CN113137274A - 盐穴储气库溶腔模型的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种盐穴储气库溶腔模型的制备方法，盐穴储气库溶腔模型的制备方法包括以下步骤：步骤S10，确定盐岩模型的尺寸；步骤S20，取得多个岩心，并对每个岩心进行切割，得到多个预定形状的岩心坯体；步骤S30，根据盐岩模型的尺寸，对岩心坯体进行拼接以得到盐岩模型坯体；步骤S40，在盐岩模型坯体形成竖槽，并在竖槽中插入管道。本申请的技术方案有效解决了相关技术中的模型实验误差大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及油气储藏领域，具体而言，涉及一种盐穴储气库溶腔模型的制备方法。
背景技术
盐穴储气库造腔是在天然盐层中，以钻井方法钻穿岩层，注入淡水进行冲蚀使之形成一定体积和形状的溶腔，然后泵出盐水。造腔周期长，工程投资高，建造20万方腔体需要4-5年，工程投资2000万元。另外，造腔具有不可逆性，一旦造腔失败，修复腔体因需要大量垫层(柴油等)无法进行。因此，在造腔施工之前，结合盐层特性，开展造腔室内物理模拟实验，优化造腔参数，提出适宜的造腔方案，对于提高造腔成功率十分必要。
目前，常用的实验方法采用的实验模型有两种：第一种需要现场取得的盐芯，制备人造的盐岩大模型。利用现场取得盐芯制备盐岩模型的方法，由于受现场取芯技术的限制，取得盐芯一般最大直径100mm，实验模型尺寸小于100mm。第二种是人造的盐岩，其模型尺寸大，直径大于200mm，制备的模型和实际盐岩误差大，利用该模型开展物理模拟实验，误差大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种盐穴储气库溶腔模型的制备方法，以解决相关技术中的模型实验误差大的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种盐穴储气库溶腔模型的制备方法，制备方法包括以下步骤：步骤S10，确定盐岩模型的尺寸；步骤S20，取得多个岩心，并对每个岩心进行切割，得到多个预定形状的岩心坯体；步骤S30，根据盐岩模型的尺寸，对岩心坯体进行拼接以得到盐岩模型坯体；步骤S40，在盐岩模型坯体形成竖槽，并在竖槽中插入管道。
进一步地，根据以下公式确定盐岩模型的尺寸：
其中，Kq为流量相似比，Kt为时间相似比，Kl为几何相似比，Kρ为盐岩密度相似比，C为卤水浓度，Kω为溶解速率相似比，Vf为净体积，Vp为采出盐的体积，α为盐岩中不溶物的含量，β为不溶物的体积系数，ρs为地下盐的岩密度。
进一步地，通过粘结剂对岩心坯体进行拼接。
进一步地，粘结剂包括氯化钠、425#水泥、不溶物以及水，粘结剂的体积比例为氯化钠：425#水泥：不溶物：水＝5：5：1：2.5。
进一步地，不溶物的制备包括以下步骤：将岩心碎块加水溶解，得到粉末状不溶物与结构状不溶物；将粉末状不溶物与结构状不溶物取出烘干；取出烘干后结构状不溶物，加入饱和卤水；搅拌后静置；将水排出后得到不溶物。
进一步地，通过饱和卤水对每个岩心进行切割。
进一步地，在步骤S30和步骤S40之间，制备方法还包括以下步骤：步骤S50：对盐岩模型坯体的外表面进行防水处理。
进一步地，步骤S50采用透明液态环氧树脂对盐岩模型坯体的外表面的竖槽以外的部分进行防水处理。
进一步地，竖槽内设置有管道，当竖槽为一个，管道包括同心设置的多个管道，当竖槽为两个，每个槽设置一个管。或者，竖槽为多个，管为多个，多个管一一对应地设置在多个竖槽内。
进一步地，在步骤S40之后，制备方法还包括以下步骤：步骤S60：对盐岩模型坯体的进行密闭性测试。
