[發(fā)明專利]確定充填節(jié)理巖石壓密所需最小循環(huán)加卸載次數(shù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810323908.4
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108760598B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王環(huán)玲;姜自華;徐衛(wèi)亞;劉士奇;向志鵬;沙聰;蘇佳盼
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N33/24
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 吳飛

本發(fā)明公開一種確定充填節(jié)理巖石壓密所需最小循環(huán)加卸載次數(shù)的方法，包括下述步驟：制備充填節(jié)理巖石試樣；對試樣進(jìn)行多次循環(huán)加卸載實(shí)驗(yàn)，每次循環(huán)加卸載后，測量試樣在不同圍壓不同滲壓下的氣體滲透率、并繪制不同滲壓下試樣的氣體滲透率隨圍壓循環(huán)加卸載的變化曲線；繪制試樣的氣體滲透率隨循環(huán)加卸載次數(shù)的變化曲線，并進(jìn)行曲線擬合；通過擬合函數(shù)預(yù)測更多次循環(huán)加卸載后充填節(jié)理巖石的滲透率，當(dāng)?shù)趇次循環(huán)加卸載后充填節(jié)理巖石滲透率減小率大于80％，則認(rèn)為充填節(jié)理巖石密實(shí)度基本穩(wěn)定，對應(yīng)的循環(huán)加卸載次數(shù)即為巖石壓密所需最小循環(huán)加卸載次數(shù)。該方法簡單、快捷、經(jīng)濟(jì)，可以大大提高儲油、儲氣、儲水相關(guān)工程的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種確定充填節(jié)理巖石壓密所需最小循環(huán)加卸載次數(shù)的方法，屬于巖石工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

充填節(jié)理巖石廣泛分布于石油地下儲油庫、天然氣地下儲氣和大壩基巖中。儲油庫儲油-放油、地下儲氣庫儲氣-放氣和大壩蓄水-泄水過程的力學(xué)行為本質(zhì)上是對充填節(jié)理巖石的循環(huán)加卸載過程，充填節(jié)理巖石中一般存在裂隙，在循環(huán)加卸載過程中裂隙的形態(tài)結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化、影響巖石的密實(shí)程度，而巖石的密實(shí)程度直接影響儲油、儲氣或儲水的穩(wěn)定性，當(dāng)巖石較密實(shí)時(shí)，儲存的穩(wěn)定性較好。

實(shí)際工作中，如可以提前獲知進(jìn)行多少次循環(huán)加卸載過程后，充填節(jié)理巖石可達(dá)到穩(wěn)定密實(shí)程度，則可預(yù)先多次進(jìn)行儲油-放油、地下儲氣庫儲氣-放氣和大壩蓄水-泄水過程，使石油地下儲油庫、天然氣地下儲氣和大壩基巖達(dá)到穩(wěn)定密實(shí)程度后再進(jìn)行長久儲存。

因此，正確認(rèn)識循環(huán)加卸載后充填節(jié)理巖石的密實(shí)程度變化對于相關(guān)工程的長期安全是至關(guān)重要的。目前尚未有如何確定充填節(jié)理巖石壓密所需最小循環(huán)加卸載次數(shù)的相關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種簡單、便捷地確定充填節(jié)理巖石壓密所需最小循環(huán)加卸載次數(shù)的方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的確定充填節(jié)理巖石壓密所需循環(huán)加卸載次數(shù)的方法，包括下述步驟：

步驟1，制備充填節(jié)理巖石試樣；

步驟2，對試樣進(jìn)行多次循環(huán)加卸載實(shí)驗(yàn)，每次循環(huán)加卸載后，測量試樣在不同圍壓不同滲壓下的氣體滲透率、并繪制不同滲壓下試樣的氣體滲透率隨圍壓循環(huán)加卸載的變化曲線；

步驟3，繪制不同滲壓下試樣的氣體滲透率隨循環(huán)加卸載次數(shù)的變化曲線，并進(jìn)行曲線擬合；

步驟4，通過步驟3得到的擬合函數(shù)預(yù)測更多次循環(huán)加卸載后充填節(jié)理巖石的滲透率，定義充填節(jié)理巖石滲透率減小率其中，k₀和k_i分別為充填節(jié)理巖石試樣第0次及第i次循環(huán)加卸載后的氣體滲透率，i＝1、2、3、4…；當(dāng)n大于80％，則認(rèn)為充填節(jié)理巖石密實(shí)度基本穩(wěn)定，對應(yīng)的循環(huán)加卸載次數(shù)即為巖石壓密所需最小循環(huán)加卸載次數(shù)。

上述步驟1中，充填節(jié)理巖石試樣的制備方法為：在所研究工程現(xiàn)場典型充填節(jié)理巖石選取試樣，加工成同樣的大小及形狀結(jié)構(gòu)；其中，同一組充填節(jié)理巖體試樣的充填節(jié)理分布特征近似一致。

上述步驟2中，通過下述方法測量試樣在不同圍壓不同滲壓下的氣體滲透率：將充填節(jié)理巖石試樣放入壓力室中，按照從小到大的加載次序逐級施加圍壓，并按照從大到小的卸載次序逐級減小圍壓；待每一級圍壓穩(wěn)定后，按照滲壓從低到高的順序依次測量該級圍壓不同滲壓下的充填節(jié)理巖石試樣的氣體滲透率。

較優(yōu)的，步驟3中，采用指數(shù)函數(shù)對充填節(jié)理巖石試樣的氣體滲透率隨循環(huán)加卸載次數(shù)的變化曲線進(jìn)行擬合。

進(jìn)一步的，步驟4中，通過步驟3得到的擬合函數(shù)預(yù)測不同滲壓下更多次循環(huán)加卸載后充填節(jié)理巖石的滲透率，計(jì)算不同滲壓下充填節(jié)理巖石滲透率減小率n，當(dāng)不同滲壓下n均大于80％，則認(rèn)為充填節(jié)理巖石密實(shí)度基本穩(wěn)定，對應(yīng)的循環(huán)加卸載次數(shù)即為巖石壓密所需最小循環(huán)加卸載次數(shù)。