鹽穴儲氣庫薄互層巖體頂板封閉性機制研究

天然氣是重要的清潔能源，對于碳減排及霧霾治理具有重要的意義。我國的天然氣消費逐年升高，對外依存度也高達45%。但我國天然氣生產區(qū)主要位于西部，而消費區(qū)主要在中東部。為了保障天然氣消費的安全，必須建立一定數量的儲氣庫。中東部地區(qū)缺乏含水層及枯竭氣藏構造，只有選取鹽巖地層作為儲氣庫選址。我國鹽巖具有薄互層構造，在腔體頂部具有很厚的鹽巖-泥巖互層，這種鹽層作為鹽巖儲氣庫的頂板的封閉性能，是值得深入研究和探索的重要課題，事關儲氣庫的長期密閉性。圍繞薄互層鹽巖儲氣庫頂板封閉性機制這一關鍵科學問題，本項目擬開展的研究內容包括：頂板薄互層鹽巖的細觀組構特征及物性封閉機理，高雜質鹽巖滲透演化機理及擴容特征，頂板交界面的破壞控制判據及局部滲漏通道形成的判定條件，滲透模型、擴容準則及破損判據嵌入數值仿真軟件、并結合現場測試對其驗證、修正和應用。通過項目研究得出的重要結果包括：通過系統(tǒng)的封閉指標測試、細觀實驗與孔滲測試等研究，揭示了鹽巖地層蓋層的物性與密閉性封閉機理；基于非穩(wěn)態(tài)、穩(wěn)態(tài)滲透-力學耦合實驗，探明了不同試樣類型的滲透演化規(guī)律與擴容規(guī)律研究；基于滲透試驗與理論，研究了運行30年的腔體及頂板密閉性；基于頂板鹽層破損及垮塌的事故分析，研究了頂板垮塌對密閉性的影響特征，并提出相應的對策。關鍵數據包括：頂板泥巖蓋層的突破壓力范圍為2.94-66.43MPa，平均值為27.279MPa，參考油氣蓋層封閉指標屬于“很好”的級別；泥巖蓋層的滲透率在10-18~10-20m2量級，屬于極低滲透的介質；界面的滲透率在10-17~10-18m2，是最易滲透的部位，但仍然屬于低滲透介質。夾層和界面是滲透的主要通道。探明了頂板薄互層鹽巖的封閉性機制問題，研究了泥巖夾層滲透性對腔體頂板密閉性的問題，研究了頂板局部垮塌對密閉性及氣體滲漏的影響，提出了相應對策。 2100433B

本項目緊密圍繞我國鹽穴儲氣庫低品位薄互層鹽巖頂板封閉性機制這一關鍵科學問題，依托江蘇淮安鹽穴儲氣庫工程，開展試驗和理論研究。主要研究內容為：針對典型薄互層鹽巖頂板中高雜質鹽巖層，開展儲庫運行時各種應力狀態(tài)下的氣固耦合的室內模擬試驗研究，探明鹽巖的滲透演化規(guī)律及發(fā)生滲漏的條件，建立相應的滲透模型及擴容準則；針對薄互層鹽巖頂板中的鹽巖-泥巖交界面，開展力學及滲透耦合試驗，輔以細觀觀察及切片技術，揭示交界面局部破損的演化特征，建立交界面破壞控制判據及滲漏局部通道形成的判定條件；最后，結合數值模擬及現場測試對相關模型及判據進行檢驗和修正，形成儲氣庫低品位薄互層鹽巖頂板封閉性能評價的理論和方法。研究成果可為我國鹽穴儲氣庫的地層選段、頂板設計及封閉性評價等提供重要依據。

本書在介紹國內外鹽穴儲氣庫發(fā)展歷程及現狀、儲氣庫建設與運營特點的基礎上，通過有針對性地梳理鹽穴儲氣庫項目投資體系及構成，分析論證鹽穴儲氣庫工程投資估算編制的編制依據、要求、步驟及編制方法，對鹽穴儲氣庫工程投資控制措施制定的基礎進行分析解剖，提出鹽穴儲氣庫工程投資控制措施。

