CN107367596A - 力学参数测定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种力学参数测定方法及装置，属于油气存储领域。方法包括：获取第一体积，第一体积为指定盐穴中的初始液体的体积；获取在指定盐穴中注入或排出的液体在指定盐穴中的第二体积；获取第一压强差，第一压强差为初始液体在指定位置处的压强与处理后液体在指定位置处的压强的差值的绝对值；获取浓度差，浓度差为初始液体中指定物质的浓度与处理后液体中指定物质的浓度的差值的绝对值；根据第一体积、第二体积、第一压强差以及浓度差计算组成指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数；根据弹性压缩系数测定组成指定盐穴的盐岩的力学参数。本发明使得对盐岩的力学参数测定更加准确。

Description

力学参数测定方法及装置

技术领域

本发明涉及油气存储领域，特别涉及一种力学参数测定方法及装置。

背景技术

目前，国内对天然气的需求和消费量日趋增大，而天然气一般是通过天然气管道进行输送的，其中，作为天然气管道的配套设施，地下储气库在安全平稳供气和季节调峰以及国家能源战略储备等方面起到重要作用。所谓地下储气库指的是将天然气重新注入地下空间而形成的一种人工气田或气藏。其中，盐岩由于其良好的蠕变性能、超低渗透性、损伤自我恢复性能以及具有一定的地层压力从而成为地下储气库的良好介质，利用盐岩充当介质的地下储气库也称为盐穴储气库。盐穴储气库具有垫层气量需求少、吞吐能力强等优点，但同时也面临着诸如地表沉陷、盐岩破坏、气体渗漏以及腔体收缩过快等安全稳定性问题，因此，为了保证盐穴储气库的安全稳定性，开展盐岩的力学评价，也即是，测定盐岩的力学参数尤其重要。

相关技术中，科研技术人员一般通过模拟方法、实验方法等对盐岩的力学参数进行测定，如在实验室对盐岩样品进行单轴和三轴压缩试验、剪切试验，或者，利用Abaqus软件(一种模拟软件)、FLAC^3D软件(一种模拟软件)等对盐岩的力学特性进行数值模拟等。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

盐岩力学参数受到诸多因素的影响，如岩性、组分、温度、压力等，然而，现有的力学参数测定方法均为室内实验方法或模拟方法，其测得的力学参数难以准确地反映真实情况下的盐岩力学参数。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种力学参数测定方法及装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种力学参数测定方法，所述方法包括：

获取第一体积，所述第一体积为指定盐穴中的初始液体的体积，所述指定盐穴由盐岩组成，所述指定盐穴用于存储天然气；

获取在所述指定盐穴中注入或排出的液体在所述指定盐穴中的第二体积；

获取第一压强差，所述第一压强差为所述初始液体在指定位置处的压强与处理后液体在所述指定位置处的压强的差值的绝对值，所述处理后液体为所述指定盐穴注入或排出液体之后所述指定盐穴中的液体；

获取浓度差，所述浓度差为所述初始液体中指定物质的浓度与所述处理后液体中所述指定物质的浓度的差值的绝对值；

根据所述第一体积、所述第二体积、所述第一压强差以及所述浓度差计算组成所述指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数；

根据所述弹性压缩系数测定组成所述指定盐穴的盐岩的力学参数。

可选的，所述获取第一体积包括：

利用声纳测量所述指定盐穴的初始体积；

将所述初始体积获取为所述第一体积。

可选的，所述获取在所述指定盐穴中注入或排出的液体在所述指定盐穴中的第二体积之前，所述方法还包括：

在预设时间内从所述指定盐穴中注入或排出所述第二液体。

可选的，所述获取在所述指定盐穴中注入或排出的液体在所述指定盐穴中的第二体积包括：

获取第一压强，所述第一压强为所述指定位置处所述处理后液体的压强；

获取第二压强，所述第二压强为所述指定盐穴的溶腔内管中指定高度的所述处理后液体的压强，所述指定高度为所述指定位置到所述处理后液体上表面的高度，所述溶腔内管用于向所述指定盐穴注入或排出液体；

获取第三体积，所述第三体积为所述在所述指定盐穴中注入或排出的液体在标准大气压下的体积；

根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积。

可选的，所述根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积包括：

利用体积计算公式，根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积；

所述体积计算公式为：

V₂＝V₃-V₃×(p₁+p₂-p_气)/K_v3

其中，V₂为所述第二体积，p₁为所述第一压强，p₂为所述第二压强，p_气为标准大气压的压强，V₃为所述第三体积，K_V3为所述处理后液体的体积模量。

可选的，所述获取第一压强差包括：

获取第三压强，所述第三压强为所述指定位置处所述初始液体的压强；

获取所述第一压强和所述第三压强的差值的绝对值；

将所述第一压强和所述第三压强的差值的绝对值获取为所述第一压强差。

可选的，所述指定位置处为所述指定盐穴的井口处。

可选的，所述根据所述第一体积、所述第二体积、所述第一压强差以及所述浓度差计算组成所述指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数包括：

根据所述浓度差获取所述指定盐穴的第一体积变化量，所述第一体积变化量为因组成所述指定盐穴的盐岩溶解于所述指定盐穴的液体中而引起的所述指定盐穴的体积变化量；

根据所述第一体积和所述第一压强差计算第二体积变化量，所述第二体积变化量为所述指定盐穴注入或排出液体前后所述初始液体在所述指定盐穴中的体积变化量；

根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第二体积、所述第一压强差和所述第一体积计算所述弹性压缩系数。

