完顏祺琪 丁國生 趙 巖 李 康 鄧金根 鄭雅麗

1. 中國石油大學（北京） 2.中國石油勘探開發(fā)研究院3.中國石油天然氣集團有限公司油氣地下儲庫工程重點實驗室 4.中國石油西氣東輸管道公司

鹽穴型地下儲氣庫（以下簡稱鹽穴儲氣庫）是重要的儲氣調(diào)峰設施，尤其在缺乏氣藏建庫目標但地下鹽礦資源較為富集的南方地區(qū)，是地下儲氣庫建設的首選目標。金壇鹽穴儲氣庫是我國第一座鹽穴儲氣庫，2001年開始啟動前期研究與評價，2007年開始投入運行，經(jīng)過十余年的建設與運行，工作氣量超過6×108m3，日采氣能力突破1×107m3，為保障長三角地區(qū)安全平穩(wěn)供氣做出了重要貢獻。楚州、平頂山、云應等鹽穴儲氣庫目前處于可行性研究階段，已開展了夾層垮塌、雙井造腔等先導性技術試驗。通過總結金壇等鹽穴儲氣庫的設計與建設經(jīng)驗[1-4]，全面更新設計理念，形成了鹽穴儲氣庫建庫評價技術序列，重點論述了選址評價、造腔設計與控制、穩(wěn)定性評價及庫容參數(shù)設計、老腔篩選及利用、氣庫運行及監(jiān)測等5項特色關鍵技術，利用這些技術指導鹽穴儲氣庫方案設計與礦場實施，并分析了技術應用效果。

1 選址評價技術

在同一含鹽盆地的不同位置，鹽層的埋深、沉積厚度和鹽巖品位等參數(shù)存在較大差異。因此，鹽穴儲氣庫選址評價工作的目的是選出含鹽盆地的最優(yōu)質(zhì)鹽層。選址評價是以構造研究和沉積學研究為基礎，以地震勘探、測井分析為手段，對鹽層的沉積特征、鹽層空間展布控制因素及分布規(guī)律、夾層的性質(zhì)及分布規(guī)律、鹽層頂?shù)椎貙用芊庑?，以及與鹽體有關的斷裂特征等進行精細地質(zhì)評價。在金壇、平頂山、楚州等鹽穴儲氣庫的評價與建設過程中，形成了高精度三維地震解釋和含鹽地層巖性識別等特色技術[5]。

1.1 高精度三維地震解釋技術

為了落實含鹽地層的構造與沉積展布特征，選出遠離斷裂發(fā)育帶、埋深適中和含鹽地層厚度較大的區(qū)塊作為有利建庫地質(zhì)區(qū)，需對含鹽盆地進行三維地震采集與處理解釋，確定含鹽地層的三維空間展布特征。高精度三維地震解釋技術以精細層位標定技術、相干體與曲率體斷層解釋技術、地震屬性及地震反演技術為代表，可有效識別厚度5 m以上的鹽層、斷距10 m以上的斷層，精細準確刻畫含鹽地層的三維空間展布特征。通過建立三維地震構造模型和巖相模型與屬性模型，有效指導了金壇、平頂山、楚州、云應等鹽穴儲氣庫的建庫區(qū)塊層段選擇。

1.2 含鹽地層巖性識別技術

我國鹽穴儲氣庫建庫地質(zhì)條件以陸相層狀鹽巖為主，巖性組合復雜多變，存在鹽巖、硬石膏和鈣芒硝等多種巖性礦物。準確鑒定礦物組合與含量，是確定鹽層水溶速率、設計鹽穴儲氣庫水溶方案的基礎。含鹽地層巖性識別技術主要通過分析不同礦物電測曲線特征，建立測井解釋模型和巖性識別圖版。以云應地區(qū)測井解釋為例，采用聲波時差、補償中子、體積密度3條測井曲線，建立了鹽巖、硬石膏和鈣芒硝的測井曲線識別響應特征，定量計算出礦物組分含量。通過測井精細標定解釋，獲得造腔段不溶物平均含量為49%，將理論計算與實際聲吶測腔結果進行對比，二者較吻合。該方法為后期造腔方案調(diào)整及現(xiàn)場實施提供了可靠依據(jù)。

