[发明专利]一种确定盐穴储气库顶板处套管鞋高度位置的方法

权利要求书

1.一种确定盐穴储气库顶板处套管鞋高度位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：结合文献调研、地质资料和现场勘探情况，获取建库区块上覆各地层密度及深度，并利用上覆地层密度、地应力梯度及深度，计算出上覆地层压力、构造应力与地层孔隙压力；

步骤2：提取目标井岩心进行试验，获取盐岩、夹层的物理力学参数和渗流力学参数；

步骤3：查阅储气库常用套管尺寸规范，选用适用规格套管以及水泥环，并确定套管、水泥环的基本物理力学参数；

步骤4：确定适建储气库盐层埋深范围，建立储气库套管-水泥环-腔体复合结构力学模型；

步骤5：开展不同库容参数、地层条件、结构参数的储气库循环注采下数值仿真计算；

步骤6：计算储气库水泥环、围岩的等效应变、变形量、最大主应力、塑性区、渗流影响范围对比优选储气库顶板套管鞋合理高度。

2.根据权力要求1所述的一种确定盐穴储气库顶板处套管鞋高度位置的方法，其特征在于，步骤1，计算出上覆地层压力、构造应力与地层孔隙压力具体为：

结合文献调研并向企业收集盐化企业库址的地质资料，利用三维地震勘探技术确定库址所在岩层区域的地质构造特征，综合上述资料统计上覆各地层密度及深度，包括：库址所在含盐层的沉积环境、断裂构造分布、盐岩分布特征、盐层顶底板特征、夹层分布特征、含盐地层密封性、地应力分布地质特征；所述岩盐分布特征包括：盐层厚度、品位和物理化学性质，并利用上覆地层密度及深度，计算出构造应力、上覆地层压力与地层孔隙压力：σ_z＝ρgh；其中，当地层压力时ρ为上覆岩层平均密度，当孔隙压力计算时ρ为地下水密度；g为重力加速度，h为模型上表面的埋深。

3.根据权力要求1所述的一种确定盐穴储气库顶板处套管鞋高度位置的方法，其特征在于，步骤2，获取盐岩、夹层的物理力学参数和渗流力学参数具体为：

通过对目标井进行取心作业，得到建库区域地层岩心，从而获得储气库顶板结构处盐岩、夹层的岩心试样；将上述岩心式样加工成不同试验类型要求的标准试样；对这些试样开展密度测试、单轴抗压强度测试、三轴压缩、抗拉强度测试、内摩擦角测试、黏聚力测试、蠕变室内力学试验，获得上述试样的基本物理力学参数；对盐岩、夹层试样进行渗透率、孔隙度岩石力学试验，获得顶板预盐层、夹层的渗透力学参数。

4.根据权力要求1所述的一种确定盐穴储气库顶板处套管鞋高度位置的方法，其特征在于，步骤4，建立储气库套管-水泥环-腔体复合结构力学模型具体为：

通过调研文献，实地考察统计储气库顶板失稳模式及潜在影响因素，得出储气库套管-水泥环复合结构顶板稳定性和密闭性受顶板处盐岩蠕变挤压应力和储气库交变气压变化的影响，因此根据实际建库工况确定适建储气库盐层埋深范围，利用犀牛建模，利用Griddle2.0插件对网格进行划分，其中在套管鞋位置处网格进行加密处理，导入FLAC^3D数值模拟软件，建立出盐穴储气库套管-水泥环-腔体复合结构的渗流-应力耦合蠕变力学模型：该模型为一个400m×400m×390m长方体，并且各边长应不低于储气库腔体最大直径的5倍，为储气库围岩；围岩中间嵌入套管-水泥环结构；

对该模型施加初始地应力和地应力梯度，其值上覆岩层平均重力即σ_z＝ρgh，ρ为上覆岩层平均密度，g为重力加速度，h为模型上表面的埋深；该模型四个垂直面上施加有水平向约束，限制模型发生水平变形，在垂直方向上发生自由垂直变形；三维地质力学模型底部施加有固定约束，限制发生水平和垂直变形；对该模型进行网格划分，对套管鞋位置上下1m以内的网格进行加密，确保计算结果的可靠性；该力学模型初始地应力后，将盐穴及套管内所有单元以空材料赋参，形成腔体与井筒，且内壁表面均匀作用储气库卤水压力，通过渗流-应力耦合弹塑性本构关系进行成腔计算。