《層狀鹽巖溶腔儲庫原位溶浸建造理論與技術》以層狀鹽巖水平型溶腔油氣儲庫建造技術與穩(wěn)定運營作為研究目標，通過試驗研究、理論分析以及數(shù)值模擬等方法，對層狀鹽巖與夾層的力學特性、溶解特性、鹽巖強度理論以及儲庫在建造和運營期間的穩(wěn)定性進行系統(tǒng)研究。與已出版的相關書籍相比，《層狀鹽巖溶腔儲庫原位溶浸建造理論與技術》突破了以往的研究內(nèi)容，不局限于層狀鹽巖在單物理場的破壞，而更多關注了層狀鹽巖及夾層在多場耦合作用下的溶解特性與破壞機理，并且發(fā)展了層狀鹽巖破壞強度理論，建立了適用范圍更廣的破壞準則，同時系統(tǒng)地闡述了層狀鹽巖溶腔破壞的影響因素，為保證層狀鹽巖溶腔穩(wěn)定性給出了更可靠的理論依據(jù)。
《層狀鹽巖溶腔儲庫原位溶浸建造理論與技術》適用于鹽類礦床開采與地下鹽巖溶腔油氣儲庫建造工程領域的研究生及工程技術人員閱讀參考。
《層狀鹽巖溶腔儲庫原位溶浸建造理論與技術》圍繞層狀鹽巖礦床中，建造地下大型鹽巖溶腔儲庫的基礎理論與技術，除緒論外，分6章內(nèi)容進行介紹說明。第2章為層狀鹽巖溶解特性，主要通過試驗研究層狀鹽巖中常見易溶與難溶兩類鹽巖，在不同濃度、溫度以及溶液運動狀態(tài)下的靜、動溶解特性；第3章為層狀鹽巖力學特性，通過試驗研究鹽巖與常見石膏、鈣芒硝夾層在不同條件下的強度、變形及長期蠕變特性；第4章為溶浸作用下層狀鹽巖細觀結構演化，借助實驗室特有的顯微CT試驗設備，對石膏與鈣芒硝夾層在不同溶浸條件下，內(nèi)部細觀結構演化特征進行分析，借此分析層狀鹽巖儲庫在溶解建造中的損傷與弱化失穩(wěn)機理；第5章為三剪能量屈服準則與層狀鹽巖界面穩(wěn)定性，以夾層界面為主要研究對象，進行不同邊界與運行條件下界面的穩(wěn)定性特征分析；第6章為層狀鹽巖大型溶腔建造工藝與技術，以發(fā)明專利技術為主，介紹大型水平儲庫建造工藝技術，并進行了水平溶腔儲庫建造過程中THMC多場耦合數(shù)值模擬；第7章為層狀鹽巖大型溶腔應用及其穩(wěn)定性分析，重點介紹作為儲氣庫運行過程中，不同工況條件下儲氣庫整體穩(wěn)定性與失穩(wěn)臨界條件。
鹽類礦床是在適宜的地質(zhì)與氣候條件下，含氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽等不同來源的鹽類物質(zhì)的水鹽體系通過蒸發(fā)、濃縮、結晶、沉積甚至變形等長期的自然地質(zhì)作用，形成的天然鹵水或固體化學沉積礦床。由于含有人類日常生活的必需品（氯化鈉），鹽類礦床的開采利用歷史悠久；而其他鹽類礦物（硫酸鈉、氯化鉀、碳酸鈉等）又是重要的化工原料，因此早被廣泛開發(fā)與利用。由于地下鹽類礦床特殊地質(zhì)條件及其孔隙率低、蠕變性強、能夠損傷自愈合等優(yōu)良的物理力學特性，自20世紀七八十年代以來，鹽類礦床開采后形成的巨型溶腔還是石油、天然氣地下儲存與廢物處置的理想場所，并在國際上也有廣泛應用。
我國自2000年以來，隨“西氣東輸”工程在長江三角洲建立地下儲氣庫的需要，開始在江蘇金壇為代表的地下層狀鹽巖溶腔中建造儲氣庫；與此同時，針對我國鹽巖礦床地質(zhì)特征及其儲庫建造方式，如何快速溶解建造大型地下溶腔儲庫等技術問題也開始被重視并研究。太原理工大學原位改性采礦理論與技術創(chuàng)新團隊，于2000年始先后在多個國家青年基金、面上基金、國家杰出青年基金，中國石油天然氣股份有限公司西氣東輸管道公司，以及中國石化集團江蘇石油勘探局等項目資助下，針對我國鹽巖礦床含夾層、呈層狀的特殊地質(zhì)條件特性，完成了一系列關于鹽類礦床溶解特性、力學特性、蠕變特性、大型溶腔溶解流場特征、夾層溶解與力學特性、大型溶腔儲庫穩(wěn)定性等內(nèi)容的研究；并于2005年發(fā)明了“鹽巖礦床水平峒室型油氣儲庫及其建造方法”并獲專利（CN100392209C），2015年又發(fā)明了“一種水平鹽巖溶腔儲庫的建造方法”并獲專利（CN104675433B）。20年來，課題組圍繞層狀鹽巖礦床地下大型溶腔儲庫建造理論與技術持續(xù)不斷進行研究，取得了一定的階段性研究成果。
