盐岩储气库最佳采气速率数值模拟研究第28卷第1期2007年1月岩土力学RockandSoilMechanics,,01.28No・lJan.2007文章一号11000-7598-(2007)01—Oo57一o6盐岩储气库最佳采气速率数值模拟研究陈锋，杨春和,白世伟(中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉430071)攘要t由于已采盐矿存在着大量的采卤溶腔群,对采卤溶腔群进行改造作为天然气储存库使用，能有效缩短储气库的建设周期，并消除采卤溶腔对环境带来的不利影响•基于盐矿地质资料，盐岩的力学试验及本构关系分析,对作为西气东输储气库使用4口采卤溶腔群进行了研究，通过三维数值模拟方法研究了该溶腔群在不同采气速率下盐腔周的应力状态和体积变形规律，并通过分析，对该溶腔群的最佳采气速率得出了有益的结论.关键词t盐岩;采卤溶腔;储气库;蠕变;采气速率中圈分类号tTu45文献标识码tAInvestigationonoptimizedgasrecoveryvelocityofnaturalgasstorageinsaltrocklayerbynumericalsimulationCHENFeng,YANGChun-he,BAIShi-wei(KeyLaboratoryofRockandSoilMechanics,InstituteofRockandSoilMechanics,ChineseAcademyofSciences,Wuhan430071,Clam)Abstract:Therearelargenumbersofbrine-extractedcavernswhichcanbereconstructedasthenaturegasstorageintheexploitedsaltmine.Itcanavailablyshortentheconstructiontimeofnaturalgasstorageandeliminatethedisadvantagede〜ectofbrine-extractedcavernstotheenvironment.BasedonthegeologicaldataofthesaltmilleandthemechanicalbehaviorofsaltrocLthefourbrine-extractedcavernswhichwillbereconstructedtothenaturegasstoragesarestudiedbythethree-dimensionalnumericalsimulation.ThestressstatearoundthecavernsandthevolumeconvergencelawofthecaveA^sarestudiedttndcl〜thevariousgasrecoveryvelocities.Thebetterconclusionabouttheoptimizedgasrecoveryvelocityofnaturalgasstorageisobtainedbytheresearch・Keywords:saltrock;brine-extractedcavern;naturalgasstorage;creep;gasrecoveryvelocity,1概述由于盐岩具有良好的密封性，低渗透性和损伤自愈合性，使得深部地下盐矿成为世界各国能源储存（石油，天然气）的一种主要介质•法国的Tersanne,Etrez储气库，英国的Kiel,Hornsea储气库，德国100多个的储存库，及美国的Eminence储气库和数百个储油库都选择在密封性很好的地下深部盐丘或盐层中I卜制•在我国,能源储存已越来越受到国家和政府的重视•在天然气工程中，由于城市使用天然气具有小时，口，月及冬夏季不均衡性,而气源的产气却不能随用气的不均衡同步供给，为调节这种不均衡性，则需要在大城市附近建立储气库，保证天然气的稳定供应.西气东输工程中,为调节对上海天然气的不均衡性，提高供气的可靠性，拟在江苏金坛盐矿建立地下洞穴型储气库L5】•市于在盐矿新建一个储气库的时间周期为3-〜5年,考虑到西气东输工程对上海供气的时间紧迫性，拟采用盐矿的已有溶腔进行改造，完成储气库的建设•通过对盐矿现有溶腔容积大小，盐层顶底板厚度，溶腔距离的测试与筛选，初步选定了对4口溶腔进行改造，以达到储气要求，完成储气库的建设.本文主要对盐矿盐岩的力学特性及其本构关系进行研究，采用三维数值模拟方法研究了盐岩溶腔群在不同采气速率下溶腔的应力状态和体积变形规律，针对实际储气库的运行工况，得出了有益的结论.2盐岩蠕变特性及其本构关系作者对盐岩蠕变规律进行了大量的研究【6叫川，收稿日期:2005.10-08基金项目：国家口然科学基金(No.50374064,No・50434050);国家重点基础研究发展规划(973)项冃(NO.2002CB412704).作者简介:陈锋，男,1974年生，博士，主要从事盐岩力学特性，岩土工程数值模拟岩土体稳定性分析等研究工作.E-ma/1:fchcn@whtsmae-a58岩土力学2007笠分析盐岩蠕变的特性•盐岩的蠕变过程一般包括3个阶段:即瞬态蠕变，稳态蠕变和可能出现的加速蠕变，如图1所示•相比较于稳态蠕变和加速蠕变，盐岩的瞬态蠕变很小，一般只有较短时间的瞬态蠕变,很快过渡到稳态蠕变•在盐岩体的实际工程中,盐岩体的蠕变变形不允许进入加速蠕变阶段,因此,盐岩本构关系中着重...