孫軍治，陳加松，井 崗，楊普國，王一單,孟 君

(國家管網(wǎng)集團(tuán)西氣東輸分公司，上海 200122)

地下儲氣庫是天然氣管輸系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著天然氣應(yīng)急調(diào)峰和戰(zhàn)略儲備的重要任務(wù)。地下儲氣庫的發(fā)展和進(jìn)步，不僅能夠減輕天然氣管輸?shù)膲毫?，還能夠解決天然氣供應(yīng)夏季產(chǎn)能過剩、冬季供不應(yīng)求的主要矛盾[1]。近年來，隨著中俄東線、川氣東送、西氣東輸西三線等多個(gè)大型工程的開工建設(shè)，儲氣庫的建設(shè)也加快了步伐，尤其是在西北、華北地區(qū)，先后建設(shè)了多個(gè)大型油氣藏型地下儲氣庫。我國長三角、中南以及東南沿海地區(qū)作為主要的天然氣消費(fèi)市場雖然油氣資源匱乏，但是巖鹽資源豐富，非常適合建設(shè)鹽穴儲氣庫。鹽穴儲氣庫是利用地下鹽丘或鹽層，通過鉆井等技術(shù)手段，水溶鹽巖形成腔體。其具有注采速度快，吞吐量大，墊底氣少且能回收利用等優(yōu)點(diǎn)。這主要得益于鹽巖的低滲透性、良好的蠕變性和自修復(fù)能力[2]。然而，我國鹽礦大都是陸相湖泊層狀沉積而來，具有夾層多，鹽層薄的特點(diǎn)，非常不利于建庫。近年來，國內(nèi)學(xué)者針對我國鹽穴儲氣庫建庫特點(diǎn)，從選址評價(jià)技術(shù)、老腔改造技術(shù)、造腔模擬技術(shù)幾個(gè)方面展開研究。文章對最近幾年國內(nèi)文獻(xiàn)進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)歸納了鹽穴儲氣庫建庫關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展與發(fā)展方向，旨在為我國鹽穴儲氣庫建設(shè)發(fā)展提供借鑒作用。

1 選址評價(jià)技術(shù)

1.1 選址評價(jià)原則

庫址篩選是地下鹽穴儲氣庫建庫流程的第一步，選擇滿足建庫條件的庫址是成功建設(shè)地下鹽穴儲氣庫的必要條件。目前，我國唯一建成投產(chǎn)的鹽穴儲氣庫是位于江蘇常州的金壇儲氣庫，金壇儲氣庫在天然氣管網(wǎng)季節(jié)性調(diào)峰中發(fā)揮著重要作用。然而，隨著對天然氣需求量的逐漸增大，僅依靠金壇儲氣庫已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。利用綜合選址評價(jià)技術(shù)以尋找新的適合建設(shè)地下鹽穴儲氣庫的目標(biāo)區(qū)域是極其重要的。鹽穴儲氣庫選址評價(jià)的基本原則可分為地質(zhì)條件、地表?xiàng)l件兩個(gè)方面(表1)。

表1 地下鹽穴儲氣庫選址基本原則Tab.1 Basic principles for site selection of underground salt cavern gas storage

1.2 建庫條件評價(jià)

根據(jù)鹽穴儲氣庫建庫選址的基本原則，綜合利用建庫條件評價(jià)技術(shù)，才能篩選出有利于建庫的目標(biāo)區(qū)域。建庫條件評價(jià)技術(shù)主要采用數(shù)據(jù)篩選、地震勘探、地質(zhì)建模、數(shù)值和物理實(shí)驗(yàn)等方法，從鹽礦地質(zhì)構(gòu)造、含鹽層特征、鹽層頂?shù)椎貙拥拿荛]性、穩(wěn)定性、儲氣規(guī)模以及地表?xiàng)l件幾個(gè)方面進(jìn)行綜合評價(jià)。如劉凱等[3]2013年從地表?xiàng)l件和地質(zhì)特征等方面，分析了鹽穴儲氣庫建設(shè)的影響因素；鄭雅麗等[4]2019年提出了鹽穴儲氣庫的選址篩選的原則，創(chuàng)建了建庫條件評價(jià)體系。