可选的，所述根据所述第一体积和所述第一压强差计算第二体积变化量包括：

利用体积变化量计算公式，根据所述第一体积和所述第一压强差计算所述第二体积变化量；

所述体积变化量计算公式为：

ΔV₂＝V₁×Δp₁/K_v1

其中，ΔV₂为所述第二体积变化量，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差，K_v1为所述初始液体的体积模量。

可选的，所述根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第二体积、所述第一压强差和所述第异体积计算所述弹性压缩系数包括：

利用弹性压缩系数计算公式，根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第一体积、所述第一压强和所述第二体积计算所述弹性压缩系数；

所述弹性压缩系数计算公式为：

Z＝(V₂-ΔV₂-ΔV₁)/Δp₁×V₁

其中，Z为所述弹性压缩系数，V₂为所述第二体积，ΔV₂为所述第二体积变化量，ΔV₁为所述第一体积变化量，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差。

可选的，所述获取第一压强差之后，所述方法还包括：

根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算所述指定盐穴的腔体收缩率。

可选的，所述根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算腔体收缩率包括：

利用腔体收缩率计算公式，根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算腔体收缩率；

所述腔体收缩率计算公式包括：

γ＝(V₂-V₁×Δp₁/K_V1)/V₁

其中，γ为所述腔体收缩率，V₂为所述第二体积，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差，K_v1为所述初始液体的体积模量。

可选的，所述初始液体和所述在所述指定盐穴中注入或排出的液体均为卤水。

可选的，其特征在于，所述根据所述弹性压缩系数测定组成所述指定盐穴的盐岩的力学参数包括：

根据所述弹性压缩系数和所述腔体收缩率通过计算机模拟测定所述盐岩的弹性模量和泊松比。

另一方面，提供了一种力学参数测定装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取第一体积，所述第一体积为指定盐穴中的初始液体的体积，所述指定盐穴由盐岩组成，所述指定盐穴用于存储天然气；

所述获取模块，还用于获取在所述指定盐穴中注入或排出的液体在所述指定盐穴中的第二体积；

所述获取模块，还用于获取第一压强差，所述第一压强差为所述初始液体在指定位置处的压强与处理后液体在所述指定位置处的压强的差值的绝对值，所述处理后液体为所述指定盐穴注入或排出液体之后所述指定盐穴中的液体；

所述获取模块，还用于获取浓度差，所述浓度差为所述初始液体中指定物质的浓度与所述处理后液体中所述指定物质的浓度的差值的绝对值；

计算模块，用于根据所述第一体积、所述第二体积、所述第一压强差以及所述浓度差计算组成所述指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数；

测定模块，用于根据所述弹性压缩系数测定组成所述指定盐穴的盐岩的力学参数。

可选的，所述获取模块用于：

获取第一压强，所述第一压强为所述指定位置处所述处理后液体的压强；

获取第二压强，所述第二压强为所述指定盐穴的溶腔内管中指定高度的所述处理后液体的压强，所述指定高度为所述指定位置到所述处理后液体上表面的高度，所述溶腔内管用于向所述指定盐穴注入或排出液体；

获取第三体积，所述第三体积为所述在所述指定盐穴中注入或排出的液体在标准大气压下的体积；

所述计算模块，用于根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积。

可选的，所述计算模块用于：

利用体积计算公式，根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积；

所述体积计算公式为：

V₂＝V₃-V₃×(p₁+p₂-p_气)/K_v3

其中，V₂为所述第二体积，p₁为所述第一压强，p₂为所述第二压强，p_气为标准大气压的压强，V₃为所述第三体积，K_V3为所述处理后液体的体积模量。

可选的，所述获取模块用于：

获取第三压强，所述第三压强为所述指定位置处所述初始液体的压强；

获取所述第一压强和所述第三压强的差值的绝对值；

将所述第一压强和所述第三压强的差值的绝对值获取为所述第一压强差。

可选的，所述指定位置处为所述指定盐穴的井口处。

可选的，所述计算模块用于：

根据所述浓度差获取所述指定盐穴的第一体积变化量，所述第一体积变化量为因组成所述指定盐穴的盐岩溶解于所述指定盐穴的液体中而引起的所述指定盐穴的体积变化量；

根据所述第一体积和所述第一压强差计算第二体积变化量，所述第二体积变化量为所述指定盐穴注入或排出液体前后所述初始液体在所述指定盐穴中的体积变化量；

根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第二体积、所述第一压强差和所述第一体积计算所述弹性压缩系数。

可选的，所述计算模块用于：

利用体积变化量计算公式，根据所述第一体积和所述第一压强差计算所述第二体积变化量；

所述体积变化量计算公式为：

ΔV₂＝V₁×Δp₁/K_v1

其中，ΔV₂为所述第二体积变化量，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差，K_v1为所述初始液体的体积模量。

可选的，所述计算模块用于：

利用弹性压缩系数计算公式，根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第一体积、所述第一压强和所述第二体积计算所述弹性压缩系数；

所述弹性压缩系数计算公式为：

Z＝(V₂-ΔV₂-ΔV₁)/Δp₁×V₁

其中，Z为所述弹性压缩系数，V₂为所述第二体积，ΔV₂为所述第二体积变化量，ΔV₁为所述第一体积变化量，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差。

可选的，所述计算模块还用于：

根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算所述指定盐穴的腔体收缩率。

可选的，所述计算模块用于：

利用腔体收缩率计算公式，根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算腔体收缩率；

所述腔体收缩率计算公式包括：

γ＝(V₂-V₁×Δp₁/K_V1)/V₁

其中，γ为所述腔体收缩率，V₂为所述第二体积，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差，K_v1为所述初始液体的体积模量。

