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第一篇 基本理论、试验和方法 3

第1章 层状盐岩地层精细探测理论与方法 3

1.1 地震信号的变子波模型 3

1.1.1 地震信号的变子波模型 3

1.1.2 变子波模型中的小波分析 4

1.1.3 地震信号的变子波压缩提高分辨率方法 7

1.2 JT-MZ井区地震资料高分辨率处理 9

参考文献 12

第2章 多场力作用下层状盐岩体力学行为 14

2.1 层状盐岩变形与破损物理模拟试验 14

2.1.1 试验方法研究 14

2.1.2 试验方案及设备 17

2.1.3 试验结果及分析 19

2.1.4 不同倾角下层状盐岩破坏准则 23

2.2 夹层对层状盐岩力学行为影响分析 29

2.2.1 夹层及盐岩的力学特性试验 29

2.2.2 夹层盐岩界面力学特性试验 39

2.3 层状盐岩变形与破损本构模型 47

2.3.1 互层盐岩体的Cosserat复合本构 47

2.3.2 复合盐岩体破损分析 49

2.3.3 层状盐岩体细观损伤本构模型 51

2.4 气固耦合作用下层状盐岩界面开裂过程研究 57

2.4.1 试验样品制备 57

2.4.2 试验设备及加载制度 58

2.4.3 裂纹扩展规律分析 59

2.4.4 裂纹扩展规律分形规律研究 67

2.4.5 两种不同岩体的对比研究 73

2.5 层状盐岩蠕变试验及本构模型 75

2.5.1 层状盐岩蠕变试验 75

2.5.2 基于分数阶导数的盐岩本构模型 86

2.6 盐岩动力学特性研究 90

2.6.1 带围压与温度加载的SHPB试验装置研制 90

2.6.2 围压与温度共同作用下盐岩SHPB试验 93

2.6.3 围压作用下盐岩SHPB数值模拟分析 99

2.6.4 盐岩动力强度研究 100

参考文献 102

第3章 大型盐穴储气库结构模型试验 105

3.1 基于小砌块的库群破坏地质力学模型试验 105

3.1.1 相似理论 105

3.1.2 模型砌筑技术 106

3.1.3 模拟范围及相关参数的确定 107

3.1.4 相似材料的选用 108

3.1.5 模型的砌筑 109

3.1.6 量测系统 111

3.1.7 加载系统 112

3.2 基于可视化概念的库群破坏试验 113

3.2.1 模型试验可视化的概念 113

3.2.2 基于可视化模型材料的试验设计 114

3.2.3 基于模型内部结构可视转化概念的试验设计（小比尺模型试验） 117

3.3 库群失压及破坏模拟的地质力学模型试验 126

3.3.1 试验的范围和边界条件选用 126

3.3.2 材料配制及材料力学试验 127

3.3.3 试验布置方案设计 129

3.3.4 试验的主要步骤和加载方式 130

3.4 储库介质流变相似材料的研究 132

3.4.1 模型相似材料的配比 132

3.4.2 模型相似材料的蠕变特性 134

3.5 高地应力真三维加载模型试验系统的研制 136

3.6 盐岩储气库群模型的制作方法与测试技术 138

3.6.1 模型制作与测试仪器埋设方法 138

3.6.2 储库套管结构的试验模拟方法 140

3.7 极端风险因素影响的储气库群运营稳定三维流变模型试验 142

3.7.1 模型试验概况 142

3.7.2 采气速率对储库运行安全稳定的影响 144

3.7.3 注气速率对储库运行安全稳定的影响 148

3.7.4 注采气压对储库运行安全稳定的影响 151

3.7.5 储气压差和洞腔间距对储库运行安全稳定的影响 152

3.8 模型试验研究结论 155

参考文献 155

第二篇 灾变机理、预测与监控 159

第4章 储库围岩界面力学行为与渗透灾变 159

4.1 低渗透介质温度-应力-渗流三轴仪的研制 159

4.1.1 低渗仪的测试原理及关键技术 160

4.1.2 低渗透介质温度-应力-渗流耦合三轴仪组成及性能指标 162