2 造腔設計及控制技術

與鹽化企業(yè)采鹵制鹽不同，鹽穴儲氣庫的造腔設計目標是高效利用鹽層建造儲氣空間，并兼顧腔體有效體積最大化、腔體形態(tài)結構穩(wěn)定、排鹵濃度符合要求等多項原則。因此，需充分考慮層狀鹽巖的水溶造腔機理，綜合評價各種地質(zhì)因素與工程因素對造腔過程的影響，科學合理的設計造腔施工方案，及時跟蹤動態(tài)調(diào)整造腔工藝參數(shù)，有效控制腔體形態(tài)發(fā)展方向。

2.1 造腔設計技術

造腔數(shù)值模擬技術是進行鹽穴儲氣庫造腔設計的主要手段。該技術是在分析工區(qū)地質(zhì)參數(shù)（建庫層位、NaCl含量、不溶物含量、膨脹率）和水溶參數(shù)（上溶速率、側溶速率、側溶角）的基礎上，通過建立造腔數(shù)值模型，并優(yōu)化造腔參數(shù)[循環(huán)方式、管柱提升次數(shù)、兩口距（造腔中間管端口與中心管端口之間距離）、油墊位置、注水排量、溶蝕天數(shù)等]，實現(xiàn)腔體設計目標（腔體體積最大化、腔體形態(tài)結構穩(wěn)定、出鹵濃度符合鹵水接收企業(yè)要求）的數(shù)值模擬過程。

造腔數(shù)值模擬技術的實現(xiàn)方法為：使用造腔數(shù)值模擬軟件，將造腔過程分解為數(shù)個階段，通過調(diào)節(jié)每個階段的造腔時間、注水排量、兩口距、墊層位置等參數(shù)，進行大量造腔方案比選，優(yōu)選制定造腔方案。通常在造腔初期階段采用小排量、正循環(huán)建槽以容納不溶物殘渣，中后期采用大排量反循環(huán)造腔以提高排鹵濃度、加快造腔進度，并通過調(diào)控兩口距與墊層距離，調(diào)節(jié)腔體內(nèi)鹵水濃度分布模式，實現(xiàn)腔壁不同位置的差異溶蝕，有效控制腔體形態(tài)擴展方向。依托金壇鹽穴儲氣庫建設，國內(nèi)單井造腔數(shù)值模擬技術已基本成熟。針對層狀鹽巖夾層對鹽腔形態(tài)、穩(wěn)定性等產(chǎn)生的不利影響[6-7]，借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗，形成了適合層狀鹽巖的造腔數(shù)值模擬技術。應用該技術，編制完成金壇儲氣庫造腔方案，相關參數(shù)如表1所示，部署新腔井50余口，已建的10余口鹽腔最終形態(tài)與設計形態(tài)的符合率逾90%。

造腔物理模擬技術是造腔設計的輔助手段。該技術可通過室內(nèi)尺度的相似性物理模擬實驗[8]，模擬不同工況注采循環(huán)的造腔過程，得到水溶造腔的溶蝕特征規(guī)律，與造腔數(shù)值模擬軟件模擬結果相互驗證，加深水溶造腔機理認識，為造腔設計與控制提供有效指導。同時，伴隨著鹽穴儲氣庫建庫目標向薄鹽層、低品位領域拓展，傳統(tǒng)水溶造腔數(shù)值模擬軟件無法模擬定向對接井、水平井等新造腔工藝的問題愈加突出。通過造腔物理模擬技術，可在室內(nèi)實現(xiàn)巖心尺度的小型定向對接井、水平井造腔過程模擬，為研發(fā)水平井等造腔新工藝提供基礎數(shù)據(jù)支撐。

