鹽巖中能源(石油和天然氣)地下儲存力學(xué)問題研究現(xiàn)狀及其發(fā)展

【摘要】：鹽巖作為石油和天然氣等戰(zhàn)略與商業(yè)地下儲存介質(zhì)在歐洲、美國和加拿大等國家獲得了廣泛的應(yīng)用。首先將鹽巖中能源儲存的相關(guān)力學(xué)問題的研究,劃分成4個發(fā)展階段:(1)20世紀(jì)60年初——簡單應(yīng)用階段。此階段利用采礦工程方面的力學(xué)知識和經(jīng)驗,對能源地下儲存的力學(xué)方面進行了簡單研究和應(yīng)用;(2)20世紀(jì)60年代中期到70年初——模型研究與應(yīng)用階段。此階段利用大型鹽巖試樣在實驗室進行模擬石油或天然氣儲存,研究鹽巖在儲存方面的力學(xué)特性;(3)20世紀(jì)70年代末到90年代中期——數(shù)值模擬計算階段。此階段利用有限元技術(shù),結(jié)合鹽巖的試驗結(jié)果,模擬能源儲存過程,進行儲存力學(xué)方面模擬計算與分析研究;(4)20世紀(jì)90年代中期直到現(xiàn)在——損傷模型設(shè)計階段。結(jié)合鹽巖的損傷與損傷恢復(fù)特性及其試驗研究,提出了鹽巖的幾個損傷與損傷恢復(fù)本構(gòu)模型。利用這些模型,使儲存庫的力學(xué)特性得到了更充分的發(fā)揮;同時對每個階段的研究情況進行了分析,重點指出了每一個階段的主要代表人物及其主要研究成果;其次,對鹽巖的本構(gòu)方程進行了系統(tǒng)總結(jié)與評價,指出了各類本構(gòu)方程的建立依據(jù)與工程應(yīng)用特點,重點介紹了Norton材料模型和Hou/Lux鹽巖損傷與損傷恢復(fù)本構(gòu)模型,并指出了這兩種計算模型的優(yōu)缺點;最后提出了今后鹽巖研究的主要發(fā)展趨勢。 【作者單位】： 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)重點實驗室 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)重點實驗室 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)重點實驗室
【關(guān)鍵詞】： 巖石力學(xué) 鹽巖 能源儲存 本構(gòu)模型 蠕變 損傷 恢復(fù)
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(5043050,50274065) 中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所前沿領(lǐng)域基礎(chǔ)性研究基金資助項目(Q110205)
【分類號】：P618.13
【正文快照】： 1引言由于鹽巖在低滲透性、損傷與損傷自我恢復(fù)等方面與其他巖石相比,有著顯著的優(yōu)點,在能源地下儲存和核廢料處置方面有著重要的工業(yè)應(yīng)用背景[1,2]。正是由于能源和廢棄物等地下(鹽巖)儲存或處置具有這樣巨大的工業(yè)、戰(zhàn)略儲存等應(yīng)用背景。近50 a來(從1955年開始),特別是近30

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鹽巖儲庫區(qū)地面沉降預(yù)測與控制研究現(xiàn)狀與展望    陳雨;李曉;

注采與儲存過程儲油鹽穴溶腔內(nèi)溫度變化研究    宋傳亮;譚羽非;

鹽巖流變特性及鹽腔長期穩(wěn)定性研究進展    周宏偉;王春萍;丁靖洋;張淼;

交變氣壓風(fēng)險條件下層狀鹽巖地下儲氣庫注采氣大型三維地質(zhì)力學(xué)試驗研究    張強勇;陳旭光;張寧;劉德軍;段抗;賈超;劉健;

鹽巖密集儲庫群布置方式優(yōu)化及連鎖破壞研究    程麗娟;李仲奎;徐彬;楊強;

金壇鹽巖儲氣庫運營模型試驗研究    戴永浩;陳衛(wèi)忠;楊春和;譚賢君;姜小蘭;

鹽巖地下儲氣庫風(fēng)險分級機制初探    賈超;張強勇;張寧;劉健;李術(shù)才;楊春和;

