塔中膏盐岩蠕变特征
金坛储气库岩盐蠕变特性及其实用本构研究
第26卷第3期 辽宁工程技术大学学报 2007年6月 V ol.26 No.3 Journal of Liaoning Technical University Jun. 2007收稿日期：2005-04-18基金项目：国家自然科学基金重点基金资助项目（E50434050）；国家自然科学基金项目（50304011）；山西省自然科学基金资助项目（20041020） 作者简介：梁卫国（1972－），男，山西 盂县人，博士后研究人员，副教授，主要从事岩石力学与采矿工程研究，E-mail ：master_lwg@ 。
本文编校：赵 娜文章编号：1008-0562(2007)03-0354-03金坛储气库岩盐蠕变特性及其实用本构研究梁卫国1,2， 徐素国2 ，刘 江1，杨春和1，赵阳升2（1.中国科学院 武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071；2.太原理工大学 采矿研究所，山西 太原 030024）摘 要：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。
关键词：金坛储气库；岩盐；蠕变； 本构方程；应力水平；岩石力学 中图分类号：O 344.6; TD 313 文献标识码：AResearch on creep property and practical constitutiveequation of rock salt in Jintan gas storage of ChinaLIANG Wei-guo 1,2，XU Su-guo 2，LIU Jiang 1，YANG Chun-he 1，ZHAO Yang-sheng 2(1.Institute of Rock and Soil Mechanics, The Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China;2. Mining Technology Institute, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)Abstract ：Through a lot of experimental creep investigations on rock salt in Jintan, it is found that the transient creep deformation and steady creep ratio of samples vary greatly with the different suffered stresses, of which the transient creep deformation changes from 0.1% to 2%, while the steady creep ratio can vary from 0.0023%/h to 0.15%/h. Obviously, the higher the loaded stress is, the higher are the transient creep deformation value and steady creep ratio and vice versa. On the basis of experimental and theoretical analysis of the relation between creep deformation and the loaded stress level of samples, an integrated constitutive equation of transient creep and steady creep based on stress level of salt rock is established in this paper, with consideration of the geological and future running reality of Jintan Gas Storage. It demonstrates that the theoretical creep curve and the tested data are well inosculated, and can provide some references for the future running stability analysis of Jintan Gas Storage. Key words ：Jintan gas storage ；rock salt ；creep ；constitutive equation ；stress level ；rock mechanics0 引 言料的典型蠕变曲线（如图1），三个阶段：即瞬态蠕变（初始蠕变）、态蠕变阶段。