表1 金壇儲氣庫造腔方案參數(shù)表

2.2 造腔形態(tài)控制技術

造腔形態(tài)控制指在造腔過程中，通過調(diào)節(jié)循環(huán)方式、兩口距、墊層位置、管柱提升次數(shù)、注水排量和溶腔時間等造腔參數(shù)，控制腔體形態(tài)的發(fā)展趨勢，最大限度地使實際腔體形態(tài)吻合設計形態(tài)。在金壇、云應、淮安等鹽穴儲氣庫的造腔過程與造腔先導性實驗中[9]，通過研究不同造腔工藝參數(shù)對造腔形態(tài)、造腔速度和造腔周期等的影響規(guī)律，形成了層狀鹽巖造腔工藝控制技術，建立了造腔工藝控制技術流程，以指導現(xiàn)場建設。金壇儲氣庫腔體形態(tài)控制經(jīng)驗：①建槽期宜采用正循環(huán)造腔方式，造腔期宜采用正循環(huán)或者正反循環(huán)結合方式；②造腔初期采用小排量，隨著腔體體積增大，逐步加大排量，以該儲氣庫采用?177.8 mm＋?114.3 mm管柱組合而言，最高排量不宜超過100 m3/h；③管柱提升次數(shù)介于6～10次，根據(jù)鹽腔形態(tài)發(fā)展，及時調(diào)整管柱位置；④造腔初期采用較小兩口距，擴大鹽腔直徑，隨著鹽腔高度增加，適當增加兩口距，有利于鹽腔快速發(fā)展；⑤造腔初期墊層位置提升高度宜小于20 m，以擴大鹽腔底部直徑，造腔中期增加墊層提升高度，造腔末期墊層提升高度降低至10 m以下，有利于形成穹狀腔頂。

2.3 夾層垮塌控制技術

我國層狀鹽巖多以薄鹽層、多夾層、不溶物含量高為特征，通常含有厚度10 m左右的夾層。厚夾層的存在限制了造腔層段的選擇范圍，如能掌握夾層垮塌機理、控制夾層垮塌過程，可提高鹽層利用率、擴大腔體體積。在淮安等鹽穴儲氣庫的評價過程中，通過室內(nèi)實驗研究、數(shù)學模型建立、穩(wěn)定性數(shù)值模擬等方法，初步掌握了夾層垮塌機理、影響因素與控制模式，形成了增大夾層騰空跨度、加快垮塌的夾層垮塌控制技術并成功應用于礦場實驗。在淮安鹽穴儲氣庫造腔先導性實驗中，在夾層上、下鹽層內(nèi)分別建槽，增大了夾層垮塌跨距，實現(xiàn)了夾層快速垮塌，解決了厚夾層鹽巖造腔難題，成功應用于淮安鹽穴儲氣庫造腔工程設計并實施[10]，該技術可增加淮安鹽穴儲氣庫單腔有效體積1.6×104m3，提高單腔工作氣量15%。

3 穩(wěn)定性評價及庫容參數(shù)設計技術

為了保障鹽穴儲氣庫在長期高強度往復交變注采工況下最大限度地保持腔體形態(tài)穩(wěn)定安全，降低腔體坍塌變形失效風險，需對鹽穴儲氣庫進行穩(wěn)定性評價，合理設計氣庫運行壓力區(qū)間，優(yōu)化礦柱寬度和頂?shù)装寰嚯x等安全參數(shù)，精細評價腔體周圍應力應變展布狀況，科學預測腔體長期運行之后的鹽腔穩(wěn)定性與收斂率，制訂高效合理的庫容運行參數(shù)。

3.1 巖石力學實驗測試技術

測全、測準含鹽地層的巖石力學參數(shù)是開展穩(wěn)定性數(shù)值模擬評價的前提。準確測定含鹽地層巖石力學參數(shù)，建立符合工區(qū)實際工況的巖石力學模型，才能保障鹽穴儲氣庫穩(wěn)定性數(shù)值模擬評價的準確度，科學合理地制訂鹽穴儲氣庫安全參數(shù)。含鹽地層巖石力學參數(shù)包括抗壓強度、抗剪強度、抗拉強度、楊氏模量、泊松比、黏聚力、內(nèi)摩擦角和鹽巖蠕變率等，主要通過單軸和三軸抗壓強度試驗、拉伸試驗、界面剪切試驗和蠕變試驗等試驗測得。為了更準確地研究巖樣的力學損傷過程，引入了聲發(fā)射測試觀測方法，再現(xiàn)了樣品損傷的微觀起始點出現(xiàn)到宏觀破壞的整個發(fā)展過程，加深了對巖層破裂機理的理解。為了提高鹽巖蠕變率預測精度，建立了長周期（3～6個月）鹽巖蠕變試驗測試方法，采用分級應力加載方式，測試不同壓力下鹽巖的蠕變特性，以反映鹽巖的真實蠕變特征。為了加強對鹽穴儲氣庫全周期運行過程的理解，形成了鹽穴儲氣庫全周期大型物理模擬技術。該技術采用相似材料模擬含鹽地層巖石力學特征，采用氣囊模擬鹽腔，建立室內(nèi)大型鹽穴儲氣庫物理模擬模型。通過對模型施加持續(xù)壓力模擬真實地應力狀態(tài)，并在腔壁設置傳感器監(jiān)測腔體壓力與應力變化，評價儲氣庫運營期間注采氣周期頻繁交替對鹽腔長期穩(wěn)定性的影響，提高對鹽腔長周期蠕變機理的理解。