可选的，其特征在于，所述初始液体和所述在所述指定盐穴中注入或排出的液体均为卤水。

可选的，所述测定模块用于：

根据所述弹性压缩系数和所述腔体收缩率通过计算机模拟测定所述盐岩的弹性模量和泊松比。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过向指定盐穴中注入或排出液体，以改变指定盐穴的体积，由于指定盐穴的体积变化可以包括弹性体积变形、蠕变体积变形和溶蚀体积变形组成，其中，利用弹性体积变形即可对组成指定盐穴的盐岩的力学参数进行测定，本发明提供了一种盐岩力学参数工程测定方法，其测得的力学参数可以准确地反映真实情况下的盐岩力学参数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种力学参数测定方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的另一种力学参数测定方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的一种指定盐穴的构造及造腔示意图。

图4是本发明实施例提供的一种向指定盐穴中注入液体的示意图。

图5是本发明实施例提供的一种从指定盐穴中排出液体的示意图。

图6是本发明实施例提供的一种力学参数测定装置600的框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

请参考图1，其示出了本发明一个实施例提供的力学参数测定方法的流程图。如图1所示，该力学参数测定方法可以包括以下步骤：

步骤110、获取第一体积，该第一体积为指定盐穴中的初始液体的体积，该指定盐穴由盐岩组成，该指定盐穴用于存储天然气。

步骤120、获取在该指定盐穴中注入或排出的液体在该指定盐穴中的第二体积。

步骤130、获取第一压强差，该第一压强差为该初始液体在指定位置处的压强与处理后液体在该指定位置处的压强的差值的绝对值，该处理后液体为该指定盐穴注入或排出液体之后该指定盐穴中的液体。

步骤140、获取浓度差，该浓度差为该初始液体中指定物质的浓度与该处理后液体中该指定物质的浓度的差值的绝对值。

步骤150、根据该第一体积、该第二体积、该第一压强差以及该浓度差计算组成该指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数。

步骤160、根据该弹性压缩系数测定组成该指定盐穴的盐岩的力学参数。

综上所述，本实施例提供的力学参数测定方法，通过向指定盐穴中注入或排出液体，以改变指定盐穴的体积，由于指定盐穴的体积变化可以包括弹性体积变形、蠕变体积变形和溶蚀体积变形组成，其中，利用弹性体积变形即可对组成指定盐穴的盐岩的力学参数进行测定，本发明提供了一种盐岩力学参数工程测定方法，其测得的力学参数可以准确地反映真实情况下的盐岩力学参数。

请参考图2，其示出了本发明一个实施例提供的力学参数测定方法的流程图。如图2所示，该力学参数测定方法可以包括以下步骤：

步骤201、利用声纳测量指定盐穴的初始体积，将初始体积获取为第一体积，该第一体积为指定盐穴中的初始液体的体积，该指定盐穴由盐岩组成，该指定盐穴用于存储天然气。

请参考图3，图3所示为指定盐穴的构造及造腔示意图，其中，图3中1为溶腔内管压力表，2为溶腔外管环空压力表，3为油垫压力表，4为表层套管，5为溶腔内管，6为溶腔外管，7为生产套管，8为套管鞋，9为水泥胶结，10为柴油垫层，11为卤水，12为淡水、13为盐穴腔体，14为油水界面，15为柴油进口或出口，16为淡水进口，17为卤水出口。

由图3可知，造腔时，淡水从溶腔内管5中注入，溶蚀盐岩，而后溶蚀形成的卤水从溶腔内管5和溶腔外管6的环形空间返回地面，当然，在实际应用中，淡水也可以从溶腔内管5和溶腔外管6的环形空间中注入，卤水从溶腔内管5返回地面。

造腔结束后，盐穴腔体13中存在初始液体，该初始液体可以为卤水，此外，为了有效控制盐穴腔体13的形态以及保护盐岩顶板的密封性，还可以从生产套管7和溶腔外管6的环形空间中注入柴油，以进行阻溶。

本发明的目的是为了测定组成该指定盐穴的盐岩的力学参数，为了达到这一目的，需要执行步骤201，也即是，获取第一体积，显然地，该第一体积，也即是指定盐穴中初始液体的体积等于该指定盐穴的初始体积，该指定盐穴的初始体积可以由声纳测量得到。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴注入液体的情况下，通过声纳测量得到指定盐穴X的初始体积为140339m³，也即是，第一体积为140339m³；在从指定盐穴中排出液体的情况下，该第一体积为140504.38m³。

需要说明的是，上文所述的“m³”为体积单位“立方米”的简写，此外，下文中的“m³”也是体积单位立方米的简写，本发明对此不再赘述。

步骤202、在预设时间内从该指定盐穴中注入或排出液体。

在实际应用中，依靠从指定盐穴中注入或排出液体均可以实现对上述盐岩力学参数的测定，为了方便说明，下面本发明将从向指定盐穴中注入液体和从指定盐穴中排出液体两个方面对本发明进行说明。

第一方面，向指定盐穴中注入液体；请参考图4，其中，图4中1至14所指示的结构与图3相同，18为注入液体进口，19为注入液体前腔体的形状，20为注入液体后腔体的形状。

第二方面，从指定盐穴中排出液体；请参考图5，其中，图5中1至17所指示的结构与图3相同，21为排出液体前腔体的形状，22为排出液体后腔体的形状。

需要说明的是，向指定盐穴中注入的液体以及从指定盐穴中排出的液体均为卤水。

还需要说明的是，本发明向盐穴中注入和排出液体所用的时间要在预设时间范围内，通俗来讲，就是要在较短的时间内，这是为了忽略由粘塑性形变造成的指定盐穴的体积变化(粘塑性形变与时间相关)，至于预设时间可以由技术人员根据实际情况进行设定，本发明对此不做具体限定。

