收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

层状盐岩储油库围岩力学和渗透特性及安全评价研究

张楠  
【摘要】:石油是国家的能源命脉。截止到2018年,我国石油对外依存度逼近70%,石油储备量严重不足,石油安全面临严峻考验,我国亟需建立大规模战略石油储备体系。地下盐穴储油库具有安全、稳定、规模大、经济和高效等突出优势,是发达国家石油储备的主要方式。目前,我国尚未有建造地下盐穴储油库的工程实践,在地下盐穴储油领域远远落后于发达国家,亟需开展相关基础试验及理论研究。与国外用于建库的海相沉积巨厚盐层或盐丘构造条件不同,我国盐矿多属于湖相沉积层状构造,地质赋存特征复杂。尤其是,含盐系地层中含有众多非盐夹层,这些夹层的渗透及力学特性,对盐穴储油库长期运行安全具有重要影响,而夹层在原油、卤水侵蚀下的力学及渗透特征演化规律及机制尚不明确。因此,开展层状盐岩储油库围岩渗透、力学特性研究及储库安全分析,对于推动我国大规模盐穴储油库建设具有重要意义。本文针对国家战略石油储备候选基地——江苏金坛盐矿,开展储油库先导性试验研究,构建了盐穴储油库选址及建设宏观适宜性层次结构评价体系,评价了金坛盐矿储油库建设的宏观适宜性;在满足宏观适宜性的基础上,进一步研究了拟建储油库围岩在不同环境下的微观孔隙结构特征,并重点针对夹层在油水侵蚀下的渗透特性及力学特性展开研究;最后结合理论和试验研究成果,借助数值仿真手段,对储油库长期运行安全性进行综合分析。主要研究成果如下:(1)构建了盐穴储油库选址及建设宏观适宜性层次结构评价体系:基于层次分析理论(AHP)提出了普适于不同盐岩构造区域储油库选址建设的宏观适宜性评价方法;针对金坛盐矿的工程地质特征及盐岩赋存情况对该区域储油库建设宏观适宜性进行了评估。结果表明:金坛盐矿储油库建设适宜度P=8.6898,属于“适宜库址”级别,可以作为盐穴储油库的优选库址。(2)揭示了盐穴储油库围岩的微观孔隙结构特征:通过XRD、SEM试验分析了储库围岩的微观物理特征;通过对不同条件下围岩吸附等温线特征的研究揭示了储库围岩的孔结构形态特征,并发现水-岩作用及油-岩作用导致的围岩孔隙结构变化不能改变孔隙的基础结构形态;通过BJH法与压汞法的结合,实现了对不同条件下盐穴储油库围岩全孔径分布特征的研究。(3)探明了盐穴储油库围岩孔渗特性和存储介质(原油、卤水)在夹层及盖层中的渗流规律:对不同静水压力下围岩孔渗特性进行研究,发现围岩的孔隙度及渗透率近似等于围岩所受地应力最大时所测得的孔渗值,与腔体内部应力变化无关;对夹层及盖层在油水侵蚀后的孔渗特性进行研究,发现原油侵蚀下试样的孔隙度及渗透率随侵蚀时间增加而降低,卤水的侵蚀下的试样孔隙度及渗透率将显著增大;基于单相液体稳定渗流理论,建立了夹层、盖层液体渗流模型,推导了表征液体在夹层及盖层中压力分布、渗流速度、泄露量的基本方程。(4)揭示了油水侵蚀环境下夹层力学损伤演化规律及其劣化机制:通过单轴、三轴压缩试验对油水侵蚀后的夹层试样力学特性进行了研究,分析了夹层在水-岩作用、油-岩作用下的损伤演化规律,探讨了超静孔隙流体压力对夹层力学强度的影响;通过原油侵蚀下的TAN检测及卤水侵蚀下的PH检测分析了油-岩作用及水-岩作用对夹层的劣化机制;发现了夹层在原油侵蚀下损伤增大,但渗透率却减小这一反常特性并揭示了造成这一现象的原因,即原油中的胶质、沥青质对岩石孔隙的附着及封堵作用。(5)评价了盐穴储油库长期运行安全:通过腔壁位移变形、腔周塑性区变化及腔体体积收缩率等评价指标,对金坛拟建储油库腔体稳定性进行分析;综合腔体失稳风险因素及地面设备安全风险及成本因素,得出储油库最优初始井口压力P_w为6 MPa;通过渗流范围、孔隙压力变化、渗漏量等评价指标对储油库密闭性分析,并与盐穴储气库的渗流计算结果进行了对比。(6)验证了极限矿柱间距下盐穴储油库可以同时满足稳定性及密闭性要求。这意味着在有限区域可以建设更多的储油库群,显著提高盐岩资源的利用率及石油储备量,大幅降低储油成本,同时这也给大量达不到储气库安全间距要求的废弃盐矿提供了尝试改建盐穴储油库的新思路。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 杜新伟;;盐岩不溶物对储气库成腔影响[J];石油化工应用;2016年01期
