复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟

盐岩在深部高温高压环境下具有很强的蠕变特性,在岩盐层钻井经常出现井眼缩径、卡钻等复杂事故。目前关于岩盐层井段安全钻进泥浆密度的计算方法主要适用于均匀地应力的情况,难以在非均匀地应力条件下应用。为此研究建立了三向地应力作用下盐岩和砂泥岩相互交错的复合岩盐层井眼蠕变缩径的三维有限元模型,并以塔里木油田羊塔克地区深井为例,研究了非均匀地应力条件下,复合岩盐层井眼随时间变化的蠕变缩径规律,得出了一定泥浆密度下岩盐层井眼在不同时刻的井径值。计算结果表明,安全泥浆密度有限元模拟值与羊塔克地区岩盐层井段实际采用的安全泥浆密度非常接近,验证了所建数值模型的合理性和计算结果的可靠性,研究成果为岩盐层井段的安全钻进提供了技术支撑。      

环境温度对盐湖卤水化学组成及储卤层渗透性变化的制约

柴达木盆地昆特依盐湖浅部储卤层是一个多场耦合的动态平衡系统,受到水动力、气候、化学等多种因素控制。本文对昆特依盐湖浅部储卤层不同季节(夏季和冬季)卤水组成和储卤层渗透性特征进行了分析研究。结果表明:卤水中的主要离子含量从夏季到冬季发生了明显的变化,其中,K、Mg、Ca、Cl的含量都相应增加,增加幅度为:Cl、Mg、K、Ca;而SO_4~(2-)和Na的含量却均有下降,且SO_4~(2-)下降更显著;抽水试验计算结果发现,从夏季到冬季,钻孔ZK08渗透系数K由178m/d降至97m/d。本文研究表明,随着环境温度的降低,芒硝(Na_2SO_4)从卤水中结晶析出,是以上现象发生的主要原因,随着芒硝的析出,促进了含K、Mg、Ca等硫酸盐矿物(杂卤石)的溶解,使得卤水中K、Mg、Ca浓度增加;另一方面,析出的芒硝一定程度上堵塞了储卤层的孔隙,卤水的粘度也因温度降低而增加,这两个因素共同作用降低了储卤层渗透性。     

地震作用下岩盐层套变规律研究

5.12汶川特大地震发生后,某气田在岩盐层段发现了多口井套变,为了能有效地治理,急需了解其套变的原因和规律。为此,利用真三维接触有限元分析方法研究了震前套管应力和变形分布规律,并在原有边界条件基础上,在模型的顶面进一步施加不同震级地震载荷,重新分析套管应力和变形的分布规律。对比二者分析的结果发现：无论是震前还是震后都显示岩盐层段套管的应力和变形水平明显高于套管其他部位,且基本规律是震级越高套管在岩盐层段的应力水平和变形越大。对比有限元计算震前和震后套管应力和变形的结果还发现,仅5.12特大地震载荷的竖向分量所产生的应力水平已经超过了套管的屈服强度极限,因此,可以判定此次地震是导致该气田盐岩层段出现套变的真正原因。     

陕北奥陶纪岩盐资源及开采工艺

陕西及周边的山西、宁夏等省区均为缺盐省,开发陕北盐田对促进该区域经济发展具有重要的经济和社会意义。陕北岩盐矿床位于鄂尔多斯盆地中东部,以米脂凹陷为古地理背景的陕北盐盆。盐盆从西南向东北方向收缩,以马家沟五期沉降幅度最大,成盐性最好。从矿层稳定性和构造复杂程度、开采条件等方面比照类似的四川威西、合川、长宁、川东等盐矿,陕北岩盐矿均简单,且不溶残渣湿体膨胀率4.12%～6.17%,故选用斜井-水平对接井组连通水溶开采法。水溶开采工艺主要包括钻井工程、采卤工艺、输卤和回卤工艺等,建议主注水井为直井,主出卤井为水平井,输卤、回卤等各管路均须选用经防腐处理的热轧无缝钢管,埋地敷设于冻土层以下。     

