层状盐岩储气库界面渗透通道形成机理及气体渗漏规律研究

层状盐岩储气库界面破损形成的裂隙是天然气泄漏的重要通道，对储气库的密闭性有重大影响。项目紧紧围绕我国在深部层状盐岩构造实施天然气储备工程中，盐岩与夹层交界面在储气库周期注采压力、围岩蠕变作用下发生破损变形及气体渗漏这一关键基础问题展开，在研究含夹层盐岩界面的力学特性试验和渗透试验基础上，通过计算得到界面破坏的临界条件，并在细观层次模拟界面裂纹的扩展规律，阐明界面渗透通道的形成机理；建立界面裂纹扩展与气体渗透系数的耦合关系，对气体沿界面破损区的渗透规律进行耦合分析，进而建立盐岩、夹层和界面的双重介质变形－渗透耦合模型；依据高压气体压腔试验资料对模型进行验证和修正，将耦合模型应用于金坛储气库工程，对气体的渗漏迁移规律进行计算模拟。研究成果将为我国层状盐岩储气库的渗漏评估、溶腔密闭性评价提供关键理论基础。

本项目紧紧围绕我国在深部层状盐岩构造实施天然气储备工程中，层状盐岩体中盐岩与夹层交界面，在环境应力作用下发生的变形破损机理和渗透特性的变化规律，及由此导致的储库气体渗漏和稳定性破坏这一关键应用基础科学问题展开研究。. 项目通过对含夹层盐岩界面的基本力学和蠕变特性试验研究，得到了界面破坏的临界条件； 同时通过对界面细观结构的电镜扫描及界面气体渗透特性试验分析，研究了层状盐岩界面的细观结构和渗透机理。建立盐岩、夹层和界面的介质变形－渗透耦合模型，对气体沿界面破损区的渗透规律进行耦合分析，将其应用于湖北江汉潜江地区拟建储气库工程。.项目主要研究内容如下：.1）.针对含界面的层状盐岩，进行了直剪、常规三轴蠕变实验及高温蠕变实验，得到了含界面的层状盐岩的强度，粘聚力、内摩擦角等基本力学特性，及常温和高温条件下的蠕变特性。（实验为与中科院武汉岩土所流变组合作完成）.2）.层状盐岩界面的渗透特性试验表明，含界面盐岩的孔隙度高于纯盐岩，但其渗透率却更低，.其孔隙度在静水压力作用下可被高度压缩，进而对气体的流动产生更大阻力，致使超低渗特性的出现，这将有利于储气库的密闭性。.3）.通过对地下不同层深度的层状盐岩进行的多组电镜扫描实验，深入研究了界面的细观结构特征。界面的胶结状况较好，大晶粒的盐岩与小颗粒的泥岩在界面处颗粒咬合紧密、相互嵌入，进一步印证了我国层状盐岩的强界面特征。.4）.基于复合材料层间应力理论，对层状盐岩复合结构体中层间剪切应力分布情况进行了理论分析。基于FORTRAN 语言编写出弹性材料情况下剪切应力的计算分析程序，通过数值试验，研究盐岩和泥岩夹层界面层间应力的分布和变化规律，揭示界面破损机理。.5）.提出采用细观和宏观相结合的思路和方法研究气体渗透和围岩应力变形耦合模拟问题。首先从细观层次上，模拟计算界面破损区的等效渗透率，然后利用多孔介质渗流理论，建立围岩的宏观气体渗透模型；进而根据变形-渗流耦合模型，模拟计算气体在围岩、夹层和界面的渗透规律。.6）.以湖北江汉潜江盐矿为工程背景，结合现场密闭性测试及室内岩石毛管压力等结果分析，对该地区拟建储库的地层密闭性进行综合论证。.7）.对拟建江汉盐穴储气库中长期的运营期间，围岩的变形和夹层界面剪切应力分布情况、气体沿着围岩渗透情况进行模拟计算，分析储库气体的渗漏范围和渗漏规律。为我国层状盐岩储库的密闭性及渗漏研究提供重要