3.2 穩(wěn)定性評價數(shù)值模擬技術

鹽穴儲氣庫穩(wěn)定性評價數(shù)值模擬評價技術是采用彈塑性力學理論和數(shù)值計算方法，從研究巖體的應力應變與位移的角度出發(fā)，建立穩(wěn)定性評價數(shù)值模擬模型（圖1），分析、評價鹽腔在特定注采工況下的穩(wěn)定性狀況。

圖1 鹽穴儲氣庫穩(wěn)定性評價數(shù)值模擬圖

數(shù)值模擬評價技術主要包括單腔、腔群和地面沉降3大類，評價內(nèi)容包括優(yōu)選鹽腔形態(tài)、確定運行壓力、設計相鄰鹽腔安全距離、判斷腔周應力應變分布范圍、預測腔體收縮率和論證地面沉降安全性等，評價的方法主要包括靜力模擬、恒壓流變模擬和注采運行模擬，其中靜力模擬和恒壓流變模擬主要用于優(yōu)選鹽腔形態(tài)和上下限壓力區(qū)間；注采運行模擬主要用于確定運行壓力具體值、套管鞋位置、相鄰鹽腔安全距離及論證地面沉降安全性、判斷腔周應力應變分布范圍和預測腔體收縮率（圖2）。在平頂山等儲氣庫評價過程中，通過鹽穴穩(wěn)定性評價數(shù)值模擬技術，論證落實平頂山儲氣庫運行壓力區(qū)間，將平頂山建庫深度由1 200 m向下延伸至2 000 m，拓展了中深層鹽層建庫的新領域。設計工作氣量由2×108m3提高至26×108m3，極大提高了儲氣庫工作氣量。

圖2 鹽腔體積收縮率與時間關系圖

3.3 庫容參數(shù)設計技術

庫容參數(shù)設計是根據(jù)鹽腔的體積和壓力數(shù)據(jù)，計算腔體的單腔有效體積、庫容量、墊氣量與工作氣量，由此計算分析鹽腔的注采氣能力，進行注采熱動力模擬，制訂合理的注采方案。鹽穴儲氣庫注采過程是一個復雜的熱動態(tài)平衡過程，天然氣、注采管柱、井壁和溶腔圍巖在注采過程中會不斷進行熱量的交換[11]。這種熱能的交換對溶腔內(nèi)部的壓力和注采氣能力都會產(chǎn)生較大的影響。注采運行熱動力模擬與預測通過應用工程熱力學、傳熱學和流體力學基礎理論，對鹽穴儲氣庫的構造和實際運行過程，分別建立井筒連續(xù)流動及熱傳導模型、溶腔熱傳導模型和天然氣水合物形成條件模型，并建立相應數(shù)學模型的邊界條件，編制相應的計算程序，通過熱動力模擬，能夠分析在各種采氣條件下溶腔內(nèi)部和井口的溫度、壓力變化，以及開采過程中天然氣水合物形成的趨勢，從而為地面工程配套設施提供設計依據(jù)。

