我国油气资源消耗量大、对外依存度高,发展地下油气储备是保障国家能源安全的重要手段。因盐岩具有低渗透率、损伤自修复能力等优点,盐岩储库在储存天然气、石油等领域应用广泛。在我国,作为长距离天然气输送管道的配套工程,多个盐岩储库被建设和运行。然而,国内盐矿层多为层状结构,含有大量夹层和杂质,采用传统单井油垫造腔技术建造盐穴时遭遇了许多问题,盐岩储库选址、建设工作进展逐渐趋缓。水平造腔技术能够在有限厚度盐层内建造出容积较大的盐腔,又可以优选建腔层段以避开较厚的难溶夹层,因而在我国拥有广阔的应用前景。但是,我国缺乏水平造腔的工程经验,关于水平造腔过程中盐腔流场特征和扩展规律的研究也有限。为此,本文利用室内试验、数值模拟等手段针对多步回退水平造腔过程中的流场进行了研究,依据腔内流速及传质特征,将流场划分为四个主要区域。介绍了一个描述水平井多步回退造腔过程的数学模型,该模型包含盐腔扩展过程中主要物理变化方程。最后利用该模型进行水平井多步回退造腔模拟及参数优化,为盐岩资源的安全高效开采提供理论依据和工程建议。论文主要研究内容及结论如下:（1）依据相似理论建立模拟盐腔流场的物理试验平台,开展了染色淡水射流试验及PIV测速试验,观测了淡水横向流入卤水形成的流场。试验发现:淡水喷射进入静止卤水环境中,会形成一个稳定的浮射流区域,区域内流速较高;射流轨迹向上弯曲,区域形态关于轨迹中线对称,流动截面随路程增加而扩大;轨迹线长度、轨迹端点与出射口水平距离都随注水流量的增加而增大,但盐腔内受浮射流影响的区域有限。（2）通过室内试验及数值模拟探究了沉渣对腔内流场的影响。淡水自水平管柱流入含有沉渣的盐腔,流经沉渣区进入纯流体空间后形成一种淹没浮力射流,总体流动方向竖直向上。注水流量越大,沉渣面上浮羽流区越大,速度越明显。模拟结果表明沉渣会降低腔内对流强度,沉渣堆积高度越高,孔隙度越低,腔内对流传质速率降低越明显。因此,遇到不溶物含量较高的盐层,应尽可能采用大的注水流量,提高造腔效率。（3）通过试验及模拟,观察了淡水注入不同盐腔环境后的流动过程,结合水溶造腔经验分析了腔内盐分输运特征。参考相关研究,将注水管柱附近流场划分为射流区、扩散区、边界区和底部区四个主要区域,并分析了各区域卤水流动状态及浓度特征。同时发现,沉渣会显著影响各区域内流体的流动、扩散特征。（4）针对水平井多步回退造腔技术,介绍了一个描述该造腔过程腔体扩展的数学模型。模型采用一种复合网格系统,模型中包含浓度场、速度场、盐岩溶解和腔壁移动以及不溶物堆积与重分布等物理过程的方程。基于该模型,“盐穴储气库水平井多步法造腔模拟优化设计”软件被编制出来,随后,利用室内造腔试验及水平造腔工程实例对软件进行验证,结果显示该软件能较好地预测多步回退盐腔形态的发展情况,计算结果与实测数据吻合度高。（5）水平井多步回退造腔方法可以用来开采盐矿较薄的盐层。利用前述造腔模拟软件,基于安徽华塑盐矿地质条件,进行了多组水溶开采模拟试验;提出盐岩回采率、采注比及采盐速率等指标对模拟结果进行评价,分别探究了钻井水平段长度、步距/阶段长度和注水流量对于开采效果的影响。获得的结果可以为薄盐层的安全高效开采提供工程建议。