2 刘建锋;徐进;杨春和;侯正猛;;盐岩拉伸破坏力学特性的试验研究[J];岩土工程学报;2011年04期
3 郑雅丽;张华宾;王芝银;丁双龙;;含杂质盐岩力学特性对比试验研究[J];煤炭学报;2012年01期
4 徐月生;陈建忠;王永志;;层状盐岩力学特性与蠕变机理研究[J];科技创新导报;2012年28期
5 姜德义;任涛;陈结;任松;范学勤;杨春和;;含软弱夹层盐岩型盐力学特性试验研究[J];岩石力学与工程学报;2012年09期
6 梁维;李俊杰;石润;李望成;;围压作用下损伤盐岩自愈合特性试验研究[J];科学技术创新;2020年03期
7 丁靖洋;周宏伟;张晋祥;;干燥、潮湿合成盐岩流变细观机制的对比研究[J];西安科技大学学报;2017年04期
8 P.J.Cook;J.H.Shergold;刘艳平;;磷盐岩研究进展[J];地质地球化学;1984年04期
9 任松;吴建勋;陈结;姜德义;文永江;邱华富;;层状盐岩造腔仿真软件开发及其实用性验证[J];岩土力学;2014年09期
10 李林;陈结;姜德义;杨春和;刘春;;单轴条件下层状盐岩的表面裂纹扩展分析[J];岩土力学;2011年05期
11 周军;;层状盐岩高温蠕变特性研究[J];煤;2010年09期
12 王安明;闫晋;梁东;张玉敏;徐荣超;;杂质对盐岩力学特性的影响研究[J];地下空间与工程学报;2019年06期
13 易海洋;路乐乐;曹伟;武志德;;含杂质盐岩典型蠕变模型的参数识别与对比分析[J];华北科技学院学报;2020年02期
14 王伟超;朱高房;;国内盐岩储库稳定性分析及评价研究进展[J];西部探矿工程;2018年12期
15 陈剑文;杨春和;;基于细观变形理论的盐岩塑性本构模型研究[J];岩土力学;2015年01期
16 姜德义;张军伟;屈丹安;陈结;杨春和;;一种含夹层盐岩模型材料的试验研究[J];煤炭学报;2013年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 郤保平;赵阳升;赵延林;康志勤;;层状盐岩储库长期运行腔体围岩流变破坏及渗透现象研究[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
2 张敏;朱华银;武志德;石磊;魏欢;;盐穴储气库典型盐岩水溶参数测定实验研究[A];2018年全国天然气学术年会论文集(02气藏开发)[C];2018年
3 陈雨;李晓;侯正猛;赫建明;马超锋;;不同腔形下盐岩储库区地表最大变形预计新方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所2012年度(第12届)学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2013年
4 王永志;盛业华;闾国年;陈建忠;周良辰;;盐岩地下溶腔探测及三维表面重建关键技术研究[A];“地球·资源”全国博士生学术论坛会议论文摘要集[C];2011年
5 莫江;梁卫国;赵阳升;;层状盐岩储气库建造夹层稳定性研究[A];第十届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2008年
6 完颜祺琪;伍锦鹏;王芝银;郑雅丽;;盐岩蠕变力学特性试验研究[A];流变学进展(2012)——第十一届全国流变学学术会议论文集[C];2012年
7 谭红兵;马海州;许建新;肖应凯;王建国;李廷伟;;塔里木盆地西部古盐岩同位素地球化学与成钾预测研究[A];第八届全国同位素地质年代学、同位素地球化学学术讨论会资料集[C];2005年
8 王芝银;唐明明;;层状盐岩蠕变特性试验分析研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
9 谭红兵;马海州;许建新;肖应凯;王建国;李廷伟;;塔里木盆地西部古盐岩同位素地球化学与成钾预测研究[A];第八届全国同位素地质年代学和同位素地球化学学术讨论会论文集[C];2005年
10 黄荣樽;周祖辉;邓金根;程远方;张克勤;;盐岩的流变特性及油井断面的收缩速率[A];岩石力学在工程中的应用——第二次全国岩石力学与工程学术会议论文集[C];1989年
