《基於界面沉積特徵的薄互層鹽岩儲氣庫群礦柱失穩機理》是依託中國礦業大學，由張桂民擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於界面沉積特徵的薄互層鹽岩儲氣庫群礦柱失穩機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張桂民
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於鹽丘型礦床稀缺，我國鹽穴儲氣庫只能建設於夾層和界面更多的薄互層鹽岩中。界面的存在，增加了儲氣庫圍岩破損的風險，其變形破損特性決定了儲氣庫群礦柱的穩定性。然而，由於鑽井取心造成了人為破壞及岩心應力狀態的改變，僅僅依靠岩心力學實驗，難以準確描述界面及薄互層鹽岩的破損特性，從而不能合理判定儲氣庫群礦柱的穩定性。本項目依託湖北應城鹽穴儲氣庫工程，從鹽岩層的沉積特徵出發，利用岩心實驗和模型材料實驗相結合的方法對關鍵科學問題：①不同界面沉積特徵條件下薄互層鹽岩的破損機理；②薄互層鹽岩儲氣庫建設與運營過程中群間礦柱失穩判據進行深入研究。通過研究，探明薄互層鹽岩和界面破損特性與其沉積特徵之間的關係，提出現場取心時薄互層鹽岩岩心的保護方案，獲得具有不同界面沉積特徵下薄互層鹽岩的強度準則，揭示適合於薄互層鹽岩體的儲氣庫群礦柱的失穩機理，為薄互層鹽岩內儲氣庫群安全礦柱最佳化設計提供理論依據。
結題摘要
我國的鹽岩地層具有夾層多、厚度薄的特點，相對於大型能源地下儲備庫，鹽岩圍岩可視為薄互層鹽岩，其力學特性研究是儲備庫安全評價的基礎。本項目首先調研了鹽岩地層的沉積韻律及界面特性；然後，開展了岩心試驗、模型材料試驗和理論分析，研究了夾層和界面對薄互層鹽岩變形、強度和破損的影響；繼而，結合數值模擬對壓氣蓄能儲氣庫群礦柱的穩定性進行了分析。主要研究內容和結論如下：1、薄互層鹽岩沉積韻律和界面研究：開展了現場地質調查，獲取了地層岩心，揭示了鹽岩地層的沉積韻律特性，對鹽岩地層中的界面進行了命名和分類，並結合掃描電鏡，指出了弱界面的潛在位置。2、岩心室內力學試驗研究：在將各分層歸類為鹽岩和夾層的基礎上，開展了含夾層鹽岩岩心單軸壓縮、三軸壓縮和蠕變試驗，分析了夾層對含夾層鹽岩變形、強度和破損的影響；開展了直接剪下和抗拉強度試驗，分析了夾層和界面對含夾層鹽岩岩心變形、強度和破損的影響；提出了一種漸變界面強度模型以及一種突變界面強度的模型。3、模型材料壓縮破壞試驗研究：利用模擬試樣開展了室內試單軸和三軸試驗研究，分析了傾角、界面粘結狀態、夾層力學特性等對薄互層鹽岩變形、強度和破損的影響，歸納了不同傾角條件下薄互層鹽岩變形破損的主控因素。4、考慮界面和夾層效應的薄互層鹽岩變形破損理論研究：借鑑橫觀各向同性岩體的Jaeger強度準則及節理岩體單弱面破壞準則，分析了模擬試驗中觀察到的試樣破損具有不同主控因素的原因，提出了基於界面沉積特性的薄互層鹽岩體破壞準則，指出了其在儲庫穩定性分析中的套用。5、薄互層鹽岩儲氣庫礦柱穩定性研究：利用數值模擬的手段，分析了物理模擬實驗和理論分析結論的適用條件，研究了夾層為軟弱和堅硬條件下薄互層鹽岩中儲氣庫礦柱的穩定性。共發表SCI論文5篇，EI論文2篇，出版專著1部，授權專利1項，正在申請專利2項，獲得省級科研獎勵1項，參加國際國內學術會議3次。研究成果為薄互層鹽岩內儲庫群安全礦柱的最佳化設計提供了理論依據。