鹽巖地下油氣儲庫運營期風(fēng)險的故障樹分析    李媛;張強勇;賈超;劉健;李術(shù)才;楊春和;

井噴失控條件下鹽巖儲庫穩(wěn)定性分析    馬林建;劉新宇;許宏發(fā);楊石剛;王子甲;

鹽巖儲庫區(qū)地面沉降預(yù)測與控制研究現(xiàn)狀與展望    陳雨;李曉;

巖鹽彈塑性損傷耦合機理及對其溶蝕特性的影響    房敬年

鹽巖儲氣庫運營期穩(wěn)定性研究    王新勝

層狀鹽巖體儲氣庫建造及運行穩(wěn)定性研究    莫江

鹽巖地下儲氣庫注采氣壓變化的三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗與數(shù)值計算分析研究    劉德軍

基于隨機力學(xué)的鹽巖地下儲氣庫可靠性分析    沈鑫

鹽巖地下油氣儲庫風(fēng)險分析與評估研究    李媛

鹽巖地下儲氣庫（群）運營期可靠度計算及風(fēng)險評估    劉家濤

層狀鹽巖應(yīng)力和位移解析    胡偉偉

巖鹽變形特性的試驗研究    劉新榮,姜德義,余海龍,馬建春

應(yīng)力水平及加載路徑對鹽巖時效的影響    楊春和,白世偉,吳益民

四川地區(qū)鹽巖蠕變規(guī)律研究    劉繪新,張鵬,蓋峰

鹽巖沖擊特性試驗研究    吳文,徐松林,楊春和,白世偉

巖鹽沖擊過程本構(gòu)關(guān)系和狀態(tài)方程研究    吳文,徐松林,楊春和,白世偉,鄭發(fā)金

巖鹽流變特性與工程應(yīng)用研究    邱賢德,邵明康,張?zhí)m,姜永東

錦屏綠片巖分級卸荷流變規(guī)律研究    石振明;張力;

錦屏大理巖卸荷流變變形特性試驗    閆子艦;夏才初;

固井工程中鹽膏層蠕變危害分析    劉超;周訓(xùn)耀;

應(yīng)變軟化擴容對含隨機缺陷巖石的漸進變形及破壞前兆特征的影響    王學(xué)濱;

巖石流變力學(xué)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展方向    張堯;熊良宵;

巖鹽溶腔圍巖應(yīng)力分布規(guī)律的有限元分析    劉新榮,姜德義,許江,鮮學(xué)福

巖鹽的蠕變損傷破壞分析    邱賢德,姜永東,閻宗嶺,莊乾城

用于核廢料處理的巖鹽溶腔力學(xué)特性    劉新榮;鐘祖良;

鹽巖時效特性實驗研究與理論分析    楊春和,高小平,吳文

車輛載荷作用下巖鹽公路振動衰減分析    劉奉喜,劉建坤,房建宏,郭大華

用于核廢物處置的巖鹽溶腔力學(xué)特性研究    劉新榮;鐘祖良;張永興;錢七虎;

震動波在煤巖介質(zhì)中傳播特性的模擬研究    劉彪;陸菜平;竇林名;劉輝;杜斌斌;