4 老腔篩選及利用技術

我國鹽穴儲氣庫所在鹽礦區(qū)往往擁有大量鹽化企業(yè)生產(chǎn)多年的采鹵老腔。如能改造利用已有老腔進行儲氣，將極大縮短鹽穴儲氣庫的建庫周期，節(jié)約建庫成本，提高建庫效率。由于鹽化企業(yè)的鉆井與采鹵工藝、造腔目的與鹽穴儲氣庫不同，井筒與腔體的密封性、完整性和穩(wěn)定性差異較大，需對老腔進行篩選和評價，選出適合改建儲氣庫的老腔，才能進行進一步的改造施工。

4.1 老腔篩選技術

老腔篩選過程要考慮地質(zhì)條件、腔體條件和地面條件。地質(zhì)條件主要考慮腔體是否遠離斷層、蓋層是否密封。腔體條件主要考慮腔體體積、井口距離、是否壓裂、采鹵期間是否發(fā)生事故和腔體的幾何形態(tài)等。地面條件主要考慮井口是否鄰近村落、學校、醫(yī)院等人口密集區(qū)，井口改造是否利于施工。

4.2 老腔評價技術

老腔評價是通過對篩選出的老腔開展水試壓測試、氣密封測試、聲吶測試和穩(wěn)定性評價等工作，以確定老腔腔體的密封性和穩(wěn)定性。水試壓測試技術是通過監(jiān)測注入水流量和壓力隨時間變化情況，以低成本、方便快捷的方式初步判斷腔體密封性。氣密封測試技術是對通過水試壓測試的腔體，注入空氣監(jiān)測壓力變化情況，監(jiān)測測試期間氣體的泄漏量來進一步評價腔體的密封性。聲吶測試技術是通過下入聲吶測試儀器，測定腔體的形態(tài)與體積，判斷腔體的形態(tài)與有效儲氣空間。穩(wěn)定性評價是在聲吶測試的腔體形態(tài)基礎上，模擬腔體在實際注采工況下的應力應變分布，以判斷腔體是否結構穩(wěn)定。通過水試壓測試、氣密封測試、聲吶測試、穩(wěn)定性評價合格的老腔，可進行下一步老腔改造施工。

4.3 老腔改造技術

老腔改造技術包括：①井筒改造技術。已有老腔通常存在套管變形及腐蝕嚴重、固井質(zhì)量差、密封條件差、井筒注采吞吐量小等問題，不具備直接轉為注采氣井的條件，目前常采用全井套銑和封老井鉆新井這兩種方案對老腔進行改造。②腔體修復技術。若老腔形態(tài)不規(guī)則，部分層段存在進一步溶腔空間，可采用天然氣回溶修復技術。該技術是將天然氣當做阻溶劑從井筒環(huán)空注入，并將氣水界面控制在腔壁不規(guī)則段以上，之后通過注水與排鹵進行進一步溶腔。使用該技術可對不規(guī)則造腔形狀進行修復，提升腔體的有效儲氣空間，進一步提高腔體的穩(wěn)定性。

腔體修復技術不僅可用于老腔修復，也可用于新腔的腔壁修復與天然氣存儲。該技術使用天然氣作為阻溶劑，相當于在造腔過程中同時存儲了部分天然氣，提前進入了投產(chǎn)運行階段。因此應用前景較為廣泛。金壇鹽穴儲氣庫采用該技術進行鹽腔形態(tài)修復，效果良好[12]。

5 儲氣庫運行及監(jiān)測技術

保障運行安全是儲氣庫運行的頭等大事，需科學合理布置監(jiān)測網(wǎng)絡，建設多方位、全角度的監(jiān)測技術體系，及時發(fā)現(xiàn)、控制可能存在的隱患風險，才能從根本上保障儲氣庫的運行安全。通過吸收總結國外儲氣庫安全運營與監(jiān)測經(jīng)驗，并在金壇儲氣庫部署實施，目前已形成包括腔體完整性測試、腔體形態(tài)檢測、溫度壓力與流量監(jiān)測、地面沉降監(jiān)測和微地震監(jiān)測等技術在內(nèi)的監(jiān)測體系，形成了覆蓋地下、井筒和地面的監(jiān)測與完整性管理體系，保障了鹽穴儲氣庫的運行安全。

