阅读说明：本技术 一种用于多夹层盐穴储气库造腔期夹层垮塌的判别方法 (Method for judging interlayer collapse during cavity construction period of multi-interlayer salt cavern gas storage ) 是由 张蕾 王振兴 陈晓源 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种用于多夹层盐穴储气库造腔期夹层垮塌的判别方法,单井岩心进行地质评价,分析岩性并进行岩心水溶实验,将目的岩层内的盐层、夹层按厚度值、岩性进行地质层位划分,计算每个层位的水溶物矿物离子SO<Sub>4</Sub><Sup>2-</Sup>总含量,层内每小层的水溶物矿物离子SO<Sub>4</Sub><Sup>2-</Sup>含量按对应小层厚度加权求和,依据SO<Sub>4</Sub><Sup>2-</Sup>总含量绘制曲线,得到其离子总量在不同层位的波动变化规律,依据溶腔回卤Na<Sub>2</Sub>SO<Sub>4</Sub>浓度日度数据绘制曲线,得到其随时间变化规律,获得回卤卤水Na<Sub>2</Sub>SO<Sub>4</Sub>浓度变化与夹层对应曲线,可判断不同夹层垮塌状况,本发明实现了地质工程一体化直观判别,可判别各个夹层的垮塌过程,垮塌初期即可及时规避夹层垮塌对管柱和溶腔的不利影响。(The invention provides a method for judging interlayer collapse in a cavity-making period of a multi-interlayer salt cavern gas storage 4 2‑ Total content, water soluble mineral ions SO per sublayer in the layer 4 2‑ The contents are weighted and summed according to the thickness of the corresponding small layer according to SO 4 2‑ Drawing a curve of the total content to obtain the fluctuation change rule of the total ion content at different layers according to the cavity brine-returning Na 2 SO 4 Drawing a curve according to the daily concentration data to obtain the time-varying rule of the concentration data, and obtaining the bittern Na 2 SO 4 The concentration change and the corresponding curve of the interlayer can judge the collapse conditions of different interlayers, and the invention realizes the integrated visual judgment of geological engineeringIn addition, the collapse process of each interlayer can be judged, and the adverse effects of interlayer collapse on the tubular column and the dissolving cavity can be avoided in time at the initial collapse stage.)

一种用于多夹层盐穴储气库造腔期夹层垮塌的判别方法

技术领域

本发明属于盐穴地下储气库造腔的技术领域，尤其涉及一种用于多夹层盐穴储气库造腔期夹层垮塌的判别方法。

背景技术

随着持续高增长的天然气消费量与我国储气库储备能力不足的矛盾出现，国家加快推进储气库建设力度。其中多夹层盐穴型储气库主要分布江汉陆相沉积盆地，盆地内盐岩分布面积广达1800km²。单井目的层含夹层达4-7层，夹层垮塌对井下管柱的受力极限及溶腔形态规则溶漓有很大影响。及时判别夹层是否垮塌，采取有效措施规避夹层垮塌造成的工程风险，对储气库安全稳定溶腔具有重大意义。

多夹层盐穴储气库水溶造腔期夹层垮塌判断方法主要是现场声呐测腔方法和室内数值仿真方法，两者存在的不足主要包括以下几个方面：

(1)现场方法主要依靠实时监测，一种是声呐测腔技术可直观测试判别夹层垮塌，但作业施工周期长、成本高。一种是监测回卤量、注水压力等变化异常点判别，但受环境因素和人为测量误差影响较大，判别准确率低。

(2)基于传统的Mohr-Coulomb强度准则、最大拉应力准则、临界应力失稳准则的机理研究分析，分别只针对夹层单一应力状态、诱因认识不统一，对夹层应力场的动态连续变化未考虑，三种准则判别结果差异大。

(3)基于三维快速拉格朗日分析软件FLAC3D的数值仿真计算，将夹层视为对称的圆板几何形态，通过夹层塑性区范围、夹层的径向位移和轴向位移等参数计算，只能分析夹层垮塌的几率大小，无法准确判定夹层是否垮塌。

(4)以上两种方法在工程应用适用性不理想，其分析结果与现场实践误差较大，不具备较好的工程指导意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种用于多夹层盐穴储气库造腔期夹层垮塌的判别方法，可现场直观判断夹层垮塌过程，为溶腔工程参数优化设计提供指导和依据。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于多夹层盐穴储气库造腔期夹层垮塌的判别方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)取单井岩心进行地质评价；