1.2.1 地質(zhì)構(gòu)造評價(jià)

地質(zhì)構(gòu)造評價(jià)通過對目標(biāo)區(qū)域的地震資料進(jìn)行精細(xì)處理和解釋，確認(rèn)目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)，識別地層空間展布特征與斷層分布特征。重點(diǎn)分析斷層發(fā)育帶位置、走向特征、斷距大小以及其對密封性的影響[5]。值得注意的是，如果地震資料不滿足鹽穴儲氣庫建庫評價(jià)的精度，需要重新進(jìn)行地震資料采集，以識別出5 m～10 m的小斷層和微構(gòu)造。最后優(yōu)選出地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，起伏不大，鹽巖厚度大，斷層分布少的區(qū)域進(jìn)行井位部署。

1.2.2 含鹽層特征評價(jià)

含鹽層特征是鹽穴儲氣庫建庫選址的重要指標(biāo)。我國鹽礦不同于國外海相沉積，主要來源于陸相湖泊層狀沉積，常呈現(xiàn)夾層多且厚，不溶物含量高，鹽巖品味低的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)直接導(dǎo)致了造腔速率低、溶腔不規(guī)則發(fā)展、不溶物膨脹占用儲氣空間，甚至造成造腔管柱堵塞等情況，嚴(yán)重制約了造腔工程的實(shí)施。因此，在建庫選址階段分析目標(biāo)區(qū)域的含鹽層特征，優(yōu)選出利于建庫的鹽巖區(qū)至關(guān)重要。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征資料，采用層序劃分方法，進(jìn)行小層劃分與對比，編制連井剖面圖，結(jié)合地震解釋成果，確定含鹽層以及頂?shù)酌媛癫厣疃?、厚度、夾層分布特征、含鹽率以及綜合氯化鈉含量等信息。如垢艷俠等[6]2021年通過引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對不同組分含量鹽巖的溶蝕速率進(jìn)行了分析，張博等[7]2021年提出將重構(gòu)曲線定量識別法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演相結(jié)合的方法，識別了平頂山地區(qū)的鹽層厚度與鹽巖品味。

1.2.3 密閉性及穩(wěn)固性評價(jià)

在地下鹽穴儲氣庫建設(shè)和運(yùn)行過程中，良好的蓋夾層是保證密閉性和安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。蓋夾層的評價(jià)需要結(jié)合構(gòu)造解釋成果，通過對樣品進(jìn)行巖性分析、滲透率測試以及地應(yīng)力測試等方法進(jìn)行綜合評價(jià)。儲氣庫蓋層要求具有良好的巖性，低滲透率，擴(kuò)散能力弱，突破壓差大等特性。蓋層穩(wěn)固性的評價(jià)一般通過臨界深度法進(jìn)行判定[8]。另外，蓋層中有地下水與地面水系連通會增加天然氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，因此還應(yīng)充分了解目標(biāo)區(qū)域的水文地質(zhì)特征[9]。對于鹽巖夾層，為了保證良好的密封性，要求塑性要強(qiáng)，毛細(xì)管壓力要高，滲透率要低，擴(kuò)散能力要弱，夾層數(shù)量越少越好[10]。如張耀平等[11]2009年提出雙重介質(zhì)固氣耦合模型的數(shù)值模擬方法，對鹽穴儲氣庫夾層的滲透性進(jìn)行了分析。

1.2.4 儲氣規(guī)模

單個(gè)腔體的有效體積的估算可以利用腔體梨形的特點(diǎn)，將低槽、主體和頂部簡化為上下圓錐和中圓臺的計(jì)算。單腔儲氣量和工作氣量的估算可以根據(jù)氣體狀態(tài)方程來計(jì)算[12]，計(jì)算的關(guān)鍵在于上下限壓力的取值，上限壓力的取值可參考國內(nèi)外儲氣庫經(jīng)驗(yàn)、最小主應(yīng)力測試以及穩(wěn)定性評估的結(jié)果，下限壓力參考管網(wǎng)的壓力以及穩(wěn)定性評估的結(jié)果。王建夫等[13]2021年提出一種排鹵濃度測定，結(jié)合鹽腔體積守恒原理的鹽腔有效體積計(jì)算公式。

