????我國(guó)絕大部分鹽礦雜質(zhì)含量高，比如，江蘇淮安張興鹽礦雜質(zhì)含量高達(dá)45%、淮安趙集鹽礦約為30%、湖北云應(yīng)鹽礦約為25~30%。在高雜質(zhì)鹽礦水溶造腔后，75%甚至以上的空間被沉渣堆積體占據(jù)，采用傳統(tǒng)注氣排鹵工藝（圖1a），只能排出上部空間鹵水，有效可儲(chǔ)氣空間小，建庫(kù)可行性差。

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圖1 高雜質(zhì)鹽礦U型鹽穴：（a）傳統(tǒng)的注氣排鹵技術(shù)（沉渣面以上排鹵）VS （b）新型注氣排鹵技術(shù)（沉渣體底部排鹵）

????為打破高雜質(zhì)鹽礦建庫(kù)禁區(qū)，2017年，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所油氣地下儲(chǔ)備與開(kāi)發(fā)研究中心楊春和院士團(tuán)隊(duì)率先提出利用沉渣空隙儲(chǔ)氣的技術(shù)構(gòu)想，并陸續(xù)獲得多項(xiàng)發(fā)明專利。但是，利用鹽礦沉渣空隙儲(chǔ)存天然氣在世界范圍內(nèi)暫無(wú)先例，屬于新的技術(shù)領(lǐng)域，鮮有相關(guān)的研究和分析。2019年，為驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)鹽穴沉渣空間的水力連通性，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合江蘇蘇鹽集團(tuán)井神股份有限公司等單位，設(shè)計(jì)并開(kāi)展了國(guó)際上首例鹽穴“注鹵排鹵”大型現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。?

圖2 現(xiàn)場(chǎng)注鹵排鹵試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案（共4組）（a-b）“一注一排”（新井排鹵）（c）“一注一排”（老井排鹵）（d）“兩注一排”（新井排鹵）

????井神公司某高雜質(zhì)U型鹽穴，85%以上的空間被沉渣占據(jù)，屬于典型的高雜質(zhì)鹽礦采鹵溶腔。研究團(tuán)隊(duì)新鉆排鹵井打通該U型鹽穴水平段（圖1b），開(kāi)展四組“兩注一排”或“一注一排”的“注鹵排鹵”試驗(yàn)（圖2、圖3）來(lái)模擬實(shí)際工程“注氣排鹵”過(guò)程，驗(yàn)證鹽穴沉渣堆積體水力連通性和可儲(chǔ)性。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)三口井的溫度和壓力監(jiān)測(cè)實(shí)景圖

????大型現(xiàn)場(chǎng)注鹵排鹵試驗(yàn)結(jié)果（圖4）表明，四組試驗(yàn)的注采比均高于92%，表明試驗(yàn)過(guò)程中鹵水損失量較小。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果揭示沉渣空隙水力連通性良好，比如，“一注一排”（圖2c）試驗(yàn)中沉渣通道長(zhǎng)達(dá)600 m以上，而鹵水沿程壓力總損失僅為0.747 MPa（圖4c）。沉渣空隙率最高可達(dá)40%、滲透率介于10-9至10-11㎡范圍。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果量化了沉渣空隙連通性和可儲(chǔ)能力，論證了利用鹽礦沉渣空隙儲(chǔ)氣這一設(shè)想，突破了高雜質(zhì)鹽礦建庫(kù)瓶頸，消除了各界對(duì)于利用鹽礦沉渣空隙儲(chǔ)氣的疑慮，極大提高了庫(kù)容和鹽礦資源的利用率。

????值得指出的是，該試驗(yàn)成果全面助推了近期湖北應(yīng)城鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能電站、江蘇淮安張興天然氣儲(chǔ)庫(kù)和國(guó)信蘇鹽壓縮空氣儲(chǔ)能電站的建設(shè)和發(fā)展。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)各井口體積流量與壓力損失曲線

????研究成果發(fā)表于中國(guó)科學(xué)院二區(qū)TOP期刊《Geoenergy Science and Engineering》，第一作者為李銀平研究員，通訊作者為施錫林研究員和陳祥勝副教授，研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員等項(xiàng)目資助。

????論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949891025005548