深井盐膏层套管变形机理研究
深井盐膏层套管变形机理研究深井盐膏层套管变形机理研究在深井钻井设计及施工指导方面具有重要的指导意义。
本文从理论分析、数值计算和模型试验等方面,对深井盐层套管变形中的一些问题作了比较系统的研究,主要工作与结论如下:1.深井盐膏层地质力学特征研究通过高温高压条件下盐膏岩三轴压缩试验,获得了盐膏岩高温高压条件下的变形特征。
在盐岩变形过程中围压的主要作用是限制盐岩内部裂纹的扩展,提高了盐岩的抗变形能力,增加了强度;但温度的增加,盐岩内部产生微裂纹的机会越大,晶间空隙在外力作用下被填充,宏观上表现为盐岩应变的增加;围压进一步加大,温度继续升高,盐岩出现蠕变现象。
深井盐膏岩以较低的强度进入塑性,出现流变特性,深井盐膏岩不能弹塑性分析来解决工程问题,要考虑蠕变特性。
2.深井盐膏层蠕变规律研究开展盐膏岩蠕变实验,获得蠕变特性,通过分析不同矿物成分、差应力条件下,复合盐岩力学特性随时间的变化规律,提出深井盐膏层蠕变不仅与温度和差应力有关,而且受地层岩性控制;根据盐膏层具体的蠕变特性,引入蠕变岩性影响因子,利用heard模型描述盐岩蠕变规律,定量化描述盐膏层蠕变特性。
3.深井盐膏层套管复合体变形分析随着时间推移,最大水平地应力方向套管外挤压力逐渐增大,最小水平地应力套管外挤压力逐渐减小,二者均逐步逼近于相应的水平地应力值;盐岩层厚度超过4米的套管柱应该按照岩石蠕变的非均匀载荷进行设计,以保证盐岩层套管不会在盐岩蠕变围压作用下产生缩径变形;作用在套管上的外挤力不均匀度对套管的抗外挤强度有非常大的影响,不均匀度越大,套管的抗外挤强度越小;随着套管的不圆度的增大,套管的抗外挤强度将会明显下降;存在壁厚不均时套管所产生的应力明显增加,对抗外挤强度有一定影响,但远小于不圆度的影响。
4.深井盐膏层套管设计与应用研究建立了深井高温高压条件下套管强度设计的迭代法和强度校核方法;对塔里水油田英卖力和大北地区套管变形进行分析,并进行了强度设计。
中东某区块盐岩地层蠕变缩径的力学分析与应用
第 ４期
钻
采
工
艺
・２３ ・
Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． ４
ＤＲ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ Ｎ Ｇ＆ Ｐ Ｒ Ｏ Ｄ ＵＣ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ ＮＯ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
中 东某 区块 盐岩 地 层 蠕 变缩 径 的 力学 分 析 与应 用
马德新 ， 李嗣贵 ， 李 自立 ， 杨 鸿波 ， 宋林松
持 续很久 。为方便 现场 技 术 人 员快 速 、 及 时 解 决盐
膏 层钻井 作 业 中盐 岩 蠕 变 缩 径 的难 题 ， Ｊ ｏ ｈ ｎ Ｂ ａ ｒ ｋ ｅ ｒ 等 建立 了 适 用 于 美 国墨 西 哥 湾 盐 岩 地 层 蠕 变 与 钻井 液密 度 、 地层 温 度 的数 学解 析方 程 式 。 出于 同
钻采工艺2013年第5期要目忙忙页岩气井工厂开发关键技术王敏生等苏里格气田智能柱塞气举排水采气技术研究杨旭东等dx1井高压高产储层氮气安全钻井技术胥志雄等基于遗传算法优化超低渗透油藏水平井压裂裂缝参数费尔干纳盆地井壁稳定技术研究闫传梁等高武彬等倾斜井筒岩屑运移实验研究评述张好林等纤维加砂压裂技术在新疆油田三区的应用丁士辉等干井筒固井技术及在元坝区块钻井中的应用马庆涛等气体钻井岩屑分离系统设计与计算温杰等忙水平井管柱摩阻扭矩的计算模型范光第等rsbha动态应力有限元分析及优化何保生等
分析 ， 并绘 制 出不 同井 深 条 件 下 的 钻井 液 密 度 图版
