缝洞型碳酸盐岩地下储气库高速注采渗流特征及库容动用机理

四川盆地是中国重要的天然气产能基地,目前已开发相当规模的碳酸盐岩气藏,该类气藏储层缝洞系统发育并具有超低孔隙度、低渗透率特征,气藏枯竭后可改建为地下储气库(以下简称储气库),以满足天然气高峰使用时期和冬季天然气保供的需求。但国内尚无此类型储气库成熟的建库经验,而缝洞型储气库的高速注采渗流特征是验证建库和用库的可行性的重要依据。为此,以中国石油西南油气田公司筹建的首座缝洞型储气库——牟家坪储气库为例,基于地震、露头等数据资料,设计了具备储层特征的缝洞组合方案,并构建了三维数字岩心模型,然后基于模型开展数值仿真模拟,计算其在高速开采过程中各区域气体压力和流速变化规律,最后从微观尺度分析了缝洞型储气库的渗流特征和库容动用机理。研究结果表明:①储层渗透率越高,缝洞内气体动用越快,渗流滞后的效应越显著;②同一缝洞组合条件下,气体流速和开采量与开采压力梯度成正比,开采压力梯度对气体渗流特征有着显著影响;③缝洞系统中存在狭窄裂缝,裂缝开度越小,缝洞间渗流滞后效应越明显;④缝洞组合和形态结构越复杂,渗流滞后越显著。结论认为,该方法能够为研究缝洞型碳酸岩盐储气库注采渗流特征和库容动用机理提供重要的理论基础,还可为同类型储气库建设提供技术支撑。

考虑渗流时滞及参数不确定性的土坝坝坡失稳概率分析

针对非恒定水力边界下土石坝体内复杂渗流场和坝壳物料不均匀分布对其坝坡稳定失效概率问题,提出了一种考虑土石坝渗流时滞及参数不确定性的坝坡失稳概率分析方法。综合运用Van Genuchten渗流模型与抗剪强度理论及毕肖普法,结合坝体内部渗流场与渗流的时滞相关特性,给出了基于均质坝坡稳定安全系数解析式与可靠性功能函数,利用Geo Studio平台融合Kriging模型优势,建立了土石坝坝坡稳定可靠度非侵入式随机有限元模型,并研制了其相关实施程序。工程实例分析表明,该方法较规范方法更接近大坝服役真实状况,相比蒙特卡洛法在其计算工时及收敛等方面优势明显,该方法亦可推广应用于不同水力边界条件下的复杂边坡稳定可靠度分析。

节理岩体损伤破裂中的渗透性演化与能量耗散

根据损伤力学和统计强度理论,在真实破坏分析方法(RFPA)的基础上建立了损伤过程渗透模型,基于离散裂隙网络(DFN)模型生成随机正交节理岩体数值试样,对岩体损伤-渗流-能量耗散的完整过程以及渗流通道的形成变化进行了精细模拟。数值试验表明,节理岩体在峰后软化和残余变形阶段依然存在大量的新生裂隙持续发育,同时也伴随能量的不断耗散。渗透性的激增显著滞后于峰值荷载,往往在峰后数倍峰值应变处才形成贯穿岩体的完整渗流通道,渗透性瞬间阶跃到极大值。利用渗流的滞后性,可以通过微震监测手段对矿山突水灾害进行有效的监控预警,在张马屯铁矿地下防水帷幕突水预警的工程实践中取得了良好效果。