现代盐湖沉积与岩盐析出模拟的相似性及其对成盐模式的启示

盐类析出模拟实验有助于增进对成盐模式的理解,但运用正演模拟进行类比分析的前提是实验模型与盐湖原型的沉积机理具有相似性。基于现代盐湖的野外地质调查,对岩盐析出模型与现代盐湖在沉积物的结构、空间分布以及沉积机理的相似性等方面进行了对比分析。研究表明,深度较小的水槽,以空气-卤水界面析盐和蒸发泵成盐为主;而对于水深和规模较大的现代盐湖来说,上述两种成盐方式主要分布于湖盆边缘的浅水区,水深较大的斜坡带和洼陷带以卤水-湖底沉积物界面析盐为主,反映了水深较浅的水槽无法再现古代盐湖的湖盆底形和沉积物分布特征。现代沉积调查显示,在封闭的内陆盐湖盆地中,岩盐通常形成于湖退期-低位期,其沉积厚度从湖盆边缘向洼陷中心有逐渐增大的趋势,即岩盐的沉积中心和洼陷中心保持一致。岩盐的结构跟沉积环境密切相关,盆缘滨岸带的岩盐多为薄层状与砂岩共存,晶体粒度小;而洼陷带以粗粒结晶的盐岩为主,单层厚度大,常与暗色泥岩互层。岩盐沉积中心和洼陷中心关系的厘定,对于湖盆的古地貌恢复和沉积体的预测,具有重要的理论和现实意义。     

岩盐弹塑性损伤耦合模型研究

岩盐力学模型是进行能源岩盐储存工程稳定性分析的基础,而损伤和塑性机制并存且相互耦合是岩盐力学行为的基本特点。采用云应岩盐,进行了多组围压条件下的三轴压缩试验,分析了不同围压下岩盐的变形特征。在试验分析的基础上,提出了一种能够描述岩盐特性的弹塑性损伤耦合的模型,该模型描述了岩盐损伤的演化和塑性变形的耦合关系,并引入了一种非关联的塑性流动法则来描述岩盐从塑性体积压缩到膨胀的转化。采用该模型对在三轴压缩下的岩盐应力-应变关系进行了模拟分析,并与试验数据进行了对比,结果表明该模型能够较好地描述岩盐的主要力学和变形特性。     

济南富水孔隙黏性土地层渗透性试验研究

以济南市轨道交通R1线大杨庄站主体基坑降水工程为例,研究表明发育于济南区域孔隙黏性土地层黏性土内具有独特的空间网状孔隙、孔洞结构。通过4种渗透性试验成果对比分析,室内试验、声纳渗流试验测定的渗透系数均较小,与实际地层渗透能力相差很大;抽水试验与回灌试验测定的渗透系数相近,远远大于一般黏性土的渗透性,渗透系数随着回灌压力的增加而呈线性提高,回灌引起周边地下水位上升较小,影响范围有限,符合济南孔隙黏性土地层的富水性强和渗透性好特性,具有独特性和鲜明的区域特点。相关试验成果可以为相关区域基坑降水与回灌设计、施工和泉水环境保护提供参考。     

江西清江盆地岩盐矿床三种盐放物中流体包裹体的初步研究

清江盆地岩盐矿床是我国东南地区中新生代的一个重要盐矿。该盐矿的矿石矿物主要为石盐，其次为钙芒硝和硬石膏，在这三种盐矿物中均含有较丰富的流体包裹体，但其流体包裹体的类型，成分、数量、大小和分布等特征都存在差异。就一般而言，研究盐矿物中的流体懈裹体对发展岩盐矿床地质理论和指导开采以及处置核废物都具有重要意义。     

层状裂隙岩体中等效渗透性分析

通过解析法和数值方法对层状裂隙的渗透等效性进行了研究,分析了两种方法对等效性计算结果的差异,得到不同分析方法的适用条件;分析了层状裂隙岩体中不同种类裂隙隙宽的变化对等效渗透性的影响,得到了层状裂隙岩体等效渗透性的一般规律.     