石材料 的应 力 、 应 变 随 时 间变 化 的性 质 。事 实 上 所
有 的岩 石在 有载 荷 的情 况 下 都 要 发 生蠕 变 ， 只是 由 于岩石 性质 的不 同 ， 产 生 的蠕 变 大 小 不 同 Ｊ 。复 合 盐膏 层 的 中的盐 膏 岩 、 软泥 岩 等 岩 石对 蠕 变 非 常
膏盐层录井方法初探
超深井膏盐岩录井方法探讨杨春华一、概述西部新区勘探指挥部勘探范围和勘探层系的扩大，在塔里木盆地寻找油气藏时已把志留系、奥陶系、寒武系作为主要目的层。
由于膏盐岩岩性致密，可以作为良好盖层，与其下的物性好的碳酸盐岩组成良好的生储盖组合。
在塔里木盆地，志留系岩性以砂泥岩为主，而到奥陶系、寒武系则逐渐由砂泥岩过度到碳酸盐岩及膏盐岩。
以往我们对砂泥岩、碳酸盐岩及火成岩的录井工作比较熟悉，但对膏盐层的录井工作，由于平时接触不多，可能比较陌生。
通过和田1井的钻探，在寒武系中统阿瓦塔格-沙依里克组见到了膏盐层。
通过在现场录井过程中的探索，本人总结了一些有关膏盐层的录井方法，供大家参考，并提出宝贵意见。
二、膏、盐岩形成机理膏盐岩主要形成于海相沉积环境中的台地蒸发岩相（可细分为盐坪相），属于蒸发岩。
由于海水极浅或长期出露地表，海水蒸发量大，含盐度高，水循环差，导致了膏盐岩的形成。
岩性组合特征为：盐岩、膏盐岩夹薄层的膏岩、膏质白云岩、褐色、红色泥岩，指示干旱氧化环境下的沉积。
从和田1井岩屑录井资料来看，寒武系中统底部的白云岩、膏岩、膏盐岩、盐岩构成的有规律的小的岩性旋回，标志着一个蒸发旋回，即一个海退旋回。
三、录井过程中膏盐层的表现特征及识别方法1、在岩性组合方面，由于特殊的沉积环境决定了特殊的岩性组合。
它常与白云岩、膏岩、泥岩呈不等厚互层，主要以膏盐岩、盐岩为主，如右下图。
2、钻时方面相对较低，一般为6-10min/m ，明显低于其它岩性。
如右图。
3、在普通钻井液条件下，若钻遇膏盐层或盐层，表现为CL -及失水升高，粘度、切力下降。
若钻遇大段膏盐层，一般情况下要采用欠饱和盐水钻井液，CL -一般高达17-19万，因此，在实钻过程中，即使钻遇盐、膏层，CL -升高并不明显，但失水升高，粘度、切力下降。
实测表明，当CL -为188000-196300mg/l 时，盐水钻井液已达饱和。
4、在超深井及欠饱和盐水钻井液条件下（和田1井在6444m 出现膏盐层，迟到时间145min ），由于岩屑在井内滞留时间长，钻井液温度高，导致膏盐岩绝大部分溶解，盐岩几乎完全溶解，故在捞取的岩屑中无法见到盐岩。
盐膏层钻井技术(钻井教材)讲解
硬石膏团块失去支撑而坍塌。
概 况（之三）
盐膏层对钻井工程危害
夹在岩盐层间的薄层泥页岩、粉砂岩，盐溶后上下失去承 托，在机械碰撞作用下掉块、坍塌。 山前构造多次构造运动所形成的构造应力加速复合盐层的
蠕变和井壁失稳。
无水石膏等吸水膨胀、垮塌。无水石膏吸水变成二水石膏 体积会增大26%左右，其它盐类如芒硝、氯化镁、氯化钙 等也具有类似性质。 石膏或含石膏的泥岩在井内泥浆液柱压力不能平衡地层本 身的横向应力时，会向井内运移垮塌。
概 况（之二）
1
2
分类及其特征
复合盐层
纯盐层
概 况（之二）
分类及其特征
纯盐层有滨海相和内陆相盐湖沉积两种成岩环 境，基本物质以氯化钠为主，也含有其他复合盐类，
如：氯化钙、氯化钾、芒硝等。其岩性在纵向剖面
上盐岩单层厚度大，质较纯，有些与砂岩成韵律层 交替出现，有些单层厚度可以达到上千米。
概 况（之三）
盐膏层钻井技术
唐 继 平
盐膏层钻井技术
概况
复合盐层钻井技术 纯盐层钻井技术 盐膏层固井技术 钻井监督工作要点
概 况（之一）
分布情况
中国大陆钻探发现的盐膏层分布范围广泛， 塔里木、中原、江汉、华北、吉林、辽河和胜
利等油田都曾有钻遇盐膏层时发生卡钻、套管
挤毁，甚至油井报废的恶性事故报道。 盐膏层主要分布在第三系，石碳系和寒武
概 况（之三）
序 号 事故时间 井号 深度，米 1988.04.25 4686.85 1988.04.25 4686.85 1988.08.10 4807.30 1988.10.06 4657.50 1988.11.03 4858.40 1988.04.07 4789.00 1989.05.24 4946.07 类型 事故统计 1 南喀 1 井 盐层缩径卡钻 274.60
金坛储气库岩盐蠕变特性及其实用本构研究