巖石類材料粘彈塑性損傷本構(gòu)模型及其應(yīng)用    萬玲

鉆井工程中鹽膏層井眼縮徑的數(shù)值模擬及最佳工程設(shè)計研究    王香增

混凝土類材料沖擊本構(gòu)特性的SHPB技術(shù)及Lagrange反解法的研究    朱玨

石膏角礫巖非線性流變模型研究及有限元分析    宋飛

誘導(dǎo)條件下節(jié)理巖體流變斷裂理論與應(yīng)用研究    袁海平

鹽巖力學(xué)特性及其在儲氣庫建設(shè)中的應(yīng)用研究    陳鋒

巖體流變特性的試驗研究及模型參數(shù)辨識    丁秀麗

復(fù)雜條件下隧道支護體時效可靠性及風(fēng)險管理研究    賈劍青

鹽巖的靜、動力學(xué)特性實驗研究與理論分析    吳文

考慮巖鹽應(yīng)力與溶解耦合效應(yīng)的鹽腔溶腔機理研究    湯艷春

巖鹽溶腔擴展的數(shù)值模擬及三維顯示    趙順柳

深部巖體非線性蠕變規(guī)律的研究    齊珺

軟土蠕變特性研究及其在橋臺樁基工程中的應(yīng)用    肖燕

深層鹽膏層安全鉆井技術(shù)應(yīng)用研究    徐廣飛

車輛荷載作用下含孔洞巖鹽路基穩(wěn)定性的無網(wǎng)格分析    楊學(xué)英

流變地層套管擠毀失效機理研究    曾德智

與TBM相關(guān)的主要工程地質(zhì)問題研究    尹俊濤

開灤呂家坨礦巷道圍巖蠕變規(guī)律數(shù)值模擬的研究    張傳成

含高鹽份泥巖夾層的鹽巖蠕變特性及油氣儲庫穩(wěn)定性研究    郤保平

層狀巖鹽儲庫氣體滲漏固氣耦合模型及儲庫穩(wěn)定性研究    趙延林

可靠度響應(yīng)面有限元及其工程應(yīng)用    徐軍,鄭穎人

用3D-Sigma分析巖鹽溶腔圍巖地應(yīng)力場    任松,姜德義,劉新榮,劉春

三軸應(yīng)力狀態(tài)下巖鹽力學(xué)性質(zhì)試驗研究    劉新榮,鮮學(xué)福,馬建春

鈣芒硝鹽巖力學(xué)特性的研究    徐素國,郤保平,梁衛(wèi)國,趙陽升

隧道及地下工程建設(shè)中的風(fēng)險管理研究進展    黃宏偉;

鈣芒硝鹽巖物理力學(xué)特性研究    徐素國;梁衛(wèi)國;趙陽升;

層狀鹽巖溶腔儲氣庫長期運行穩(wěn)定性研究    郤保平;趙陽升;

鹽巖地下儲庫洞室收縮形變分析    丁國生;楊春和;張保平;謝萍;張昱文;

基于ANSYS概率設(shè)計系統(tǒng)的邊坡穩(wěn)定概率分析    吳應(yīng)祥;劉東升;宋強輝;

巖鹽溶腔穩(wěn)定性的非線性大變形分析    陶連金,姜德義

巖體破壞的非線性理論研究及應(yīng)用    許傳華

材料非線性模型的進化識別方法研究    楊成祥

鹽巖的靜、動力學(xué)特性實驗研究與理論分析    吳文

層狀鹽巖變形機理及非線性蠕變本構(gòu)模型    王安明

大型地下洞室群工程穩(wěn)定性風(fēng)險評估系統(tǒng)及其應(yīng)用研究    李景龍

軸對稱橫觀各向同性層狀彈性體系半空間問題的研究    栗振鋒

巖土參數(shù)隨機場特性及最優(yōu)估計研究    鐘文華

隧道工程風(fēng)險分析方法及工期損失風(fēng)險研究    張少夏

考慮壩基材料參數(shù)隨機場的重力壩可靠度計算    楊懷

固體推進劑類粘彈性材料結(jié)構(gòu)可靠性分析    孫金云

含高鹽份泥巖夾層的鹽巖蠕變特性及油氣儲庫穩(wěn)定性研究    郤保平

層狀巖鹽儲庫氣體滲漏固氣耦合模型及儲庫穩(wěn)定性研究    趙延林

新型巖土相似材料的研制及在分岔隧道模型試驗中的應(yīng)用    李勇

鹽巖非線性蠕變損傷本構(gòu)模型研究    王者超

層狀鹽巖力學(xué)特性試驗研究及其理論分析    劉江

地下儲氣庫建設(shè)技術(shù)研究現(xiàn)狀及建議    肖學(xué)蘭;

交變氣壓風(fēng)險條件下層狀鹽巖地下儲氣庫注采氣大型三維地質(zhì)力學(xué)試驗研究    張強勇;陳旭光;張寧;劉德軍;段抗;賈超;劉健;

