盐岩损伤及损伤愈合过程中气体渗透特性研究

盐岩储气库腔体围岩因破损形成的孔隙网络是天然气可能渗漏的通道之一，对此亟需系统、深入研究。本项目紧紧围绕我国在深部盐岩进行天然气储备工程中，盐岩因损伤扩容影响腔体的密封性和渗漏稳定性这一关键应用基础科学问题展开研究。项目通过盐岩细观结构分析研究，探讨影响盐岩气体渗透的内在机理。开展盐岩损伤/损伤愈合试验以及气体渗透测试，研究盐岩损伤细观机理，确定损伤扩容准则，建立损伤演化方程；分析盐岩损伤对气体渗透率的影响，气体渗透压力对盐岩损伤演化的影响，研究损伤－渗透耦合作用机理，建立考虑滑脱效应的盐岩损伤－气体渗流耦合模型，并利用金坛储气库高压气体压腔试验资料进行检验、修正；探讨盐岩储气库密封性以及渗漏稳定性分析方法，将其应用于金坛储气库工程。本项目旨在揭示盐岩在损伤及损伤愈合过程中的气体渗透规律，为我国的盐岩储气库密封性分析和渗漏稳定性分析提供关键理论基础。

本项目紧紧围绕我国在深部盐岩进行天然气储备工程中，盐岩因损伤扩容影响腔体的密封性和渗漏稳定性这一关键应用基础科学问题展开研究。.项目通过研究盐岩细观结构，探讨影响盐岩气体渗透的内在机理。开展盐岩损伤/损伤愈合试验以及气体渗透测试，研究盐岩损伤细观机理，确定损伤扩容准则，建立损伤演化方程；分析盐岩损伤对气体渗透率的影响，气体渗透压力对盐岩损伤演化的影响，建立了盐岩损伤-气体渗流耦合模型；探讨盐岩储气库密封性以及渗漏稳定性分析方法，将其应用于金坛储气库工程。项目主要研究内容如下：.（1）常规压汞试验表明盐岩以小于1μm的亚孔隙为主，同时研究了盐岩孔隙物性特征与孔喉特征参数之间的关系；.（2）基于分形理论，推导了用分形维数表征的单个喉道渗透率贡献率、平均喉道半径以及微观均质系数的表达式。盐岩中孔道与喉道分布分属2个不同的体系，其中喉道分布符合分形结构，而孔道不符合，且喉道分布的分形维数与渗透率相关性较差，小喉道对盐岩孔隙渗透率的贡献率较大，绝大部分盐岩试样喉道分形维数越大，其非均质性越强；.（3）基于盐岩孔隙细观结构研究结果，借助MATLAB软件构建了Voronoi图，建立了二维的孔隙网络模型，得到盐岩孔隙细观结构可视化三维模型建立所需参数，利用ADINA和VB编程建立了可视化的盐岩孔隙三维模型；.（4）在通过应城盐岩在不同温度、围压下的三轴压缩实验，获得了应城盐岩的压缩-扩容边界，提出了适合性更强的压缩-扩容边界表达式；.（5）基于Carman-Kozeny模型，通过考虑盐岩孔隙细观孔喉特征、孔隙的连通情况、弯曲度对渗透率的影响，建立了渗透率估算模型和渗透率分形模型；.（6）根据压缩-扩容边界带理论，提出采用压缩-扩容接近度来分析盐岩储气库的密闭性，给出了盐岩压缩-扩容接近度的定义、表达式，并对金坛设计溶腔进行了密闭性分析；.（7）以初始孔隙率和体应变为基本变量定义了盐岩损伤变量并建立损伤演化方程，进而建立了考虑Klinkenberg效应的盐岩损伤渗透耦合方程；.（8）通过系统地研究储气库的适用性影响因素，提出了ASGSRS评价标准。该评价标准各方面综合考虑了稳定性和密闭性对储气库适用性的影响，可以为我国已建和拟建的储气库的适用性评价提供参考依据。