应用本发明的技术方案，在地层中开采盐岩，盐穴储气库溶腔模型制备方法包括以下步骤：步骤S10，确定盐岩模型的尺寸；步骤S20，取得多个岩心，并对每个岩心进行切割，得到多个预定形状的岩心坯体；步骤S30，根据盐岩模型的尺寸，对岩心坯体进行拼接以得到盐岩模型坯体；步骤S40，在盐岩模型坯体形成竖槽，并在竖槽中插入管道。最后，在盐岩模型坯体上制造溶腔。通过上述的步骤，制备盐穴储气库溶腔模型，根据此模型能够测试不同工况下盐穴储气库造腔腔体变化。由于本申请的技术方案通过对切割后得到的多个岩心坯体进行拼接而得到盐岩模型坯体，增大了模型的尺寸，进而提高了实验精度，更有利于指导储库设计及现场施工。因此，本申请的技术方案有效地解决了相关技术中模型实验误差大的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的盐穴储气库溶腔模型的制备方法的实施例的流程示意图；
图2示出了采用图1的制备方法的得到的盐岩模型坯体的结构的示意图；
图3示出了图1的制备方法的岩心切割得到岩心坯体的过程示意图；以及
图4示出了图1的制备方法的岩心坯体拼接过程示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、盐岩模型坯体；2、竖槽；3、管道；10、岩心；20、岩心坯体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1至图4所示，本实施例的盐穴储气库溶腔模型的制备方法包括以下步骤：步骤S10，确定盐岩模型的尺寸；步骤S20，取得多个岩心10，并对每个岩心10进行切割，得到多个预定形状的岩心坯体20；步骤S30，根据盐岩模型的尺寸，对岩心坯体20进行拼接以得到盐岩模型坯体1；步骤S40，在盐岩模型坯体1形成竖槽2，并在竖槽中插入管道3。
应用本实施例的技术方案，在地层中开采盐岩，将开采出的盐岩切割成15cm*7cm*7cm的矩形，进一步将被切割好的盐岩拼接成30cm*21cm*7cm的盐岩模型坯体1。在拼接好的盐岩模型坯体1内制造溶腔。盐穴储气库溶腔模型制备方法包括以下步骤：步骤S10，确定盐岩模型的尺寸；步骤S20，取得多个岩心10，并对每个岩心10进行切割，得到多个预定形状的岩心坯体20；步骤S30，根据盐岩模型的尺寸，对岩心坯体20进行拼接以得到盐岩模型坯体；步骤S40，在盐岩模型坯体形成竖槽2，并在竖槽2中插入管道3。通过上述的步骤，制备盐穴储气库溶腔模型，根据此模型能够测试不同工况下盐穴储气库造腔腔体变化。由于本申请的技术方案通过对切割后得到的多个岩心坯体20进行拼接而得到盐岩模型坯体1，增大了模型的尺寸，进而提高了实验精度，更有利于指导储库设计及现场施工。因此，本申请的技术方案有效地解决了相关技术中模型实验误差大的问题。
在本实施例中，根据以下公式确定盐岩模型的尺寸：
Vp；其中，Kq为流量相似比，Kt为时间相似比，Kl为几何相似比，Kρ为盐岩密度相似比，C为卤水浓度，Kω为溶解速率相似比，Vf为净体积，Vp为采出盐的体积，α为盐岩中不溶物的含量，β为不溶物的体积系数，ρs为地下盐的岩密度，C为采出卤水浓度，“流量相似比”指现场实际溶腔流量与实验室模拟溶腔流量的比值；“时间相似比”指现场实际的溶腔时间与实验室模型模拟的溶腔时间的比值；“几何相似比”指现场实际的尺寸与实验室模拟尺寸的比值；“岩盐密度相似比”是若实验室所用岩石与现场不同所以密度会有差异，本申请中因为选用现场岩心所以密度相似比为1；“卤度相似比”是指现场卤水浓度与模拟实验中排出卤水浓度的比值；“溶解速率相似比”是由于现场溶腔过程与实验室模拟溶腔过程所处环境不同，因此用现场溶解速率与实验室溶解速率的比值来表示。“净体积”是指总溶腔体积减去未溶盐与不溶物膨胀沉积体积之后剩余的地下腔体有效体积；“体积系数”指不溶物体积膨胀系数即不溶物膨胀前后的体积之比。不溶物体积系数β由现场资料可得，数值在1.3-1.8之间，本实施例计算时取1.5。