鹽巖儲氣庫運營期時變可靠度計算及風(fēng)險分析    賈超;劉家濤;張強勇;沈鑫;李術(shù)才;劉健;楊春和;

鹽巖蠕變相似模型及相似材料研究    任松;郭松濤;姜德義;楊春和;

鹽巖地下儲備庫引發(fā)地表沉陷事故的風(fēng)險分析    井文君;楊春和;孔君鳳;紀(jì)文棟;

井噴失控條件下鹽巖儲庫穩(wěn)定性分析    馬林建;劉新宇;許宏發(fā);楊石剛;王子甲;

基于風(fēng)險動態(tài)評估與控制的巖溶隧道施工許可機制    許振浩;李術(shù)才;李利平;陳軍;石少帥;

水平井連通水溶開采過程中流場的數(shù)值模擬    岳廣義;梁衛(wèi)國;

鹽巖儲氣庫適用性評價標(biāo)準(zhǔn)的研究    韓琳琳;廖鳳琴;蔣小權(quán);陳劍文;

不同腔形下鹽巖儲庫區(qū)地表最大變形預(yù)計新方法    陳雨;李曉;侯正猛;赫建明;馬超鋒;

鹽巖地下儲氣庫風(fēng)險分析的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型    李鑫晶;周宏偉;王春萍;郜海蓮;江文俊;

超深地層鹽巖地下儲氣庫可行性研究    馬洪嶺

炭質(zhì)頁巖隧道軟弱破碎圍巖大變形機理與控制對策及其應(yīng)用研究    劉欽

鹽巖儲氣庫建腔期流場實驗研究及數(shù)值模擬    霍琰

考慮蠕變特性的鹽巖相似模型及相似材料試驗研究    郭松濤

基于隨機力學(xué)的鹽巖地下儲氣庫可靠性分析    沈鑫

鹽巖地下油氣儲庫風(fēng)險分析與評估研究    李媛

鹽巖地下儲氣庫（群）運營期可靠度計算及風(fēng)險評估    劉家濤

超大斷面軟弱破碎圍巖隧道施工過程優(yōu)化及其應(yīng)用研究    原小帥

鹽巖溶腔水平儲庫溶解建造過程實驗與數(shù)值模擬    岳廣義

巖溶地區(qū)既有地鐵線路安全評估體系研究    趙公明

強沖擊載荷下巖石本構(gòu)關(guān)系研究    高文學(xué),楊軍,黃風(fēng)雷

高應(yīng)變率下的礦巖特性研究    于亞倫,金科學(xué)

巖鹽的蠕變損傷破壞分析    邱賢德,姜永東,閻宗嶺,莊乾城

高應(yīng)變率下巖石動態(tài)本構(gòu)關(guān)系試驗研究現(xiàn)狀    喬河，王樹仁

Lagrange分析方法及其新進展    唐志平

雙磁場IMPS粒子速度測試系統(tǒng)    唐志平,胡曉軍,廖香麗,奉孝中

荊丘油田套管變形機理及防治方法    張先普,練章華,王鋼,何明燭,衛(wèi)玉祥

巖鹽力學(xué)特性的剛性實驗研究    周時光，陽友奎，李曉東

Bukit Timah花崗巖的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系    尚嘉蘭,沈樂天,趙宇輝,趙堅

鹽巖應(yīng)力松弛效應(yīng)的研究    楊春和,殷建華

沖擊載荷下花崗巖的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系    何翔;信禮田;李占田;劉建武;蘇敏;吳文學(xué);

鹽巖蠕變特性的測井分析研究    劉蔚;肖立志;謝然紅;朱宇清;

基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的巖石損傷本構(gòu)模型研究及其參數(shù)探討    石崇;蔣新興;朱珍德;郝振群;

循環(huán)載荷作用下鹽巖力學(xué)特性響應(yīng)研究    高紅波;梁衛(wèi)國;徐素國;張傳達(dá);楊曉琴;

基于直剪試驗的金壇鹽巖力學(xué)特性研究    姚院峰;楊春和;紀(jì)文棟;

