在碳达峰、碳中和战略目标下,天然气成为能源转型的主角,将助力我国经济高质量发展。盐岩具有低渗透性、良好的蠕变及损伤自愈等特性,通过水溶开采建造出的盐穴溶腔是一理想的储气场所。基于我国能源战略的巨大需求,大力发展盐穴储气库具有重要意义;同时我国盐矿废弃畸形溶腔分布广、数量大,若能进行扩容改造,则有利于盐岩资源高效利用。现水溶法采盐或造腔采用的单井油垫法存在“速度慢、腔体小、油污重”等问题,易引起腔体形态畸形率高,处于废弃闲置状态;而双直井气垫法造腔技术排量大、造腔效率高、环境污染小,利用该技术新建溶腔或对畸形腔体扩容改造,均能获得大体积溶腔,为我国能源储备提供了大规模储存空间。本文基于双直井气垫法造腔理论,通过理论分析、物理模拟和数值计算相结合的方法,研究了采用该技术下,腔体尺寸控制和形态扩展规律、小体积畸形腔扩容改造的实施工艺流程,以及造腔经济性和腔体运行的稳定性。论文的主要内容与研究成果如下:（1）提出了双直井气垫法造腔工艺流程。基于盐岩溶蚀理论,讨论了温度、侧溶角对溶蚀速率的影响,推导出腔体体积计算公式;基于压力平衡方程,推导了气液界面控制方程和管口压力平衡方程,建立了注气量、气液界面深度之间的关系;基于两种不同的造腔循环方式,研究了正、反循环下盐岩对流传质的过程,根据注水管、排卤管管口的深度划分了腔体的循环区。（2）通过搭建可视化室内水溶造腔物理模拟平台,开展了以不同两井间距、注水流量、垫层种类的双直井造腔试验,分析了腔体尺寸及形态扩展与卤水变化规律,以及采用不同垫层造腔的优劣势。结果表明:在建槽期,气液界面控制较难,存在一定的侧溶角,且卤水浓度低,不宜回收;在建腔期,两井间距越大,可采用的注水流量越大,特别是两井间距在30m～50m内,注水流量可达到200～400 m~3/h;但两井间距≥50m的腔体,顶板处易出现“中间不溶区”,形成凸起的畸形部位,需增加倒井作业次数以调整腔体形态。（3）根据小体积畸形腔的形态特征,划分为偏溶型、上溶失控型和夹层滞后垮塌型,提出了双直井扩容改造方法以及对应畸形腔的实施工艺流程,建立了腔体扩容改造预测模型,并开展了室内扩容改造试验。结果表明:该技术可增加腔体体积,扩容改造期间需加强声纳测腔,对倒井作业后仍存在悬空层的部位进行回溶修复作业。（4）根据江苏金坛盐矿地质条件,以双直井气垫法造腔试验腔体形态为原型,建立了某1000m深双直井盐穴储气库模型,进行了不同顶板形态的数值模拟计算,分析了腔体位移量、应力分布和体积收缩率,并优化了双直井盐穴储气库的最低运行内压参数;基于折现现金流量法,对某拟建双直井盐穴储气库建设项目进行经济性分析,评价了内部收益率、财务净现值、投资回收期及储转费,并分析了项目的盈亏平衡点。