4.1.3 低渗仪精确度及稳定性测试 164

4.2 盐岩及界面的渗透特性及细观孔隙特征试验研究 167

4.2.1 不同应力条件下盐岩渗透试验及其规律研究 167

4.2.2 界面的渗透试验及其规律分析 181

4.2.3 盐岩及界面的细观孔隙特征试验 184

4.2.4 盐岩及界面的渗透特性与细观结构相关性分析 200

4.3 盖层及夹层的密闭性研究 217

4.3.1 盖层及夹层介质渗透特性的试验研究 217

4.3.2 盖层及夹层的微细观特征试验研究 238

4.3.3 盖层及夹层的宏观地层结构对密闭性的影响 264

4.3.4 盖层及夹层的密闭性评价指标体系初探 266

4.4 盐穴储气库气体渗透模型及界面的渗透模型研究 272

4.4.1 考虑温度-应力-损伤的渗透耦合模型 272

4.4.2 界面的微裂隙-孔隙双重介质模型 276

4.4.3 储库气体渗漏规律模拟研究 283

4.4.4 储气库运行过程中气体迁移规律研究 288

4.5 盐穴储气库现场密闭性测试试验 300

4.5.1 盐穴储气库密封性能影响因素分析 300

4.5.2 现场密封性测试试验方法 303

4.5.3 气密封试验检测实例 310

参考文献 320

第5章 层状盐岩水溶造腔过程灾变 322

5.1 应力作用下盐岩溶解特性试验 322

5.1.1 试验情况 322

5.1.2 三轴应力条件下盐岩溶解速率变化规律 323

5.2 夹层软化试验分析及垮塌模型 325

5.2.1 夹层软化试验方案 325

5.2.2 夹层卤水浸泡软化特性 325

5.2.3 夹层卤水浸泡软化机理 326

5.2.4 夹层软化垮塌模型建立 328

5.3 夹层与流场作用特征分析 331

5.3.1 相似理论介绍 331

5.3.2 造腔过程相似模型试验 332

5.3.3 试验方案设计 333

5.3.4 相似模型试验结果及分析 334

5.4 层状盐岩溶腔形状控制 338

5.4.1 Salt Cavern Builder V1.0软件介绍 338

5.4.2 Salt Cavern Builder V1.0软件模拟准确性验证 339

5.5 建腔期灾变评估模型 341

5.5.1 拟建M井建腔模拟方案 341

5.5.2 模拟建腔参数 343

5.5.3 储库建腔期稳定性评价体系研究 344

5.5.4 评价指标权重研究 350

5.5.5 模糊综合评价模型的建立 352

参考文献 357

第6章 储库稳定性及密集储库群连锁破坏 358

6.1 复杂结构的变形稳定理论及损伤演化理论 358

6.1.1 变形稳定理论 358

6.1.2 盐岩的蠕变和损伤演化理论 359

6.1.3 考虑应变强化和软化的流变本构模型 362

6.2 洞室大小及形状优化研究 373

6.2.1 基于变形稳定理论的洞室优化 373

6.2.2 时效变形 376

6.3 洞室布置方式及表面粗糙度研究 377

6.3.1 洞室布置方式 377

6.3.2 表面粗糙度 383

6.4 临界洞间距研究 385

6.5 洞室失压流变损伤过程研究 389

6.5.1 洞室失压流变分析 389

6.5.2 储气库群破损区演化规律研究 391

6.5.3 基于蠕变损伤模型的储库群稳定分析 396

6.6 模型试验与数值模拟对比研究 402

6.6.1 基于模型内部结构可视转化概念的小比尺模型试验 402

6.6.2 库群失压及破坏模拟的大比尺地质力学模型试验 407

6.7 密集储库连锁破坏研究 416

参考文献 417

第7章 密集储库区地层变形与地面沉降 420

7.1 金坛储库区地质结构及泥岩夹层组构 420

7.1.1 金坛盐岩储气库区域地质概况 420

7.1.2 盐岩及夹层分布特征 421

7.1.3 泥岩夹层组构及水理性质 425

7.2 储库区地面沉降机理与影响因素分析 428