摘 要 ： 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 ％ ２ 之间，一般高 ． 到 ％ １
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 ００２ ％／ ． ３ ｈ到 ０１％／ 化不等 ，随应 力水平 的提高 ， ０ ． ｈ变 ５ 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 。
关键 词 ： 金坛储气库：岩盐：蠕变： 本构方程；应力水平：岩石 力学
２０ ０ ７年 ６月
Ｊ ｎ． ｕ ２ ０７ ０
金坛储气 库岩盐蠕变特性及其 实用本 构研 究
梁卫 国 － 徐 素 国 ，刘 江 ，杨 春和 ，赵 阳升 ， ，
（． １中国科 学 院 武汉 岩土 力学 研究 所 ，湖北 武汉 ４ ０７ ：２太 原理 工大 学 采矿 研 究所 ， 山西 太 原 ００ ２ ） ３０ １ ． ３ ０４
ｒ ｓ ｔｃ ｅ ｐ ｄ ｆ ｒ ｔ ｈ ｎ ｅ ｒ ｍ ０ １ ｏ ２ ｔ ｎ ｉｎ ｒ ｅ ｅ ｏ ａ ｉ ｎ ｃ ａ ｇ ｓｆｏ ． ％ ｔ ％． ｉ ｅ ｓ ａ ｙ ｃ ｅ ｐ ｒ ｔ ａ ａ ｙ ｆｏ ０ ｏ ２ ％／ ０ ａ ｅ ｍ ｏ ｗｈ ｌ ｔ ｔ ｄ ｒ ｅ ａ ｉ ｃ ｎ ｖ ｒ ｒ ｍ ． ０ ３ Ｉ ｔ ｅｈ ｅ ｏ ｌ
复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟
复合岩盐层井眼蠕变缩径的数值模拟曾德智;林元华;卢亚锋;朱达江;李留伟【摘要】盐岩在深部高温高压环境下具有很强的蠕变特性,在岩盐层钻井经常出现井眼缩径、卡钻等复杂事故.目前关于岩盐层井段安全钻进泥浆密度的计算方法主要适用于均匀地应力的情况,难以在非均匀地应力条件下应用.为此研究建立了三向地应力作用下盐岩和砂泥岩相互交错的复合岩盐层井眼蠕变缩径的三维有限元模型,并以塔里木油田羊塔克地区深井为例,研究了非均匀地应力条件下,复合岩盐层井眼随时间变化的蠕变缩径规律,得出了一定泥浆密度下岩盐层井眼在不同时刻的井径值.计算结果表明,安全泥浆密度有限元模拟值与羊塔克地区岩盐层井段实际采用的安全泥浆密度非常接近,验证了所建数值模型的合理性和计算结果的可靠性,研究成果为岩盐层井段的安全钻进提供了技术支撑.%Salt rocks have very strong creep behaviors in HTHP environment in deep formations> complex accidents such as hole shrinkage, drill pipe sticking, etc, occurring frequently. Current methods to calculate the safe drilling mud density are mainly used in circumstances of homogeneous earth stress. The 3-D finite element analysis (FEA) model of borehole creep shrinkage concerning salt rock and sand shale was established in this paper under triaxial earth stress. On the basis ofrndeep wells of Yangtake in Tarim, laws of borehole creep shrinkage vs time were studied under the condition of heterogeneous earth stress, and values of borehole diameter in different times are obtained when the mud density is specified. Results calculated are very close to the safety drilling mud density field used in rock salt layers, thus verifying the reasonableness and reliability of the model established in thepaper. Research results can provide technical support for safe drilling in rock salt layers.