三维地震勘探在盐岩溶腔探测中的建模及应用

在盐矿开采过程中,动态掌握溶腔的空间发展变化,对顶板已破坏的溶腔提前做好防范是非常重要和必要的。为满足盐矿安全开采需要,查明区内盐岩溶腔赋存状态,依托大汶口盐岩溶腔三维地震探测工程项目,选取盐岩溶腔为研究目标,通过建立不同埋深、不同形态的盐岩溶腔地质模型,研究盐岩溶腔的地震响应特征,预测了盐岩溶腔空间形态,形成一套系统的、具有普遍适用意义的盐岩溶腔地震探测分析方法。     

夹层力学特性对盐岩储库稳定性影响的模拟分析

针对在层状盐岩构造中修建储库时,夹层对储库长期稳定性具有重要影响这一关键问题,建立储库三维单腔模型,通过数值试验,讨论了含不同厚度软、硬夹层的盐岩储库在不同运行内压长期作用下的稳定性,详尽分析了各种工况下的腔体收缩率,围岩塑性区及腔体最大位移分布。结果表明:随腔体含软夹层厚度增大,腔体收缩率呈略微上涨,而随硬夹层厚度增大,则出现较明显的下降。软夹层厚度的变化对围岩塑性区影响并不明显,硬夹层厚度的变化则会带来比较明显的影响,且含软、硬夹层腔体塑性区分布在夹层处存在显著差异,另外软夹层对塑性区的影响要比硬夹层小得多,且塑性区对随内压增加而减小的现象反应更为敏感,硬夹层在低压下比软夹层更容易破裂。含软夹层腔体最大位移量发生在夹层处,含硬夹层腔体最大位移量发生在盐岩处。最后综合分析发现,小厚度的硬夹层,大厚度的软夹层,对腔体的稳定性更为不利。     

多夹层盐穴储库沉渣碎胀-膨胀系数试验研究

夹层垮塌后破碎岩石的碎胀-膨胀系数是多夹层盐岩地下储气库体积预测计算中的关键参数。通过理想试验以及逻辑分析,研究了碎散体的形状、大小、排列方式以及颗粒级配对夹层碎胀系数的影响。结果发现,碎散体的大小与碎胀系数无关;碎散体的表面积体积比越大,碎散系数越小,反之越大;边-边接触越多碎胀系数越小,边-角接触越多碎胀系数越大;颗粒级配越不均匀越不连续碎胀系数越大,反之越小。通过模拟夹层垮塌,得出垮塌后的碎散体级配不良,分配集中,碎胀系数较大。碎胀系数随颗粒级配的范围扩大而降低,全范围颗粒级配的碎胀系数为1.701,且卤水浸泡对碎散体体积没有明显影响。根据参数计算得出的预测体积和声纳测腔结果符合良好,表明试验获取的碎胀系数具有工程实用性。     

强溶蚀带岩溶地基稳定性研究

强溶蚀带岩溶地基是指在基础传递的荷载作用影响范围内发育众多的溶蚀裂隙和溶孔组成,且在一定深度部位往往发育有较大溶洞的地基。根据线溶蚀率和面溶蚀率相结合的方法,采用椭圆形溶孔来模拟强溶蚀带中的溶蚀裂隙和溶蚀空间的力学效应,并根据塑性区分布形态特征和位移量值相结合的方法来进行稳定性评价。昆明新机场航站区强溶蚀带岩溶地基稳定性分析结果表明,当溶蚀率小于15%时,对岩溶地基稳定性影响较小,溶蚀率为15%～25%时影响中等,溶蚀率大于25%时,影响较大。     

不同应力状态下盐岩的损伤恢复

为了研究不同应力状态下盐岩的损伤恢复,实验对单向、双向和三轴3种应力状态下损伤盐岩试件进行了恢复对比实验。旨在探寻力学作用下岩盐损伤恢复的宏观现象。实验结果表明：由于应变硬化的存在,利用弹性模量评价盐岩这类软岩的损伤恢复是具有局限性的;盐岩极限强度、盐岩到达极限强度所需能量与能量比值能良好反应应力作用状态下盐岩损伤恢复的变化情况;适当增加围压对损伤盐岩试件的恢复有促进作用,三相应力相同的条件下的初始轴压对损伤恢复却具有一定的抑制作用。因而,在盐腔稳定性维护过程中,最佳的数据系统应在考虑盐腔可控应力与地应力间的关系下建立。     

