CN114791484A - 地下盐穴蠕变速率测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下盐穴蠕变速率测定方法，属于地下资源开发与利用技术领域，步骤如下：第一步，确定地下盐穴腔体液体的体积压缩系数；第二步，确定地下盐穴腔体的体积；第三步，确定地下盐穴围岩的蠕变速率。通过实测地下盐穴腔体内液体温度测得盐穴内液体的体积压缩系数，再通过向地下盐穴腔体内输入饱和NaCl溶液测得地下盐穴腔体的体积；由地下盐穴的体积计算地下盐穴围岩的蠕变速率。本发明操作简单方便，无需复杂设备及操作步骤即可确定地下盐穴的腔体体积和围岩的蠕变速率，为地下盐穴的安全开发利用提供真实可靠的数据支持，具有极高的现实意义。

Description

地下盐穴蠕变速率测定方法

技术领域

本发明属于地下资源开发与利用技术领域，尤其涉及一种地下盐穴蠕变速率测定方法。

背景技术

我国盐矿资源丰富，采盐业历史发展悠久。开采地下盐矿资源是通过管柱将淡水注入地下石盐矿床，石盐矿床遇水溶解后，淡水变成了卤水，然后将卤水抽采至地表经过化学加工处理即可得到食盐。由于盐矿开采所需技术水平不高，盐业开采公司技术水平参差不齐，同时早期采盐业缺少地下资源整体规划，这些因素导致石盐矿床开采后遗留了大量的地下废弃盐穴空洞。由于盐岩是一种流变性极强的岩体，废弃盐穴空洞再利用需要得知地下空腔体积和盐岩的蠕变速率。

目前，国内外大多采用井下声呐设备测量地下盐穴体积，但由于废弃矿井井下信息复杂，声纳设备能够顺利下井/升井不确定性大，且声纳设备测量地下盐穴体积成本较高，不适宜在废弃盐穴空洞中推广应用。在测定盐岩蠕变速率方面，目前的做法是通过对现场取来的岩石样本，开展长期蠕变实验室实验测定，但废弃盐穴井已不具备现场取样条件。因此，针对地下废弃盐穴的实际情况，亟需一种简单易行、可操作执行的实验方法，以获得地下盐穴的腔体体积和围岩蠕变速率。

发明内容

本发明的目的是提供一种地下盐穴蠕变速率测定方法，旨在解决现有技术中利用声纳设备测量盐穴成本高、废弃盐穴不具备现场采取岩石样本的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种地下盐穴蠕变速率测定方法，包括以下步骤：

第一步，确定地下盐穴腔体液体的体积压缩系数，根据地下盐穴腔体内液体温度测得腔体内液体的体积压缩系数；

第二步，确定地下盐穴腔体的体积：通过向地下盐穴腔体内输入饱和NaCl溶液测得地下盐穴腔体的体积；

第三步，确定地下盐穴围岩的蠕变速率：根据地下盐穴的体积计算地下盐穴围岩的蠕变速率。

优选的，第一步的内容如下：

(1)现场实测地下盐穴腔体中液体的温度T；

(2)实验室测试温度T条件下的饱和NaCl溶液密度ρ；

(3)依据公式

计算在温度T、密度ρ条件下的饱和NaCl溶液的体积压缩系数，即得地下盐穴腔体中液体的体积压缩系数。

优选的，第二步的内容如下：

(1)在井口处安装井盖，井盖中央的开口处连接管道，管道上依次设置压力表、阀门、液体流量计和液体收集箱；

(2)通过管道向地下盐穴注入饱和NaCl溶液，使饱和NaCl溶液充满整个地下盐穴和管道，关闭管道上的阀门；

(3)记录压力表初始数据P₀，并将液体流量计示数归零；

(3)每天记录压力表示数P，当压力表示数增长呈现线性特征时，记录此时的压力表示数为P₁；

(4)打开阀门,待液体流量计示数稳定后，记录液体流量计示数V₁；

(5)关闭阀门，记录此时的压力表示数为P₂；

(6)依据公式

计算得到地下盐穴腔体的体积V。

优选的，第三步的内容如下：

(1)在第二步计算得到地下盐穴腔体的体积V后，关闭阀门，继续监测压力表示数P；

(2)等待30天后，打开阀门,待液体流量计示数稳定后，记录流量计示数V₂；

(3)依据公式

计算得到盐穴腔体围岩的蠕变速率ε₁；

(4)每间隔30天，重复上述步骤(1)～(3)，分别计算得到盐穴腔体围岩的蠕变速率ε₂、ε₃、ε₄、ε₅、ε₆；

(5)依据公式

求得盐穴腔体围岩的平均蠕变速率。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过实测地下盐穴腔体内液体温度测得盐穴内液体的体积压缩系数，再通过向地下盐穴腔体内输入饱和NaCl溶液测得地下盐穴腔体的体积；由地下盐穴的体积计算地下盐穴围岩的蠕变速率。本发明操作简单方便，无需复杂设备及操作步骤即可确定地下盐穴的腔体体积和围岩的蠕变速率，为地下盐穴的安全开发利用提供真实可靠的数据支持，具有极高的现实意义。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的一种地下盐穴蠕变速率测定方法所用设备的结构示意图；

图中：00-地下盐穴，1-管道，2-压力表，3-阀门，4-液体流量计，5-液体收集箱。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种地下盐穴蠕变速率测定方法，具体步骤如下：