11 孟庆洋;赵孟军;汪立群;王鹏;杨帆;白东来;;柴达木盆地英西地区盐岩分布及对油气成藏的控制[A];第八届中国含油气系统与油气藏学术会议论文摘要汇编[C];2015年
12 宋小超;邓小林;赵玉海;韦钊;;重力方法在库车坳陷找(钾)盐岩的应用[A];中国地质学会2013年学术年会论文摘要汇编——S10非金属矿产地质专业委员会换届暨 2013 年学术研讨会分会场[C];2013年
13 李鑫晶;周宏伟;王春萍;郜海莲;江文俊;;盐岩地下储气库风险分析的BP神经网络模型[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
14 刘亚静;周照恒;乔宽;许佳良;李自远;苗胜东;;盐穴储气库高效注排采一体化管柱的试验与应用[A];第31届全国天然气学术年会(2019)论文集(04采气工程)[C];2019年
15 许佳良;文云飞;于青青;周照恒;乔宽;王建夫;;盐穴储气库基于DTS界面监测技术分析[A];第31届全国天然气学术年会(2019)论文集(04采气工程)[C];2019年
16 顾龚杰;安国印;贾建超;王文权;徐帅;温盼盼;陈彬;王元庆;;地下盐穴储气库不规则腔体稳定性研究[A];第31届全国天然气学术年会(2019)论文集(06储运安全环保及综合)[C];2019年
17 徐帅;安国印;王文权;贾建超;王同涛;苗胜东;赵昕;李小明;;极端条件下盐穴储气库运行低压研究[A];第31届全国天然气学术年会(2019)论文集(06储运安全环保及综合)[C];2019年
18 黄运飞;;关于围岩弱化的几个问题[A];第四届全国工程地质大会论文选集(二)[C];1992年
19 王春萍;周宏伟;韩冰冰;段志强;侯正猛;;盐岩流变本构的分数阶导数描述及参数拟合分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
20 郭微;冯永能;周庆人;杜逢彬;;重庆地区轨道交通围岩参数统计与分级问题探讨[A];2014全国工程勘察学术大会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 张楠;层状盐岩储油库围岩力学和渗透特性及安全评价研究[D];重庆大学;2019年
2 郝铁生;层状盐岩水平储库破坏机理及稳定性研究[D];太原理工大学;2016年
3 邓检强;盐岩密集储库群整体稳定评价及破损机理研究[D];清华大学;2013年
4 武志德;考虑渗流及时间效应的层状盐岩溶腔稳定分析[D];中国矿业大学(北京);2011年
5 徐素国;层状盐岩矿床油气储库建造及稳定性基础研究[D];太原理工大学;2010年
6 任涛;夹层赋存特征对层状盐岩力学特性及储库长期稳定性影响研究[D];重庆大学;2012年
7 马洪岭;超深地层盐岩地下储气库可行性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
8 陈结;含夹层盐穴建腔期围岩损伤灾变诱发机理及减灾原理研究[D];重庆大学;2012年
9 张宁;深部层状盐岩地下储气库的风险评价与分析研究[D];山东大学;2012年
10 王安明;层状盐岩变形机理及非线性蠕变本构模型[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
11 谭红兵;塔里木盆地西部古盐岩地球化学与成钾预测研究[D];中国科学院研究生院(青海盐湖研究所 );2005年
12 完颜祺琪;中国盐穴地下储气库建库地质条件评价及其对策研究[D];西南石油大学;2015年
13 陶志勇;盐穴三维建模关键技术研究[D];辽宁工程技术大学;2015年
14 刘永平;隧道脆性—准脆性围岩连续损伤特征研究[D];吉林大学;2005年
15 赵瑜;深埋隧道围岩系统稳定性及非线性动力学特性研究[D];重庆大学;2007年
16 房倩;高速铁路隧道支护与围岩作用关系研究[D];北京交通大学;2010年
17 高春艳;朱集煤矿巷道围岩流变性状及本构模型研究[D];中国矿业大学(北京);2016年
18 王洪涛;岩体锚固失效机理及预应力锚固围岩承载性能研究[D];山东大学;2015年
19 赖金星;高海拔复杂围岩公路隧道温度场特征与结构性能研究[D];长安大学;2008年
