层状盐穴难溶夹层爆破效应数值模拟研究

难溶夹层控制爆破可消除层状盐穴建腔隐患、加强建腔速度。为研究层状盐穴难溶夹层爆破效应,采用带围压的分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置开展了泥岩夹层动态力学特性试验,获得了泥岩夹层的塑性随动硬化模型参数,嵌入LS-DYNA有限元程序进行了模拟验证,建立了层状盐穴难溶夹层爆破数值模拟模型,揭示了不同炸药当量及药柱位置对夹层爆破垮塌范围以及盐腔密闭性的影响规律。研究结果表明:在LS-DYNA中采用塑形随动强化模型可以较好地拟合泥岩夹层动力特性;作用于盐腔围岩应力波通过卤水和夹层岩体两种介质传递,应力波在岩体中传播的速度明显大于在水中传播的速度;在本计算实例中选取药柱半径7.5cm,高度6m,炸药当量76.8kg,并布置在夹层中部可促使夹层可控垮塌,并保证盐穴围岩的密闭性。

爆破作用下层状盐穴难溶夹层垮塌效应解析分析

层状盐穴储库难溶夹层在自然条件下的垮塌具有不可控性,给水溶建腔和储库运营带来了诸多安全隐患,通过控制爆破可以促使难溶夹层可控垮塌,加快建腔速度。为分析难溶夹层的垮塌效应,在弹性力学理论基础上,分别建立夹层中间和板面装药2种情况的力学简化计算模型,推导难溶夹层板在爆破作用下的应力分量表达式。同时对爆破作用下夹层垮塌效应进行分析,根据材料的强度破坏准则,得到2种装药情况下夹层破坏的范围。针对某工程实例,应用推导的公式对爆破作用下夹层垮塌进行理论计算分析,结果表明:夹层中间装药时,不耦合系数从1.0变化到2.0,粉碎区半径为2~4倍钻孔半径,破裂区半径为6~9倍钻孔半径;夹层板面装药时,夹层下部的破坏范围比上部大,且夹层上边缘会发生受拉破坏。

多夹层盐矿油气储库水溶建腔夹层垮塌控制技术

针对多夹层盐矿油气储库水溶建腔过程中遇到的难溶夹层处理的重大技术难题,提出了难溶夹层直接顶板极限跨度的计算方法,揭示了腔体溶蚀策略对夹层垮塌的影响规律,给出了调控难溶夹层垮塌时间的若干措施。综合相关研究成果并结合单井对流水溶建腔工艺,提出了适用于多夹层盐矿水溶建腔的难溶夹层垮塌控制技术。并以金坛储气库某腔体为例阐述了夹层垮塌控制在增大腔体有效容积中的应用。