塔中膏盐岩蠕变特征
层状盐岩力学特性及蠕变破坏模型
层状盐岩力学特性及蠕变破坏模型赵延林1,2,张英3,万文1,2(1.湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201;2.湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭411201;3.湖南科技大学土木工程学院,湖南湘潭411201)摘要：以湖北云应盐矿地下600~700m 的含泥岩夹层的层状氯化钠盐岩试件为研究对象,进行常规力学实验和不同应力批次下的单轴压缩蠕变试验,发现层状盐岩是一种特殊的组合软岩,其弹性模量比较少,盐岩层横向变形能力很大.蠕变试验得出:(1)在充分长的蠕变时间内,层状岩盐蠕变的衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段、加速蠕变阶段显现明显,且加速蠕变阶段持续时间较长;(2)在稳态蠕变阶段出现了夹层内陷和盐岩层外鼓现象.这种不协调蠕变将导致层面的剪切错动.建立层状岩盐蠕变破坏模型,定义层状盐岩蠕变损伤变量为盐岩试件环向拉应变与盐岩的极限拉应变之比,从理论上揭示了夹层与盐岩层蠕变特性的差异而导致盐岩层蠕变破坏机理,较好地解释了夹层首先劈裂破坏,带动盐岩互层张拉裂纹扩展的实验现象.关键词：层状盐岩;蠕变特性;蠕变试验;破坏机理中图分类号：TU452;O357.3文献标识码：A文章编号：1674-5876（2010）01-0016-05收稿日期：2009-09-24基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2007CB209400);国家自然科学基金资助项目(50774093)；煤矿安全开采技术湖南省重点实验室开放基金资助项目(2008001)通信作者：赵延林(1973-),男,湖南湘潭人,讲师,博士,研究方向:岩石力学及多场耦合.E-mail:yanlin_8@矿业工程研究Mineral Engineering Research第25卷第1期2010年3月Vol.25No.1M ar.2010能源作为国家的经济命脉具有重要的战略意义,石油、天然气等能源战略储备关系到国家的安全和社会的稳定.地下油气能源储库工程是供气(油)系统用来满足市场调峰需求的重要工程,也是关系国家能源安全的大型岩土工程.目前世界上通常将地下能源储库建造在岩盐沉积岩中,因为岩盐结构致密,孔隙率极低(0.01%~5%),渗透率约为10-17~10-21m 2,有良好的蠕变行为等优良物理特性而被世界广泛用于油气储备[1-3].但盐穴能源储库在我国还是全新的项目,为实现“西气东输”工程对长江三角洲地区安全稳定的供气,经过专业工作者结合地质、水文、工程等诸多因素的综合勘察设计,将常州盆地的金坛盐矿用以建设地下储气库[4,5].盐穴能源储库要选择岩盐纯度比较好的盐层造腔,但在我国盐丘型矿床的稀缺,盐层中经常含有平面上连续分布的夹层,这些夹层岩盐品位比较低,主要有石膏、泥页岩等组成,在层状盐岩矿床中建造油气能源储库,比厚盐丘内建造油气能源储库涉及的力学和技术问题更复杂[6].不仅要考虑溶腔的蠕变收敛性、矿柱及盖层的稳定性外,还要充分考虑层状盐岩蠕变特性的不均质性.目前,国内外对盐岩的力学特性,尤其是蠕变特性进行了大量的试验和理论分析,U.Hunsche 等[7]对盐岩蠕变本构模型作了较为详细的研究;马建春[8]对盐岩的流变特性作了系统研究;杨春和等[9]建立了互层盐岩体的Cosserat 介质扩展本构模型、陈卫忠等[10]建立了盐岩非线性蠕变损伤本构模型.层状盐岩是一种特殊的组合软岩,层状盐岩的蠕变特性及盐岩层和夹层之间的蠕变损伤破坏过程是值得深入研究[11],本文在对湖北云应盐矿地下600~700m 的层状盐岩试件进行短、长期试验的基础上,提出了层状盐岩的蠕变损伤破坏模型.可为层状盐岩矿床地下油气能源储库的安全性能评价提供理论参考[12].1层状岩盐的短、长期力学特性层状盐岩试样为含泥岩夹层的氯化钠盐岩试件,试样采自湖北云应盐矿地下600~700m 的盐岩矿床,采用地质钻机套取岩芯,由于层状盐岩含有弱面层,无法取得标准件,依据岩石力学试验标准,采用高径比为2∶1的φ90mm ×180mm 的圆柱试件,采用干式锯磨法进行全部试件的加工.1.1短期力学特性对层状盐岩、纯盐岩及泥岩进行各种常规试验得出:1)层状盐岩是一种特殊的组合软岩,其单轴抗压强度比常见岩石低,变形模量比较少,其中盐岩层横向变形能力很大,在轴向应力σ=0.5σc (σc 为盐岩试件的抗压强度)左右时,盐岩层横向变形系数可达到0.48,这其中已包含了非连续介质力学意义上的横向变形;表1为单轴压缩条件下层状盐岩的实验结果表.2)泥岩夹层的泊松比盐岩层的要小,而弹性模量比泥岩夹层要大.图1为泥岩、盐岩及层状盐岩单轴压缩应力-应变曲线,当应力达到峰值应力时,盐岩轴向应变最大,泥岩最小,而层状盐岩轴向应变值在盐岩和泥岩之间.