含水层储气库泥质岩盖层封气能力定量评价研究——以里坦凹陷D5区二叠系含水层构造为例 被引量：10

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作者 贾善坡 张辉 +5 位作者 林建品 魏强 刘团辉 毕扬扬 汤小琪 蒋素萍 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期79-86,共8页

含水层地下储气库的"盖层评价",目前国内外尚无统一的分级标准和评价方法。结合盖层岩石室内X衍射矿物测试和物性参数试验及可封性指数计算方法,对里坦凹陷D5区二叠系含水层储气库目标盖层进行了可封性评价。结果显示:泥质岩... 含水层地下储气库的"盖层评价",目前国内外尚无统一的分级标准和评价方法。结合盖层岩石室内X衍射矿物测试和物性参数试验及可封性指数计算方法,对里坦凹陷D5区二叠系含水层储气库目标盖层进行了可封性评价。结果显示:泥质岩盖层中黏土矿物含量偏低,平均含量为49.25%,非黏土矿物中石英含量丰富,平均含量达38.38%;盖层孔隙度平均值为13.76%,属于高孔隙型岩石,完好岩石试样的渗透率数量级为10-4m D,突破压力值大于38MPa;直接盖层厚度超过50m,其上还存在一段优质间接盖层,对物性封闭起到了重要的补充作用。综合分析表明:该区泥质岩盖层物性封闭能力优良,可封性较强,但其脆度较高,不利于储气库注气封存,应予以重视。 展开更多

关键词 含水层储气库 泥质岩盖层 封闭能力 突破压力 脆性

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考虑围压影响的盐岩弹塑性损伤本构模型研究 被引量：10

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作者 贾善坡 罗金泽 +2 位作者 杨建平 高敏 龚俊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1549-1556,1565,共9页

深入研究盐岩受力变形、破坏机制及力学模型,对于保证油气地下储库的安全和稳定具有十分重要的意义。以盐岩在多组围压下的三轴试验为基础,由热力学定律出发,将损伤引入到改进的摩尔-库仑(Mohr-Coulomb)准则中,提出了与围压相关的损伤... 深入研究盐岩受力变形、破坏机制及力学模型,对于保证油气地下储库的安全和稳定具有十分重要的意义。以盐岩在多组围压下的三轴试验为基础,由热力学定律出发,将损伤引入到改进的摩尔-库仑(Mohr-Coulomb)准则中,提出了与围压相关的损伤准则和塑性硬化函数,建立了一种能够描述盐岩力学特性的弹塑性损伤模型,该模型能够反映盐岩的塑性与损伤耦合、应变硬化-软化和围压影响。将研究成果与ABAQUS软件相结合,通过二次开发,编制了相应的计算程序。通过模拟盐岩室内三轴压缩试验表明,数值模拟曲线与试验曲线吻合较好,所建立的力学模型可以较好地描述盐岩在不同围压状态下的力学损伤发展、应变硬化-软化以及脆-塑性转换的力学特征。 展开更多

关键词 盐岩 围压 力学模型 损伤准则 改进摩尔-库仑准则

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考虑渗流-应力耦合作用的层状盐岩界面裂缝扩展模型研究 被引量：5

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作者 贾善坡 杨建平 +1 位作者 谭贤君 王越之 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期254-261,共8页

针对中国地下油气储库建设中所出现的含夹层盐岩问题,基于黏结裂缝模型,构建一种可以考虑层状盐岩地层界面启裂、裂隙扩展和流体渗漏的黏结单元,导出地层界面损伤演化方程、裂隙扩展准则以及缝内流体流动方程,建立考虑渗流-应力耦合作... 针对中国地下油气储库建设中所出现的含夹层盐岩问题,基于黏结裂缝模型,构建一种可以考虑层状盐岩地层界面启裂、裂隙扩展和流体渗漏的黏结单元,导出地层界面损伤演化方程、裂隙扩展准则以及缝内流体流动方程,建立考虑渗流-应力耦合作用的层状盐岩界面裂缝扩展模型,通过典型算例验证模型的有效性。研究层状盐岩地层界面启裂与裂隙扩展过程。研究结果表明:地层的渗透性和裂缝面漏失系数对地层界面裂隙扩展有明显影响,地层渗透性系数越小,地层开裂程度越大;而裂缝面漏失系数越大,地层开裂程度越弱,但流体渗漏程度加大。 展开更多

