国家自然科学基金(51274187)
- 作品数：11 被引量：96H指数：7
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- 相关机构：中国科学院武汉岩土力学研究所重庆大学中国石油化工股份有限公司天然气川气东送管道分公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家科技重大专项更多>>
- 相关领域：建筑科学石油与天然气工程更多>>
- 金坛层状盐岩的基本力学特性被引量：1
- 2014年
- 拟在江苏金坛深部盐岩地层中开展战略能源储备建设工作。地层的力学特性是开展造腔方案设计、稳定性评价等的基础。基于此,针对所取层状盐岩系统开展了单轴、三轴、直剪和劈裂试验。通过试验研究表明:(1)金坛盐岩属于典型软岩,单轴仍以脆性劈裂为主,三轴压缩下强度大大提高,塑性变形能力大大增强,适合储气库的变形要求;(2)夹层的存在提高了盐岩强度,对盐岩具有加紧作用,有利于腔体稳定性;(3)界面的强度与盐岩和夹层相当,不是一个弱面,有利于维持储气库的稳定性和密闭性。研究结果为金坛储气库的建设提供了重要依据。
- 黄孟云刘伟
- 关键词：岩盐力学特性稳定性
- 盐矿水溶开采地表塌陷发生机理及防治措施被引量：5
- 2014年
- 水溶开采诱发地表塌陷是盐矿开采中常见的地质灾害现象,具有突发性强、破坏程度大、持续时间长等特点。系统分析了近几十年来盐矿地表塌陷的典型实例,指出溶腔不稳定造成的垮塌、卤水及地下水侵蚀诱发断层活化以及上覆岩土体侵蚀破坏后承载力降低是水溶开采诱发采区地表塌陷主要的三种模式,并揭示了塌陷发展过程中各个因素的相互作用和影响。为防止盐矿塌陷的发生,分别从理论与试验研究、地质勘查、矿井设计以及生产管理等方面提出了相关的建议和措施。
- 杨长来孔君凤刘伟
- 关键词：盐矿水溶开采地表塌陷灾害
- 界面倾角对复合层状物理模型材料力学特性的影响研究被引量：12
- 2015年
- 针对我国层状盐岩的地质赋存特征,开展了层状模型材料的三轴压缩试验,探讨了界面倾角对层状交互模型材料试样的应力-应变曲线、压缩强度、弹性模量、峰后应力跌幅和破坏形态的影响,并对不同界面倾角试样的破坏形态进行了理论分析。分析结果表明,(1)三轴峰值强度随界面倾角的增大呈先减小后增大的变化趋势,60°时取得最小值,90°时取得最大值;(2)弹性模量随界面倾角的增大而增大,刚开始随角度增大而增大的趋势很平缓,倾角接近90°时增大趋势明显,0°时取得最小值,90°时取得最大值;(3)随界面倾角增大,峰后应力跌幅先减小后增大,30°最小,90°最大;(4)破坏形态随界面倾角增大依次呈现出共轭剪切(0°)、沿弱面的剪切破坏(30°和60°)和剪切-局部劈裂破坏形态(90°)三种破坏模式;(5)储库腔顶和腔底部位强度较高,但脆性很强,须采取一定措施控制这些部位的变形和位移,腔体30°和60°的腰部部位及附近强度较低,塑性变形能力较强,须对储库形状和运营压力进行精细设计。针对试验结果进行的理论分析,可为进一步分析层状盐岩地层中储库的围岩稳定性和局部破损特性提供一定参考。
- 王兵武李银平杨春和刘伟张桂民
- 关键词：层状盐岩力学特性三轴压缩试验
- 盐岩地下储库围岩界面变形与破损特性分析被引量：12
- 2013年