泥岩弹性模量是盐岩的4.2倍左右,泥岩的泊松比是盐岩的0.74倍左右,在相同应力水平下,盐岩的变形比泥岩大许多,在应力水平σ=15.5MPa 时,盐岩试件的轴向应变为0.373％,而泥岩试件的轴向应变为0.08％,前者是后者的4.66倍,而单轴抗压强度泥岩只比盐岩略大,因此层状盐岩在单轴压缩应力下,其变形主要由层状盐岩中的盐岩层贡献[14].1.2长期力学特性为研究层状盐岩的长期强度,对层状盐岩试件进行中长期的单轴蠕变试验,岩石蠕变试验在岩土力学流变试验室进行,采用长春朝阳公司生产的RYL-600微机控制岩石剪切流变仪,该流变仪主要用于岩石和岩石弱面的流变试验或岩石直剪、单轴压缩、岩石双向压缩等试验,主机组合门式框架结构由轴向力加载框架、横向力加载框架、控制柜、吊车等部分组成,本试验用到的轴向力加载框架主要由机座、滚珠丝杠副、动横梁、固定横梁及轴向升降装置组成,并选用先进的日本松下全数字交流伺服高速系统,控制系统采用进口原装德国DOLI 全数字伺服控制器(图2).对层状盐岩试件按不同应力批次进行单轴蠕变实验,采用单级加载方式,将单轴抗压强度分成4级,第1~4批次分级应力分别为σ1=8MPa,σ2=11MPa,σ3=14MPa,σ4=16M Pa,蠕变进行时间在120~160d 之间;同一应力批次下设计5个岩样,加工后的试样侧面光滑,端部平整度0.05%以下,符合《国际岩石力学试验规程》要求.图3为加载应力11M Pa 下,层状盐岩试件2#的蠕变试验曲线,在此应力水平下,蠕变时间在0~130d 内,层状盐岩的衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段及加速蠕变阶段均显现.衰减蠕变阶段历时大约为15d,衰减蠕应变占总蠕应变的70%~80%,稳态蠕变阶段持续很长,稳态蠕变率在6.07×10-6d -1左右,在t =130d 左右,蠕变进入加速阶段,约持续12d 后,试件破坏.图4为加载应力16M Pa 下,蠕变时间在0~160d 内,层状盐岩试件4#的蠕变试验曲线,在应力水平下,衰减蠕变阶段历时约30d,定常蠕变率3.7×10-5d -1,加速蠕变阶段从t =127d 开始,加速蠕变历时33d 后,试件破坏.表1单轴压缩条件下层状盐岩试件实验结果表Tab.1Experimental results oflayered rock salt samples under uniaxial compression单轴抗压强度σc /MPaσ=0.5σc出现宏观裂缝时泊松比μ轴向应力σv /M Pa 轴向应变ε/%22.80.4816.50.45切线模量E /GPa8.1图2层状岩盐单轴蠕变试验装置Fig.2Uniaxial static creep test of layered rocksalt试验发现层状岩盐试件蠕变具有2个显著的特征:(1)稳态蠕变阶段,由于泥岩夹层与岩盐蠕变率存在差异,具有强流变性的盐岩蠕变率要大于泥岩夹层的蠕变率,在稳态蠕变阶段出现了试件夹层内陷和盐岩层外鼓的现象.这种不协调的蠕变将导致层面的剪切错动,在层状盐岩中建立油气储库,这种不协调的蠕变将导致盐岩与夹层间错动,为油气渗漏提供了通道.图5为层状盐岩蠕变不均质性而导致层间蠕变破坏示意图.(2)与其它岩石相比,层状盐岩的加速蠕变阶段持续时间较长,加载应力在11~16MPa时,加速蠕变阶段持续在10~32d之间.岩盐晶体中存在易于劈裂的解理面,在外力作用下很容易沿平行于解理面的平面裂开成立方体,盐岩层一般在蠕变初期就能形成微裂隙,逐渐发展,稳态蠕变阶段时裂隙基本上达到稳定,当蠕变进入加速阶段时,发现在许多层状盐岩试件中,夹层首先劈裂破坏,带动互层处盐岩层张拉破坏,最终盐岩层因轴向张拉裂纹劈裂而失效[14,15].图6为层状盐岩试件4#在实验前和蠕变破坏后的对比示意图.用唯象流变理论来研究试验结果,采用5次多项式对2#,4#试件的蠕变数据进行曲线拟合.得出了湖北云应盐矿层状盐岩试件2#,4#的蠕变拟合方程为ε(t)=C5t5+C4t4+C3t3+C2t2+C1t+C0.(1)拟合参数见表2.2层状岩盐蠕变损伤破坏模型层状岩盐试件蠕变试验发现蠕变破坏时,夹层泥岩首先劈裂破坏,裂纹逐渐扩展到盐岩层部分,带动盐岩层的张拉裂纹扩展.图7为夹层带动盐岩层张拉裂纹扩展破坏图.为深入研究这种蠕变破坏的力学机理,本文尝试建立层状岩盐蠕变损伤破坏模型.层状岩盐是由岩盐层和夹层组成的一个组合系统.根据层状盐岩的结构及蠕变力学特征,建立组合蠕变力学模型.假定各岩层的蠕变规律均符合Burgers模型但各岩层的蠕变参数相异;且组合系统的总变形量等于各岩层子系统的变形量之和.层状岩盐组合蠕变模型可用图8来表示.在施加常应力σ=σ0作用下,岩盐层的变形量为ε1(t)=J1(t)σ0=tη2+1E0+1E1[1-exp(-E1η1t)!"]σ0.