盐岩储气库是处于地下盐丘或盐层中储存能源的设施,它安全、方便和储存量大的特点使它成为国家战略能源储备和市场能源价格调控的重要部分,由于我国盐岩储气库建造起步较晚,建造技术尚有不足,并且在运行数量和总储能量上不能满足国家安全和发展的需求,因此盐岩储气库的建造及技术研究必然会持续开展。盐岩储气库水溶造腔是其建造的关键过程,通过调节注水流量、管柱位置以及油垫层位置等来控制注入的淡水及腔内流体主要运移区域溶盐,以期形成一定容积和形状的腔体,因此研究注入的淡水及腔内流体的运移规律、主要运移(影响)范围及受到注水流量、管柱位置以及腔内盐水浓度变化的影响情况有利于腔体容积和形状顺利达到预期设计并提高水溶造腔建造效率。本文主要研究盐岩储气库水溶建造中淡水注入腔内,流体运移情况(运移规律、影响范围和运移速度)与注水流量、管柱位置和腔内盐水浓度之间的关系。主要研究内容及结论如下:(1)建立与工程中盐岩储气库相似的三维腔体模型以及搭建与工程主要造腔工艺相似的实验平台。本文首先运用以相似理论为基础的模化方法建立相似准则,根据相似准则与几何相似比确定模型实验中采用的流量大小,管柱材料等,建造了有机玻璃材质的模型腔体,方便观测,模拟中注水与排卤方式与实际工程中的工艺相同,完成实验前期准备工作。(2)流体运移染色法实验。以不同造腔循环方式将染色淡水注入模型腔体内,观察染色淡水在不同注水流量、腔内盐水浓度以及不同管间距条件下运移情况,分析总结出,正、反循环流体运移规律;变化注水流量、管间距及盐水浓度对流体运移规律、径向运移速度及最大影响范围的影响;正、反循环时,不同注水流量、管间距及腔内盐水浓度条件下,得出流体运移最大影响范围数值,依据相似比将其换算成工程实际中对应数值,得出正循环时,注水流量30m3/h、45m3/h和60m3/h,腔内盐水浓度25g/l、50g/l和75g/l,管间距14m,相互组合条件下腔内流体运移最大影响范围;反循环时,注水流量60m3/h、80m3/h和100m3/h,腔内盐水浓度25g/l、50g/l和75g/l,管间距28m,42m,56m,70m,84m,98m,相互组合条件下腔内流体运移最大影响范围;为工程中水溶造腔腔体体积和形状控制以及提高建腔效率提供参考建议。(3)流体运移piv测试实验。piv测试实验得出观测区内流场矢量图,从中可以直观的观察到管柱附近流体以上浮运动为主,称为浮力羽流区,浮力羽流区以外的,流体运移比较混乱,为自由扩散区;在正循环两组实验中,浮力羽流区内观测点速度平均值0.0369m/s和0.031m/s分别大于对应自由扩散区内观测点速度平均值0.0152m/s和0.0162m/s,因此正循环时流体运动以上浮运动为主,浮力羽流区溶盐较快,在反循环两组实验中,自由扩散区内观测点速度平均值0.024m/s和0.0193m/s分别大于对应浮力羽流区内观测点速度平均值0.021m/s和0.017m/s,因此反循环时流体运动以自由扩散运动为主,自由扩散区溶盐较快;改变注水流量与腔内盐水浓度,研究观测区内观测点速度变化情况。(4)浓度场及流场数值模拟。使用FLUENT软件模拟实际尺寸腔体中的浓度场和流场,得出正循环时,随注水流量增大,侧壁面盐岩溶解区段逐渐向腔体顶部方向增大,腔体底部侧壁面区域盐水浓度降低,溶盐速度增大,加快腔体径向扩容。反循环时,随注水流量增大,腔体底部侧壁面区域盐水浓度逐渐降低,溶盐速度增大,而且其盐岩溶解区段也随流量增大逐渐向腔体底部方向扩大。在正、反循环条件下,浮力羽流区轴向长度都为20m左右,并且随注水流量及循环方式变化,浮力羽流区的轴向长度不产生明显变化。