【期刊名称】《地质力学学报》【年(卷),期】2012(018)002【总页数】7页(P158-164)【关键词】深井;岩盐层;蠕变;井径;有限元模拟【作者】曾德智;林元华;卢亚锋;朱达江;李留伟【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),成都610500;中国石油西南油气田公司采气工程研究院,四川广汉618300;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),成都610500;北京温菲尔德石油技术开发有限公司,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P554随着世界油气资源的不断开采，浅层油气资源已接近枯竭，为了满足社会发展的需求，深部地层及复杂地层已成为目前寻找油气资源的主战场。
膏盐岩类研究现状、分布特征及存在问题分析
膏盐岩类研究现状、分布特征及存在问题分析
王文静;方少林;王飞扬;张若怡;曹彭悦;王纪煊
【期刊名称】《地球科学前沿(汉斯)》
【年(卷),期】2022(12)12
【摘要】膏盐岩类在世界含油气盆地各地质历史时期广泛发育,与油气聚集有着密切关联。
通过调研相关文献,膏盐岩类主要集中于北半球,其中以欧亚板块分布最多,我国膏盐岩主要分布在东、西部具有盐湖沉积背景的盆地,在中国西部海相沉积盆地中,四川盆地寒武系、下–中三叠统,塔里木盆地寒武系、石炭系,鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组等地层中普遍发育。
国内外形成多种成因解释,较为流行的膏盐岩成因假说主要有沙坝说、返流说、干缩深盆地说、沙漠说等。
各种假说分别从不同角度为膏盐岩提供了成因解释,其中“潮上萨布哈”和“水下浓缩沉淀”是目前得到较多认可的两类浅表蒸发成盐的成因。
膏盐岩在油气成藏中具有重要意义,蒸发岩–碳酸盐岩共生体系也是今后深层油气勘探的重点之一。
【总页数】15页(P1631-1645)
【作者】王文静;方少林;王飞扬;张若怡;曹彭悦;王纪煊
【作者单位】长江大学地球科学学院武汉
【正文语种】中文
【中图分类】P61
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塔中膏盐岩蠕变特征
塔中膏盐岩是一种常见的地质构造，由于其独特的地质条件，使得它具有一些非常独特的特征。
其中最显著的就是蠕变特征。
本文将围绕这个特征展开，深入阐述塔中膏盐岩蠕变的特征以及其产生的原因。
一、什么是膏盐岩？
膏盐岩是一种以岩盐为主要组成的地质体，通常形成于浅海湖盆、滩涂等海相地质环境中。
膏盐岩具有一些特殊的物理性质，如高透水性、高溶解度、易流变等。
因此，在工程施工中，对膏盐岩的工程地质特征具有非常重要的意义。
二、膏盐岩蠕变特征
膏盐岩蠕变特征是指，在外部作用下，膏盐岩会呈现出一些独特的形变和行为。
通常表现为：岩体变形速度很慢，伴随着渐变和渐进的破坏；塑性和变形能力强，即使发生较大变形也不易破裂，发生裂缝也很少；变形过程中产生的应变率和热量非常显著。
三、膏盐岩蠕变的原因
膏盐岩蠕变特征是由其特殊的物理性质和化学性质决定的。
膏盐岩中的盐晶具有很高的溶解度，同时又非常易于流动。
当外部作用作用于膏盐岩时，岩体中的盐晶会发生微小的变形，从而改变盐晶之间的排列和结构。
在变形过程中，盐晶之间的间隙会不断地调整和重新排布，从而形成了塑性和弹性剪切变形以及流变变形。
四、膏盐岩蠕变对工程的影响
膏盐岩蠕变特征将直接影响膏盐岩的物理和力学性质。
在工程施工中，如果没有很好地考虑到这些因素，可能会对工程带来一系列的不可预测的影响。
比如，在盐岩地区施工井下开采或者开挖洞穴过程中，若未考虑到岩体变形的特殊性，可能会导致岩体变形速度加快，破坏面扩大，甚至发生严重的灾害。
总之，塔中膏盐岩作为一种特殊的地质体，具有非常独特的蠕变
特征。
了解其特殊性和物理化学性质，有助于我们更好地预测和评估其在工程中的性能和行为。
同时，我们也应该在工程施工中加强针对膏盐岩的特殊性考虑，以保证工程安全和可持续发展。