1.2.5 地表?xiàng)l件

根據(jù)國外儲氣庫運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，鹽穴儲氣庫運(yùn)行過程有安全性事故出現(xiàn)的可能[14]，我國鹽礦通常埋藏淺、夾層多、品味低，出現(xiàn)天然氣泄漏和地表沉降的可能性更大。因此，在選址建庫評價(jià)階段，基于安全性的考慮是必不可少的。鹽穴儲氣庫應(yīng)選擇沒有大型工廠、建筑物、居民生活區(qū)以及敏感帶的區(qū)域建庫，避免發(fā)生不可挽回的事故，危害生命財(cái)產(chǎn)安全。鹽穴儲氣庫是采用水溶解鹽巖形成儲氣空間進(jìn)行儲存天然氣的，充足的淡水源對于建造儲氣庫是必不可少的，一般造腔需要鹽穴設(shè)計(jì)體積7倍～10倍的淡水資源。同時(shí)，建庫目標(biāo)區(qū)域需要有一定能力對水溶造腔形成的鹵水進(jìn)行處理。鹽穴儲氣庫可以有效保障長輸管道穩(wěn)定運(yùn)行，并且具備季節(jié)調(diào)峰功能。為了滿足下游用戶的穩(wěn)定供氣，鹽穴儲氣庫要建設(shè)在天然氣用戶集中、距離長輸管道較近的地區(qū)，一般調(diào)峰半徑為150 km，距離長輸管道不應(yīng)超過100 km。

2 采鹵老腔改造技術(shù)

近年來，天然氣消費(fèi)量快速增長、調(diào)峰需求逐漸增大與鹽穴儲氣庫工作氣量低、建庫達(dá)產(chǎn)速度慢的矛盾逐漸凸顯出來[15]。主要原因是鹽穴儲氣庫造腔時(shí)間成本較高，往往需要3 a～5 a才能形成腔體。事實(shí)上，建設(shè)鹽穴儲氣庫除了常規(guī)新鉆井水溶造腔之外，還可以利用已有的采鹵老腔改建。利用已有老腔改建儲氣庫可以大大加快鹽穴儲氣庫投產(chǎn)速度、提升經(jīng)濟(jì)效益以及緩解鹵水處理的壓力。采鹵老腔類型有單井單腔和連通對接井老腔(圖1)。

圖1 鹽礦連通對接井示意圖Fig.1 Schematic diagram of salt cavern connecting docking well

2.1 預(yù)選評價(jià)

采鹵老腔的預(yù)選遵循以下原則：處于構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)域，斷層與裂縫發(fā)育較少；含鹽層埋深適中，厚度較大，分布穩(wěn)定，品味較高；鹽巖蓋層厚度大，巖性好，滲透率低；腔體具備一定體積，礦柱厚度滿足要求；腔體密封性、穩(wěn)定性均要滿足要求；井口與周圍建筑物具備一定安全距離，盡量靠近天然氣管網(wǎng)和天然氣消費(fèi)市場[16]。

2.2 腔體評價(jià)

腔體形態(tài)和體積是決定采鹵老腔有沒有改造價(jià)值的重要評價(jià)指標(biāo)。對于單井老腔，為了符合力學(xué)穩(wěn)定性要求，腔體應(yīng)該是近似球體、圓柱體、梨狀體等幾何形態(tài)。腔體體積應(yīng)該大于8×104m3，腔體頂部鹽層應(yīng)該大于15 m，底部鹽層大于5 m，不同腔體之間的礦柱厚度應(yīng)該大于腔體直徑的2.5倍[17]。對于連通對接老腔，近些年進(jìn)行了大量研究。如楊海軍等[18]2015年提出對聲吶測腔儀器增加轉(zhuǎn)向棒，測量出對接井中間的水平腔體；垢艷俠等[19]2019年采用聲吶測腔和物質(zhì)平衡法，結(jié)合老腔井眼軌跡，預(yù)測了連通對接老腔的腔體形態(tài)和體積，同時(shí)提出一種排出老腔殘?jiān)宣u水增加儲氣空間的方法；施錫林等[20]2020年總結(jié)了高雜質(zhì)鹽礦建庫技術(shù)的研究進(jìn)展，針對連通對接腔體形態(tài)探測難題，采用聲吶與電法聯(lián)合測腔、聲吶與地震聯(lián)合測腔兩套物探探測技術(shù)，并給出了該技術(shù)造腔的具體流程以及風(fēng)險(xiǎn)防控措施。