关键词 层状盐岩 储气库 裂缝扩展 渗漏 有限元

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高孔低渗泥岩渗流-损伤耦合模型与数值模拟 被引量：7

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作者 贾善坡 高敏 +1 位作者 于洪丹 龚俊 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期558-568,共11页

以泥岩高放废物处置库为研究背景,在室内试验和现场试验研究的基础上,以泥岩损伤为主线,研究开挖扰动对泥岩渗透性的影响规律,通过在渗流-应力耦合控制方程中引入损伤变量,建立泥岩的渗流-损伤耦合模型,完成了有限元程序的二次开发。对... 以泥岩高放废物处置库为研究背景,在室内试验和现场试验研究的基础上,以泥岩损伤为主线,研究开挖扰动对泥岩渗透性的影响规律,通过在渗流-应力耦合控制方程中引入损伤变量,建立泥岩的渗流-损伤耦合模型,完成了有限元程序的二次开发。对泥岩巷道由于开挖施工引起的围岩卸载以及支护过程进行数值模拟,探讨开挖扰动影响下围岩的损伤分布形态以及渗透性质的演化规律。研究结果表明:计算所得的渗透率分布规律与实测结果一致,渗透性扰动区近似为椭圆形,扰动区最大渗透率约为原岩的397倍,与工程实际相吻合。 展开更多

关键词 泥岩 开挖扰动区 渗透性演化 损伤 耦合

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考虑自愈合效应的泥岩巷道开挖扰动区渗透性反演分析 被引量：5

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作者 贾善坡 龚俊 +2 位作者 高敏 罗金泽 于洪丹 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1444-1454,共11页

泥岩自愈合特性是核废料库选址评价及储库安全稳定性分析的一项重要研究内容。以某泥岩高放废物处置库为研究背景,在室内和现场试验的基础上,采用指数模型建立了巷道围岩渗透性分布模型和裂隙渗透性自愈合模型;结合巷道围岩孔隙水压力... 泥岩自愈合特性是核废料库选址评价及储库安全稳定性分析的一项重要研究内容。以某泥岩高放废物处置库为研究背景,在室内和现场试验的基础上,采用指数模型建立了巷道围岩渗透性分布模型和裂隙渗透性自愈合模型;结合巷道围岩孔隙水压力的多年观测资料,通过建立能够反映实际施工过程的水-力耦合计算模型,采用精确罚函数法以及Nelder-Mead算法相结合的有限元优化反分析程序,对巷道围岩渗透性参数进行反演研究。结果表明:反演所得的围岩渗透系数量级与试验值量级均为10-12m/s,反演孔隙水压力值与实测值比较接近;围岩垂向渗透系数的扰动程度和范围明显大于水平向渗透系数,垂向渗透系数提高了2个数量级,扰动范围约为25 m,渗透性恢复到初始水平时间约需5 a。 展开更多

关键词 泥岩 开挖扰动区 自愈合 渗透性演化 反演

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基于结构异性比的含瓦斯煤渗透各向异性研究 被引量：10

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作者 亓宪寅 王威 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1030-1037,共8页

渗透率是煤层气生产中的重要参数,而原煤的结构异性导致其渗透率具有明显的方向性。假设煤体结构各向异性,建立基于结构异性比的煤体各向异性渗透模型,再进一步推导出瓦斯煤各向异性气–固耦合控制方程,并植入Comsol计算平台,系统研究... 渗透率是煤层气生产中的重要参数,而原煤的结构异性导致其渗透率具有明显的方向性。假设煤体结构各向异性,建立基于结构异性比的煤体各向异性渗透模型,再进一步推导出瓦斯煤各向异性气–固耦合控制方程,并植入Comsol计算平台,系统研究了煤体各向异性对气体扩散和渗透的影响。理论和数值研究结果表明:煤体结构异性比和平行层理方向渗透率与垂直层理方向渗透率的比值之间存在指数关系,结构异性比越大,则渗透率比值越大;恒定围压条件下,结构异性比随压力的增大而增大,平行层理方向的渗透率与垂直层理方向的渗透率比值也在增大;恒定围体积条件下,结构异性比随压力的增大而减小,平行层理方向的渗透率与垂直层理方向的渗透率比值也在减小;本文模型计算数据与渗透各向异性试验数据吻合度高,验证了本文模型的合理性,可适用恒定围岩应力、恒定储层体积等多种条件的渗透各向异性研究。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 结构异性比 解吸附效应 渗透模型 各向异性 气–固耦合

