考虑渗流及时间效应的层状盐岩溶腔稳定分析

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本文基于中国层状盐岩的特点,借助SEM高温疲劳试验系统研究了细观尺度上含界面盐岩和含杂质盐岩中裂纹开裂规律,并分析了界面裂纹开裂的能量机制；通过CT与压汞实验相结合,研究了不同成分中盐岩的孔隙结构分布规律,以及孔隙分布对盐岩渗透率的影响,并从宏观封闭性和物性封闭性分析了层状盐岩的封闭性；针对盐岩的低渗透特性,进行了不同围压和不同渗透压力下盐岩的渗透实验,获得了在不同条件下的渗透性的变化规律,并讨论了低渗透岩石渗透率的计算方法；借助FLAC3D软件对不考虑界面强度情况下,综合考虑了静力稳定性和长期稳定性结果,提出了储库的最小运行压力以及腔周间距,在考虑界面的情况下,探讨了不同界面特性对溶腔稳定性的影响；结合盐岩流变结果,通过COMSOL软件建立了盐岩的孔隙—裂隙渗透模型,考虑长期运营条件下损伤区以及界面渗透特性的基础上,研究了不同时间内气体在储库近场围岩中的渗透范围,对层状盐岩储气库的运营具有一定的参考价值。

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第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 盐岩力学特性及稳定性研究现状

1.2.2 层状岩体力学特性研究现状

1.2.3 岩体孔隙结构研究现状

1.2.4 盖层密闭性研究现状

1.2.5 岩体渗透特性研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究路线

1.3.2 研究内容

第二章层状盐岩界面开裂的实验研究

2.1 试验样品制备

2.2 试验设备及加载制度

2.3 实验结果与分析

2.3.1 含夹层盐岩的表面形貌分析

2.3.2 裂纹扩展规律分析

2.4 裂纹扩展规律分形规律研究

2.4.1 含界面盐岩的裂纹特性

2.4.2 含杂质盐岩裂纹规律分形研究

2.5 两种不同岩体的对比研究

2.6 含界面盐岩断裂韧性研究

2.7 实验结果讨论

2.8 小结

第三章层状盐岩孔隙结构以及封闭性能研究

3.1 引言

3.2 实验样品的获取及加工

3.3 盐岩成分分析

3.3.1 实验设备

3.3.2 实验过程及结果

3.4 压汞实验前试件CT扫描分析

3.4.1 实验设备

3.4.2 试验过程

3.4.3 试验结果分析

3.5 压汞实验

3.5.1 实验设备及其原理

3.5.2 实验过程

3.5.3 实验结果

3.5.4 孔隙分布规律

3.5.5 孔隙对渗透率的贡献分析

3.6 盖（隔）层毛管封闭能力评价

3.6.1 封闭机理分析

3.6.2 盖层岩石封闭性的评价

3.6.3 盖层封闭性评价

3.7 小结

第四章盐岩的渗透特性测试研究

4.1 前言

4.2 岩石渗透特性的测试方法

4.2.1 稳态法

4.2.2 脉冲法

4.2.3 周期加载法

4.3 气体渗透率计算方法研究

4.3.1 拟压力法

4.3.2 考虑克氏效应渗流计算方法

4.3.3 Y.S.WU方法

4.4 不同进气压力下盐岩的渗透测试

4.4.1 实验样品及设备

4.4.2 试验条件及实验结果

4.4.3 实验结果分析

4.4.4 两种渗透率计算方法的对比分析

4.5 不同静水压力条件下盐岩的渗透率研究

4.5.1 实验样品及其实验设备

4.5.2 实验设备

4.5.3 测试的基本原理

4.5.4 实验过程及结果

4.5.5 结果分析

4.6 小结

第五章盐岩地下储气库稳定性分析

5.1 工程概况

5.1.1 金坛盐矿盐岩层分布特征

5.1.2 盐岩层中夹层分布状况

5.2 含夹层溶腔稳定性研究

5.2.1 数值模拟的建立

5.2.2 计算参数的选取

5.3 不含界面溶腔稳定性分析

5.3.1 静力稳定性分析

5.3.2 蠕变区分析

5.4 腔周间距的确定

5.5 关于界面问题的探讨

5.5.1 静力计算结果

5.5.2 应力场分析

5.5.3 腔体压力对腔体变形的影响

5.5.4 界面强度对腔体之间变形的影响

5.5.5 含界面盐岩的蠕变规律

5.6 溶腔的密闭性分析

5.6.1 理论基础

5.6.2 数值模拟的建立及参数的设定

5.6.3 界面渗透对溶腔密闭性的影响

5.6.4 层间界面渗透对岩体渗透范围的影响

5.6.5 腔体损伤区对溶腔密闭性的影响

5.7 本章小结

第六章结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 本文的主要创新成果

6.3 展望

参考文献

致谢

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