2.3 密封性和穩(wěn)定性評價(jià)

密封性是采鹵老腔改建儲氣庫的重要因素，通常采用飽和鹵水試壓的方法進(jìn)行測試。試壓前根據(jù)腔體情況和鹵水資料確定試壓壓力，要求不超過套管鞋所處地層最小主應(yīng)力的80%，還需將其折算為井口處壓力。對于不確定最小主應(yīng)力值的，可以按照經(jīng)驗(yàn)壓力梯度計(jì)算。測試過程中，為了保持壓力恒定不變，需要不定期補(bǔ)充鹵水，如果井口壓力下降幅度隨著注入鹵水次數(shù)的增多而減小，最后保持穩(wěn)定壓力，說明試壓合格。如周冬林等[21]2020年采用鹵水試壓法對云應(yīng)、淮安地區(qū)老腔密封性進(jìn)行測試，通過監(jiān)測注入鹵水量和井口壓力變化計(jì)算漏失量。

2.4 井身結(jié)構(gòu)改造

大部分采鹵老井存在生產(chǎn)套管直徑小，固井質(zhì)量差、變形腐蝕嚴(yán)重等問題，不能滿足儲氣庫注采運(yùn)行的要求，有必要對這些井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。老井改造遵循安全性、密封性、滿足注采運(yùn)行要求三個(gè)原則。根據(jù)金壇儲氣庫對老腔井身結(jié)構(gòu)改造的經(jīng)驗(yàn)，單井老腔有三種不同改造工藝。第一種是直接將原有老井封堵，重新按照儲氣庫標(biāo)準(zhǔn)鉆一口新井；第二種是鍛銑老井部分套管和水泥，進(jìn)行封堵擴(kuò)大井眼形成新井；第三種是直接進(jìn)行全井套銑，擴(kuò)大井眼下入大直徑套管。對流井采鹵老腔的改造有兩種：一種是封堵原有2口老井，然后按照儲氣庫標(biāo)準(zhǔn)新鉆一口注采井，最后在通道中新鉆一口排鹵井[22]；第二種是在兩口老井之間新鉆一口新井，將排鹵管柱下入到水平連通通道內(nèi)，老井經(jīng)改造合格后可用于注采氣，通過兩口老井注氣，鹽腔以及溶渣中的鹵水從新鉆井排鹵管中排出。

2.5 氣密性評價(jià)

氣密性測試是檢驗(yàn)采鹵老腔改造成功與否的評判標(biāo)準(zhǔn)。基本原理是在生產(chǎn)套管和測試管柱的環(huán)空中注入氮?dú)?，直至氣水界面穩(wěn)定在套管鞋下5 m～10 m，使套管鞋處壓力恒定，不斷監(jiān)測氣水界面，記錄壓力、溫度以及流量等參數(shù)，繪制氣體泄漏曲線，根據(jù)氣體泄漏曲線評價(jià)腔體氣密性。測試過程中氣水界面變化不超過1 m，或者氣體泄漏曲線隨著時(shí)間的推移泄漏量越來越小視為氣密性合格。目前我國鹽礦企業(yè)大多采用連通對接井開采的方式采鹵制鹽，并且連通對接老腔具有產(chǎn)能高、事故極少、服務(wù)年限長以及采收率高等優(yōu)點(diǎn)。因此未來采鹵老腔改造的研究方向必定是對于連通對接老井的改造。如石悅等[23]2021年總結(jié)了采鹵老腔改建儲氣庫的經(jīng)驗(yàn)，并分析了連通對接老井對改造技術(shù)的適應(yīng)性，確定了適合對接老腔改造的工藝技術(shù)。