7.2.1 油气地下储库区地面沉降实例 428

7.2.2 金坛储库区地面沉降现场监测 432

7.2.3 储库区岩层移动与地表沉降数值分析 438

7.2.4 地面沉降规律及影响因素分析 444

7.3 储库区地面沉降时空动态预测模型及应用 452

7.3.1 预测模型与方法 452

7.3.2 储库区地面沉降预测实例分析 457

7.3.3 考虑时效变形的动态预测理论 459

7.3.4 不同收敛率沉降时空预计 460

7.3.5 参数ξ和η的确定 461

7.3.6 储库区地面沉降预计 462

7.3.7 预测实例——江苏金坛储气库10年地表移动 462

7.4 基于地面沉降的腔体变形反演模型及应用 463

7.4.1 金坛储库区PS-InSAR高精度地面沉降监测 464

7.4.2 单腔变形反演计算方法 465

7.4.3 腔群变形反演计算方法 466

参考文献 468

第三篇 灾变风险评估、规避与防护 471

第8章 层状盐岩储气库工程选址 471

8.1 储气库选址的地质指标 471

8.1.1 储气库选址的地质指标探讨 471

8.1.2 确定储气库选址的地质指标 472

8.2 储库区构造特征研究 474

8.3 盐岩及夹层展布特征预测 477

8.4 储气库工程地质选址综合评价 480

参考文献 483

第9章 油气储库群运营中的灾变风险评估 484

9.1 油气储库全寿命周期的风险因子辨识 484

9.1.1 盐岩油气储库风险事故统计分析 484

9.1.2 盐岩油气储库的风险类型 485

9.1.3 盐岩油气储库的风险辨识 486

9.2 油气储库运营期的风险故障树分析 487

9.2.1 故障树分析基本流程 487

9.2.2 风险故障树模型 488

9.2.3 风险故障树分析方法 491

9.3 油气储库运营期风险因子影响程度的模糊综合评价 494

9.3.1 模糊综合评价的基本流程 494

9.3.2 风险因子影响程度的专家调查统计 495

9.3.3 风险因子的模糊综合评价 496

9.3.4 风险因子的影响程度等级 500

9.4 油气储库运营失效风险概率的分析方法 502

9.4.1 储库片帮破坏失效风险概率分析方法 502

9.4.2 储库渗漏失效风险概率的分析方法 504

9.4.3 储气库区地表沉降失效风险概率分析方法 507

9.4.4 储库蠕变体积收缩失效风险概率分析方法 511

9.5 储库群系统时变可靠性分析方法 513

9.5.1 盐岩蠕变与储库群失效 514

9.5.2 储库群系统的时变可靠性分析 516

9.5.3 储库群系统时变可靠性计算结果 518

9.6 油气储库风险分级机制与评估指标体系 524

9.6.1 油气储库风险分级机制与评估体系 524

9.6.2 不同内压下储库风险等级的变化规律 525

9.7 盐岩油气储库使用寿命的马尔可夫风险预测模型 526

9.7.1 Markov模型的建立 527

9.7.2 油气储库使用寿命的预测方法 530

9.7.3 油气储库使用寿命的预测结论 530

参考文献 531

第10章 油气储库群灾变防护 533

10.1 盐岩储气库气体泄漏分析 533

10.1.1 气体泄漏率的理论研究 533

10.1.2 盐岩储气库泄漏危险性影响因素分析 539

10.1.3 气体扩散的理论研究与数值模拟 542

10.2 储气库气体泄漏燃爆危险性分析 550

10.2.1 气体扩散的危险性分析 550

10.2.2 蒸气云爆炸事故的危险性分析 554

10.2.3 喷射火与火球事故的危险性分析 566

10.2.4 危险区域的确定 577

10.3 地下油气储库群灾变的工程防护方法 581

10.3.1 建筑物的抗爆设计原理与方法 582

10.3.2 抗爆结构体系与加固 583

10.3.3 建筑物抗爆防爆措施 588

10.3.4 建筑物关键附件的抗爆加固 590

参考文献 593