第一步，确定地下盐穴腔体液体的体积压缩系数，方法如下：

(1)现场实测地下盐穴腔体中液体的温度T为88℃；

(2)实验室测试温度T条件下的饱和NaCl溶液密度ρ为1.387g/cm³；

(3)依据公式

计算在温度T、密度ρ条件下的饱和NaCl溶液的体积压缩系数，即得地下盐穴腔体中液体的体积压缩系数为2.34×10^-10m²/N。

第二步，确定地下盐穴腔体的体积，方法如下：

(1)在井口处安装井盖，井盖中央的开口处连接管道1，管道1上依次设置压力表2、阀门3、液体流量计4和液体收集箱5，如图1所示。

(2)通过管道1向地下盐穴00注入饱和NaCl溶液，使饱和NaCl溶液充满整个地下盐穴00和管道1，关闭管道1上的阀门3；

(3)记录压力表2初始数据P₀＝0.01MPa，并将液体流量计4示数归零；

(3)每天记录压力表2示数P，当压力表2示数增长呈现线性特征时，记录此时的压力表2示数为P₁＝0.32MPa；

(4)打开阀门3,待液体流量计4示数稳定后，记录液体流量计4示数V₁＝3m³；

(5)关闭阀门3，记录此时的压力表2示数为P₂。此处P₂不参与运算，仅是为了规范记录。

(6)依据公式

计算得到地下盐穴腔体的体积V＝1260m³。

第三步，确定地下盐穴的蠕变速率，具体内容如下：

(1)在第二步计算得到地下盐穴腔体的体积V后，关闭阀门，继续监测压力表示数P；

(2)等待30天后，打开阀门,待液体流量计示数稳定后，记录流量计示数V₂＝4.3m³；

(3)依据公式

计算得到盐穴腔体围岩的蠕变速率ε₁＝0.34×10^-4/d；

(4)每间隔30天，重复上述步骤(1)～(3)，分别计算得到盐穴腔体围岩的蠕变速率ε₂、ε₃、ε₄、ε₅、ε₆，具体数据分别为：0.48×10^-4/d，0.58×10^-4/d，0.73×10^-4/d，0.68×10^-4/d，0.46×10^-4/d；

(5)依据公式

求得盐穴腔体围岩的平均蠕变速率为0.55×10^-4/d。

综上所述，本发明操作简单方便，无需复杂设备即可完成盐穴腔体围岩蠕变速率的测定；所用设备结构简单、制作成本低廉，通过实测地下盐穴腔体内液体温度测得盐穴内液体的体积压缩系数，再通过向地下盐穴腔体内输入饱和NaCl溶液测得地下盐穴腔体的体积；由地下盐穴的体积计算地下盐穴围岩的蠕变速率。利用本发明能够为地下盐穴的安全开发利用提供真实可靠的数据支持，具有极高的现实意义。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (4)

1.一种地下盐穴蠕变速率测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，确定地下盐穴腔体液体的体积压缩系数，根据地下盐穴腔体内液体温度测得腔体内液体的体积压缩系数；

第二步，确定地下盐穴腔体的体积：通过向地下盐穴腔体内输入饱和NaCl溶液测得地下盐穴腔体的体积；

第三步，确定地下盐穴围岩的蠕变速率：根据地下盐穴的体积计算地下盐穴围岩的蠕变速率。

2.根据权利要求1所述的地下盐穴蠕变速率测定方法，其特征在于，第一步的内容如下：

(1)现场实测地下盐穴腔体中液体的温度T；

(2)实验室测试温度T条件下的饱和NaCl溶液密度ρ；

(3)依据公式

计算在温度T、密度ρ条件下的饱和NaCl溶液的体积压缩系数，即得地下盐穴腔体中液体的体积压缩系数。

3.根据权利要求2所述的地下盐穴蠕变速率测定方法，其特征在于，第二步的内容如下：

(1)在井口处安装井盖，井盖中央的开口处连接管道，管道上依次设置压力表、阀门、液体流量计和液体收集箱；

(2)通过管道向地下盐穴注入饱和NaCl溶液，使饱和NaCl溶液充满整个地下盐穴和管道，关闭管道上的阀门；

(3)记录压力表初始数据P₀，并将液体流量计示数归零；

(3)每天记录压力表示数P，当压力表示数增长呈现线性特征时，记录此时的压力表示数为P₁；

(4)打开阀门,待液体流量计示数稳定后，记录液体流量计示数V₁；

(5)关闭阀门，记录此时的压力表示数为P₂；

(6)依据公式

计算得到地下盐穴腔体的体积V。

4.根据权利要求3所述的地下盐穴蠕变速率测定方法，其特征在于，第三步的内容如下：

(1)在第二步计算得到地下盐穴腔体的体积V后，关闭阀门，继续监测压力表示数P；

(2)等待30天后，打开阀门,待液体流量计示数稳定后，记录流量计示数V₂；

(3)依据公式

计算得到盐穴腔体围岩的蠕变速率ε₁；

(4)每间隔30天，重复上述步骤(1)～(3)，分别计算得到盐穴腔体围岩的蠕变速率ε₂、ε₃、ε₄、ε₅、ε₆；

(5)依据公式

求得盐穴腔体围岩的平均蠕变速率。

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