[發明專利]含微滲層鹽穴儲氣庫群密封性評價方法

有效

• 申請號: 201910822269.0
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110516977B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 王同濤;楊春和;馬洪嶺;施錫林;李銀平
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06T17/00;E21F17/16
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 關宇辰

1.一種含微滲層鹽穴儲氣庫群密封性評價方法，含微滲層鹽穴儲氣庫群，包括：第一鹽穴、第二鹽穴、第三鹽穴；第一鹽穴、第二鹽穴和第三鹽穴位于鹽巖層中，鹽巖層中分布有微滲層、第一夾層和第二夾層，鹽巖層上部分布有上覆地層、下部分布有下臥地層；微滲層、第一夾層和第二夾層穿過第二鹽穴和第三鹽穴；第一夾層和第二夾層穿過第一鹽穴；第一鹽穴頂部與第一井筒底部相連，第一井筒穿過鹽巖層、微滲層和上覆地層，直至地面；第二鹽穴頂部與第二井筒底部相連，第二井筒穿過鹽巖層和上覆地層，直至地面；第三鹽穴頂部與第三井筒底部相連，第三井筒穿過鹽巖層和上覆地層，直至地面；第一井筒、第二井筒和第三井筒下部均安裝有套管鞋，輔助套管順利下入井筒；其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取巖心；

S2、進行巖石力學實驗；

S3、進行滲透率測試實驗；

S4、地層結構參數獲取；

S5、建立三維地質力學模型；

S6、提出安全評價指標；

S7、評價結果分析；

S8、利用監測數據校核評價結果；

S1的具體方法如下：打豎直井至鹽巖層頂部100m以上的上覆地層開始取心，直至鹽巖層底部100m以下的下臥地層，依次獲取上覆地層、鹽巖層、微滲層、夾層和下臥地層巖心；取心過程中要保證巖心具有較好的完整性和較高的取心成功率，確保能夠為后期巖石力學實驗和滲透率測試實驗提供充足的巖心；

S2的具體方法如下：根據《水利水電工程巖石試驗規程(DLJ 204-81)》中的要求，將上覆地層、鹽巖層、微滲層、夾層和下臥地層巖心加工成單軸壓縮實驗、三軸壓縮實驗、巴西劈裂實驗、直接剪切實驗和蠕變實驗要求的標準試樣；對上述標準試樣開展密度測試、單軸壓縮實驗、三軸壓縮實驗、巴西劈裂實驗、直接剪切實驗和蠕變實驗，獲得上述標準試樣的密度、單軸抗拉強度、彈性模量、泊松比、黏聚力、內摩擦角和穩態蠕變速率；

S3的具體方法如下：對上覆地層、鹽巖層、微滲層、夾層和下臥地層巖心標準試樣開展模擬地層條件下的氣體滲透率測試實驗，獲得它們各自的滲透率；為了保證實驗結果的可靠性，至少要對三塊以上的上覆地層、鹽巖層、微滲層、夾層和下臥地層巖心標準試樣重復開展相同條件下的氣體滲透率測試實驗；

S4的具體方法如下：利用建庫目標區域不少于三口井鉆井獲取的地層巖層分布信息，繪制出鹽穴儲氣庫群建庫目標區域地層地質柱狀圖，明確上覆地層底部埋深、微滲層底部埋深、微滲層厚度、鹽巖層底部埋深、鹽巖層厚度、夾層底部埋深和夾層厚度參數以及上覆地層、微滲層、鹽巖層和夾層出現的順序；微滲層在給定建庫目標區域內連續、穩定的分布；根據建庫目標區已有地應力資料，明確上覆地層壓力分布規律和鹽巖層中三向地應力及其梯度分布規律，為后期三維地質力學模型提供初始邊界條件；

S5的具體方法如下：根據鹽穴儲氣庫形狀和尺寸參數、地層結構參數、巖石力學參數和巖石滲透率參數建立評價微滲層對鹽穴儲氣庫群密封性影響的三維地質力學模型，并根據地應力參數和工況參數對該地質力學模型施加相應的載荷；三維地質力學模型中包含：上覆地層、鹽巖層、夾層、微滲層、下臥地層和鹽穴；根據含微滲層鹽穴儲氣庫群的運行工況，確定評價計算過程中模擬計算參數；根據三維地質力學計算要求施加相應的邊界條件；

S6的具體方法如下：建立評價微滲層對鹽穴儲氣庫密封性影響的氣體滲透安全評價準則和氣體穿透安全系數評價準則；氣體滲透安全評價準則用于評價相鄰鹽穴間礦柱中滲流孔隙壓力對礦柱安全性的影響；氣體穿透安全系數評價準則用于標定天然氣穿透鹽穴儲氣庫圍巖的程度和范圍，氣體穿透安全系數為鹽穴儲氣庫圍巖中最小主應力與天然氣壓力的比值；相鄰鹽穴間礦柱中滲流孔隙壓力大于鹽穴儲氣庫最低運行壓力區域的長度不超過50％礦柱寬度；鹽穴儲氣庫圍巖中氣體穿透安全系數大于1.1的區域面積不大于5％鹽穴垂向最大橫截面積；

S7的具體方法如下：利用建立的三維地質力學模型，分析微滲層位置、微滲層滲透率、微滲層厚度、礦柱寬度和儲氣庫運行參數對含微滲層鹽穴儲氣庫群密封性影響規律，并結合提出的氣體滲透安全評價準則和氣體穿透安全系數評價準則對鹽穴儲氣庫群密封性進行評價，找出對鹽穴儲氣庫群密封性影響的關鍵因素并對不同處置措施的效果進行評價，給出降低微滲層對鹽穴儲氣庫群密封性影響的建議及相應的處置措施；

S8的具體方法如下：利用現場壓水密封性測試試驗、氣體示蹤、井場天然氣濃度監測、光纖測試氣體泄漏和井口壓力監測技術獲得含微滲層鹽穴儲氣庫群密封性監測數據，對含微滲層鹽穴儲氣庫群密封性評價方法的精度和可靠性進行校核和改進。