降雨与岩溶渗漏联合作用下岩溶塌陷稳定性分析

为了探究地下工程建设中岩溶覆盖区土地的稳定性,设计了圆柱状岩溶塌陷土体模型,根据岩溶覆盖区土体所处的地质条件,将稳定性工况分为了4种。以某地区的岩溶塌陷为例,将岩溶塌陷分为岩溶水漏失和降雨行两类,结果表明：降雨初期覆盖层土体的稳定系数下降很快,后面逐渐放平缓。当覆盖层土体真空负压超过40kPa且长时间处在降雨状态时,土体会发生塌陷,得出所研究地区的岩溶塌陷主要原因为长时间降雨与持续真空负压的联合作用。     

深部盐岩溶解速率试验研究

利用自制仪器对某超深地层(约2000m)盐岩、含泥盐岩进行了常温和高温溶解试验,发现密度与时间关系呈现指数衰减,并对其参数进行了拟合,得出常温下纯盐岩的溶解速率是含泥盐岩的1.26倍,高温86℃和高温50℃时的溶解速率分别是常温下的2.32和1.49倍。根据质量守恒原理,分别推导得出了常温和高温下溶解速率与密度的函数关系。通过实验数据得出,常温和高温下溶解速率与密度都可以近似成线性关系,并对各个参数进行了拟合,为深部盐岩溶腔建腔模拟提供了基本参数。     

基于VTK的盐穴储库三维建模方法研究

盐穴储库中由于盐层属于塑性地层,腔体在运行过程中因压力不断变化,会导致盐层发生蠕变而使腔体体积缩小。因此在运行过程中,要每隔一定的周期对溶腔进行声纳测量,确定腔体变形状况,了解腔体稳定性。这样就需要建立一套相应的盐穴储库软件系统,以便对其安全与稳定进行客观、有效的评价。文中对此进行了初步尝试,首先对空间Delaunay剖分算法进行了研究,然后基于VTK(Visualization Tool Kit)可视化工具开发包编写了一个针对盐穴储库的三维建模程序。该程序能够绘制单个盐穴储库的水平剖面图和垂直剖面图,并能进一步对其进行三维建模。     

湖北省应城市盐穴地下储气库盐岩溶解性能试验研究

湖北省应城市西气东输二线云应盐穴地下储气库作为"西气东输"工程的配套工程,主要用于解决由于季节、气候变化造成的不平衡调峰以及管道意外故障的应急供气,具有重要的战略意义。通过对湖北省应城市西气东输二线云应盐穴地下储气库天然盐岩层32组盐岩试件进行溶解性能试验,探索盐岩溶解速率的影响因素。结果表明:①矿石品位高,盐类矿物的溶解面大,溶解速度快;②含石盐、钾石盐、芒硝等矿物比例越大,盐岩溶解速度越快,含石膏、硬石膏等比例越大越难溶于水,溶解速度越慢;③矿石结构紧密,溶解速度慢,矿石结构疏松,溶解速度快;④随着卤水浓度增加,溶解速率越来越小。本研究为进一步研究盐岩的流场和浓度场分布规律提供理论基础,为快速造腔提供基本的理论和实验基础。     

东濮凹陷沙三段盐岩层对油气成藏的影响

东濮凹陷是一个典型的含盐油气富集盆地，盐岩主要发育在沙河街组，沙三段表现尤为突出。研究表明沙三段盐湖沉积中心随沉积时期有从南-北-南-北不断迁移的变化趋势，即使在同一套盐岩层也存在着这一现象。盐岩与同期沉积的砂岩表现为长消关系，可以与生油岩共生。盐岩在油气运移中发挥油气盖层或侧向封堵层的双重作用，与断层、砂岩、泥岩造就了良好的生储盖配置关系。以四种类型的盐岩问成藏模式为主，在盐岩发育带富集了大量油气，它的周边地区为油气勘探有利目标区。     

裂隙岩体的固气耦合模型及其在岩盐储气库中的应用

在含裂隙的岩盐中建造地下天然气储库工程必须研究裂隙岩体的气体渗流规律,以确保地下储气库工程安全运行,防止天然气渗漏。提出了岩体和裂隙的变形场与天然气渗流场的耦合模型,并建立了有限元分析的数值解法,在建设地下天然气储库确定气库的运行气压时可提供一些依据,对评价天然气储库的稳定性有参考意义。     