采鹵老腔改造是目前鹽穴儲氣庫建庫的主要手段，經(jīng)過多年的研究探索，單井老腔改造技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，對流連通老井的改造還需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。對流連通老井改造的核心問題在于如何確定腔體形態(tài)，目前提出的聲吶測腔結(jié)合物質(zhì)平衡法等方法都是基于預(yù)測鹽腔形態(tài)的思路，難免會與真實(shí)的腔體形態(tài)產(chǎn)生偏差。因此，準(zhǔn)確探明腔體形態(tài)，以便更好地進(jìn)行后續(xù)的評價(jià)改造是目前需要解決的問題。

3 造腔技術(shù)

3.1 基本原理

鹽穴型地下儲氣庫的基本原理是采用水溶造腔的方式在地下溶解形成一個(gè)儲氣空間。以最常見的單井雙管造腔為例，其工藝原理是通過鉆井將生產(chǎn)套管下到鹽層中，然后在生產(chǎn)套管內(nèi)下入造腔內(nèi)管和造腔外管。根據(jù)造腔設(shè)計(jì)參數(shù)，往井下注入淡水，水溶解鹽巖形成鹵水排出。同時(shí)在生產(chǎn)套管和造腔外管形成的環(huán)空中注入阻溶劑，控制腔體上溶速率，自下至上逐步溶解形成腔體。為了控制腔體形狀，造腔過程中不斷調(diào)整造腔內(nèi)外管柱的相對位置，通過采出鹽量和聲吶測腔確定腔體形狀，達(dá)到設(shè)計(jì)形狀后開始注氣排鹵，鹵水基本采完繼續(xù)注氣達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后關(guān)井，造腔完成。其中往造腔內(nèi)管注入淡水，造腔外管排除鹵水，稱為正循環(huán)；往造腔外管注入淡水，造腔內(nèi)管排除鹵水，稱為反循環(huán)(圖2)。國內(nèi)針對造腔技術(shù)的研究頗多，主要集中在參數(shù)優(yōu)化、數(shù)值模擬、阻溶劑以及厚夾層垮塌幾個(gè)方面。

圖2 水溶造腔示意圖Fig.2 Schematic diagram of water dissolving cavity

3.2 造腔參數(shù)優(yōu)化

傳統(tǒng)方法的水溶造腔所耗費(fèi)時(shí)間長，經(jīng)濟(jì)成本高。因此，有必要對造腔工藝過程進(jìn)行優(yōu)化，改變造腔工藝參數(shù)，降低經(jīng)濟(jì)成本，提高造腔速率。近年來，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬以及生產(chǎn)試驗(yàn)等手段，眾多學(xué)者圍繞著提升造腔速率、控制腔體形態(tài)等方向進(jìn)行了研究。如肖恩山等[24]2017年引入非線性規(guī)劃理論，建立了多井水溶造腔工藝參數(shù)優(yōu)化模型，簡化地面工藝流程，減少地面設(shè)備設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)成本，降低了單位造腔體積能耗；王建夫等[25]2020年結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從注水循環(huán)方式、油墊提升高度、注水排量、造腔管距四個(gè)參數(shù)對造腔進(jìn)行優(yōu)化，有效地提升了造腔速度的擴(kuò)大腔體體積；張敏等[26]2020年通過對平頂山、淮安、安寧、楚州四個(gè)地區(qū)的巖石進(jìn)行水溶實(shí)驗(yàn)，分析其水溶特征及其對造腔過程中的影響，并且根據(jù)各個(gè)地區(qū)的巖性給出了水溶造腔過程中的對策；王元?jiǎng)偟萚27]2020年結(jié)合金壇儲氣庫造腔實(shí)例，研究了鹽穴儲氣庫水溶造腔過程中導(dǎo)致鹽腔有效體積減小的因素，總結(jié)了井下異常情況和地面臨井相互影響兩大類因素，并給出了避免水溶造腔過程中出現(xiàn)有效體積減小的建議措施；徐貴春等[28]2020年分析了鹵水中顆粒的沉降規(guī)律，研究了顆粒沉浮速度和鹵水流速之間的關(guān)系，提出了改善鹵水排量方法，有效地避免造腔管柱堵塞。

