鹽巖溶腔水平儲(chǔ)庫(kù)溶解建造過(guò)程實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬.pdf

1、作為“西氣東輸"工程的配套工程-鹽巖礦床地下儲(chǔ)庫(kù)的建造,主要用于解決由于季節(jié)、氣候變化造成的不平衡調(diào)峰以及管道意外故障的應(yīng)急供氣。國(guó)外鹽巖溶腔儲(chǔ)庫(kù)普遍建造在深部的鹽丘中,多為垂直型儲(chǔ)氣庫(kù),而我國(guó)的鹽巖礦床的特點(diǎn)為:鹽巖層數(shù)較多,單層厚度相對(duì)比較薄、軟弱夾層相對(duì)較多,直接借鑒國(guó)外建造垂直型鹽巖溶腔儲(chǔ)庫(kù)的方法,儲(chǔ)庫(kù)勢(shì)必會(huì)穿越較多的夾層,不僅儲(chǔ)庫(kù)建造的難度和復(fù)雜程度有所增加,而且在后期運(yùn)行過(guò)程中儲(chǔ)庫(kù)的穩(wěn)定性也會(huì)受到很大的影響。本文以在層狀鹽巖

2、礦床中以水溶建腔方式建造水平儲(chǔ)庫(kù)為背景,通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法對(duì)鹽巖溶腔水平儲(chǔ)庫(kù)的溶解建造過(guò)程作了初步的研究,研究結(jié)果對(duì)其提供參考。
　　 主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)通過(guò)芒硝鹽巖的溶解實(shí)驗(yàn)得出,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中不同放置位置鹽巖巖芯的溶解規(guī)律,注水管和出水管的放置方式對(duì)鹽巖溶解的影響,同時(shí)擬合出低濃度溶液中流速和鹽巖的溶解速度的關(guān)系式。
　　 (2)鹽巖溶腔水平儲(chǔ)庫(kù)溶解建造不同階段溶腔內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬的得到:

3、流體由注水管進(jìn)入較大的腔體內(nèi)形成射流,射流對(duì)周圍的流體卷吸作用,射流寬度的不斷增加,腔體橫向的速度分布就變得比較均勻;溶腔建造過(guò)程的不同階段,溶腔邊界處的速度值與注水口速度呈線性關(guān)系;溶腔建造過(guò)程中相同注水口速度,溶腔邊界處的速度值隨溶解建造的進(jìn)行先減少而后趨于相同。
　　 (3)水平溶腔長(zhǎng)度相同的情況下,腔體中溶液的濃度沿溶腔軸線方向逐漸增大,然后逐漸達(dá)到穩(wěn)定值;腔體內(nèi)濃度達(dá)到穩(wěn)定值的位置隨注水口速度的增大逐漸向后推移,擬合出

4、溶腔初始階段腔體內(nèi)溶液濃度達(dá)到穩(wěn)定值的位置與注水速度的關(guān)系式,故水平溶腔長(zhǎng)度固定的情況下,可以確定一個(gè)最優(yōu)的注水流量使得溶腔內(nèi)的濃度恰好在溶腔出口處達(dá)到穩(wěn)定值。
　　 (4)鹽巖溶腔水平儲(chǔ)庫(kù)溶解建造過(guò)程不同階段腔體圍巖的變形和應(yīng)力分布的數(shù)值模擬得出:水平溶腔形成的初始階段,腔體圍巖的應(yīng)力集中程度較低,隨著腔體溶解建造的進(jìn)行,腔體進(jìn)出口處圍巖的應(yīng)力分布存在很大的差異,為保證水平腔體的穩(wěn)定性,采取調(diào)換進(jìn)出口井的措施維持溶腔的均衡發(fā)展