高帮大断面硐室围岩稳定性及支护技术研究

小纪汗煤矿主排水泵房布置在复合岩层中,采用半圆拱型断面,宽6.04m,高8.92m,掘进断面50m2,为高帮大断面永久硐室,支护难度大、要求高。运用数值模拟方法分析得出了高帮大断面硐室围岩变形破坏特征为以两帮破坏为主的结论,提出了做好控顶工作的同时应着重加强帮部支护的设计思想。采用以高强锚杆、锚索为主体的锚网喷联合支护方案,有效地控制了围岩变形,收到了良好的支护效果。     

某地下水封洞库工程地质特性研究

地下水封洞库的主体建筑是深埋地下的地下洞室群,属于典型的地质工程.该文从分析岩性构造、水文地质工程地质特征与洞室的关系入手,综合评价了场区的工程地质特征,对类似的其他地下工程具有一定的借鉴意义.     

水溶开采岩盐溶腔形状的反演分析

在水溶采矿岩盐的过程中，溶腔的变形与发展直接关系到矿山生产的安全有序进行，掌握和了解溶腔形状的变化对指导生产具有重要的意义。对运城盐湖芒硝矿区1号井网按几种群井控制水溶开采方案进行了井口压力测试，并用有限元渗流反演分析法分析了该井网的溶腔形状。反演分析结果表明，该矿层的溶腔在平面上呈椭圆形，在铅垂方向上的高度大体相同，介于6-10cm之间；岩盐溶腔是矿层溶解和地应力综合作用的结果，且始终处于变形与破坏的动态变化之中。     

地下水封石油洞库水幕系统水力试验及水幕钻孔施工

水幕系统是地下水封储油库最为关键的部分,主要由水幕巷道、水幕孔、附加水幕孔、监测井和仪表井组成。水力试验成果是水幕系统评价的依据,而水幕孔的施工质量又是水力试验顺利和试验效果的保证。结合辽宁某地下水封洞库工程,阐明了水幕系统在施工期间的水文试验方法,分析了施工期间各水文试验的作用及其相关性;介绍了水幕钻孔施工技术。     

关于矿压对煤与瓦斯突出影响的研究

影响煤与瓦斯突出的因素较多,矿压对瓦斯突出的影响是其中一项重要的因素,也是现今矿山压力研究的一项新内容。文章通过对某工作面的分析,尝试性地解释了矿压对工作面煤与瓦斯突出的部分机理,并提出几点防治建议。     

深部洞室围岩分区破裂化的研究现状与分析

深部岩体工程在开挖洞室或巷道时,围岩的变形和破坏出现了一系列新的科学特征现象,如岩爆和围岩分区破裂化。其中,深部巷道围岩的分区破裂化现象与浅埋地下巷道开挖时在其洞周出现破裂区、塑性区和未扰动弹性区依次排列的现象有很大不同,这引起了国际上岩石力学工程领域专家学者的极大关注。本文根据国内外对分区破裂化研究现状,分析总结了分区破裂化现象的研究成果,并对该领域的研究方向进行了探讨。     

基于PLC的石油储运监控系统的研究

为了能够设计出便捷、可靠的石油储运监控系统,深入地研究了PLC在石油储运监控系统中的应用。首先,分析了石油储运监控系统的硬件设计,选择了智能阀设备,分析了监控系统的组成。然后,分析了PLC在石油储运监控系统中的应用,分析相关参数以及数据采集方式。最后研究了石油储运监控系统的软件设计。     

基于EROI与DEA方法的中国油气开采效率评价研究

油气行业是我国能源系统的重要支柱,对当前油气产业上游勘探开发环节进行综合效率评价具有重要意义。能源投入回报法(EROI)以净能源为分析重点,衡量能源开采效率；数据包络分析法(DEA)利用生产前沿面对比各决策单元的相对效率,评估各决策单元是否达到技术有效和规模有效。本文基于投入产出的角度,创新性地将两种方法结合在一起,对我国油气开采效率进行全面评价分析。结果显示,2003年-2017年间,我国EROI值总体呈上升趋势,且近几年增长速度加快；2015年后,我国油气开采行业的投入产出决策已实现相对优化。以上结果均证明我国油气开采效率正在不断提升,我国油气开采行业正处在良性发展之中,分析原因与天然气产量大幅提升、单位直接能耗以及油气勘探投资的减少有关。在未来,天然气将进一步发挥作用促进油气总产量的提升,勘探开发相关投资也将进一步增加,需要进行合理规划并有效利用行业投资,以保持高水平的勘探开发效率。