3.3 數(shù)值模擬

最大程度利用地下含鹽層，盡可能造出空間大、形態(tài)穩(wěn)定的腔體是水溶造腔的目標(biāo)。因此，充分利用造腔模擬技術(shù)是至關(guān)重要的。造腔模擬技術(shù)最早由Jessen等[29-31]1964年提出，隨后眾多學(xué)者在此基礎(chǔ)上進(jìn)行完善補(bǔ)充，逐漸形成了較為成熟的水溶造腔模擬技術(shù)。造腔模擬技術(shù)分為物理模擬和數(shù)值模擬，其中物理模擬因?yàn)槠涑杀据^高，難以實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)目前研究較少，而數(shù)值模擬技術(shù)因?yàn)槠涫抢糜?jì)算機(jī)資源進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)較為簡單，受到了國內(nèi)外學(xué)者的青睞。水溶造腔數(shù)值模擬技術(shù)大致可以分為四步[32](圖3)：建立目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)模型；給定初始造腔參數(shù)和腔體設(shè)計(jì)目標(biāo)；優(yōu)化造腔參數(shù)；達(dá)到設(shè)計(jì)腔體目標(biāo)，模擬完成。

圖3 造腔模擬流程圖Fig.3 Flow chart of cavity making simulation

目前造腔數(shù)值模擬總共有四種算法：納維—斯托克斯方程、達(dá)西流、浮羽流、平衡法。國外造腔模擬主要是針對計(jì)算流體力學(xué)，實(shí)現(xiàn)更高精度的造腔技術(shù)。國內(nèi)層狀鹽巖不溶物含量多，水溶機(jī)理復(fù)雜，因此不能照搬國外已有技術(shù)。國內(nèi)主要關(guān)注含鹽地層水溶機(jī)理等問題進(jìn)行了深入探討[33]。針對國內(nèi)鹽巖復(fù)雜巖性，造腔模擬技術(shù)應(yīng)采用物理模擬和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，不斷優(yōu)化數(shù)值模擬技術(shù)，提升造腔模擬精度。同時(shí)，發(fā)展定向井和水平井造腔模擬技術(shù)，以更好的適應(yīng)國內(nèi)鹽穴儲氣庫造腔地質(zhì)特征。如陳濤等[34]2019年，王文權(quán)等[35]2020年分別通過物理實(shí)驗(yàn)的方法發(fā)展了水平井造腔模擬技術(shù)。

3.4 阻溶劑

在水溶造腔前中期，如果上溶速度過快，會影響腔體形狀，使腔體達(dá)不到設(shè)計(jì)體積。為了更好地控制腔體形狀，需要在造腔過程中注入阻溶劑，防止腔體上溶。在鹽穴儲氣庫建設(shè)初期，一般采用柴油作為阻溶劑，安全性高，可以很好地控制油水界面。然而柴油成本較高且不環(huán)保，為了改善柴油阻溶的不足，國內(nèi)外學(xué)者開始考慮用氮?dú)庾鳛樽枞軇36]，如董建輝等[37]2009年采用氮?dú)庾鳛樽枞軇┻M(jìn)行水溶造腔，對比分析了氮?dú)夂筒裼妥鳛樽枞軇┑慕?jīng)濟(jì)成本。肖恩山等[38]2020年研究了建槽期不同工礦對氣水界面的影響，并計(jì)算了不同工礦下應(yīng)補(bǔ)充氮?dú)獾捏w積。王建夫等[39]2021年通過改造地面工藝流程，改善注氮設(shè)備，提出氣水界面監(jiān)測技術(shù)，有效改善了氮?dú)庾鳛樽枞軇┮仔孤?，氣水界面難控制等問題。經(jīng)過多年的理論研究和現(xiàn)場試驗(yàn)，氮?dú)庾枞茉烨患夹g(shù)已經(jīng)趨于成熟，在我國金壇儲氣庫造腔應(yīng)用中取得了不錯(cuò)的效果。近年來，有學(xué)者提出使用天然氣作為阻溶劑，天然氣直接來源于管道，又可重新回采入管道，經(jīng)濟(jì)成本較低。如何俊等[40]2020年等提出一種快速造腔技術(shù)，在造腔的同時(shí)注入天然氣，利用天然氣作為阻溶劑，有效縮短了造腔周期。