步骤203、获取第一压强，该第一压强为指定位置处处理后液体的压强，该处理后液体为该指定盐穴注入或排出液体之后该指定盐穴中的液体。

在实际应用中，该指定位置处为该指定盐穴井口处。请参考图4，在向指定盐穴注入液体的情况下，第一压强为在向指定盐穴注入液体后，溶腔内管压力表1测得的压强；请参考图5，在从指定盐穴排出液体的情况下，第一压强为在从指定盐穴排出液体后，溶腔内管压力表1测得的压强。

当然，在实际应用中，由于溶腔内管压力表1测得的压强与油垫压力表3测得的压强相等，因此，也可以通过油垫压力表3测量该第一压强，本发明对此不做具体限定。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体后，该指定盐穴X的油垫压力表3测得的压强为7MPa；在从指定盐穴X中排出液体后，该指定盐穴X的油垫压力表3测得的压强为6.45MPa。

需要说明的是，上述“MPa”为压强单位“兆帕斯卡”的简写，下文的“MPa”也为压强单位“兆帕斯卡”的简写，本发明对此不再赘述。

步骤204、获取第二压强，该第二压强为该指定盐穴的溶腔内管中指定高度的该处理后液体的压强，该指定高度为该指定位置到该处理后液体上表面的高度，该溶腔内管用于向该指定盐穴注入或排出液体。

请参考图4和图5，上述指定高度为油水界面14距指定盐穴的井口处的距离值。

在实际应用中，该第二压强可以通过公式计算得出，该公式如下：

P＝ρgh

其中，P为第二压强，g为重力加速度，h为上述指定高度，ρ为处理后液体的密度。

当然，在实际应用中，该第二压强还可以由设置在溶腔内管5中的静液柱直接测量得到，本发明对此不作具体限定。

需要说明的是，在实际应用中，第二压强可以由溶腔外管6和生产套管7之间的环形空间中的柴油指定高度的压强间接得到，因此，上述公式中ρ也可以为柴油的密度。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，得到该第二压强为8.9142MPa，在从指定盐穴X排出液体的情况下，得到该第二压强也为8.9142MPa。

步骤205、获取第三体积，该第三体积为该在该指定盐穴中注入或排出的液体在标准大气压下的体积。

在实际应用中，通常向指定盐穴中注入的液体和从指定盐穴中排出的液体都需要在地面上经过流量计，因此，可以通过读取流量计的读数从而获取上述第三体积。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，测得该第三体积为284.98m³，在从指定盐穴X排出液体的情况下，测得该第三体积为56m³。

步骤206、根据该第一压强、该第二压强以及该第三体积计算该第二体积，该第二体积为在该指定盐穴中注入或排出的液体在该指定盐穴中的体积。

向该指定盐穴中注入或排出的液体在该指定盐穴中的压强远大于标准大气压，因此，在该指定盐穴中该注入或排出的液体会被压缩，也即是，注入或排出的液体在指定盐穴中的体积(第二体积)小于其在大气压下的体积。为了测定上述盐岩的力学参数，有必要计算第二体积，具体地：

本发明可以利用体积计算公式，根据该第一压强、该第二压强以及该第三体积计算该第二体积；

该体积计算公式为：，

V₂＝V₃-V₃×(p₁+p₂-p_气)/K_v3

其中，V₂为该第二体积，p₁为该第一压强，p₂为该第二压强，p_气为标准大气压的压强，V₃为该第三体积，K_V3为该处理后液体的体积模量。

需要说明的是，由于实际应用中，p_气的值远小于p₁和p₂的值，因此，在计算第二体积时，p_气可以被忽略。

还需要说明的是，由于处理后液体为卤水，因此，K_V3可以近似看成是卤水的体积模量，在本发明的一些实施例中，K_V3的值可以取3.56×10³MPa。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，第三体积为284.98m³，第一压强为7MPa，第二压强为8.9142MPa，计算得到该第二体积为283.68m³；在从指定盐穴X排出液体的情况下，第三体积为56m³，第一压强为6.45MPa，第二压强为8.9142MPa，计算得到该第二体积为55.76m³。

还需要说明的是，上文所述的“/”为除法运算符，“×”为乘法运算符，“+”为加法运算符，“-”为减法运算符，下文所述的与上述一致，本发明对此不再赘述。

步骤207、获取第三压强，该第三压强为该指定位置处该初始液体的压强。

获取第三压强的方式与上述步骤203中获取第一压强的方式同理，本发明在此不再赘述。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，测得该第三压强为4MPa，在从指定盐穴X排出液体的情况下，测得该第三压强为7MPa。

步骤208、获取该第一压强和该第三压强的差值的绝对值。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，测得该第三压强为4MPa，该第一压强为7MPa，则该差值为3MPa；在从指定盐穴X排出液体的情况下，测得该第三压强为7MPa，该第一压强为6.45MPa，则该差值为0.55MPa。

步骤209、将该第一压强和该第三压强的差值的绝对值获取为该第一压强差，该第一压强差为该初始液体在指定位置处的压强与处理后液体在该指定位置处的压强的差值的绝对值。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，该第一压强差为3MPa；在从指定盐穴X排出液体的情况下，该第一压强差为0.55MPa。

