【摘要】：對(duì)鹽巖地層建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫(kù)的溶腔數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究。為了設(shè)計(jì)和形成穩(wěn)定的溶腔形態(tài) ,依據(jù)流體力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)及物質(zhì)平衡原理 ,對(duì)水溶建腔機(jī)理進(jìn)行了分析 ,建立了鹽巖溶腔溶質(zhì)傳輸—流體流動(dòng)數(shù)學(xué)模型 ;根據(jù)流體力學(xué)基本原理和對(duì)流擴(kuò)散理論以及物理模擬基本規(guī)律 ,建立了鹽巖溶解速度方程 ;并通過(guò)數(shù)值方法對(duì)腔體態(tài)進(jìn)行了模擬研究。結(jié)果表明 ,在合理的工藝條件下 ,通過(guò)鹽巖水溶開采可以獲得穩(wěn)定的腔體形態(tài) ,以滿足地下儲(chǔ)氣庫(kù)的要求 ,從而為鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)的溶腔設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和決策手段。
【圖文】：

以常規(guī)鉆井方法鉆穿巖層、注入淡水進(jìn)行沖蝕使之形成一定體積和形狀的溶腔,然后泵出鹽水,最后注氣。地下鹽巖儲(chǔ)氣庫(kù)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。一、水溶建腔機(jī)理研究　　鹽巖腔體溶蝕的過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜的流體動(dòng)力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)過(guò)程,因此可以根據(jù)三維對(duì)流—擴(kuò)散過(guò)程的動(dòng)力學(xué)分析,并結(jié)合流體力學(xué)基本理論和化學(xué)動(dòng)力學(xué)、熱動(dòng)力學(xué)原理,建立溶腔濾洗過(guò)程中溶質(zhì)傳輸—流體流動(dòng)的物理模型,深入研究巖鹽水溶機(jī)理,進(jìn)而求解鹽巖綜合溶解速度,研究溶腔形狀變化規(guī)律�！　�1.理論基礎(chǔ)　　據(jù)Fick第一擴(kuò)散定律:擴(kuò)散速度呈正比于濃度梯圖1　鹽巖儲(chǔ)氣庫(kù)基本結(jié)構(gòu)示意圖度,擴(kuò)散通量是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積參考曲面的量

保持飽和濃度恒定不變,固壁表面溶漓的巖鹽分子,經(jīng)過(guò)邊界層進(jìn)入擴(kuò)散區(qū),而邊界層內(nèi)的溶液濃度始終維持動(dòng)態(tài)平衡,其過(guò)程示意圖如圖2所示。圖2中:①邊界層內(nèi)巖鹽分子擴(kuò)散進(jìn)入流場(chǎng),邊界層內(nèi)溶液濃度降低,低于飽和濃度;②溶腔固壁表面巖鹽溶解,巖鹽分子進(jìn)入邊界層,補(bǔ)充邊界層內(nèi)物質(zhì)損失,使邊界層內(nèi)溶液濃度重新達(dá)到飽和;③同時(shí)由于固壁表面上的物質(zhì)損失,溶腔邊界(連同所附著的邊界層一起)后退一段微小距離。邊界層在溶腔固壁表面與擴(kuò)散區(qū)之間維持動(dòng)態(tài)平衡。圖2　巖鹽溶解過(guò)程示意圖二、溶腔數(shù)學(xué)模型的建立　　1.假設(shè)條件　　巖鹽腔體溶蝕的過(guò)程實(shí)際上就是溶質(zhì)在溶劑的流動(dòng)體系中的輸運(yùn)過(guò)程,為了建立溶腔數(shù)學(xué)模型

數(shù)值模型建立以后,可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)值求解。為此,編制巖鹽儲(chǔ)氣庫(kù)數(shù)值模擬應(yīng)用程序,主要程序框圖如圖3所示。四、計(jì)算實(shí)例　　據(jù)有關(guān)鹽礦地質(zhì)資料,確定計(jì)算參數(shù),鹽層埋深800~1200 m,純度85%~94%。設(shè)鹽丘完鉆井深1100 m,完井位置1000 m,選取井眼底端100 m長(zhǎng)的裸眼井段,作為溶蝕造穴井段,初始井徑為2 m;采用典型注采管柱系統(tǒng)

【共引文獻(xiàn)】

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