- 鉴于盐岩地下储库界面对储气(油)库稳定性和密闭性的重要影响,分别从细观和宏观方面对其变形与破损特性开展研究。细观方面:开展含界面盐岩的电镜扫描试验,分析表明:盐岩与夹层界面处颗粒结合紧密、相互嵌合,胶结良好,为储库密闭性提供有利条件。宏观方面:基于复合岩体理论构建层状盐岩交接界面的应力表达式,进而分析界面的变形及破损特性。分析表明,界面附近应力状态极为复杂,硬夹层对盐岩体具有约束锚固作用,且界面处易产生应力集中,进而诱发储库围岩体裂纹扩展直至破坏。综合细观、宏观分析表明,裂纹起裂机制和渗透通道形成是界面的细观结构特性及其应力状态共同影响的结果。研究成果为进一步分析地下盐岩储库的稳定性和密闭性提供一定参考。
- 刘伟李银平霍永胜施锡林徐宝财杨春和林永杰
- 关键词：层状盐岩电镜扫描应力集中
- 深部盐矿油气储库水溶造腔控制的几个关键问题被引量：16
- 2012年
- 我国正在大规模规划和建设深部盐矿油气储库,如何实现安全、高效水溶造腔已成为亟待解决的技术难题。综合造腔工程实践和理论研究成果,解决该技术难题需要重点关注5个关键问题:我国盐矿夹层的典型分布特征,造腔环境下夹层溶蚀及力学特性弱化,夹层垮塌机制、模式和判别,管柱动力破坏机制与影响因素,造腔控制技术与现场应用。对与上述问题相关的主要研究进展进行系统综述和分析,认为近年来在典型夹层垮塌机制及造腔控制方面已取得一些重要的理论和技术突破,解决或者解释了一些工程问题,对我国盐穴储库建设提供了一定技术支撑,但在不同类型夹层溶蚀特性、多因素下管柱动力失稳模型以及造腔设计室内模拟等方面还远不够深入和全面。最后对近期迫切需要进一步开展的研究工作进行展望。
- 李银平施锡林杨春和屈丹安
- 关键词：岩石力学盐岩控制技术
- 含倾斜夹层盐岩体变形与破损特征分析被引量：6
- 2013年
- 为了研究含倾斜非盐夹层盐岩体的变形与破损特性,开展了含倾斜夹层盐岩试样的单轴、三轴压缩试验,并结合复合岩体破坏的理论分析,探讨了界面黏结应力的变化规律及其影响因素,揭示了倾斜层状盐岩体变形与破坏特征及其机制。研究表明,倾斜夹层对盐岩体的变形与破损具有显著影响。夹层各部破损形式与其所处位置有关;裂纹在界面处最先萌生、进而扩展到夹层和盐岩层;试验观察到盐斑的穿晶断裂现象并揭示了其力学机制;夹层厚度影响着盐岩体整体性能和破损特性,相对于薄夹层、中厚夹层更容易形成宏观裂纹;围压作用减少了夹层不同部位的破裂形态差异及界面黏结应力差异。该结果为含地层倾角盐岩矿区储气库的造腔优化及其稳定性、密闭性分析提供了理论参考,建议造腔前应优选地质层段,以同时满足稳定性和密闭性要求。
- 刘伟李银平尹栋梁杨春和杜超展旭财张桂民
- 关键词：破坏特征黏结应力
- 利用Mogi模型预测盐岩储气库地表沉降被引量：15
- 2012年
- 盐岩储气库运营期间腔体体积的蠕变收缩是库区地表持续沉降的主要原因。假设盐腔体积收缩的等效弹性变形引发的地表沉降是实际蠕变沉降的一阶近似量,将盐腔转化为相同埋深、相同体积的球形腔体,并受到均匀向内收缩的弹性等效面力作用,将盐岩储气库地表沉降近似为弹性半无限空间内球型空洞受力收缩导致的边界位移问题。在上述弹性模型的基础上,引入火山地震学中用于预测火山喷发区地表变形的Mogi模型,得到库区地面垂直位移和水平位移的弹性解析解。Mogi模型的优势在于可以直接通过盐腔体积收缩量求得储气库地表位移,并与相同条件下的数值模拟沉降结果有着良好的近似效果,表明Mogi模型在储气库地表沉降预测研究中具有一定的可行性,并给出利用Mogi模型研究盐岩储气库地表沉降的研究方向及建议方法。
- 李银平孔君凤徐玉龙纪文栋井文君杨春和
- 关键词：岩石力学地表沉降