3.5 厚夾層垮塌

我國鹽巖礦床中常存在較厚夾層，如硬石膏層、鈣芒硝層、泥巖層等，這些厚夾層給水溶造腔帶來巨大挑戰(zhàn)。厚夾層的存在會影響腔體中鹵水正常流速，從而降低鹽巖溶蝕的速度，并且不利于腔體形狀的控制。另外，造腔過程中，厚夾層突然垮塌會造成造腔管柱受損、套管被卡等工程事故。國內(nèi)外學(xué)者從厚夾層的水溶特性、力學(xué)性質(zhì)以及對腔體穩(wěn)定性的影響等方面進(jìn)行了深入探討[41-43]。如鄭雅麗等[44]2017年研究了夾層的水溶機(jī)理，水浸力學(xué)參數(shù)變化規(guī)律，通過研究夾層的不同參數(shù)對垮塌的影響，建立厚夾層垮塌臨界跨度數(shù)學(xué)模型，對夾層垮塌進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)行造腔擴(kuò)大儲氣空間可行性分析，并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；齊得山等[45]2020年針對淮安地區(qū)通過設(shè)計(jì)造腔方案，有效處理了造腔過程中厚夾層問題；垢艷俠等[46]2020年提出單井雙腔造腔方案，并且通過造腔模擬驗(yàn)證了該方案的可行性，該方案能夠擴(kuò)大鹽巖利用率，提高經(jīng)濟(jì)效益。

造腔技術(shù)的研究一直是鹽穴儲氣庫建庫技術(shù)的熱點(diǎn)，然而目前還存在一些問題：氮?dú)庠烨焕碚撗芯恳呀?jīng)相對成熟，下一步應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注實(shí)際應(yīng)用效果；鹽巖夾層水溶特性的不同給造腔模擬技術(shù)帶來了一定困難，相應(yīng)的物理實(shí)驗(yàn)研究較少；厚夾層的力學(xué)性質(zhì)以及對腔體穩(wěn)定性影響的研究還需進(jìn)一步深入。

4 結(jié)論

通過對國內(nèi)鹽穴儲氣庫建庫現(xiàn)狀進(jìn)行分析，針對存在的問題，從選址評價(jià)技術(shù)、采鹵老腔改造技術(shù)、造腔技術(shù)等方面總結(jié)歸納了近些年國內(nèi)鹽穴儲氣庫建庫技術(shù)的研究進(jìn)展。得出以下結(jié)論：

1)天然氣消費(fèi)量快速增長、調(diào)峰需求逐漸增大與鹽穴儲氣庫工作氣量低、建庫達(dá)產(chǎn)速度慢的矛盾是國內(nèi)鹽穴儲氣庫現(xiàn)階段的主要矛盾。

2)隨著鹽穴儲氣庫的發(fā)展，國內(nèi)鹽穴儲氣庫建庫技術(shù)也日趨成熟，逐漸從單一簡單化向復(fù)雜多元化轉(zhuǎn)型，為我國天然氣管網(wǎng)調(diào)峰供氣提供重要保障。下一步應(yīng)加強(qiáng)含鹽目標(biāo)層特征分析，造腔物理數(shù)值模擬，對流連通井腔體評價(jià)以及厚夾層垮塌等關(guān)鍵技術(shù)的研究。

3)目前國內(nèi)鹽穴儲氣庫存在缺乏優(yōu)質(zhì)庫址、建成投產(chǎn)少、對流老腔改造技術(shù)不成熟、造腔速度慢等問題，未來幾年鹽穴儲氣庫的研究應(yīng)針對這些問題，從選址評價(jià)、擴(kuò)大儲氣空間、優(yōu)化造腔參數(shù)以及對流連通井改造等幾個(gè)方面進(jìn)行攻關(guān)。