薄盐层双井水平对接水溶造腔机理及调控基础研究

This project seeks to overcome the disadvantages of single-well solution mining technology, which is considered time consuming, complex to implement, and hard to be applied in thin salt layers. The focus of the research on hand is on the fundamental theories and control techniques of the solution mining method using horizontal jointing of the two wells. The research is based on preplanned storages at Jingtan salt mine, Jiangsu and Yingchen salt mine, Hubei, China. Theoretical research, similarity experiment, numerical methodologies will be utilized to investigate the characteristics solution behavior and transportation of brine in two-well solution mining method. An experimental system for the similarity research on cavern construction with two-well system will be developed. The cavern stability and criteria of failure on different stages of construction process will be examined. A general stability and optimization evaluation system is expected to be created and a numerical simulation software is developed. Lastly, the whole theoretical system is expected to be developed and provided an standard method for caven construction with two-well system which could contribute to cavern design, construction, control and evaluation.

针对单井水溶造腔技术造腔周期长、工艺复杂以及很难在薄盐层中成腔等不足，本项目围绕我国薄盐层双井水平对接水溶造腔机理及调控这一关键基础科学问题开展研究。主要研究内容为：以湖北应城、江苏金坛盐矿拟建水平地下储库等为依托工程，以理论分析、相似模型试验、数值分析及软件开发为手段，揭示双井水溶造腔技术条件下盐岩溶蚀规律及卤水运移规律；研制适合于模拟双井水溶造腔的相似模拟试验平台，探索双井水溶造腔过程中腔体形态扩展机理；建立双井水溶造腔形成的水平腔体失稳判据及适用于水平溶腔围岩稳定性的综合性评判模型；开发双井水溶造腔数值仿真模拟软件。项目研究将为我国薄盐层中双井水平对接水溶造腔的实施提供基础理论和方法，对水平盐穴储库的设计、施工、调控及评价具有重要参考价值。

盐岩具有低渗透性、低孔隙度、损伤自愈合及可水溶开采的特点，是进行地下油气储存的理想介质。在国际上，选取盐岩溶腔作为油气储存的空间，得到了广泛的应用。世界上有多达40个国家和地区利用盐岩溶腔进行天然气储存，总储量超过400亿立方米，工作气量接近300亿立方米。美国、德国、法国都利用盐穴进行大规模的原油储存。近年来，我国也开始了利用盐穴进行天然气储存。但我国的盐岩属于薄盐层，难以建立竖直溶腔，利用水平连通井组水溶技术建造水平溶腔，是我国盐穴储气库的必然选择。.围绕水平溶腔腔体扩展及稳定性评价这两个关键科学问题，本项目开展的研究内容包括：（1）双井水溶造腔盐岩溶蚀机理、流场、浓度场研究；（2）水平溶腔腔体扩展机理研究；（3）水平溶腔腔体稳定性评判准则；（4）双井水溶造腔数值仿真模拟系统。解决了两个关键科学问题：（1）水平溶腔流场分布规律及腔体形态扩展机理；（2）水平溶腔稳定性综合评价准则。截至目前，本项目均已按计划完成并达到预期的研究目标。.通过项目研究得出的重要结果包括： 双井水溶造腔系统下盐岩溶解特性基础研究，具体有不同温度下的溶解特性、不同浓度下的溶解特性、不同倾角下的溶解特性；水平溶腔卤水运移特征以及浓度场分布规律研究，利用大尺寸腔体模拟平台研究了羽流区流场特征及积分模型、边界层区流场特征、底部区特征、水平溶腔浓度场分布特征；水平溶腔腔体扩展机理研究，主要内容有排卤口卤水浓度变化规律、溶腔体积扩展分析；水平溶腔腔体稳定性综合评价研究，建立了稳定性评价模型，研究了体积收缩率、顶板沉降值、塑性区，研究表明水平腔具有比竖直腔更好的稳定性。.项目研究揭示了水平溶腔造腔扩展规律，提出了稳定性的设计与评价模型，对于推动我国盐岩水平腔的建造、储气库安全运行，具有重要作用。