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近年来，随着能源储备越来越受到重视，盐穴地下能源储库在我国已进入大规模建造阶段，而盐矿的水溶开采与传统的矿山开采方式不一样，且国内盐矿地层中常含有大量的难溶或不溶夹层，使得盐穴储库建造变得更加困难，对于腔体形状的控制也变得更加困难。因此，充分掌握盐岩造腔工艺对造腔的影响，并提出合理的造腔方案，是保障盐穴储库安全成功建造的关键。
本文通过室内实验研究了盐岩溶解面积、温度、溶液浓度、注水流速以及溶蚀倾角对盐岩溶解速率的影响，并且基于相似理论基础进行了相关的相似模型实验，研究了注水流量、套管间距、套管位置、造腔时间、循环方式以及夹层存在等因素对盐岩造腔过程中腔体内流场、浓度场以及腔体形状的影响。用数值模拟手段研究了腔体形状扩展特征，提出了盐岩造腔半径扩展模型。主要结论如下:
(1)通过室内实验对影响盐岩溶解速率的因素进行了研究，发现温度、溶液浓度、溶蚀倾角对盐岩溶解速率影响较大，注水流速对盐岩溶解速率影响较小，盐岩溶解面积对盐岩溶解速率没有影响。通过实验对影响型盐力学性质的压制条件进行研究，获得了一种力学性质和溶解特性与盐岩相似的型盐。
(2)以相似理论为基础，用模型试验方法模拟盐岩造腔过程，利用染色法对盐岩造腔过程中腔体内流场进行了实验研究，掌握了注水流量、套管位置、循环方式以及夹层存在下腔体内流场变化规律。研究发现:注水流量的改变不会影响流场趋势，但是随着注水流量的增加会加快对流扩散的速度;套管位置及循环方式的改变主要是改变流场的作用范围;而夹层存在时流场会变得较复杂，其流场趋势和作用范围都受到影响。
(3)通过相似模型试验用一个楔形玻璃容器模拟盐岩造腔过程，研究其不同阶段卤水浓度分布规律以及造腔工艺对腔体内卤水浓度的影响。研究发现:在水平方向上，边界层卤水浓度高于同一水平上的其他位置，除边界层外，其他同一水平位置卤水浓度基本上是同一浓度值;在竖直方向上，注水流量、套管位置、循环方式都会影响卤水浓度的分布;反循环造腔时，卤水浓度在竖直方向上呈现梯度分布，且在竖直方向上的分布的浓度梯度受到造腔工艺的影响;存在夹层时，在水平方向上卤水浓度的分布趋势不会受到影响，但是夹层附近竖直方向的浓度分布会受到影响。
(4)基于相似理论的基础，用量纲分析法建立型盐造腔模型试验平台，通过研制了一种大尺寸型盐来代替天然盐岩模拟盐岩造腔过程，研究了不同造腔工艺下腔体形状扩展规律。研究发现:套管组合位置、油垫位置、造腔时间、注水流量会影响腔体形状发展，这些因素相互作用，只有充分掌握这些因素对腔体形状的影响规律，提出高效的优化造腔方案，才能建造出形状规则，性能稳定的腔体;根据造腔工艺的不同，提出了分步循环造腔、分步定位造腔以及分步扩展造腔三种造腔方案，试验证明分步扩展造腔是一种优化的造腔方案，其造腔效率高，腔体形状能得到控制和保证。不溶夹层的存在对腔体形状扩展影响较大，在夹层上方会出现三角形的不溶倾角，不利于腔体形状控制和提高造腔效率，在造腔方案设计中，我们要考虑夹层数量及位置对造腔的影响，尽量使夹层合理垮塌，这样才能提高造腔效率，使得腔体形状能更好控制。
(5)通过自行研发的造腔软件模拟盐岩造腔过程中腔体形状扩展规律，验证了大尺寸型盐造腔方法的可行性。综合盐岩造腔过程中流场和浓度场分布规律，提出了一种盐岩造腔半径扩展模型。