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力—化耦合作用下泥页岩井眼动态破坏分析 被引量：3

7

作者 朱宽亮 吴晓红 +2 位作者 贾善坡 吕方 肖志强 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第4期1052-1061,共10页

为进一步研究中深层硬脆性泥页岩在水化条件下的井眼失稳问题,基于泥页岩矿物组成、微观结构及力学试验研究,考虑泥页岩吸水扩散、强度弱化、化学势变化以及流体流动对固体变形的影响,建立了泥页岩井壁稳定流—固—化耦合模型,提出了模... 为进一步研究中深层硬脆性泥页岩在水化条件下的井眼失稳问题,基于泥页岩矿物组成、微观结构及力学试验研究,考虑泥页岩吸水扩散、强度弱化、化学势变化以及流体流动对固体变形的影响,建立了泥页岩井壁稳定流—固—化耦合模型,提出了模拟泥页岩井眼动态破坏过程方法,并应用建立的模型计算实例井井眼动态破坏过程。结果表明:开挖后井眼围岩渗流场的变化不足以引起井眼继续破坏,水化效应对井眼扩大率的影响起决定作用,井眼扩大率随钻井液浸泡时间的增大而增大。提出的模型可有效模拟硬脆性泥页岩井眼动态破坏过程,计算出的井眼动态破坏过程与实际钻井基本一致。 展开更多

关键词 硬脆性泥页岩 水化 钻井液浸泡 井壁稳定 动态破坏

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流-固-化耦合条件下硬脆性泥页岩井壁渐进破坏效应探讨 被引量：17

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作者 肖志强 贾善坡 +4 位作者 亓宪寅 戴永浩 吕方 贾陆锋 温曹轩 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2464-2480,共17页

通过对硬脆性泥页岩理化性能、微观结构和力学特性等室内试验和现场测试结果的分析,探讨泥页岩井眼失稳机制,在综合考虑泥页岩吸水扩散、压力传递、强度弱化以及固体变形之间相互耦合效应的基础上,建立泥页岩井壁稳定渗流-应力-化学耦... 通过对硬脆性泥页岩理化性能、微观结构和力学特性等室内试验和现场测试结果的分析,探讨泥页岩井眼失稳机制,在综合考虑泥页岩吸水扩散、压力传递、强度弱化以及固体变形之间相互耦合效应的基础上,建立泥页岩井壁稳定渗流-应力-化学耦合数学模型,并且根据修正的Drucker-Prager 破坏准则,以ABAQUS软件为求解器,编制计算程序,然后应用提出的耦合数学模型模拟了硬脆性泥页岩地层中井眼破坏的动态演化过程。研究结果表明:不同钻井液当量密度下井眼扩大率随着钻井液当量密度的增大而减小,适当的提高钻井液当量密度,有利于井壁保持稳定。若不考虑泥页岩水化效应,井眼钻开后便趋于稳定,渗流场的变化并不足以引起井眼继续破坏,而考虑泥页岩水化效应后,井眼扩大率随钻井液浸泡时间的增大而增大,水化效应对井眼扩大率的影响远大于渗流场,计算出的井眼渐进破坏过程与实际钻井情况基本一致。 展开更多

关键词 硬脆性泥页岩 水化 井壁稳定 钻井液浸泡 渐进破坏

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含水层构造改建地下储气库评价体系 被引量：14

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作者 贾善坡 郑得文 +4 位作者 金凤鸣 张辉 孟庆春 林建品 魏强 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期857-867,共11页