(2)夹层的变形量为NaCl盐岩高盐分泥岩夹层图5层状盐岩各层间蠕变破坏示意图Fig.5Schematic diagram of creepfailure of each interlayer of bedded rocksalt(a)实验前(b)蠕变破坏后图6层状岩盐试件4#Fig.6Bedded rock salt specimen4#表2蠕变拟合参数Tab.2Fitting parameters of creep应力水平/MPa C0C1C2/10-3C3/10-4C4/10-6C5/10-911.0-0.1680.140-5.7 1.0-1.0 6.016.0-0.2080.139-6.1 1.0-1.08.0图7层状岩盐蠕变破坏Fig.7Creep failure of bedded rock saltspecimenε2(t)=J2(t)σ0=tη'2+1E'0+1E'1[1-exp(-E'1η'1t)]σ0.(3)组合系统的总变形量:ε(t)=ε1(t)+ε2(t).(4)当t=t r,夹层首先达到应变极限值εe,这时岩盐层所产生的轴向应变值为ε1(t r)=εe1J2(t r)J1(t r).(5)单轴压缩条件下,此时盐岩层的环向拉应变为εr(t r)=μJ1(t r)σ0,(6)式中,μ:盐岩的泊松比.当夹层达到应变极限值εe时,破坏后夹层出现弹性卸载,而进入塑性变形阶段,出现宏观破坏,同时伴随着体积膨胀和顺层变形,对相对完整的岩盐层形成拉应力作用,图9为夹层破裂时,层状盐岩受力状态示意图.夹层劈裂错动对互层附近盐岩产生的拉应力可用下式表示:σt(t)=β(t)σ0tanφ,(7)式中,tanφ:互层界面的摩擦系数,β(t):时间相关的影响函数在0~1之间.可用下式表示:β(t)=1-e-λ(t-t r).(8)单轴压缩条件下,由σt对盐岩层产生的附加环向拉应变为Δεr(t)=σtE0=β(t)σ0tanφE0.(9)盐岩环向拉应变可表示为εr(t)=μJ1(t r)σ0t<t rεr(t)=μJ1(t r)σ0+β(t)σ0tanφt≥t r≥≥≥≥≥≥≥≥≥.(10)当盐岩层的环向拉应变εr(t)达到盐岩的极限拉应变ε(t)时,层状盐岩失效破坏.定义层状盐岩蠕变损伤变量D为盐岩环向拉应变εr(t)与盐岩的极限拉应变εt之比:D=εr(t)εt=D1=μJ1(t r)σ0εtt<t rD1+D2=μJ1(t)σ0+β(t)σ0tanφE0tt≥t r≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥≥.(11)蠕变损伤变量D表征了层状盐岩随时间的损伤演化过程,当t<t r时,夹层没有破裂,夹层不会对盐岩产生损伤;t≥t r时,夹层劈裂错动对盐岩产生损伤,图10为层状盐岩蠕变损伤变量的特征演化曲线,其中D2表征夹层劈裂错动对盐岩产生损伤.图10显示了在,蠕变损伤是由盐岩晶粒错动而导致,夹层对盐岩的蠕变损伤没有贡献,t≥t r时蠕变损伤D来自两部分D1,D2,一部分为盐岩层自身D1,另一部分来自夹层破裂而导致的蠕变损伤D2.3结论1)层状盐岩是一种特殊的组合软岩,变形模量比较少,盐岩层横向变形能力很大;层状盐岩在单轴压缩Mechanical properties of bedded rock salt and creep failure modelZHAO Yanlin 1,2,ZHANG Ying 3,WAN Wen 1,2(1.Hunan Provincial Key Laboratory of Safe M ining Techniques of Coal M ines,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan 411201,China;2.School of Energy and Safety Engineering,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan 411201,China;3.School of Civil Engineering,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan 411201China)Abstract ：Taking the Sodium Chloride rock salt specimens containing mudstone interbed,located at 600~700m level of Yunying salt-mine in Hubei Province as the research objects,the conventional mechanical tests on the specimens and uniaxial compression creep tests on the specimens under multi batch stress levels were performed.The conventional mechanical tests obtained the result