- 层状盐岩能源储库典型夹层渗透特性及其密闭性能研究被引量：16
- 2014年
- 夹层的渗透率是深部层状盐岩中能源储库密闭性评价的关键参数。针对我国深部层状盐岩中常见的3种典型夹层，采用稳态气测法测试了渗透率并给出密闭性分析结果。研究指出：（1）3类典型夹层的低渗特征明显，渗透率均为10-2～10-5 mD；但各盐矿区的夹层岩性及地质条件差别较大，导致渗透率出现较明显差异，其中以平顶山硬石膏泥岩的渗透率最低、渗透率变化范围居中；金坛灰质泥岩渗透率次之、变化范围却最大；而淮安含盐泥岩渗透率最高、变化范围最小。（2）静水压力对渗透率的影响极为显著，具体表现为静水压力越大渗透率越低；存在某一“压密临界压力”，当静水压力位于该值前渗透率随静水压力增大而急剧下降（下降1～2个数量级），超过该值后渗透率降低很小并渐趋于平缓；静水压力与渗透率基本满足K AP-=B （K为渗透率；P为静水压力；A，B为拟合参数）的拟合关系。（3）渗透率随静水压力变化的内在机制是测试岩心具有可压缩性，但压缩效果随压力增大逐渐减小，到一定程度后增加压力也无法使岩体进一步压密，从而导致渗透率渐趋于恒定。以上研究表明，中国层状盐岩的典型夹层均具有较低的渗透率，可基本满足能源储库的密闭性要求。
- 刘伟李银平杨春和马洪岭刘俊新王兵武黄小兰
- 关键词：岩石力学渗透率静水压力压缩性
- 深部泥岩渗透率测试方法及数据适用性分析被引量：9
- 2014年
- 针对深部地层同一种泥岩,先后采用常规渗透测试、变围压渗透测试和三轴压缩下瞬态法3种方法开展渗透率的测试研究。试验发现,3种方法下泥岩的渗透率差别极大,其中常规渗透测试所得的渗透率高出后两种方法 3~5个数量级;变围压法在围压大于5 MPa后与三轴压缩下的瞬态法所测得的渗透率值较为接近;瞬态法下泥岩渗透率随偏应力增加而缓慢降低,偏应力高达30 MPa时仍未出现扩容现象。测试显示泥岩的渗透率具有强烈的压力敏感性,其内在原因是较高围压下裂隙闭合、孔隙压紧、孔喉连通性减小,进而导致渗透率下降,而制样、烘干处理等对渗透率也有一定影响。基于试验结果与泥岩所处实际地层应力状态,提出可采用变围压法开展油气储集层的盖层的渗透率及其演化规律研究,而三轴压缩下瞬态法则更适用于能源储库盖层及核废料处置室围岩的渗透规律研究;常规渗透方法所得数据的应用则须商榷。研究结论对研究深部泥岩的渗透特性和密封性能有一定参考价值。
- 刘伟李银平杨春和马洪岭施锡林黄小兰
- 关键词：泥岩渗透率围压压力敏感性偏应力
- 盐穴地下储气库水溶造腔管柱的动力稳定性试验研究被引量：12
- 2016年
- 针对建设盐穴地下储气库在实施单井油垫法水溶造腔过程中经常出现的造腔管柱破损和失稳问题,开展了水溶造腔管柱的动力稳定性试验研究,结合现场调研和理论分析结果,揭示出管柱抗弯刚度、悬伸长度及过流面积等是影响管柱动力稳定性的关键参数。据此设计出悬臂管动力失稳物理模型试验装置,开展了水溶造腔管柱磨损和动力失稳的试验研究。试验中观察到5种力学响应现象:(1)水锤现象;(2)静力屈曲;(3)混沌运动;(4)"类悬臂管"受迫振动;(5)不同端部条件影响现象。试验结果表明,引起水溶造腔管柱液—固耦合失稳现象的主要原因包括:(1)造腔水流的波动性易引起水锤和受迫振动现象,超长的受限空间悬臂结构管柱易"放大"这种现象;(2)过大的造腔注水流量可能引起造腔管柱发生静力屈曲或混沌运动;(3)造腔管柱结构和力学特性对造腔管柱系统的稳定性和安全性有着重要影响。
- 李银平葛鑫博王兵武施锡林
- 关键词：盐穴地下储气库