在调研国外含水层储气库建设和咨询专家的基础上,对含水层构造改建地下储气库的影响要素进行详细归类和分析,从选址技术、地质安全、社会环境以及经济性4个角度出发,选取23个基本评价指标,运用综合指标评价及层次分析法,构建含水层构造... 在调研国外含水层储气库建设和咨询专家的基础上,对含水层构造改建地下储气库的影响要素进行详细归类和分析,从选址技术、地质安全、社会环境以及经济性4个角度出发,选取23个基本评价指标,运用综合指标评价及层次分析法,构建含水层构造改建储气库的可行性评价体系。运用建立的评价体系对华北油田D5含水层区块的建库可行性进行评价。研究结果表明:二叠系含水层圈闭的综合评价值为7.2,处于"良"级,适宜改建储气库;奥陶系含水层圈闭的综合评价值为5.97,处于"差"级;评价结果与专家论证意见一致。 展开更多

关键词 含水层储气库 评价指标 层次分析法 评价体系

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煤层气解吸滞后定量分析模型 被引量：10

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作者 亓宪寅 杨典森 陈卫忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S2期475-481,共7页

针对煤解吸滞后过程解、吸附量和速度变化特征,提出了煤层气解吸滞后定量分析模型。根据煤解吸滞后现象分析,结合"墨水瓶"理论,通过引入滞后因子α,提出了煤吸附-解吸模型,揭示了煤吸附-解吸过程质量变化的解吸滞后机理;通过... 针对煤解吸滞后过程解、吸附量和速度变化特征,提出了煤层气解吸滞后定量分析模型。根据煤解吸滞后现象分析,结合"墨水瓶"理论,通过引入滞后因子α,提出了煤吸附-解吸模型,揭示了煤吸附-解吸过程质量变化的解吸滞后机理;通过比较解、吸附过程速度,提出了考虑煤基质吸附-解吸过程孔隙率变化的扩散方程,该方程中扩散系数直接可以反映吸附-解吸过程时间异步问题。基于Comsol计算平台,实现了煤层气解吸滞后定量分析模型的数值求解。数值模拟结果显示不同煤阶煤样的等温吸附实验数据验证了α值的合理性,拟合数据表明随煤阶提高,α值越大,解吸滞后程度越大;吸附-解吸过程中扩散系数的变化趋势相反,吸附过程中扩散系数随时间减小,吸附速率随时间减小,解吸过程中,其值随时间增大,解吸速率随时间增大,通过扩散系数得到的解、吸附速率变化趋势与实验室结果一致,证明了此参数的合理性,进而可用来分析解吸滞后现象在时间上的变化趋势。 展开更多

关键词 煤 解吸滞后 双扩散模型 滞后因子 扩散系数

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基于不同方向模量损失率的含瓦斯煤各向异性渗透模型 被引量：4

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作者 亓宪寅 李家卓 王威 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期635-643,共9页

煤是自然界中一种常见的沉积岩,它具有显著的各向异性特征。然而目前针对煤体渗透特性研究,多数学者为了简化问题,多假设煤体为各向同性材料,提出了相应的各向同性渗透模型。这类模型并不能完全反映含瓦斯煤气-固耦合真实工程和室内试... 煤是自然界中一种常见的沉积岩,它具有显著的各向异性特征。然而目前针对煤体渗透特性研究,多数学者为了简化问题,多假设煤体为各向同性材料,提出了相应的各向同性渗透模型。这类模型并不能完全反映含瓦斯煤气-固耦合真实工程和室内试验的实际情况。假设煤体为横观各向同性,推导出以不同方向模量损失率为关键参数的煤体各向异性渗透模型,在此基础上,推导出含瓦斯煤的气-固耦合控制方程,并植入Comsol计算平台,系统研究煤体各向异性对气体扩散和渗透的影响。理论和数值研究结果表明:不同方向的模量损失率R_i反映出煤体结构各向异性变化程度,若R_i不同,其煤体各方向渗透特性也不相同;煤体渗透率的改变主要受解吸附效应和有效应力作用双重影响,R_i反映了这两种效应对于渗透率的影响程度;单轴应变或位移控制边界条件下,水平方向的模量损失率R_1对于垂直方向的煤体渗透率改变量△k_z的影响程度大于对水平方向的煤体渗透率改变量△k_x的影响程度,垂直方向模量损失率R_3对△k_z的影响则弱于对于△k_x的影响。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 弹性模量损失率 解吸附效应 渗透模型 各向异性 气-固耦合

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