盐岩几何长度相似比可表示为：
式中，l0表示原始尺寸，lm表示模型使用尺寸，同理可以表示盐岩密度相似比kρ、造腔溶解时间相似比kt、溶解速率相似比kω、注水排量相似比kq。在本实施例中，kl为定值，取值为500。
由溶解体积质量计算有：
ρl3＝ωtρl2
ωt＝l
由上式推导出各参量相似比的关系可表示为：
其中，实验室溶解速率是通过测试得出，通常溶解相似比取值范围在1至2之间，在本实施例取值为1.4。
同理，由注入排量体积公式：
qt＝l3
可以得到流量相似比、时间相似比以及尺寸相似比之间的关系：
如图2和图4所示，在本实施例中，通过粘结剂对岩心坯体20进行拼接。在整个实验过程中，粘结剂连接会作为融通实验的一部分，所以要在保证连接强度的情况下可以被水溶解，并且溶解速度和不溶物含量要与岩心10一致，这就对粘结剂的成分和比例有着很高的要求。通过粘结剂将岩心坯体粘结，使岩心胚体的一体性更好，有利于提高试验的准确度。
在本实施例中，粘结剂是通过氯化钠、425#水泥、不溶物和水配比而成。粘结剂包括氯化钠、425#水泥、不溶物以及水，粘结剂的体积比例为氯化钠：425#水泥：不溶物水泥：水＝5：5：1：2.5。粘结两块岩心胚体的粘结剂制备过程为量取出氯化钠、425#水泥、不溶物粉末一同倒入搅拌桶。随后在搅拌桶中加入25ml蒸馏水，并放入搅拌器中进行搅拌直至充分混合。当然，粘结剂的组分及制备方法并不限于上述实施例中提到的内容，只要能够起到有效粘接两块岩心胚体的成分及制备方法均在本申请要求保护的范围中。
在本实施例中，不溶物的制备包括以下步骤：将岩心10碎块加水溶解，得到粉末状不溶物与结构状不溶物；将粉末状不溶物与结构状不溶物取出烘干；取出烘干后结构状不溶物，加入饱和卤水；搅拌后静置；将水排出后得到不溶物。具体的不溶物的制备过程为先准备一个容量大于50cm的量筒，一个容量大于200cm的搅拌桶，一个搅拌器。先使用量筒量出氯化钠和425#水泥各50ml，把之前切割剩余的岩心碎块放入较大塑料容器中加入纯水溶解会出现粉末状不溶物与结构状不溶物，溶解结束后把上层清液取出并烘干剩余的不溶物。之后将粉末状不溶物与结构状不溶物分开，将结构状不溶物放置在搅拌杯内，加入饱和卤水；通过搅拌机波动搅拌速率搅拌，使结构状不溶物破碎形成粉末状不溶物与更细小的；静置半小时候即可见不溶物沉底，静置8小时后上层液体几乎透明，静置48小时候后取走上层清液，保留底部不溶物，之后量取出10ml不溶物粉末以待备用。上述的结构状不溶物为块状不溶物。
如图3所示，在本实施例中，通过饱和卤水对每个岩心10进行切割。饱和卤水的切割效果好，使用饱和卤水切割完成后立即做烘干处理，以防有多余的水分腐蚀岩心10。
如图1所示，在本实施例中，在步骤S30和步骤S40之间，制备方法还包括以下步骤：步骤S50：对盐岩模型坯体的外表面进行防水处理。防水材料选择透明液态环氧树脂，液态环氧树脂具有可视化的优点，进行防水处理后静待12小时后，液态环氧树脂固化，防水处理完成。
如图1所示，在本实施例中，步骤S50：采用透明液态环氧树脂对盐岩模型坯体的外表面的竖槽2以外的部分进行防水处理。竖槽通过水溶的方式形成，竖槽深度为4mm，竖槽2内部不进行防水处理，便于对腔体的处理。
如图2所示，在本实施例中，竖槽2内设置有管道3，竖槽2包括两个，每个竖槽2设置一个管道。竖槽2为两个，管道3为两个，两个管一一对应地设置在多个竖槽2内。两个竖槽2模拟双直井，之后将管埋入两个竖槽2中，之后将凝胶倒入管口处以上部分进行密封处理，2小时候后凝胶固化。最后在管道口以下用透明防水胶带平行贴于岩石表面用于防水且留出卤水循环的空间。