步骤210、获取浓度差，该浓度差为该初始液体中指定物质的浓度与该处理后液体中该指定物质的浓度的差值的绝对值。

由于初始液体和处理后液体均为卤水，因此，该指定物质的浓度可以为卤素的浓度，本发明对此不作具体限定。

步骤211、根据该浓度差获取该指定盐穴的第一体积变化量，该第一体积变化量为因组成该指定盐穴的盐岩溶解于该指定盐穴的液体中而引起的该指定盐穴的体积变化量。

在实际应用中，在向指定盐穴中注入液体后，组成该指定盐穴的盐岩会有部分溶解于该液体中，这会导致该指定盐穴的体积变大，也即是，该指定盐穴会出现第一体积变化量，为了测定上述盐岩的力学参数，本发明需要获取该第一体积变化量。

盐岩溶解于液体中会导致指定盐穴中的液体浓度升高，因此通过步骤210中获取的浓度差，结合生产经验即可获取该第一体积变化量。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴注入液体的情况下，该第一体积变化量可以估测为17.35m³。

步骤212、根据该第一体积和该第一压强差计算第二体积变化量，该第二体积变化量为该指定盐穴注入或排出液体前后该初始液体在该指定盐穴中的体积变化量。

在指定盐穴中注入或排出液体之后，指定盐穴中的液体的压强会发生变化，压强的变化会导致指定盐穴中初始液体的体积发生变化，也即是，发生大小为第二体积变化量的体积变化，为了对上述盐岩进行力学参数的测定，本发明需要获取该第二体积变化量，具体地：

本发明可以利用体积变化量计算公式，根据该第一体积和该第一压强差计算该第二体积变化量；

该体积变化量计算公式为：

ΔV₂＝V₁×Δp₁/K_v1

其中，ΔV₂为该第二体积变化量，V₁为该第一体积，Δp₁为该第一压强差，K_v1为该初始液体的体积模量。

需要说明的是，由于初始液体为卤水，因此，K_V1可以近似看成是卤水的体积模量，在本发明的一些实施例中，K_V1的值可以取3.56×10³MPa。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，第一体积为第一体积为140339m³，第一压强差为3MPa，计算得到该第二体积变化量为118.3m³；在从指定盐穴中排出液体的情况下，该第一体积为140504.38m³，第一压强差为0.55MPa，计算得到该第二体积变化量为21.73m³。

步骤213、根据该第一体积变化量、该第二体积变化量、该第二体积、该第一压强差和该第一体积计算该弹性压缩系数。

具体地，利用弹性压缩系数计算公式，根据该第一体积变化量、该第二体积变化量、该第一体积、该第一压强和该第二体积计算该弹性压缩系数；

该弹性压缩系数计算公式为：

Z＝(V₂-ΔV₂-ΔV₁)/Δp₁×V₁

其中，Z为该弹性压缩系数，V₂为该第二体积，ΔV₂为该第二体积变化量，ΔV₁为该第一体积变化量，V₁为该第一体积，Δp₁为该第一压强差。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，第二体积为283.68m³，第二体积变化量为118.3m³，第一体积变化量为17.35m³，第一压强差为3MPa，第一体积为140339m³，计算得到弹性压缩系数为0.0434％；在从指定盐穴中排出液体的情况下，该第一体积为140504.38m³，第一压强差为0.55MPa，第二体积变化量为21.73m³，第二体积为55.76m³，由于排出液体的情况下不存在盐岩溶解的状况，因此，此时第一体积变化量可以视为0，则计算得到弹性压缩系数为0.0440％。

为了便于理解，下面本发明将对弹性压缩系数计算公式的推导过程进行简要说明：

根据弹性压缩系数的定义，弹性压缩系数可以由下述公式1计算：

Z＝ΔV_弹/(Δp×V)

其中，Z为弹性压缩系数，ΔV_弹为指定盐穴的弹性体积变化量，Δp为指定盐穴的压强增量，V为指定盐穴的初始体积；

在实际应用中，Δp等于上文所述的第一压强差，也即是Δp₁，V等于上文所述的第一体积，也即是V₁，因此，公式1等价于公式2，其中，公式2为：

Z＝ΔV_弹/(Δp₁×V₁)

由上文所述，Δp₁和V₁均可以通过测量或者计算得到，因此，目前重点需要计算ΔV_弹。

其中，ΔV_弹可以根据下述公式3计算得到，公式3为：

ΔV_腔＝ΔV_粘+ΔV_弹+ΔV₁＝V₂-ΔV₂

其中，ΔV_腔为注入液体或排出液体前后，指定盐穴的体积变化量，ΔV_粘为盐岩粘塑性变形造成的指定盐穴的体积变化量，ΔV₁为上文所述的第一体积变化量，V₂为上文所述的第二体积，ΔV₂为上文所述的第二体积变化量，由于注入和排出液体的时间较短，因此，ΔV_粘可以忽略不计。

则根据公式3、公式2及上文所述的体积计算公式和体积变化量计算公式即可推导出上文所述的弹性压缩系数计算公式，具体的推导过程本发明不再赘述。

步骤214、根据该第一体积、该第二体积和该第一压强差计算该指定盐穴的腔体收缩率。

具体地，利用腔体收缩率计算公式，根据该第一体积、该第二体积和该第一压强差计算腔体收缩率；

该腔体收缩率计算公式包括：

γ＝(V₂-V₁×Δp₁/K_V1)/V₁

其中，γ为该腔体收缩率，V₂为该第二体积，V₁为该第一体积，Δp₁为该第一压强差，K_v1为该初始液体的体积模量。

在本发明的一个实施例中，在向指定盐穴X注入液体的情况下，第二体积为283.68m³，第一压强差为3MPa，第一体积为140339m³，计算得到腔体收缩率为0.118％；在从指定盐穴中排出液体的情况下，该第一体积为140504.38m³，第一压强差为0.55MPa，第二体积为55.76m³，则计算得到腔体收缩率为0.0242％。

