法: 水溶开采过程中, 在形成初始溶腔 之后, 向溶腔内注入一定量的气体, 利用气与水的密 度差异, 使溶腔顶部形成一定厚度的气垫层, 从而达 到阻止水向上溶解, 促使其向四周侧溶, 最终形成既 有一定岩盐顶板厚度、又有足够大的空间体积的溶 腔。
Melville Sout h 3
Lan dis
2
151 1 7 171 2 4
3145 11584 01339 16171 31 58 1055 3179 11584 01339 19102 41 07 1201
Regina Nort h 3 20169 4183 11584 01339 25100 51 36 1579
工程建设
天然气工业
2003 年 3 月
盐穴地下储气库建库技术
丁国生1, 2
( 1. 中国地质大学能源系 21 中国石油勘探开发研究院廊坊分院)
丁国生. 盐穴地下储气库建库技术. 天然气工业, 2003; 23( 2) : 106~ 108 摘 要 我国的西气东输工程从新疆塔里木油田到上海, 管线长度达 4 000 公里, 为确保对长江三角洲地区安全 稳定的供气, 就必须在长江三角洲地区建设地下储气库, 从而保证在管线故障期间应急供气, 同时利用地下储气库调 节冬季和夏季用气量的差异, 保证长输管线的高效、平稳运行。在长江三角洲地区经过库址选择, 目前准备将常州盆 地的金坛盐矿用以建设地下储气库。盐穴地下储气库主要选择在盐层或盐丘上, 利用水溶方式形成地下溶腔进行储 气, 选择合适的术, 在造腔过程中还 要及时采取声纳测井技术进行跟踪监测, 造腔过程的检测及腔体完成后的密封 安全性检测是气库能否投入运行的关 键。 主题词 地下储气库 盐穴气库 建设 位置 选择 岩溶作用 浙江