[發明專利]一種鹽穴儲氣庫群的地質力學模型建立方法以及裝置

在審

• 申請號: 202111314922.6
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN114065494A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 趙凱;馬洪嶺;李銀平;侯秉仁;于長富;劉元璽;侯巍;劉浩林;李志強;施錫林;梁孝鵬;蔡睿;趙月悅;楊春和
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;中鐵第四勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21F17/16;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 潘行

本申請提供了一種鹽穴儲氣庫群的地質力學模型建立方法以及裝置，用于為如超深鹽穴儲氣庫群的待建立鹽穴儲氣庫的評價提供科學、有效的數據支持，保障如超深鹽穴儲氣庫群的待建立鹽穴儲氣庫的合理選定。

技術領域

本申請涉及地質領域，具體涉及一種鹽穴儲氣庫群的地質力學模型建立方以及裝置。

背景技術

隨著經濟社會的快速發展，中國在能源需求方面與日俱增。巨大的能源需求、超高的油氣對外依存度以及較弱的調峰供給能力使得建立完備的能源儲備體系迫不及待。而鹽穴地下儲氣庫具有安全高效穩定、注采模式靈活、注采氣速率高、短期吞吐量大的優點，自上世紀60年代世界上第一座鹽穴地下儲氣庫運行開始，截止2020年，世界上正在運行的儲氣庫已超過100座，考慮到單腔儲氣庫的庫容以及工作氣量有限，為滿足市場調峰以及國家能源儲備的需求，通常需要在目標區域建設儲氣庫群。

鹽穴儲氣庫的地址需考慮多方面因素，包括地質條件、地表條件、調峰需求等，且鹽穴儲氣庫單腔運行時，還需考慮注采運行壓力變化對鹽腔自身的影響，由于腔體內部的氣體壓力小于地應力，鹽巖層在偏應力作用下會發生蠕變變形，腔體體積也會隨著時間的增長逐漸收縮，嚴重會發生頂板垮塌。在超深地層(通常指建腔層段的埋深超過2000m)中建設鹽穴儲氣庫時，由于較大的埋深帶來的高地溫會增加鹽巖的蠕變變形速率，在儲氣庫運行期間鹽腔的收縮會顯著增大；此外，當多個鹽穴儲氣庫同時運行時，需考慮單腔注采運行壓力變化對鄰腔乃至整個腔群的影響，包括鄰腔的最大位移量、塑性區分布、體積收縮率以及是否影響鄰腔運行壓力范圍等。由此可見，待建立的超深鹽穴儲氣庫群的評價，具有重要的意義。

而在現有的相關技術的研究過程中，發明人發現，對于待建立的超深鹽穴儲氣庫群的評價處理，存在精度較差的問題，這影響了超深鹽穴儲氣庫群的選定。

發明內容

本申請提供了一種鹽穴儲氣庫群的地質力學模型建立方法以及裝置，用于為如超深鹽穴儲氣庫群的待建立鹽穴儲氣庫的評價提供科學、有效的數據支持，保障如超深鹽穴儲氣庫群的待建立鹽穴儲氣庫的合理選定。

第一方面，本申請提供了一種鹽穴儲氣庫群的地質力學模型建立方法，方法包括：

獲取待建立鹽穴儲氣庫的目標區域的地質資料勘察數據；

在地質資料勘察數據的基礎上確定資料井位置，并基于資料井位置發起對應資料井的鉆探處理；

在鉆探處理的基礎上，獲取資料井的地層地應力測量數據；

在鉆探處理的基礎上，確定目標區域含鹽地層的構造沉積特征以及三維空間展布特征，并建立目標區域含鹽地層對應的三維地震構造模型；

在地層地應力測量數據以及三維地震構造模型的基礎上，構建待建立鹽穴儲氣庫的單腔形狀以及幾何參數；

在鉆探處理的基礎上，獲取資料井從鹽礦層頂板至底板的物理力學參數數據；

根據物理力學參數數據、待建立鹽穴儲氣庫的單腔形狀以及幾何參數，構建待建立鹽穴儲氣庫的單腔三維地質力學模型，并根據地層地應力測量數據以及運行的工況參數，對單腔三維地質力學模型施加相應的邊界條件和荷載；

融合多個單腔三維地質力學模型，構建群腔三維地質力學模型。

結合本申請第一方面，在本申請第一方面第一種可能的實現方式中，在鉆探處理的基礎上，獲取資料井的地層地應力測量數據，包括：

通過水力壓裂法獲得鹽層中的地應力值及其地應力梯度，其中，依據井徑測量結果選取巖心完整的段落作為測試段，長度至少為6倍的孔徑，在同一井眼的不同深度位置處，至少選取3個層位進行測試，每個層位單孔有效壓裂5 段以上。

結合本申請第一方面，在本申請第一方面第二種可能的實現方式中，在鉆探處理的基礎上，確定目標區域含鹽地層的三維空間展布特征，包括：