含弱面砂巖非線性黏彈塑性流變模型研究    張治亮;徐衛(wèi)亞;王如賓;張玉;

基于微觀試驗的云母石英片巖蠕變損傷變量研究    陳文玲;趙法鎖;弓虎軍;

巖鹽蠕變行為的宏細(xì)觀損傷特性試驗研究    楊典森;陳衛(wèi)忠;楊建平;李術(shù)才;

《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》征稿簡則    本刊編輯部;

《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》征稿簡則    本刊編輯部;

典型錨桿支護巷道軟弱夾層頂板力學(xué)模型研究    劉安秀;曹朋;陳斌;

全長注漿錨桿的解析本構(gòu)模型研究    朱訓(xùn)國;楊慶;欒茂田;

巖石力學(xué)與巖石工程學(xué)科發(fā)展研究    徐嘉謨;方祖烈;伍法權(quán);馮夏庭;楊強;鄔愛清;何滿潮;程良奎;宋勝武;黃潤秋;蔡美峰;王明洋;

前言    鄭炳旭;

中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會章程    

前言    錢七虎;

編者的話    

前言    崔政權(quán);

序    

巖石力學(xué)中的分形研究    謝和平;鞠楊;

關(guān)于巖石力學(xué)有限元程序發(fā)展的若干思考    王泳嘉;宋文洲;

我國科學(xué)家接任國際巖石力學(xué)學(xué)會主席    記者 劉莉

做好領(lǐng)軍人 挺進新高地    本報見習(xí)記者 李玉清

汕頭市巖石力學(xué)與工程學(xué)會產(chǎn)生新一屆理事會    廣東建設(shè)報記者 鄧新靈　通訊員 善健

破解巖石力學(xué)與巖土工程難題    記者 楊念明　通訊員 陳繼榮 實習(xí)生 羅璇

謝和平：路在腳下    趙亞輝

巴西：互助關(guān)系上的典范    中國駐巴西使館科技參贊 莫鴻鈞

廣東探討土木建筑工程質(zhì)量    本報記者 陳果

王家山煤礦重現(xiàn)生機    陳樹森

知名專家學(xué)者云集金城探討城市地質(zhì)災(zāi)害防治    記者 韓紅新

蔡鏡侖：教學(xué)科研齊頭并進    

含瓦斯煤巖本構(gòu)模型與失穩(wěn)規(guī)律研究    王登科

巖石力學(xué)損傷和流變本構(gòu)模型研究    韋立德

散體變形理論及挖掘過程動態(tài)仿真的研究    計三有

復(fù)合材料高精度宏-細(xì)觀統(tǒng)一本構(gòu)模型及其應(yīng)用研究    孫志剛

中密度纖維板粘彈性研究    袁納新

非飽和原狀土土—水特征曲線及本構(gòu)模型的研究    金旭

注采氣過程中地下鹽巖儲氣庫可用性研究    趙克烈

巖石蠕變本構(gòu)模型的辨識及應(yīng)用    劉文彬

IC10合金的力學(xué)性能試驗及本構(gòu)模型研究    張宏建

基于橢圓形微裂紋變形與擴展的準(zhǔn)脆性巖石細(xì)觀損傷—滲流耦合本構(gòu)模型    曹林衛(wèi)

石膏蠕變特性及礦房礦柱長期穩(wěn)定性研究    張仰強

壓實黃土流變特性及其工程應(yīng)用研究    寇亞飛

四渡河懸索橋隧道錨圍巖的蠕變研究    羅莉婭

深部巖體的蠕變損傷特性研究    趙寶云

加筋土結(jié)構(gòu)本構(gòu)模型研究    龔羊慶

金屬材料的棘輪行為研究    劉宇杰

云南泥炭、泥炭質(zhì)土的力學(xué)特性及本構(gòu)模型研究    熊恩來

黃土地區(qū)新老路基交接處不均勻沉降機理研究    黎太平

溫度周期變化作用下大理巖宏細(xì)觀力學(xué)變形試驗研究    方榮

FRP約束混凝土的分析與本構(gòu)模型    黃羽立