本書圍繞層狀鹽巖礦床中，建造地下大型鹽巖溶腔儲庫的基礎理論與技術，除緒論外，分6章內(nèi)容進行介紹說明。第2章為層狀鹽巖溶解特性，主要通過試驗研究層狀鹽巖中常見易溶與難溶兩類鹽巖，在不同濃度、溫度以及溶液運動狀態(tài)下的靜、動溶解特性；第3章為層狀鹽巖力學特性，通過試驗研究鹽巖與常見石膏、鈣芒硝夾層在不同條件下的強度、變形及長期蠕變特性；第4章為溶浸作用下層狀鹽巖細觀結構演化，借助實驗室特有的顯微CT試驗設備，對石膏與鈣芒硝夾層在不同溶浸條件下，內(nèi)部細觀結構演化特征進行分析，借此分析層狀鹽巖儲庫在溶解建造中的損傷與弱化失穩(wěn)機理；第5章為三剪能量屈服準則與層狀鹽巖界面穩(wěn)定性，以夾層界面為主要研究對象，進行不同邊界與運行條件下界面的穩(wěn)定性特征分析；第6章為層狀鹽巖大型溶腔建造工藝與技術，以發(fā)明專利技術為主，介紹大型水平儲庫建造工藝技術，并進行了水平溶腔儲庫建造過程中THMC多場耦合數(shù)值模擬；第7章為層狀鹽巖大型溶腔應用及其穩(wěn)定性分析，重點介紹作為儲氣庫運行過程中，不同工況條件下儲氣庫整體穩(wěn)定性與失穩(wěn)臨界條件。
本書是課題組多年來一起努力攻關的成果結晶，凝聚了徐素國、高紅波、于艷梅、楊曉琴、郝鐵生、張傳達、于偉東、孟濤、曹孟濤、李寧、楊玉良等多名博士、碩士研究生的辛勤工作與汗水，也飽含著學科方向創(chuàng)始人趙陽升教授的原位改性采礦理論與技術的思想精髓。希望本書的出版對我國層狀鹽巖礦床高效安全溶浸開采與地下大型溶腔油氣儲庫建造提供一定的理論與技術指導。
在著作撰寫過程中，參閱了國內(nèi)外相關專業(yè)的大量文獻，在此向所有論著作者表示誠摯的謝意！
本書是在國家自然科學基金（50304011，50874078，51225404）以及三晉學者支持計劃的資助下完成的，在此對上述資助單位表示真誠的感謝！
最后，感謝在著作完成過程中給予了支持和幫助的所有朋友和家人！
由于作者水平有限，疏漏及不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。
前言
第1章 緒論
1．1 鹽類礦床水溶開采及溶腔應用
1．1．1 鹽類礦床
1．1．2 鹽類礦床水溶開采
1．1．3 鹽巖溶腔應用
1．2 層狀鹽巖礦床特征及其成因
1．3 鹽巖溶腔原位溶浸建造理論與技術
第2章 層狀鹽巖溶解特性
2．1 引言
2．2 鹽巖溶解機理
2．3 易溶鹽巖溶解特性
2．3．1 NaCl鹽巖溶解特性
2．3．2 無水芒硝（Na2SO4）鹽巖動態(tài)溶解特性
2．4 難溶鹽巖溶解特性
2．5 本章小結
第3章 層狀鹽巖物理力學特性
3．1 引言
3．2 層狀鹽巖常規(guī)力學特性
3．2．1 純鹽巖、夾層以及層狀鹽巖單軸壓縮力學特性
3．2．2 夾層賦存特征對層狀鹽巖單軸壓縮力學特性影響因素分析
3．2．3 純鹽巖、夾層以及層狀鹽巖三軸壓縮力學特性對比分析
3．2．4 鈣芒硝鹽巖剪切力學特性
3．2．5 循環(huán)載荷作用下鹽巖力學特性
3．3 鹽巖及夾層在特殊條件下的力學特性
3．3．1 損傷鹽巖高溫再結晶剪切特性
3．3．2 鹽溶液浸泡作用下石膏巖力學特性
3．3．3 高溫鹽溶液浸泡作用下石膏巖力學特性
3．4 鹽巖蠕變特性
3．4．1 鹽巖蠕變特性概述