that the bedded rock salt is a kind of special combined soft rock,its elastic modulus is comparative little,but lateral deformation of the rock salt is great under uniaxial compression stress state.Through creep experiments,the results were obtained as follows:(1)If the duration of creep is enough long,the attenuation creep stage,the steady creep stage and the accelerative creep stage are appeared during the bedded rock salt creep,with the accelerative creep stage last longer compared with other rocks.(2)The phenomenon of invagination of interlayer and bulge of rock salt is found at the steady creep stage.Uncoordinated creep deformation may lead to shear dislocation in the interbed.Creep failure model of bedded rock salt is also established in which the damage variable is viewed as the ratio of the ring tensile strain of specimens and ultimate tensile strain.M echanism of creep failure in the rock salt strata induced by the differences in creep characteristics of the interlayer and that of rock salt theoretically is revealed.The experimental phenomena that the interlayer splits failure firstly,then the failure of interlayer driving tension cracks propagating in interbedded rock salt is reasonably explained.Key words ：bedded rock salt;creep characteristics;creep test;failure mechanism下,其变形主要由层状盐岩中的盐岩层贡献.2)盐岩层蠕变率要大于泥岩夹层的蠕变率,泥岩夹层和盐岩层不协调的蠕变将导致层面剪切错动.3)在充分长的蠕变时间内,层状岩盐蠕变的3个阶段中加速蠕变阶段显现明显,且加速蠕变阶段持续时间较长.4)层状岩盐蠕变损伤破坏模型从理论上揭示了夹层与盐岩层蠕变特性的差异而导致盐岩层蠕变渐进破坏,较好地解释了夹层沿轴向首先劈裂破坏,然后裂纹扩展到盐岩层部分,带动盐岩层张拉破坏.参考文献:[1]Thorms R L,Gehle R L.A brief history of salt cavern use[M ].USA:SM RIFall Meeting,2000.[2]Cosenza P H,Ghoreychia M .In situ rock salt permeability measurementfor long term safety assessment of storage [J].International Journal of Rock Mechanics and M ining Sciences,1999,36(2):509-526.[3]谭羽非,陈家新.国外盐穴地下储气库的建设及研究进展[J].油气储运,2001,20(1):6-8.TAN Yufei,CHEN Jiaxin.The construction and development of foreign underground gas storage caverns in salt formations[J].Oil and Gas Storage and Transportation,2001,20(1):6-8.[4]李建中.我国建设盐穴地下储库工程的可行性[J].