理论教育 数值模拟结果分析:层状盐岩溶腔储库原位溶浸建造理论与技术

数值模拟结果分析:层状盐岩溶腔储库原位溶浸建造理论与技术

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于在壁面盐岩的不断溶解作用下,腔内盐水的平均温度和出水口的盐水温度均随注水时间的增加而呈逐渐增大的规律。随着注水的不断进行,盐岩溶腔的不断扩大,水平溶腔内盐水的温度均随时间的变化趋于平稳,保持在相对恒定的值。在注水溶解100 d后,腔内盐水的平均温度和出水口的盐水温度均在322.2 K左右,更加接近于盐岩溶腔所处地层温度323.2 K。

数值模拟结果分析:层状盐岩溶腔储库原位溶浸建造理论与技术

1.注水100 d内的溶盐厚度变化规律

读取100 d内腔体不同位置的高度,从而得到100 d内不同位置处的溶盐厚度变化规律,如图6-16所示。

图6-16 溶盐厚度随时间的变化曲线

由图6-16可以看出不同位置处的溶盐厚度,随着注水时间的增长及溶解的进行,由于溶液浓度的差异,注水口的盐岩溶解高度明显高于出水口,且注水口上部是整个溶腔内溶解高度最大的位置。在溶解100 d后,注水口上部的最大溶盐厚度为10.52 m,而出水口上部的最大溶盐厚度为7.97 m。从进水口到水平溶腔两端,盐岩的溶解厚度逐渐减小。随着注水开采时间的增长,溶腔内出水口左端的溶盐厚度也开始逐渐增加,在注水开采100 d后,腔体左端面即x=0 m处的上壁盐岩开始溶解。从开始注水到100 d时间里,盐岩水平的溶腔形状由开始的水平形变成仿楔形状,说明在相同位置注水100 d时间内,不会出现该位置对应上部区域的盐岩无限制地溶解而其他区域的盐岩不溶解的现象,相反该位置的盐岩溶解同样会不同程度地促进其他位置的盐岩溶解,只是不同位置的盐岩溶解厚度和开始溶解的时间因注水时间的长短和与注水口的距离不同而存在差异。在实际工程的建腔过程中,应合理地选择在每个注水位置注水时间的长短。当该位置的溶盐厚度达到盐岩水平溶腔的设计高度后,要将管串整体向后移动一定距离,当该位置处的盐岩溶腔高度达到设计要求时,再后退移动,按照此步骤进行循环作业,达到盐岩水平溶腔建造的目的。

2.注水100 d内的腔内流体速度变化规律

由流场模拟结果可以得到不同注水开采时间下的出水口处的流速变化情况,如图6-17所示。

由图6-17可以看出,在单位时间内注水量一定的条件下,随着注水时间的增加,出水口流体的流速明显降低。注水开采10 d时,出水口的流速最大,其值为0.506 m/s。在20 d前,即注水开采的初期,由于整个溶腔的体积较小,溶盐的溶解速率相对较大,腔体边界扩大的速度相对较快,流速降低的速率就较大;随着溶解的不断进行,腔体的容积不断增加,腔内盐水的整体流速就会降低,同样出水口流速也会随着降低,但由于溶盐的溶解速率降低,腔体边界扩大的速度相对较慢,这样就会导致出水口流速降低的速率逐渐减小。实际工程中,要根据出水口的流量变化,估算腔体的溶解厚度和腔体的容积,同时再配合一定的测井工艺,定期地对盐岩水平溶腔的形状进行测量,达到合理控制盐岩水平溶腔形状的目的。

图6-17 出口流速随时间的变化曲线(www.daowen.com)

3.注水100 d内的腔内盐水浓度变化规律

由浓度场模拟结果可以得到不同注水开采时间下腔内的浓度变化,如图6-18所示。

图6-18 NaCl浓度随时间的变化曲线

由图6-18可以看出,由于在壁面盐岩的不断溶解作用下,腔内盐水的平均浓度和出水口的盐水浓度均随注水时间的增加而呈逐渐增大的规律。同时,在注水开采的初期,腔内的平均浓度和出水口处的盐水浓度普遍较低,注水溶解10 d后,出水口的盐水浓度达到238.3 g/L,腔内盐水的平均浓度为279.5 g/L。随着注水的不断进行,盐岩在溶解一段时间后,水平溶腔内盐水的浓度均随时间的变化趋于平稳,保持在相对恒定的值,在注水溶解100 d后,腔内盐水的平均浓度和出水口的盐水浓度均在290 g/L左右。实际工程中,要根据出水口的盐水浓度变化,估算腔体的溶解厚度和腔体的容积,同时再配合一定的测井工艺,定期地对盐岩水平溶腔的形状进行测量,达到合理控制盐岩水平溶腔形状的目的。

4.注水100 d内的腔内盐水温度变化规律

由温度场模拟结果可以得到不同注水开采时间下腔内的浓度变化情况,如图6-19所示。

图6-19 温度随时间的变化曲线

由图6-19可以看出,温度随时间的变化规律与浓度随时间的变化规律相似。由于在壁面盐岩的不断溶解作用下,腔内盐水的平均温度和出水口的盐水温度均随注水时间的增加而呈逐渐增大的规律。同时,在注水开采的初期,由于腔体的空间相对较小,从进水口注入的低温淡水还未来得及溶解盐岩,就在流体对流的作用下,从出水口流出,此刻腔内的平均温度和出水口处的盐水温度均相对较低。注水溶解10 d后,出水口的盐水温度达到319.2 K,腔内盐水的平均温度为321.6 K。随着注水的不断进行,盐岩溶腔的不断扩大,水平溶腔内盐水的温度均随时间的变化趋于平稳,保持在相对恒定的值。在注水溶解100 d后,腔内盐水的平均温度和出水口的盐水温度均在322.2 K左右,更加接近于盐岩溶腔所处地层温度323.2 K。实际工程中,要根据出水口的盐水温度变化,估算腔体的溶解厚度和腔体的容积,同时再配合一定的测井工艺,定期地对盐岩水平溶腔的形状进行测量,达到合理控制盐岩水平溶腔形状的目的。

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