当然，在图中未示出的实施方式中，竖槽为一个，同心设置的多个管道的情况。
如图1所示，在本实施例中，在步骤S40之后，制备方法还包括以下步骤：步骤S60：对盐岩模型坯体的进行密闭性测试。利用恒速恒压泵通过两个注水管柱注入饱和卤水，待液体充满溶腔后，若在对应的排卤管线处有等流量饱和卤水流出则证明装置的密闭性良好，排出测试所用卤水。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盐穴储气库溶腔模型的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S10，确定盐岩模型的尺寸；
步骤S20，取得多个岩心(10)，并对每个所述岩心(10)进行切割，得到多个预定形状的岩心坯体(20)；
步骤S30，根据所述盐岩模型的尺寸，对所述岩心坯体(20)进行拼接以得到盐岩模型坯体(1)；
步骤S40，在所述盐岩模型坯体(1)形成竖槽(2)，并在所述竖槽(2)中插入管道(3)。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，根据以下公式确定所述盐岩模型的尺寸：
其中，所述Kq为流量相似比，所述Kt为时间相似比，所述Kl为几何相似比，所述Kρ为盐岩密度相似比，所述C为卤水浓度，所述Kω为溶解速率相似比，所述Vf为净体积，所述Vp为采出盐的体积，所述α为盐岩中不溶物的含量，所述β为不溶物的体积系数，所述ρs为地下盐的岩密度。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过粘结剂对所述岩心坯体(20)进行拼接。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括氯化钠、425#水泥、不溶物以及水，所述粘结剂的体积比例为氯化钠：425#水泥：不溶物：水＝5：5：1：2.5。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述不溶物的制备包括以下步骤：
将岩心碎块加水溶解，得到粉末状不溶物与结构状不溶物；
将所述粉末状不溶物与所述结构状不溶物取出烘干；
取出烘干后所述结构状不溶物，加入饱和卤水；
搅拌后静置；
将水排出后得到所述不溶物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过饱和卤水对每个所述岩心(10)进行切割。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S30和所述步骤S40之间，所述制备方法还包括以下步骤：
步骤S50：对所述盐岩模型坯体的外表面进行防水处理。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S50进一步包括以下步骤：
采用透明液态环氧树脂对所述盐岩模型坯体的外表面的所述竖槽(2)以外的部分进行防水处理。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述竖槽(2)内设置有所述管道(3)，当所述竖槽(2)为一个，所述管道(3)包括同心设置的多个管道(3)；或者，所述竖槽(2)为多个，所述管道(3)为多个，多个所述管道(3)一一对应地设置在多个所述竖槽(2)内。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S40之后，所述制备方法还包括以下步骤：
步骤S60：对所述盐岩模型坯体(1)的进行密闭性测试。
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