岩石力学与工程学报,2002,21(s):2254-2256.LI Jianzhong.Feasibility of underground salt cavern storage[J].Chinese Journal of Rock M echanics and Engineering,2002,21(s):2254-2256.[5]丁国生.具有广阔前景的盐穴地下储备库技术[J].地学前缘,2003,10(4):352-352.DING Guosheng.Technique of underground storages in salt caverns with capacious foreground[J].Earth Science Frontiers,2003,10(4):352-352.[6]杨春和,白世伟,吴益民.应力水平及加载路径对盐岩时效的影响[J].岩石力学与工程学报,2000,19(3):270-275.YANG Chunhe,BAI Shiwei,WU Yimin.Stress level and loading path effect on time dependent properties of salt rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2000,19(3):270-275.[7]Hunsche U.Measurement of creep in rock salt at small strain rates[G].The mechanicl behavior of sah proceedings of the second conference.Germany:Trans Tech Publications,1984.[8]马建春.盐岩流变特性的研究[D].重庆:重庆大学,1995.M A Jianchun.Study on rheological behavior of rock salt[D].Chongqing:Chongqing University,1995.[9]杨春和,李银平.互层盐岩体的Cosserat 介质扩展本购模型[J].岩石力学与工程学报,2005,24(23):4226-4232.YANG Chunhe,LI Yinping.Expanded Cosserat medium constitutive model forlaminated salt rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2005,24(23):4226-4232.[10]陈卫忠,王者超,伍国军,等.盐岩非线性蠕变损伤本构模型及其工程应用[J].l 岩石力学与工程学报,2007,26(3):467-472.CHEN Weizhong,WANG Zhechao,Wu Guojun,et a1.Nonlinear creep damage constitutive model of rock salt and its application to engineering [J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(3):467-472.[11]赵延林.层状岩盐储库气体渗漏固气耦合模型及储库稳定性研究[D].太原:太原理工大学,2006.ZhaoYanlin.Study on the solid and gas coupling model of gas seepage in layered rock salt storage and the stability of storage[D].Taiyuan:Taiyuan University of Technology,2006.[12]卻保平.含高盐分泥岩夹层的盐岩蠕变特性及油气储库稳定性研究[D].太原:太原理工大学,2006.XI Baoping.Study on creep property of roc k salt with salt-mudstone interlayer and stability of oil and gas storage cavern[D].Taiyuan:Taiyuan University of Technology,2006.[13]徐涛,唐春安,王述红.岩石破裂过程围压效应的数值试验[J].中南大学学报(自然科学版),2004,35(5):840-844.XU Tao,TANG Chunan,WANG Shuhong.Numerical tests on confining pressure effect in rock failure process[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2004,35(5):840-844.[14]刘江.层状盐岩力学特性试验研究及其理论分析[D].