5.1 腔體完整性測試技術

鹽腔的完整性測試主要是測試鹽腔的密封性，完整性測試分造腔前和造腔后兩個階段，造腔前測試如果不發(fā)生地層漏失，才可以開始造腔。造腔后的完整性測試主要觀測鹽腔的密封性，如果達到密封要求才可以注氣排鹵實施儲氣過程。完整性測試的主要方法是以氮氣為試壓介質(zhì)，通過下入雙層測試管柱，檢測測試期間氣體的泄漏量來評價腔體的密封性。在試驗過程中，將定期添加少量氮氣，在井口監(jiān)測氣量變化。如果鹽腔內(nèi)的氮氣與鹵水的界面可以較長時間內(nèi)穩(wěn)定在一個位置上，則說明該溶腔具有較好的密封性，可以開始進行儲氣庫的注氣投產(chǎn)。

5.2 腔體形態(tài)檢測技術

造腔過程中定期檢測鹽腔形態(tài)，有助于及時調(diào)整施工參數(shù)來控制腔體的形態(tài)，使腔體達到設計的要求。儲氣庫運行投產(chǎn)過程中由于壓力不斷變化，會導致鹽層發(fā)生蠕變而使鹽腔體積縮小。因此在水溶造腔和投產(chǎn)運行過程中，每隔一定周期均需要對鹽腔進行聲吶檢測。

腔體形態(tài)檢測目前廣泛采用聲吶檢測技術。聲吶檢測技術的主要原理是聲吶設備下入腔體中，向腔壁發(fā)射定向聲波，聲波經(jīng)腔壁反射后再被聲吶儀接收，經(jīng)過分析計算后可以得出儀器距腔壁的距離，聲吶儀旋轉一周可以測量該深度上鹽腔半徑的變化情況，不斷改變聲吶儀下入的深度就可以全方位了解鹽腔的三維空間形態(tài)。

5.3 溫度、壓力與流量監(jiān)測技術

井口與井下的溫度、壓力與流量監(jiān)測，可為鹽腔PVT模擬、庫容參數(shù)估算與核實、鹽腔完整性評估、鹽巖蠕變率計算等提供基礎數(shù)據(jù)。法國EDF公司采用NARMA數(shù)學模型[13]，基于歷史長期的溫度、壓力與流量監(jiān)測，可實現(xiàn)未來一段時間內(nèi)的高精度溫度、壓力與流量預測，并實現(xiàn)腔體泄漏報警、優(yōu)化注采氣方案、地面壓縮機功率參數(shù)優(yōu)化等功能。

5.4 地面沉降監(jiān)測技術

鹽穴儲氣庫長期注采過程中產(chǎn)生的鹽巖蠕變會導致腔體體積收縮，有可能會引起地面沉降。通過部署地面沉降監(jiān)測點網(wǎng)絡并長期跟蹤監(jiān)測，可預測鹽穴儲氣庫的腔體收縮情況、評估地面沉降幅度，防止地面沉降對地面建筑物造成危害。金壇鹽穴儲氣庫部署監(jiān)測井[14]10余口，監(jiān)測結果顯示地面沉降速率符合規(guī)定，未對地面設施造成影響。

5.5 微地震監(jiān)測技術

微地震監(jiān)測有助于提前預警大規(guī)模坍塌事件發(fā)生、理解鹽腔夾層坍塌與腔體坍塌機理。不管是漸進還是突然發(fā)生的巖石失效坍塌活動，在發(fā)生大規(guī)模坍塌前，常伴有大量微裂縫活動事件。部署微地震監(jiān)測網(wǎng)絡進行實時監(jiān)測，有助于在腔體發(fā)生大規(guī)模坍塌前，捕捉到大量微地震活動事件，提前預警可能發(fā)生的坍塌事件，降低腔體失效坍塌造成的風險。

通過分析微地震數(shù)據(jù)（震源位置、震源機制解），可確定發(fā)生微地震活動裂縫的大致位置、裂縫類型（剪切、拉伸、壓縮），進一步加深對坍塌機理的理解。羅馬尼亞某采鹵場為了控制某鹽腔頂板坍塌的過程，提前部署了微地震監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測到2 300余次微地震時間，分析了該工藝對應的頂板坍塌機制[15]。金壇儲氣庫目前已開展微地震監(jiān)測先導性實驗。