本書可供從事地下鹽穴儲氣庫工作的科研人員、工程技術人員、管理人員、決策者、投資人及高等院校相關專業(yè)的師生參考。

第一章 鹽穴儲氣庫概論

第一節(jié) 國外鹽穴儲氣庫建設概況

第二節(jié) 中國鹽穴儲氣庫的發(fā)展歷程及現狀

參考文獻

第二章 鹽穴儲氣庫建設與運行

第一節(jié) 鹽穴儲氣庫建造原理及建庫流程

第二節(jié) 鹽穴儲氣庫建設及運行特點

第三節(jié) 我國鹽穴儲氣庫建設難點

參考文獻

第三章 鹽穴儲氣庫項目投資體系及構成

第一節(jié) 鹽穴儲氣庫項目投資分類及投資特點

第二節(jié) 鹽穴儲氣庫項目投資管理內容及計價體系

第三節(jié) 鹽穴儲氣庫項目建設投資基本構成

參考文獻

第四章 鹽穴儲氣庫工程投資估算編制

第一節(jié) 投資估算的編制依據、要求及步驟

第二節(jié) 鹽穴儲氣庫建設投資估算的編制方法

第三節(jié) 鹽穴儲氣庫建設期貸款利息及流動資金估算

參考文獻

第五章 鹽穴儲氣庫工程投資控制措施制定的基礎

第一節(jié)　鹽穴儲氣庫工程投資結構及投資習性分析

第二節(jié)　鹽穴儲氣庫建設投資控制方法

第三節(jié) 鹽穴儲氣庫建設投資控制總體要求

第四節(jié)　鹽穴儲氣庫建設項目投資控制的影響因素及難點

第六章　鹽穴儲氣庫工程投資控制措施

第一節(jié) 投資決策階段投資控制

第二節(jié)　工程設計階段投資控制

第三節(jié)　招投標階段投資控制

第四節(jié) 施工階段投資控制

第五節(jié) 竣工結算階段投資控制

參考文獻2100433B

按不同用途地下儲氣庫通常分為氣源儲氣庫、基地型儲氣庫、調峰型儲氣庫和儲存型儲氣庫等4種類型。按建設儲氣庫的不同地質構造通常分為枯竭油氣藏儲氣庫、含水層儲氣庫、鹽穴儲氣庫和廢棄礦穴儲氣庫等4類。

地下儲氣庫氣源儲氣庫

位于氣源或輸氣干線首站附近，用于調節(jié)氣源供氣能力的儲氣庫。由于遠離天然氣消費中心，技術經濟指標不合理，其實際應用數量較少。

地下儲氣庫基地型儲氣庫

位于用氣市場附近，主要用來調節(jié)和緩解大型天然氣消費中心天然氣需求量的季節(jié)性不均勻性的市場儲氣庫。一般為枯竭油氣藏儲氣庫和含水層儲氣庫，儲氣容量較大，工作氣量為50～100d的峰值日采氣量。

地下儲氣庫調峰型儲氣庫

提供晝夜、小時等高峰用氣調峰和輸氣系統(tǒng)事故期間短期應急供氣的市場儲氣庫。一般為鹽穴或廢舊礦穴儲氣庫（也有枯竭油氣藏儲氣庫），采氣速度高，容量相對較小，工作氣量為10～30d的峰值日采氣量。

地下儲氣庫儲存型儲氣庫

用作戰(zhàn)略儲備和備用氣源的市場儲氣庫，多為主要依靠進口天然氣的國家所需。

地下儲氣庫枯竭油氣藏儲氣庫

建于枯竭油氣田中的地下儲氣庫。多數建于枯竭氣藏，少數建于含伴生氣的枯竭油藏?？萁邭獠氐牟蓺獬潭冗_到70%最為合適；枯竭油藏的含水率達到90%時，儲層既有含水層特征，又有油藏特征，最適于作儲氣庫。這種儲氣庫內殘留有少量油氣，其運行較簡單；原有部分氣（油）井、工藝設備等經檢查、維修之后可供利用，只需新建部分設施，投資較小，應用最普遍。

地下儲氣庫含水層儲氣庫

建于含水層的儲氣庫。儲氣原理是將氣體注入含水地層，將巖石孔隙空間中的水擠壓下移到構造邊緣而儲氣。該儲氣庫一般構造完整，鉆井完井可一次到位；但氣水界面較難控制，成本較高。在沒有枯竭油氣田的地區(qū)，可以考慮利用含水層建造儲氣庫。

地下儲氣庫鹽穴儲氣庫

建于鹽丘或鹽巖的地下儲氣庫。通常利用溶鹽工藝開采地下鹽礦形成的空穴來儲存高壓天然氣。鹽溶工藝涉及大量水的循環(huán)和排放，造成鹽穴儲氣庫的建設投資和運行成本都較高。

地下儲氣庫廢棄礦穴儲氣庫

建于廢棄礦穴的儲氣庫。原有井筒難以嚴格密封，存在氣體向地面泄漏危險；煤礦中尚存一定量的煤層氣，使庫中采出氣熱值有所降低。 2100433B