3．4．2 溶浸-應力耦合作用下鈣芒硝鹽巖蠕變特性
3．5 本章小結
第4章 溶浸作用下層狀鹽巖細觀結構演化
4．1 引言
4．2 細觀結構演化影響因素
4．3 鹽溶液作用下石膏巖的細觀結構
4．3．1 試驗設備
4．3．2 天然狀態(tài)下石膏巖細觀結構
4．3．3 鹽溶液作用下石膏巖細觀結構
4．3．4 不同濃度鹽溶液中石膏晶體幾何特征分析
4．3．5 鹽溶液中石膏溶蝕機理分析
4．4 不同溫度溶浸液作用下鈣芒硝裂紋細觀演化規(guī)律
4．4．1 常溫溶浸液作用下鈣芒硝裂紋細觀演化規(guī)律
4．4．2 35℃溶浸液作用下鈣芒硝裂紋細觀演化規(guī)律
4．4．3 65℃溶浸液作用下鈣芒硝裂紋細觀演化規(guī)律
4．4．4 95℃溶浸液作用下鈣芒硝裂紋細觀演化規(guī)律
4．5 不同溫度溶浸液作用下鈣芒硝細觀孔隙演化規(guī)律
4．6 不同濃度鹽溶液作用下鈣芒硝細觀結構演化規(guī)律
4．6．1 淡水溶液中鈣芒硝細觀結構演化過程
4．6．2 半飽和鹽溶液中鈣芒硝細觀結構演化過程
4．6．3 飽和鹽溶液中鈣芒硝細觀結構演化過程
4．7 溶浸弱化后鈣芒硝在不同載荷下的細觀結構演化
4．7．1 鈣芒硝的裂紋演化規(guī)律
4．7．2 鈣芒硝的裂紋數(shù)量
4．7．3 鈣芒硝的孔隙結構
4．7．4 鈣芒硝的細觀結構演化機理
4．8 本章小結
第5章 三剪能量屈服準則與層狀鹽巖界面穩(wěn)定性
5．1 引言
5．2 常用鹽巖強度準則
5．3 非線性三剪能量屈服準則
5．3．1 線性三剪能量屈服準則概述
5．3．2 非線性的三剪能量屈服準則
5．3．3 非線性三剪能量屈服準則與鹽巖真三軸試驗結果對比驗證
5．3．4 非線性三剪能量屈服準則與鹽巖其他常用準則對比
5．4 水平型鹽巖溶腔薄夾層界面穩(wěn)定性
5．4．1 水平型溶腔圍巖應力分布特征
5．4．2 水平溶腔頂部薄夾層滑移失穩(wěn)條件
5．4．3 水平溶腔頂部薄夾層滑移失穩(wěn)影響因素分析
5．4．4 水平溶腔內(nèi)薄夾層界面滑移失穩(wěn)影響因素分析
5．5 水平型鹽巖溶腔頂部厚夾層界面穩(wěn)定性
5．5．1 水平溶腔頂部厚夾層界面失穩(wěn)條件
5．5．2 水平溶腔頂部厚夾層界面破壞數(shù)值計算
5．5．3 水平溶腔頂部厚夾層界面破壞影響因素分析
5．6 本章小結
第6章 層狀鹽巖大型溶腔建造工藝與技術
6．1 引言
6．2 大型溶腔建造技術方法
6．3 層狀鹽巖大型溶腔建造方法
6．3．1 單井對流法
6．3．2 井組連通法
6．3．3 定向?qū)泳B通溶解建腔
6．3．4 單井水平后退式溶浸開采方法
6．4 THC耦合作用下鹽巖水平溶腔流體運移數(shù)值模擬研究
6．4．1 數(shù)值模型的建立
6．4．2 數(shù)值模擬結果及分析
6．5 鹽巖水平溶腔邊界擴展規(guī)律研究
6．5．1 數(shù)值模型及條件的確定
6．5．2 數(shù)值模擬結果分析
6．6 本章小結
第7章 層狀鹽巖大型溶腔應用及其穩(wěn)定性分析
7．1 引言
7．2 夾層對水平單腔鹽巖儲庫穩(wěn)定性的影響分析
7．2．1 水平鹽巖溶腔初步建腔方案及計算結果分析
7．2．2 水平鹽巖溶腔穩(wěn)定性影響因素研究
7．2．3 極限運營氣壓的確定及長期流變分析
7．3 含夾層水平溶腔儲庫礦柱穩(wěn)定性分析
7．3．1 計算模型
7．3．2 同步氣壓計算方案結果分析
7．3．3 不同步氣壓計算方案結果分析
7．3．4 礦柱穩(wěn)定性的長期流變分析
7．4 本章小結
參考文獻
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