一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法及装置与流程

本发明属于油气储存，具体涉及一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法及装置。

背景技术：

1、随着我国石油开采力度的加大，油气储存成为我国新的挑战，储气库是油气上下游产业链中一个至关重要的组成部分。气体阻溶盐穴储气库作为专门的储气库类型，能充分利用盐矿采空区、缩短储气库造腔时间、储气安全等优点。

2、中国第一座气体阻溶盐穴储气库在江苏金坛，已经正式运行，同时江苏淮安、河南平顶山、湖北潜江和湖北云应等地也已经开工建设，目前中国具有一定的气体阻溶盐穴储气库建库经验，但气体阻溶盐穴储气库对我国来说还是一个新的领域，储气库的形态对储气安全和储量尤为重要。河南平顶山叶县气体阻溶盐穴储气库地质条件复杂，盐层中含有大量的不溶物质，很难计算出造腔过程中的注水速度、卤水浓度场分布状况、流场分布状况等。如果没有准确获得其相关参数，很难达到气体阻溶盐穴储气库腔体的设计形态，将对储气库的储气量、储气安全性、储气库造腔成本与造腔周期都有影响。而目前造腔方法不能准确预测腔体形态，注水量大容易浪费，造腔工作量大，很难求解盐腔内部的卤水浓度分布和流场分布。

3、目前欧洲和国内普遍采用柴油作为阻溶剂，以控制盐岩的上溶速度，并配合造腔管柱调整等工艺措施来保证盐穴腔体形状。但是只通过调节阻溶剂在造腔溶解过程中的位置变化来控制造腔形态，没有准确的计算注入淡水的速度，腔体内部卤水浓度变化，流场分布，不能准确控制造腔形态。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法及装置。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，所述方法包括步骤：