为了便于理解，下面本发明将对腔体收缩率计算公式的推导过程进行简要说明：

根据腔体收缩率的定义，腔体收缩率可以由下述公式4计算，公式4为：

γ＝ΔV_腔/V

其中，γ为该腔体收缩率，ΔV_腔为注入液体或排出液体前后，指定盐穴的体积变化量，V为指定盐穴的初始体积，由上文所述，V等于上文所述的第一体积，也即是V₁。

则根据公式4、公式3及上文所述的体积计算公式和体积变化量计算公式即可推导出上文所述的腔体收缩率计算公式，本发明对具体的推导过程不再赘述。

步骤215、根据该弹性压缩系数和该腔体收缩率通过计算机模拟测定该盐岩的弹性模量和泊松比。

如表1所示为多个实施例中，经过计算机模拟测定的该盐岩的弹性模量和泊松比，至于具体的计算机模拟方法可以有很多种，在此，本发明就不再一一赘述了。

表1

在表1中，试验结果是在实验室通过试验方法测得的结果，而模拟结果是通过本发明提供的方法，利用得到弹性压缩系数，而后利用弹性压缩系数模拟得到弹性模量和泊松比的。

需要说明的是，上述表1所示仅仅是示例性的，并不能限制本发明，本领域技术人员可知，在实际应用中，还存在其他的弹性压缩系数与弹性模量和泊松比的对应关系。

综上所述，本实施例提供的力学参数测定方法，通过向指定盐穴中注入或排出液体，以改变指定盐穴的体积，由于指定盐穴的体积变化可以包括弹性体积变形、蠕变体积变形和溶蚀体积变形组成，其中，利用弹性体积变形即可对组成指定盐穴的盐岩的力学参数进行测定，本发明提供了一种盐岩力学参数工程测定方法，其测得的力学参数可以准确地反映真实情况下的盐岩力学参数。

请参考图6，其示出了本发明一个实施例提供的力学参数测定装置600的框图。如图6所示，该力学参数测定装置包括获取模块610、计算模块620和测定模块630。

该获取模块610，用于获取第一体积，该第一体积为指定盐穴中的初始液体的体积，该指定盐穴由盐岩组成，该指定盐穴用于存储天然气。

该获取模块610，还用于获取在该指定盐穴中注入或排出的液体在该指定盐穴中的第二体积。

该获取模块610，还用于获取第一压强差，该第一压强差为该初始液体在指定位置处的压强与处理后液体在该指定位置处的压强的差值的绝对值，该处理后液体为该指定盐穴注入或排出液体之后该指定盐穴中的液体。

该获取模块610，还用于获取浓度差，该浓度差为该初始液体中指定物质的浓度与该处理后液体中该指定物质的浓度的差值的绝对值。

该计算模块620，用于根据该第一体积、该第二体积、该第一压强差以及该浓度差计算组成该指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数。

该测定模块630，用于根据该弹性压缩系数测定组成该指定盐穴的盐岩的力学参数。

综上所述，本实施例提供的力学参数测定方法，通过向指定盐穴中注入或排出液体，以改变指定盐穴的体积，由于指定盐穴的体积变化可以包括弹性体积变形、蠕变体积变形和溶蚀体积变形组成，其中，利用弹性体积变形即可对组成指定盐穴的盐岩的力学参数进行测定，本发明提供了一种盐岩力学参数工程测定方法，其测得的力学参数可以准确地反映真实情况下的盐岩力学参数。

可选的，该获取模块610用于：

获取第一压强，该第一压强为该指定位置处该处理后液体的压强；

获取第二压强，该第二压强为该指定盐穴的溶腔内管中指定高度的该处理后液体的压强，该指定高度为该指定位置到该处理后液体上表面的高度，该溶腔内管用于向该指定盐穴注入或排出液体；