武汉:中国科学院武汉岩土力学研究所,2006.LIU Jiang.Experimental investigation and theoretic analysis on the mechanical properties of layered rock salt[D].Wuhan:Institute of Rock and Soil Mechanics,Chinese Academy of Sciences,2006.[15]吕明.各种地下油气储存峒室及相关的岩石力学问题[C]//油气地下储库国际学术报告会论文集.北京,2004.LU咬Ming.Types of underground oil/gas storage caverns and related rock mechanics problems[C]//Proceedings of International Workshop on Underground Storage of Oil and Gas in Rock Caverns.Beijing,2004.。
深井石油套管盐膏岩层蠕变挤压应力计算研究
5结论
例，就盐膏层蠕变挤压应力进行了计算分析。结果表明，研究成果与实际观察到的现象相吻合。
关键词 盐岩力学，管损，计算分析
分类号 TE 21
文献标识码 A
文章编号 1000-6915(2002)04-0595-04
1前言
加的蠕变挤压应力是必然的。因此，井管蠕变挤压 应力计算分析研究对盐岩地区石油钻井十分重要。
第 21 卷 第 4 期
曾义金等. 深井石油套管盐膏岩层蠕变挤压压力计算研究
σ 与体积蠕变压缩率比值表述。由此导得蠕变压缩
最大蠕变时步计算式如下：
100
σρ
Δ
t
cr max
=
KB0 (eB1 σ
− 1) eB2ρ
(5)
80
60
• 597 •
盐岩蠕变应力/ MPa
4 分析模型在盐膏层蠕变压力中的 计算实例
性。根据盐岩的蠕变特性，选用幂指数本构模型，
其形式为
ε&s = Dσ en (−Q R T)
(2)
式中：D，n 为材料常数；R 为气体常数；Q 为活动
能量；T 为温度。
体积变形部分设定为弹性，由弹性基本理论决
定：
ε&kk
=
σ& kk 3K
(3)
在 FLAC3D 计算分析中，作蠕变分析时，计算
中所给时步代表真实时步。在蠕变等时间相关计算
塔河油田盐膏层钻井技术分析
塔河油田盐膏层钻井技术分析摘要：塔河油田一般为深井和超深井，盐膏层分布范围广，埋藏深，钻井难度大，特别是深井盐膏层和复合盐层钻井，是一个复杂的钻井技术难题，在钻井过程中钻遇盐膏层，极易发生井下复杂情况，要克服盐上钻进、盐上承压堵漏、盐层钻进、扩孔、聚磺欠饱和盐水钻井液维护、穿盐层后下入复合套管等各项技术难题。
关键词：盐膏层；蠕变；承压堵漏；聚磺欠饱和盐水钻井液；井漏中图分类号：te242 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数一、塔河地质状况及井身结构1.1 地质特征塔河油田主要位于阿克库勒凸起区块，本区南部寒武-奥陶系烃源岩具有长期生油、多期供油的特点，处于南侧烃源区油区油气向阿克库勒凸起高部位运移的路径上，是油气长期运移聚集的有利地区。
1.2 井身结构针对阿克亚苏区块盐层的结构特点，为了增大完井井眼尺寸，为以后的开采创造有利条件，采用盐下井井身结构。
一开使用660.4mm 钻头钻至井深300.00m，下508mm套管，封固上第三系库车组欠压实、易分散造浆、易水化膨胀、易阻卡地层；二开使用444.5mm钻头钻至3200m，下339.7mm套管，封固上部松软地层；三开使用311.2mm钻头钻穿盐上及盐层，下244.5mm+273.1mm复合尾管；四开使用149.2mm钻头钻达设计目的井深，先期裸眼完井。
二、盐膏层钻井技术措施针对盐膏层易蠕变、易溶解、易垮塌，并易挤毁套管等特点，从而给钻井施工带来了困难，其中有以下几方面技术要点：针对盐膏层蠕动的特点，我们认真调研并按照设计要求，在5000m 井段完成了钻井液转换工作，盐膏层钻穿后，下部井段的施工将是本开次及全井的难点和重点，因为三开井段同时揭开石炭系巴楚组盐膏层、志留系柯坪塔格组、奥陶系桑塔木组，存在多套不同压力系统。
钻进过程中，制定了严格的技术措施：（1）严格按设计下入钻具组合，并尽可能简化钻具组合，严把钻具入井关，二级以下钻杆杜绝入井。
盐岩蠕变特性及其非线性本构模型
盐岩蠕变特性及其非线性本构模型王军保;刘新荣;郭建强;黄明【摘要】为了研究盐岩的蠕变特性,利用RLW-2000岩石流变试验机对盐岩试件进行了三轴压缩分级加载蠕变试验.试验结果表明:在围压一定的情况下,随着轴向应力增大,盐岩瞬时应变、蠕变应变以及蠕变速率等均随之增大,同时进入稳态蠕变阶段所需要的时间逐渐延长;等时应力-应变曲线显示,盐岩蠕变具有非线性特征,且其非线性程度与蠕变时间和应力水平有关,蠕变时间越长、应力水平越高,非线性程度越高.基于非线性流变力学理论,提出了一种非线性黏滞体,其黏滞系数是所加应力水平和蠕变时间的函数,将非线性黏滞体替换常规Burgers模型中的线性黏滞体,建立了可描述盐岩非线性蠕变特性的MBurgers模型,并根据盐岩蠕变试验结果,采用曲线拟合法对MBurgers模型的参数进行了反演识别.