S2)将目的岩层内的盐层、夹层按厚度值、岩性进行地质层位划分；

S3)将不同层位按深度编序，计算每个层位的水溶物矿物离子SO₄ ^2-总含量；

S4)依据每个层位的SO₄ ^2-总含量绘制波动变化曲线；

S5)依据溶腔回卤Na₂SO₄浓度的日度数据绘制随时间变化曲线；

S6)将SO₄ ^2-总含量绘制波动变化曲线与Na₂SO₄浓度变化曲线对应标记，判断夹层垮塌情况。

按上述技术方案，步骤S1)中所述地质评价包含如下内容：分析岩性并进行岩心水溶实验，获取目的岩层的各层位岩石组分构成及水溶物矿物离子含量构成数据。

按上述技术方案，步骤S3)中所述SO₄ ^2-总含量计算方法为层内每小层的水溶物矿物离子SO₄ ^2-含量按对应小层厚度加权求和。

按上述技术方案，步骤S4)中所述波动变化曲线的横坐标为层位，纵坐标为对应的SO₄ ^2-总含量，得到其离子总量在不同层位的波动变化规律，标记峰点a₁...a_n，谷点b₁...b_n，n为层数，峰点为盐层对应的SO₄ ^2-总含量，谷点为夹层对应的SO₄ ^2-总含量。

按上述技术方案，步骤S5)中所述随时间变化曲线，横坐标为时间，纵坐标为溶腔回卤Na₂SO₄浓度，得到其随时间变化规律，标记峰点A₁...A_n，谷点B₁...B_n。

按上述技术方案，步骤S6)中包含如下内容：将峰点a₁...a_n和谷点b₁...b_n分别与A₁...A_n和B₁...B_n对应标记，由a₁...a_n和b₁...b_n确定对应层位是盐层还是夹层，由A₁...A_n和B₁...B_n判断对应的夹层是否垮塌。

本发明的有益效果是：提供一种用于多夹层盐穴储气库造腔期夹层垮塌的判别方法，与其他现场监测与室内研究分析方法相比，本方法利用现场回卤卤水Na₂SO₄浓度变化，可更真实地反映地下夹层溶漓过程和变化特征，且不受地下温度、压力等条件影响，从地质岩性、岩石化学分析、岩层组分离子分析等静态数据及溶腔工程回卤水质离子动态数据相结合，运用二者相关性及相似变化的曲线特征反应，实现了地质工程一体化直观判别，避免了繁琐复杂的机理及数值仿真计算分析，可现场应用于盐穴储气井的造腔期夹层垮塌判别，具有快速有效、实用性强、无作业成本的特点。

附图说明

图1为本发明一个实施例的SO₄ ^2-总含量变化与不同岩层对应曲线图。

图2为本发明一个实施例的判别曲线图。

图3为本发明一个实施例的多夹层储气库单井溶腔示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。

本发明是一种基于地质岩层特征、岩层水溶物离子含量与现场回卤卤水浓度变化相关联的夹层垮塌判断方法，具体为：

(1)取单井岩心进行地质评价，分析岩性并进行岩心水溶实验，获取目的岩层的各层位岩石组分构成及水溶物矿物离子含量构成数据。

(2)将目的岩层内的盐层、夹层按厚度值、岩性进行地质层位划分(见图3)。

(3)将不同层位按深度次序，计算每个层位的水溶物矿物离子SO₄ ^2-总含量，计算方法为层内每小层的水溶物矿物离子SO₄ ^2-含量按对应小层厚度加权求和。

(4)依据SO₄ ^2-总含量绘制曲线，横坐标为层位，纵坐标为离子总量，得到其离子总量在不同层位的波动变化规律。标记峰点a₁、a₂、a₃...a_n，谷点b₁、b₂、b₃...b_n，峰点和谷点即为不同盐层、夹层对应的SO₄ ^2-总含量。

(5)依据溶腔回卤Na₂SO₄浓度日度数据绘制曲线，横坐标为时间，纵坐标为溶腔回卤Na₂SO₄浓度，得到其随时间变化规律。标记峰点A₁、A₂、A₃...A_n，谷点B₁、B₂、B₃...B_n。

(6)应用步骤(5)曲线，将步骤(4)曲线的峰点a₁、a₂、a₃...a_n，谷点b₁、b₂、b₃...b_n，对应标记在A₁、A₂、A₃...A_n，B₁、B₂、B₃...B_n。由a₁、a₂、a₃...a_n，b₁、b₂、b₃...b_n判断对应的盐层或夹层。由A₁、A₂、A₃...A_n，B₁、B₂、B₃...B_n判断不同夹层是否垮塌。

图1为某井岩层在不同盐层、夹层的SO₄ ^2-总含量变化曲线。

图2为判别曲线图。依据曲线可判别B₁是1号夹层垮塌结束，A₂-B₂是2号夹层垮塌的全过程，A₂是2号夹层垮塌开始，以此类推可判别其他夹层垮塌情况，且可依据曲线判断每个夹层垮塌时间。