[发明专利]地下盐穴储气库最小设计运行压力确定方法

说明书

技术领域

本发明属于油气资源开发领域，具体地，涉及地下盐穴储气库最小设计运行压力确定方法。

背景技术

为了保证盐穴储气库调峰能力和提高垫气的利用效率，在盐穴储气库运行过程中需要尽量降低运行压力，使得盐穴储气库围岩受到的剪应力增加，可能导致盐穴顶部和腔壁发生坍塌破坏。因此，合理确定盐穴储气库最小设计运行压力对保证储气库安全、提高调峰能力具有重要意义。

现阶段对于盐穴最小运行压力确定方法主要采用经验法，美国学者MichaelBruno建议该值取为最高运行压力的1/6～1/2。可以看出该值变化范围较大、受人为因素影响较为显著。同时，该方法在确定最小运行压力时缺乏明确的理论依据，给盐穴储气库实际运行安全带来隐患。

本发明专利从盐岩三轴抗拉和抗压破坏强度入手，给出地下盐穴储气库最小设计运行压力确定方法，精确量化最小运行压力值范围，明确最小运行压力设计的力学原理。该方法步骤简单、在实际设计中易于操作，对于保障我国地下盐穴储气库设计和运行安全具有很好的工程应用价值。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种地下盐穴储气库最小设计运行压力确定方法，精确量化最小运行压力值范围，明确最小运行压力设计的力学原理，解决地下盐穴储气库最小运行压力确定过程中的难题。

本发明的技术方案如下：

一种地下盐穴储气库最小设计运行压力确定方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、利用所取盐岩样本，制作成实验所需要的盐岩试样；

(2)、利用制作的盐岩试样，进行三轴压缩试验确定盐岩的三轴压缩破坏强度，进行三轴拉伸试验确定盐岩的三轴拉伸破坏强度；

(3)、根据盐岩地层分布特征、地质参数和数学方法，确定盐穴储气库所在目标盐岩地层的三维地应力大小；

(4)、根据盐岩破坏强度和地应力，计算得到不同内压时盐穴不同位置处的围岩安全系数，并将安全系数按照从小到大排序；

(5)、当最小安全系数大于1且对应模拟计算内压最小时，采用线性插值法得到最小安全系数等于1时对应的内压即为盐穴最小临界内压；为了保证盐穴实际运行安全将最小临界内压乘以设计安全系数即得到地下盐穴储气库最小设计运行压力。

优选地，盐岩试样为细长圆柱形，盐岩试样高度与直径之比不小于2。

优选地，盐岩试样长度不大于200mm，直径不大于80mm，表面粗糙度不大于0.2mm，椭圆度不大于2％。

优选地，三轴压缩和拉伸破坏试验次数均不得少于6次；试验过程中加载方式为多级加载，每级载荷加载时间不少于2小时。

优选地，试验过程中围压采用液压施加，液压油为矿物油、合成烃或生物基油。

优选地，原始地应力获取方法包括声波测井、地震测井和水压致裂法、声发射Kaiser效应法、应力解除法、原位地应力测量、扁千斤顶法、应变恢复法或钻孔崩落法。

优选地，安全系数校核位置在盐穴顶部；安全系数计算参考点分布在通过完井管柱中心点的直线上，第一个计算点距离完井管柱外径水平距离为20cm位置处，以后每相邻两个计算点间的水平距离不大于1m。

优选地，设计安全系数取为1.2～1.5。

优选地，盐岩为盐丘型盐岩或多夹层型盐岩。

本发明给出了地下盐穴储气库最小设计运行压力确定方法，精确确定了最小设计运行压力，具有步骤简单、力学机理明确等优点；本发明专利克服了人为因素的影响，使得最小设计运行压力的确定可操作性强、能够进行工业化设计和推广；本发明具有很强的工程使用价值，不显著增加设计成本。

具体实施方式

某拟建盐穴储气库所在目标盐岩层埋深为1000～1255m，盐岩层中含有众多夹层，夹层成分主要为硬石膏、泥岩和钙芒硝。下面以其中某一个盐穴储气库为例说明地下盐穴储气库最小设计运行压力确定方法。

地下盐穴储气库最小设计运行压力确定方法具体步骤包括：