拟合曲线和试验曲线对比显示,两者吻合良好,误差较小,说明该模型可以描述盐岩的蠕变特性.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)003【总页数】7页(P445-451)【关键词】盐岩;蠕变特性;非线性模型;参数识别【作者】王军保;刘新荣;郭建强;黄明【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;重庆大学土木工程学院,重庆400045;西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;重庆大学土木工程学院,重庆400045;重庆大学土木工程学院,重庆400045;福州大学土木工程学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】TD313;TU45Key words:salt rock;creep properties;nonlinear model;parameters identification蠕变特性作为盐岩典型的力学性质之一,是影响盐岩地下储存库长期稳定性、安全性以及可用性的关键因素。
由于盐岩在能源地下储存方面的重要地位,近年来国内外学者对盐岩蠕变特性及其本构模型进行了较多研究。
塔中地区深层寒武系盐下白云岩储层特征及主控因素
塔中地区深层寒武系盐下白云岩储层特征及主控因素倪新锋;黄理力;陈永权;郑剑锋;熊益学;朱永进;杨鹏飞;李昌【摘要】塔中地区东部深层寒武系盐下白云岩勘探取得重大发现,但针对该层系白云岩储层的研究尚属空白.利用钻井、岩心、薄片、扫描电镜、测井及三维地震资料,对塔中寒武系盐下白云岩产层的储层类型、特征、主控因素及展布规律开展探索性研究,认为塔中寒武系盐下白云岩主要发育颗粒滩相白云岩储层和潮坪相膏云岩储层.颗粒滩相白云岩储层主要发育在下寒武统肖尔布拉克组以及中寒武统沙依里克组上段,岩性以台内藻砂屑滩相颗粒白云岩、藻白云岩及粉细晶白云岩为主,明显受岩相控制,形成于准同生期,并受后期层间岩溶作用改造优化.潮坪相膏云岩储层主要发育在中寒武统阿瓦塔格组及沙依里克组下段,岩性以含膏云岩、泥粉晶云岩、膏云质角砾岩为主,明显受岩相及裂缝控制,形成于准同生期,并受后期有机酸溶蚀作用形成微孔型储层.目前而言,下寒武统肖尔布拉克组台内藻砂屑滩相颗粒白云岩储层是最现实的勘探领域.%Studies on the Cambrian pre-salt dolomite reservoirs is still rare in eastern Tarim Basin,although the exploration there has made great discovery.Research on reservoir types and characteristics,main controlling factors and distributions of the Cambrian pre-salt dolomite reservoirs were presented on the basis of drillingdata,cores,thin section SEPM,logging and 3-D seismic data.The results show that grain dolomite reservoir of beach facies and gypsodolomite reservoir of tidal fiat facies are two main reservoirs in the pre-salt dolomite of Cambrian in Tazhong Block,Tarim Basin.The former exists in the Lower Cambrian Xiaoerbulake Formation and the Middle Cambrain Upper Shayilike Formation.Lithologies include algae granular dolomite fromshoals in platform proximate,algae dolomite and silty crystalline do lomite,and were mainly controlled by facies.The reservoir quality are mostly inherited from deposition and the porosity was improved by the later interlayer Karst processes.The latter mainly exists in the Middle Cambrian Awatage Formation and Middle Cambrain