获取第三体积，该第三体积为该在该指定盐穴中注入或排出的液体在标准大气压下的体积；

该计算模块，用于根据该第一压强、该第二压强以及该第三体积计算该第二体积。

可选的，该计算模块620用于：

利用体积计算公式，根据该第一压强、该第二压强以及该第三体积计算该第二体积；

该体积计算公式为：

V₂＝V₃-V₃×(p₁+p₂-p_气)/K_v3

其中，V₂为该第二体积，p₁为该第一压强，p₂为该第二压强，p_气为标准大气压的压强，V₃为该第三体积，K_V3为该处理后液体的体积模量。

可选的，该获取模块610用于：

获取第三压强，该第三压强为该指定位置处该初始液体的压强；

获取该第一压强和该第三压强的差值的绝对值；

将该第一压强和该第三压强的差值的绝对值获取为该第一压强差。

可选的，该指定位置处为该指定盐穴井口处。

可选的，该计算模块620用于：

根据该浓度差获取该指定盐穴的第一体积变化量，该第一体积变化量为因组成该指定盐穴的盐岩溶解于该指定盐穴的液体中而引起的该指定盐穴的体积变化量；

根据该第一体积和该第一压强差计算第二体积变化量，该第二体积变化量为该指定盐穴注入或排出液体前后该初始液体在该指定盐穴中的体积变化量；

根据该第一体积变化量、该第二体积变化量、该第二体积、该第一压强差和该第一体积计算该弹性压缩系数。

可选的，该计算模块620用于：

利用体积变化量计算公式，根据该第一体积和该第一压强差计算该第二体积变化量；

该体积变化量计算公式为：

ΔV₂＝V₁×Δp₁/K_v1

其中，ΔV₂为该第二体积变化量，V₁为该第一体积，Δp₁为该第一压强差，K_v1为该初始液体的体积模量。

可选的，该计算模块620用于：

利用弹性压缩系数计算公式，根据该第一体积变化量、该第二体积变化量、该第一体积、该第一压强和该第二体积计算该弹性压缩系数；

该弹性压缩系数计算公式为：

Z＝(V₂-ΔV₂-ΔV₁)/Δp₁×V₁

其中，Z为该弹性压缩系数，V₂为该第二体积，ΔV₂为该第二体积变化量，ΔV₁为该第一体积变化量，V₁为该第一体积，Δp₁为该第一压强差。

可选的，该计算模块620还用于：

根据该第一体积、该第二体积和该第一压强差计算该指定盐穴的腔体收缩率。

可选的，该计算模块620用于：

利用腔体收缩率计算公式，根据该第一体积、该第二体积和该第一压强差计算腔体收缩率；

该腔体收缩率计算公式包括：

γ＝(V₂-V₁×Δp₁/K_V1)/V₁

其中，γ为该腔体收缩率，V₂为该第二体积，V₁为该第一体积，Δp₁为该第一压强差，K_v1为该初始液体的体积模量。

可选的，该初始液体和该在该指定盐穴中注入或排出的液体均为卤水。

可选的，该测定模块630用于：

根据该弹性压缩系数和该腔体收缩率通过计算机模拟测定该盐岩的弹性模量和泊松比。

综上所述，本实施例提供的力学参数测定方法，通过向指定盐穴中注入或排出液体，以改变指定盐穴的体积，由于指定盐穴的体积变化可以包括弹性体积变形、蠕变体积变形和溶蚀体积变形组成，其中，利用弹性体积变形即可对组成指定盐穴的盐岩的力学参数进行测定，本发明提供了一种盐岩力学参数工程测定方法，其测得的力学参数可以准确地反映真实情况下的盐岩力学参数。

需要说明的是，上述方法实施例中的步骤序号并不代表步骤执行的先后顺序，实际应用中，上述步骤可以以任意顺序执行。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种力学参数测定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取第一体积，所述第一体积为指定盐穴中的初始液体的体积，所述指定盐穴由盐岩组成，所述指定盐穴用于存储天然气；

获取在所述指定盐穴中注入或排出的液体在所述指定盐穴中的第二体积；

获取第一压强差，所述第一压强差为所述初始液体在指定位置处的压强与处理后液体在所述指定位置处的压强的差值的绝对值，所述处理后液体为所述指定盐穴注入或排出液体之后所述指定盐穴中的液体；

获取浓度差，所述浓度差为所述初始液体中指定物质的浓度与所述处理后液体中所述指定物质的浓度的差值的绝对值；

根据所述第一体积、所述第二体积、所述第一压强差以及所述浓度差计算组成所述指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数；

根据所述弹性压缩系数测定组成所述指定盐穴的盐岩的力学参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一体积包括：

利用声纳测量所述指定盐穴的初始体积；

将所述初始体积获取为所述第一体积。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取在所述指定盐穴中注入或排出的液体在所述指定盐穴中的第二体积之前，所述方法还包括：

在预设时间内从所述指定盐穴中注入或排出液体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取在所述指定盐穴中注入或排出的液体在所述指定盐穴中的第二体积包括：

获取第一压强，所述第一压强为所述指定位置处所述处理后液体的压强；

获取第二压强，所述第二压强为所述指定盐穴的溶腔内管中指定高度的所述处理后液体的压强，所述指定高度为所述指定位置到所述处理后液体上表面的高度，所述溶腔内管用于向所述指定盐穴注入或排出液体；

获取第三体积，所述第三体积为所述在所述指定盐穴中注入或排出的液体在标准大气压下的体积；

根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积包括：

利用体积计算公式，根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积；

所述体积计算公式为：

V₂＝V₃-V₃×(p₁+p₂-p_气)/K_v3

其中，V₂为所述第二体积，p₁为所述第一压强，p₂为所述第二压强，p_气为标准大气压的压强，V₃为所述第三体积，K_v3为所述处理后液体的体积模量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取第一压强差包括：

获取第三压强，所述第三压强为所述指定位置处所述初始液体的压强；

获取所述第一压强和所述第三压强的差值的绝对值；

将所述第一压强和所述第三压强的差值的绝对值获取为所述第一压强差。

7.根据权利要求1、4或6所述的方法，其特征在于，所述指定位置处为所述指定盐穴的井口处。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一体积、所述第二体积、所述第一压强差以及所述浓度差计算组成所述指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数包括：

根据所述浓度差获取所述指定盐穴的第一体积变化量，所述第一体积变化量为因组成所述指定盐穴的盐岩溶解于所述指定盐穴的液体中而引起的所述指定盐穴的体积变化量；

根据所述第一体积和所述第一压强差计算第二体积变化量，所述第二体积变化量为所述指定盐穴注入或排出液体前后所述初始液体在所述指定盐穴中的体积变化量；

根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第二体积、所述第一压强差和所述第一体积计算所述弹性压缩系数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一体积和所述第一压强差计算第二体积变化量包括：

利用体积变化量计算公式，根据所述第一体积和所述第一压强差计算所述第二体积变化量；

所述体积变化量计算公式为：

ΔV₂＝V₁×Δp₁/K_v1

其中，ΔV₂为所述第二体积变化量，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差，K_v1为所述初始液体的体积模量。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第二体积、所述第一压强差和所述第异体积计算所述弹性压缩系数包括：

