盐穴储气库水溶建腔优化设计研究

论文摘要

本文从流体输运理论出发,系统的分析了盐穴储气库水溶建腔机理,建立了盐穴储气库水溶建腔数学模型,给出了模型的数值解法,并进行了计算机程序设计,编制了盐穴储气库水溶建腔数值模拟软件CPSLS1.1,该软件操作简单、功能强大,能够对盐穴储气库水溶建腔过程进行数值模拟,并对溶腔方案进行优选。通过数值模拟计算,从地质条件、生产条件、造腔工具三个方面,分别对影响盐穴储气库水溶建腔的各因素进行系统的分析,给出各因素对水溶建腔溶腔形态、建腔速度的影响规律。综合分析江苏金坛、湖北云应、河南平顶山等盐穴储气库建设的要求,建立盐穴储气库水溶建腔优化设计准则,以盐穴储气库水溶建腔的影响因素分析为基础,系统介绍了盐穴储气库水溶建腔方案设计方法,给出了云应和平顶山三个盐穴储气库溶腔优化设计的现场应用。阐述了运用灰色物元分析法进行方案优选的一般过程和方法原理,以金坛地区某地下储气库为例,借用层次分析法来量化评价指标的权重系数,并用灰色物元分析法来确定最优方案,从而客观地评价盐穴储气库水溶建腔各种预选方案。结合金坛地区JZ-1储气库建设实例,给出了盐穴储气水溶建腔优化设计的现场应用效果。结果表明,利用盐穴储气库数值模拟软件CPALS1.1,按照本文提出的溶腔优化设计方法,完全可以设计出符合矿场要求的溶腔方案,指导现场储气库工程建设。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及目的
• 1.1.1 地下储气库建设的背景
• 1.1.2 盐穴储气库的形成及特点
• 1.1.3 研究的理论背景及目的
• 1.2 国内外研究现状和发展综述
• 1.2.1 国内外盐穴储气库发展概况
• 1.2.2 国内外盐穴储气库研究现状
• 1.2.3 存在的不足和发展趋势
• 1.3 研究思路及主要研究内容
• 1.4 主要研究成果及创新
• 第二章 盐穴储气库水溶建腔数学模型的建立
• 2.1 水溶建腔机理分析
• 2.1.1 油垫法水溶建腔
• 2.1.2 溶液中的扩散和对流现象
• 2.1.3 盐岩溶蚀模型
• 2.2 数学模型的建立
• 2.2.1 模型的基本假设
• 2.2.2 模型的数学表达式
• 2.2.3 数学模型的定解条件
• 2.3 数学模型的数值解法
• 2.3.1 控制方程的规范形式
• 2.3.2 模型的网格化
• 2.3.3 模型的差分方法
• 2.3.4 数值方法求解步骤
• 2.3.5 求解过程中的主要控制措施
• 2.4 计算机程序设计
• 2.4.1 程序的模块结构
• 2.4.2 溶腔软件的功能和特征
• 2.5 物理模型的验证
• 2.6 本章小结
• 第三章 盐穴储气库水溶建腔影响因素分析
• 3.1 夹层的影响分析
• 3.1.1 夹层数学模型的建立
• 3.1.2 夹层断裂长度的确定
• 3.1.3 夹层的应力分布规律
• 3.1.4 夹层对腔体形态和建腔速度的影响
• 3.2 盐岩品位的影响分析
• 3.2.1 盐岩品位对腔体形态的影响
• 3.2.2 盐岩品位对建腔速度的影响
• 3.3 生产条件对水溶建腔的影响分析
• 3.3.1 循环方式的影响
• 3.3.2 管柱组合的影响
• 3.3.3 防护液面位置的影响
• 3.3.4 管柱提升次数的影响
• 3.3.5 排量的影响
• 3.4 造腔工具对水溶建腔的影响
• 3.4.1 建槽期快速造腔工艺及工具
• 3.4.2 快速造腔和常规溶腔综合对比
• 3.5 本章小结
• 第四章 盐穴储气库水溶建腔方案设计研究
• 4.1 溶腔方案优化设计准则
• 4.2 溶腔总体结构优化设计
• 4.2.1 溶腔设计容积的确定
• 4.2.2 溶腔位置的确定
• 4.2.3 溶腔形态的确定
• 4.2.4 现场应用
• 4.3 造腔工艺参数优化设计
• 4.3.1 循环方式的确定
• 4.3.2 管柱提升次数的确定
• 4.3.3 管柱组合的确定
• 4.3.4 排量的确定
• 4.3.5 现场应用
• 4.4 本章小结
• 第五章 盐穴储气库水溶建腔方案综合评价研究
• 5.1 水溶建腔方案评价指标
• 5.2 灰色物元分析法
• 5.2.1 建立灰色物元矩阵
• 5.2.2 建立满足度函数
• 5.2.3 建立关联函数并确立关联度
• 5.2.4 层次分析法确定权重
• 5.2.5 确定最优方案
• 5.3 应用实例
• 5.3.1 地质模型
• 5.3.2 溶腔方案优化设计
• 5.3.3 溶腔方案综合评价
• 5.3.4 最优方案溶腔结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 盐穴储气库水溶建腔优化设计正确性检验
• 6.1 JZ-1储气库水溶建腔优化设计
• 6.1.1 地质模型
• 6.1.2 腔体总体结构设计
• 6.1.3 造腔工艺参数优化设计
• 6.1.4 溶腔优化设计方案
• 6.2 数值模拟和现场施工结果对比
• 6.2.1 溶腔体积的对比
• 6.2.2 溶腔形态的对比
• 6.3 本章小结
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 作者简历、发表论文及参与课题
• 致谢