3、获取气体阻溶盐穴储气库溶腔参数；

4、对所述溶腔进行区间划分；

5、向所述溶腔中注水；

6、计算注水速度和注水时间；

7、确定所述溶腔中的卤水浓度分布情况；

8、确定所述溶腔中的流场分布情况；

9、根据所述注水速度、所述注水时间、所述卤水浓度分布情况和所述流场分布情况模拟气体阻溶盐穴储气库造腔形态。

10、优选地，所述获取气体阻溶盐穴储气库溶腔参数包括步骤：

11、获取所述气体阻溶盐穴储气库的盐岩物性；

12、获取所述气体阻溶盐穴储气库溶腔中的初始卤水浓度；

13、获取所述气体阻溶盐穴储气库溶腔的初始腔体形态。

14、优选地，所述获取所述气体阻溶盐穴储气库的盐岩物性包括步骤：

15、对所述气体阻溶盐穴储气库的盐岩进行取样；

16、在不同卤水浓度下测试所述盐岩的溶解速率；

17、测试所述盐岩中不溶物沉渣的物性。

18、优选地，所述获取所述气体阻溶盐穴储气库溶腔中的初始卤水浓度包括步骤：

19、在所述气体阻溶盐穴储气库溶腔中抽取不同深度的卤水；

20、测试不同深度的卤水的初始浓度。

21、优选地，所述获取所述气体阻溶盐穴储气库溶腔的初始腔体形态包括步骤：

22、配置溶洞探测仪；

23、使用所述溶洞探测仪测量所述气体阻溶盐穴储气库溶腔的底部深度；

24、使用所述溶洞探测仪测量所述气体阻溶盐穴储气库溶腔的腔体初始形态。

25、优选地，所述向所述溶腔中注水包括步骤：

26、从设计的溶腔腔顶位置到溶腔腔底位置至上而下划分为上中下三个等高度区间；

27、将所述溶腔中的卤水抽出直到卤水的上水位处于下区间的上部位置；

28、将阻溶剂输送到所述溶腔中所述使阻溶剂和所述卤水充满整个溶腔；

29、在下区间采用正循环注水方式注水并保持阻溶剂位置不改变；

30、当下区间腔体达到设计腔体形态时继续注水直到卤水上水位线到达中区间下部位置并保持阻溶剂高度不变；

31、在中区间采用反循环注水方式注水；

32、当中区间达到设计腔体形态时改变阻溶剂高度直到卤水上水位线到达上区间下部位置时并保持阻溶剂高度不变；

33、在上区间采用反循环注水方式注水；

34、当上区间达到设计腔体形态时停止注水。

35、优选地，所述注水速度的表达式为：

36、

37、其中，ω是注水速度，ωf是淡水中的盐岩侧溶速率，cs为饱和卤水浓度，c为卤水的初始浓度，t为温度，α是盐岩壁面与水平方向的夹角，e是自然常数。

38、优选地，所述卤水浓度分布情况的表达式为：

39、

40、其中，qe表示卤水浓度，r表示浮射流轴心半径，vx表示浮射流的x轴速度，π表示圆周率，x表示浮射流的x轴。

41、优选地，所述流场分布情况的表达式为：

42、

43、其中，fd表示流场分布，u0表示管柱浮射流流速，d表示管柱断面直径，ρ0表示浮射流密度，ρa表示周围流体密度，g表示重力加速度。

44、本申请还提供了一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测装置，包括步骤：

45、气体阻溶盐穴储气库溶腔参数获取模块，用于获取气体阻溶盐穴储气库溶腔参数；

46、区间划分模块，用于对所述溶腔进行区间划分；

47、注水模块，用于向所述溶腔中注水；

48、计算模块，用于计算注水速度和注水时间；

49、卤水浓度分布情况确定模块，用于确定所述溶腔中的卤水浓度分布情况；

50、流场分布情况确定模块，用于确定所述溶腔中的流场分布情况；

51、模拟模块，用于根据所述注水速度、所述注水时间、所述卤水浓度分布情况和所述流场分布情况模拟气体阻溶盐穴储气库造腔形态。

52、本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请提供的一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法及装置可以减少储气库建设的工作量、优化造腔工艺、提高储气库的安全性与经济性，解决盐穴造腔速度慢、造腔周期长等难题，具有操作步骤简单、参数明确、可操作性强和效率高的优点。

技术特征：

1.一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

2.根据权利要求1所述的气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述获取气体阻溶盐穴储气库溶腔参数包括步骤：

3.根据权利要求2所述的气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述获取所述气体阻溶盐穴储气库的盐岩物性包括步骤：

4.根据权利要求2所述的气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述获取所述气体阻溶盐穴储气库溶腔中的初始卤水浓度包括步骤：

5.根据权利要求2所述的气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述获取所述气体阻溶盐穴储气库溶腔的初始腔体形态包括步骤：

6.根据权利要求1所述的气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述向所述溶腔中注水包括步骤：

7.根据权利要求1所述的气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述注水速度的表达式为：

8.根据权利要求1所述的气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述卤水浓度分布情况的表达式为：

9.根据权利要求1所述的气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法，其特征在于，所述流场分布情况的表达式为：

10.一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测装置，其特征在于，包括步骤：

技术总结
一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法及装置，所述方法包括步骤：获取气体阻溶盐穴储气库溶腔参数；对所述溶腔进行区间划分；向所述溶腔中注水；计算注水速度和注水时间；确定所述溶腔中的卤水浓度分布情况；确定所述溶腔中的流场分布情况；根据所述注水速度、所述注水时间、所述卤水浓度分布情况和所述流场分布情况模拟气体阻溶盐穴储气库造腔形态。本申请提供的一种气体阻溶盐穴储气库造腔形态预测方法及装置可以减少储气库建设的工作量、优化造腔工艺、提高储气库的安全性与经济性，解决盐穴造腔速度慢、造腔周期长等难题，具有操作步骤简单、参数明确、可操作性强和效率高的优点。

技术研发人员：贾建超,单保东,梁五星,邢红艳,文云飞,窦冬,郭雯,赵昕,张忠玺,刘铁虎,张海滨,陈彬,罗斌,朱阔远,张翼飞,王元庆,于青青,盖增录,王银娜,张博
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16