察尔汗内陆盐湖钾矿层的沉积机理

内陆盐湖中的钾矿沉积,一直是国内外学者所注目的问题,欧美学者从他们所研究的对象的具体地质条件出发,得出了“陆相盐湖卤素沉积物中钾盐缺失”的结论。我国的察尔汗盐湖钾矿床是目前世界上发现的唯一具有工业价值的大型内陆盐湖钾矿床。它的发现打破了上述结论,为在陆相盐湖中寻找钾矿床提供了一个实例。本文的主要目的在于阐明:在一个没有特殊物质补给的内陆盐湖里钾盐沉积的机理。     

应力作用下岩盐的溶蚀模型研究

有无应力作用下的岩盐溶蚀机理是一致的,两者之间的差别在于溶蚀作用面积不同。首先通过分析岩盐的溶蚀机理,建立了无应力作用下的岩盐溶蚀模型;通过对有无应力作用下岩盐溶蚀作用差异的分析,提出了等效扩散系数的概念,用于描述应力作用下岩盐的宏观溶蚀速率,从而建立了应力作用下的岩盐溶蚀模型,并提出了根据单轴压缩条件下岩盐应力-溶解耦合效应的细观力学试验结果来计算等效扩散系数的方法,得到了等效扩散系数与扩散系数的比值与轴向塑性应变、溶解时间之间的关系。其研究成果为进一步研究岩盐应力-溶解耦合机理奠定了基础。     

中国东部岩盐矿区建造盐穴储气库地质条件分析

中国东部岩盐层与其它岩石频繁互层。从建造储气盐穴是否有利出发,根据含盐段岩盐层夹层的不同将剖面结构类型分为三类:第1类夹层以可溶性盐类——钙芒硝及泥岩为主,该类较易建造盐穴;第2类型夹层以碎屑岩(泥岩、粉砂岩)为主,含少量易溶盐类,该类建造盐穴条件一般;第3类型夹层以石膏、硬石膏为主,含泥、砂岩,该类难以建造盐穴。在中国东部诸多盐矿区中,江苏金坛建造盐穴条件较好,易于建造盐穴。而江苏淮安、湖南衡阳、湖北潜江、河南舞阳等盆地条件较差,但在这些矿区中,选择盐层厚度相对较大,夹层较薄、水不溶物质含量较低的地段,亦可建造储气盐穴。     

察尔汉盐湖的半水石膏及其成因分析

本文对自然界极为少见、产于青海柴达木盆地的半水石膏的矿物特征进行了详细研究,并引用实际资料及理论依据,对其成因进行了探讨。     

江西清江盆地岩盐矿床三种盐矿物中流体包裹体的初步研究

清江盆地岩盐矿床是我国东南地区中新生代的一个重要盐矿。该盐矿的矿石矿物主要为石盐，其次为钙芒硝和硬石膏，在这三种盐矿物中均含有较丰富的流体包裹体，但其流体包裹体的类型，成分、数量、大小和分布等特征都存在差异。就一般而言，研究盐矿物中的流体包裹体对发展岩盐矿床地质理论和指导开采以及处置核废物都具有重要意义。     

水井井周渗透性降低的原因及改善途径

论述了水井井周渗透性降低的原因，从钻井方法，冲洗液性能，建立人工过滤层、洗井等方面探讨了改善渗透性的措施。     

岩盐剪切破坏温度效应的实验研究

由于岩盐特殊的物理力学特性,被视为油气储备和核废物处置的理想场所.对在核废物辐射作用、岩体温度升高的情况下,岩盐的剪切变形与破坏特性做了实验研究.楔形剪切和直接剪切实验结果均表明,随温度的升高,岩盐的剪切强度均相应提高,由低温下的弹性变形、脆性破坏,逐步转变为高温下的塑性变形、韧性破坏,有利于核废料与外界生物圈的安全隔离.