难溶性盐钙芒硝在碱液中溶解特性的实验研究

在分析钙芒硝矿的化学组成和其溶解原理的基础上,通过实验研究了钙芒硝矿在不同碱性溶液中和不同溶解条件下溶解特性。结果表明,钙芒硝在碱性溶液中的溶解速度比较快,由于部分Na2SO4是由化学反应产生,因此属于化学溶解的范畴;钙芒硝在碱性溶液中的溶解速度与碱性强弱有关,碱性强溶解速度快,反之较慢;在溶解过程中会产生微溶物CaSO4,决定了钙芒硝在溶液流动的情况下速度较静态溶液的溶解速度快;实验结论的得出为较难溶于水的钙芒硝矿的地下水溶开采提供了一种有益的方法。     

金坛储气库岩盐蠕变特性及其实用本构研究

通过对金坛盐矿储气库岩盐大量的实验发现:在不同应力水平作用下,岩盐的瞬态蠕变变形介于0.1%到2%之间,一般高应力水平作用下的变形量较低应力水平作用下的变形大;试件的稳态蠕变率从0.0023%/h到0.15%/h变化不等,随应力水平的提高,岩盐蠕变率变化十分明显。表明:应力水平越高,瞬态蠕变变形和稳态蠕变率均越大;反之亦然。在分析应力水平与蠕变变形关系实验及理论分析的基础上,结合金坛储气库实际,建立了基于应力水平的岩盐瞬态及稳态蠕变综合本构方程。该本构方程理论计算与实验结果吻合较好,可为金坛储气库运营的稳定性分析提供一定的参考依据。     

原位溶浸采矿理论研究

在对钙芒硝盐矿溶解渗透试验、油页岩及不同煤种热解试验研究基础上,发现矿体溶解或热解过程中,矿体中固体骨架、孔隙结构以及渗透性随溶解时间或热解温度不断衍化的规律特征。根据试验结果,结合理论分析,初步建立了原位溶浸采矿的理论架构、本构规律及耦合数学模型,为不同矿床原位溶浸开采理论建立及工程模拟,提供了重要理论指导。     

含盐分泥岩溶浸弱化力学特性

为了研究储气库建造过程中水对夹层中所含泥岩的弱化作用及破坏方式,试验研究了不同配比的泥岩干试件和在水中溶浸不同时间后的物理力学特性,实验发现m(水泥):m(砂子):m(黄土)=1:1:2或1:1:3再到1:1:4的过程中其强度逐渐减小,其强度由3.66MPa降低到2.73MPa,1:1:3是在清水和饱和盐水中溶浸特性不同的一个临界比例,若黄土配比在此基础上减少,试件在溶浸后强度会有所提高,强度可以提高52%达到7.62MPa;反之,试件强度会减小。同种配比试件,在同一时间段内,分别在清水和饱和盐水中溶浸后强度特性变化不大,其弹性模量也在一定范围内小幅波动,即液体种类对力学特性影响不明显。三种配比的含盐分泥岩试件,在强度上与泥岩相当,在破坏方式上以柱状劈裂和剪切破裂为主,说明含盐分泥岩属弱脆性材料。该成果对含夹层储气库稳定性研究有参考价值。     

钙芒硝盐岩溶蚀的角度效应

为更深入的了解钙芒硝盐岩的溶解特性,促进水溶开采钙芒硝矿和盐穴储气库建造中钙芒硝夹层溶蚀的研究,对钙芒硝盐样以不同倾角在35℃恒温水中进行溶解速率和速度的实验。结果表明:钙芒硝在35℃恒温水中溶解速率和速度具有角度效应;倾角从90°~-90°变化时,溶解速率和速度越来越大,水溶采矿技术开采钙芒硝时应采用有利于上溶和侧溶,自下而上的开采技术;运用MATLAB对数据进行拟合,得出不同溶解角度下钙芒硝溶解速率和速度随时间变化规律的表达式,对水溶开采钙芒硝的相关研究和盐穴储气库夹层的溶蚀具有一定的指导和参考价值。     

盐岩夹层蠕变特性实验研究与理论分析

通过对湖北应城盐岩夹层160 d的单轴压缩蠕变试验研究,可知湖北应城盐岩夹层具有良好的蠕变特性,盐岩夹层蠕变来自两部分,一部分为盐岩蠕变,另一部分来自夹层蠕变,且纯盐岩蠕变率高于夹层,横向应变率大于夹层。根据试验结果,拟合试验曲线得出了盐岩夹层蠕变经验公式,由最小二乘法得到盐岩夹层蠕变经验公式拟合参数;并分析了曲线特征,建立了盐岩夹层蠕变理论模型,得出了盐岩夹层的粘弹塑性本构方程,为盐岩矿床油气储库的稳定性分析提供了依据。     

钙芒硝岩盐溶解特性的实验研究

通过在NaOH,Na2CO3,NaHCO3, HCl溶液和H2O中的溶解实验,对钙芒硝的溶解特性进行了研究,得出了钙芒硝在氢氧化钠溶液中溶解速度较快的结论。由于其中一部分芒硝是由化学反应而生成的,因此其溶解属于化学溶解。     

盐岩矿床内油气储备和核废料处置

在对盐岩矿床内油气储备和核废料处置现状分析研究的基础上,提出了在盐岩矿床内进行储库建造应重点解决的储库长期稳定性,储库结构及建造等的研究问题及解决方法,对我国盐岩矿床内建造油气储库和核废料处置具有重要的指导意义。     

盐矿水溶开采固-液-热-传质耦合数学模型与数值模拟

由于盐类矿物易溶于水的特性,对盐类矿床的开采普遍采用水溶开采的方法.盐矿水溶开采过程是一个固体变形、流体运移、矿物溶解、传质传热的复杂的物理化学过程.文中在对上述复杂过程进行理论分析的基础上,建立了盐矿水溶开采的固、流、热、传质耦合数学模型.利用此模型,采用有限元方法,对盐矿双井对流水溶开采过程进行了数值模拟.模拟结果表明,该模型科学合理,对指导工程实践具有一定的实际意义和应用价值.     

群井致裂控制水溶盐矿开采分析及数值模拟

建立了群井致裂控制水溶开采的耦合数学模型,并对上述模型进行了数值模拟。结果表明,由于岩盐溶解的影响,岩盐水力压裂裂缝为距注水井口距离和压裂时间的函数,随裂缝的扩展及裂缝宽度的变化,裂缝中压力在逐步降低并向缝尖转移;由于注、出水井处溶液浓度及岩盐溶解速度的不同,随开采时间的延续,溶腔形状由裂缝形的扁平盘状、过渡为倒盆状、最后逐渐变为一锥形状,该形状有利于保持岩盐溶腔的稳定。理论分析和数值模拟结果表明,群井致裂控制水溶盐矿开采是一项可行的开采技术方法。