6 礦場應用實例

江蘇金壇地下儲氣庫是我國第一座鹽穴儲氣庫，作為國內(nèi)首個在多夾層層狀鹽巖復雜地質(zhì)條件下建設的儲氣庫，針對造腔中存在的形態(tài)控制難、穩(wěn)定性要求高等難題，通過選址評價、造腔設計與控制、穩(wěn)定性評價、老腔改造利用、監(jiān)測體系部署等關鍵技術攻關突破與礦場應用，完成了金壇儲氣庫可行性研究和初步設計，指導了施工建設，取得較好的現(xiàn)場效果。

1）選址與評價。金壇鹽穴儲氣庫建庫層段位于古近系阜寧組四段，鹽層厚度介于100～240 m，頂部埋深介于800～1 200 m，鹽巖品位超過80%，穩(wěn)定發(fā)育10套泥巖夾層。經(jīng)過三維地震勘探與解釋，結合地面情況，確定庫區(qū)面積為11.26 km2。

2）造腔設計與控制。金壇儲氣庫采用單井單腔造腔方式，造腔采用?177.8 mm＋?114.3 mm管柱組合，正循環(huán)建槽，反循環(huán)建腔，采用柴油做頂板保護液。單腔有效體積約為25×104m3。在實際造腔過程中，根據(jù)聲吶測腔形態(tài)，反推提高了造腔地質(zhì)參數(shù)精度，實時調(diào)整了造腔工藝參數(shù)，腔體形態(tài)得到了較好控制。

3）穩(wěn)定性評價與庫容參數(shù)優(yōu)化。通過現(xiàn)場取芯、開展室內(nèi)實驗，獲取力學參數(shù)及蠕變準則。結合數(shù)值模擬，優(yōu)化設計運行壓力區(qū)間，設計運行壓力介于7～17 MPa，應急采氣下限壓力為6 MPa。設計總注氣能力為900×104m3/d，總采氣能力1 500×104m3/d。目前金壇儲氣庫平穩(wěn)安全運行，腔體收縮率等各項指標符合預期。

4）老腔改造。以聲吶檢測、穩(wěn)定性評價為基礎，井筒改造技術為手段，形成鹽穴儲氣庫老腔評價及改造技術。金壇鹽穴儲氣庫成功改造5口老腔，形成工作氣量0.55×108m3。

5）運行與監(jiān)測。金壇儲氣庫已部署實施溫度、壓力、流量監(jiān)測、地面沉降監(jiān)測、腔體形態(tài)監(jiān)測、腔體完整性監(jiān)測、微地震監(jiān)測系統(tǒng)，在10年的運行過程中未出現(xiàn)安全事故，保障了儲氣庫的運行安全。

金壇鹽穴儲氣庫地處長江三角洲天然氣消費核心區(qū)，自2007年投產(chǎn)以來，已注采近百輪次，安全平穩(wěn)運行10余年，目前工作氣量約為6×108m3，累積采氣量約為19×108m3，充分發(fā)揮了鹽穴儲氣庫注采靈活、短期吞吐量大的優(yōu)勢，在長江三角洲地區(qū)季節(jié)調(diào)峰、平衡管網(wǎng)壓力、節(jié)假日應急等方面發(fā)揮了重要的作用。

7 結束語

依托金壇等鹽穴儲氣庫的前期評價、建設運行經(jīng)驗，目前國內(nèi)已形成包括選址評價技術、造腔設計與控制技術、穩(wěn)定性評價庫容參數(shù)設計技術、老腔篩選及利用技術、氣庫運行及監(jiān)測技術等在內(nèi)的鹽穴型儲氣庫建庫評價關鍵技術系列，解決了層狀鹽巖鹽層展布不均、造腔機理復雜、造腔過程控制難、鹽腔安全穩(wěn)定運行、老腔改造利用等技術難題，有效指導了鹽穴儲氣庫的建庫運行。

礦場應用實例證明，儲氣庫運行指標與設計指標吻合率高，建庫評價關鍵技術取得了良好的現(xiàn)場應用效果，將繼續(xù)為同類儲氣庫的建設提供理論支持與技術保障。

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