20 陈坤福;深部巷道围岩破裂演化过程及其控制机理研究与应用[D];中国矿业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 王义明;基于流变损伤的含夹层盐岩储库灾变研究[D];河北工业大学;2015年
2 王唯一;考虑流变—损伤与损伤恢复的盐岩储库变形与稳定性研究[D];河北工业大学;2015年
3 孟庆芳;盐岩储库流变损伤耦合及稳定性分析[D];河北工业大学;2014年
4 常华;节理对盐岩储库流变损伤特性的影响分析[D];河北工业大学;2015年
5 某色古杰;考虑时变作用层状盐岩储能洞室群稳定性分析[D];清华大学;2013年
6 李乔贤;盐岩储库建腔期稳定性评价体系研究[D];重庆大学;2012年
7 胡伟伟;层状盐岩应力和位移解析[D];河北工业大学;2011年
8 苗东涛;盐岩地下储库不溶物排空方法实验研究[D];西南科技大学;2016年
9 史丽军;考虑损伤恢复的盐岩流变损伤模型[D];河北工业大学;2014年
10 刘江;层状盐岩力学特性试验研究及其理论分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
11 刘存宽;含夹层盐岩储库流变损伤后动力荷载作用效应研究[D];河北工业大学;2015年
12 乃比江·买提克热木;“盐岩卤水”路基施工、养护及专项定额研究[D];长安大学;2012年
13 郭松涛;考虑蠕变特性的盐岩相似模型及相似材料试验研究[D];重庆大学;2011年
14 介少龙;基于流固耦合的含夹层盐岩储库渗流研究[D];河北工业大学;2015年
15 张岭;地震作用下盐岩储气库损伤及稳定性研究[D];河北工业大学;2018年
16 孙祥飞;东营凹陷盐岩变形机制及其对断层封闭性的影响[D];中国石油大学(华东);2015年
17 张凯;盐岩地下储库群多因素优化及系统时变可靠性分析研究[D];山东大学;2014年
18 刘德军;盐岩地下储气库注采气压变化的三维地质力学模型试验与数值计算分析研究[D];山东大学;2010年
19 陈思;含泥岩夹层盐岩储库粘弹性及粘塑性解研究[D];河北工业大学;2015年
20 阎良平;含夹层盐岩储库围岩扩容及变形性分析[D];河北工业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 朱培娟;攻破巨厚盐岩钻探世界级难题[N];河南日报;2008年
2 本报见习记者 程唯珈;杨春和:让盐穴储库在中国落地生根[N];中国科学报;2020年
3 杨宇光;全国首个盐穴空气储能项目开钻[N];中国矿业报;2020年
4 杨宇光;全国首个盐穴空气储能项目打下“第一钻”[N];中煤地质报;2020年
5 贾金庚;开发盐穴空间 探索矿地融合[N];中国矿业报;2018年
6 李建霞 孔至道 陈玉婷;被列为国家级示范项目[N];常州日报;2017年
7 本报记者 赖小风 特约通讯员 刘琳;盐穴压缩空气储能项目启航[N];中国能源报;2017年
8 师永民;中国盐穴资源现状与储油气库综合利用[N];中国能源报;2015年
9 郑明阳 杨兆平 李建霞 赵鹤茂;金坛开建全国首个盐穴压缩空气发电站[N];常州日报;2018年
10 记者 张毅荣;地下盐穴建目前最大液流电池获突破[N];科技日报;2017年
11 袁光杰 夏焱;中国盐穴储油库发展概况与前景[N];中国能源报;2015年
12 实习记者 时少哲;低油价成为盐穴储备油气良机[N];中国石油报;2015年
13 本报记者 蔡钱英 董秋彤;破解资源难题 盐穴资源利用亟待开发[N];中国企业报;2013年
14 赵鹤茂 麻婷 魏作洪 金宣;盐电一体化 盐碱一体化 盐穴一体化[N];常州日报;2013年
15 本报记者 万斯琴;天然气入住盐穴央企有所为[N];中国企业报;2011年
16 特约记者 阎维刚;昔日废盐穴今日聚宝盆[N];中国石油报;2006年
17 特约通讯员 刘琳;盐穴储能发电树立能源发展新示范[N];中国能源报;2020年
18 赵鹤茂 麻婷;以声纳技术测量盐穴[N];常州日报;2013年
19 本报记者 张晓鸣 实习生 陈姣姣;盐穴“保险箱”寄存天然气[N];文汇报;2010年
20 本报记者 张兴刚;盐穴的再利用价值需重视[N];中国化工报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978