利用弹性压缩系数计算公式，根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第一体积、所述第一压强和所述第二体积计算所述弹性压缩系数；

所述弹性压缩系数计算公式为：

Z＝(V₂-ΔV₂-ΔV₁)/Δp₁×V₁

其中，Z为所述弹性压缩系数，V₂为所述第二体积，ΔV₂为所述第二体积变化量，ΔV₁为所述第一体积变化量，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一压强差之后，所述方法还包括：

根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算所述指定盐穴的腔体收缩率。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算腔体收缩率包括：

利用腔体收缩率计算公式，根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算腔体收缩率；

所述腔体收缩率计算公式包括：

γ＝(V₂-V₁×Δp₁/K_V1)/V₁

其中，γ为所述腔体收缩率，V₂为所述第二体积，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差，K_v1为所述初始液体的体积模量。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始液体和所述在所述指定盐穴中注入或排出的液体均为卤水。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述弹性压缩系数测定组成所述指定盐穴的盐岩的力学参数包括：

根据所述弹性压缩系数和所述腔体收缩率通过计算机模拟测定所述盐岩的弹性模量和泊松比。

15.一种力学参数测定装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取第一体积，所述第一体积为指定盐穴中的初始液体的体积，所述指定盐穴由盐岩组成，所述指定盐穴用于存储天然气；

所述获取模块，还用于获取在所述指定盐穴中注入或排出的液体在所述指定盐穴中的第二体积；

所述获取模块，还用于获取第一压强差，所述第一压强差为所述初始液体在指定位置处的压强与处理后液体在所述指定位置处的压强的差值的绝对值，所述处理后液体为所述指定盐穴注入或排出液体之后所述指定盐穴中的液体；

所述获取模块，还用于获取浓度差，所述浓度差为所述初始液体中指定物质的浓度与所述处理后液体中所述指定物质的浓度的差值的绝对值；

计算模块，用于根据所述第一体积、所述第二体积、所述第一压强差以及所述浓度差计算组成所述指定盐穴的盐岩的弹性压缩系数；

测定模块，用于根据所述弹性压缩系数测定组成所述指定盐穴的盐岩的力学参数。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述获取模块用于：

获取第一压强，所述第一压强为所述指定位置处所述处理后液体的压强；

获取第二压强，所述第二压强为所述指定盐穴的溶腔内管中指定高度的所述处理后液体的压强，所述指定高度为所述指定位置到所述处理后液体上表面的高度，所述溶腔内管用于向所述指定盐穴注入或排出液体；

获取第三体积，所述第三体积为所述在所述指定盐穴中注入或排出的液体在标准大气压下的体积；

所述计算模块，用于根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述计算模块用于：

利用体积计算公式，根据所述第一压强、所述第二压强以及所述第三体积计算所述第二体积；

所述体积计算公式为：

V₂＝V₃-V₃×(p₁+p₂-p_气)/K_v3

其中，V₂为所述第二体积，p₁为所述第一压强，p₂为所述第二压强，p_气为标准大气压的压强，V₃为所述第三体积，K_v3为所述处理后液体的体积模量。

18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述获取模块用于：

获取第三压强，所述第三压强为所述指定位置处所述初始液体的压强；

获取所述第一压强和所述第三压强的差值的绝对值；

将所述第一压强和所述第三压强的差值的绝对值获取为所述第一压强差。

19.根据权利要求15、16或18所述的装置，其特征在于，所述指定位置处为所述指定盐穴的井口处。

20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述计算模块用于：

根据所述浓度差获取所述指定盐穴的第一体积变化量，所述第一体积变化量为因组成所述指定盐穴的盐岩溶解于所述指定盐穴的液体中而引起的所述指定盐穴的体积变化量；

根据所述第一体积和所述第一压强差计算第二体积变化量，所述第二体积变化量为所述指定盐穴注入或排出液体前后所述初始液体在所述指定盐穴中的体积变化量；

根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第二体积、所述第一压强差和所述第一体积计算所述弹性压缩系数。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述计算模块用于：

利用体积变化量计算公式，根据所述第一体积和所述第一压强差计算所述第二体积变化量；

所述体积变化量计算公式为：

ΔV₂＝V₁×Δp₁/K_v1

其中，ΔV₂为所述第二体积变化量，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差，K_v1为所述初始液体的体积模量。

22.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述计算模块用于：

利用弹性压缩系数计算公式，根据所述第一体积变化量、所述第二体积变化量、所述第一体积、所述第一压强和所述第二体积计算所述弹性压缩系数；

所述弹性压缩系数计算公式为：

Z＝(V₂-ΔV₂-ΔV₁)/Δp₁×V₁

其中，Z为所述弹性压缩系数，V₂为所述第二体积，ΔV₂为所述第二体积变化量，ΔV₁为所述第一体积变化量，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差。

23.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述计算模块还用于：

根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算所述指定盐穴的腔体收缩率。

24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述计算模块用于：

利用腔体收缩率计算公式，根据所述第一体积、所述第二体积和所述第一压强差计算腔体收缩率；

所述腔体收缩率计算公式包括：

γ＝(V₂-V₁×Δp₁/K_V1)/V₁

其中，γ为所述腔体收缩率，V₂为所述第二体积，V₁为所述第一体积，Δp₁为所述第一压强差，K_v1为所述初始液体的体积模量。

25.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述初始液体和所述在所述指定盐穴中注入或排出的液体均为卤水。

26.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述测定模块用于：

根据所述弹性压缩系数和所述腔体收缩率通过计算机模拟测定所述盐岩的弹性模量和泊松比。