CCUS地质封存下水泥环密封完整性失效机理及控制措施

CO₂封存过程中,水泥环作为套管-水泥环-地层组合体中最薄弱的环节,在压力变化尤其是交变压力的作用下,水泥环密封完整性失效的风险极大,其完整性失效容易导致CO₂从环空中泄露至地表,严重影响CO₂的封存。基于已建立的水泥环组合体弹塑性模型,利用MATLAB进行模拟分析,研究了全井段水泥环密封完整性失效机理以及相应的控制措施。研究结果表明,水泥环密封完整性失效主要与水泥环进入塑性产生的塑性应变累积有关,并且无论是在浅层段还是深层段,只要水泥环进入塑性,在多次交变压力的作用下,就有产生“界面应力反转”的风险,导致水泥环密封完整性的失效。要想避免水泥环密封完整性的失效,应首先避免水泥环进入塑性状态,即提高水泥环屈服内压；浅层段,低弹性模量的水泥环可增加水泥环屈服内压；深层段,在水泥环泊松比“临界点”之上,降低水泥环弹性模量可有效提高水泥环屈服内压,在水泥环泊松比“临界点”之下,增加水泥环弹性模量可提高水泥环屈服内压。当由于套管压力过大,水泥环不得不进入塑性状态时,低弹性模量和高泊松比的水泥环可以降低卸载后的水泥环残余应力,延缓“界面应力反转”现象的发生。     

ARIMA模型和Holt-Winters方法在边坡土体深层水平位移预测中的比较

边坡土体深层水平位移预测是边坡变形监测的重要内容,对预防边坡安全事故有重要指导意义。典型的两种时间序列预测方法:ARIMA和Holt-Winters,适合预测边坡土体深层水平位移这类是既有随机性增长(或降低)又有时变性波动的非平稳时间序列。选取了648个土体深层水平位移历史数据作为实证分析的原序列,使用ARIMA模型和Holt-Winters方法对其作出了预测,并比较分析预测结果。结果表明:两种方法的短期预测效果都很好,各具特点。