Lower Shayilike Formation.Lithology include gypsiferous dolostone,silty crystalline do lomite,gypsodolomite breccia and they were controlled by both petrography and later fracturing.For its microporous reservoir,the matrix formed during deposition while micropores formed due to later organic acid dissolution.Nowadays,the favorable objectives are most likely to be grain dolomite reservoirs of beach facies in Lower Cambrian Xiaoerbulake Formation.【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】10页(P489-498)【关键词】储层特征;盐下白云岩;寒武系;塔中地区;塔里木盆地【作者】倪新锋;黄理力;陈永权;郑剑锋;熊益学;朱永进;杨鹏飞;李昌【作者单位】中国石油杭州地质研究院,浙江杭州310023;中国石油碳酸盐岩储层重点实验室,浙江杭州310023;中国石油杭州地质研究院,浙江杭州310023;中国石油碳酸盐岩储层重点实验室,浙江杭州310023;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;中国石油杭州地质研究院,浙江杭州310023;中国石油碳酸盐岩储层重点实验室,浙江杭州310023;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;中国石油杭州地质研究院,浙江杭州310023;中国石油碳酸盐岩储层重点实验室,浙江杭州310023;中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000;中国石油杭州地质研究院,浙江杭州310023;中国石油碳酸盐岩储层重点实验室,浙江杭州310023【正文语种】中文【中图分类】TE122.2塔里木盆地塔中地区东部深层寒武系盐下白云岩勘探取得重大发现，在中深1井中寒武统阿瓦塔格组和沙依里克组以及下寒武统肖尔布拉克组获高产工业油气流，连续生产407天，累产气约1.26×107 m3。
盐岩层钻井中盐岩蠕变量的研究与应用
盐岩层钻井中盐岩蠕变量的研究与应用近几年来，钻井工程建设对我国的经济发展起着越来越重要的作用，然而，在能源勘探方面，研究人员遇到了一个难题盐岩的蠕变特性。
盐岩蠕变性质很复杂，可以说是极不可预测的，使得它们在垂直方向上的运动非常快，可以影响钻井过程中钻具和套管的安全和正常使用。
因此，对盐岩钻井中蠕变变量的研究和应用，科学家也在探索着钻井中盐岩蠕变变量的研究与应用，以更好地支持钻井工程建设过程中的安全运行。
首先，为了研究盐岩蠕变变量及其特性，我们需要对多种不同的盐岩进行测试和评估，考察其蠕变特征。
研究者经常会分析不同岩石层的盐岩蠕变特征，以更好地研究其蠕变特性，如蠕变温度、蠕变强度及蠕变系数的变化等。
其次，为了更好地研究盐岩蠕变变量，研究者采用了各种各样的实验和测试技术，如X射线衍射技术、差示扫描量热法等，以确定盐岩层的密度、粒度分布等影响其蠕变特性的变量。
此外，研究者还可以采用盐岩蠕变变量的有效技术，以预测盐岩钻井的运行状态，避免出现危险情况，如地震作用、岩石层破裂或改变等。
地质局经常采用模拟计算机建模技术，来预测盐岩钻井运行中钻具和管道的受力变化。
此外，基于盐岩蠕变变量的分析和研究，研究者也开发出了灵活机动的特殊钻具和管道，来支持盐岩钻井工程的安全运行。
在盐岩蠕变变量的研究和应用方面，科学家们还在开展着系统的研究和开发，以更快的节奏改善盐岩钻井的运行安全性。
举例来说，研究者也正在开发出基于盐岩蠕变变量的钻井控制和计算机程序，以提高盐岩钻井运行的质量和效率。
此外，研究者也在研究应用不同泥岩层中的松软土质材料，以实现更快速的盐岩钻井运行。
总的来说，研究盐岩钻井中蠕变变量的研究及其应用，对于更好地支撑钻井工程的安全运行是非常重要的，这也是研究者们正在开展的系统的工作内容。
今后，研究人员还将更深入地研究钻井中盐岩蠕变变量的研究和应用，以及它们与环境因素（如温度、压力等）之间的关系，为我们建立一个安全可靠的盐岩钻井环境，为我们的能源勘探和生活所用。
盐膏层钻井
井钻至 2452.28 米钻遇“软泥岩”，密度 1.82g/cm3 ，
进尺仅 0.85 米，发现转盘负荷变重，停转盘上提即卡 ，160-210吨（原悬重128吨）范围内震击45次未解卡
“软泥岩”的实钻特征分析
3 、在“软泥岩”段，一旦发生卡钻事故，采用泡解卡剂、
泡淡水，随钻震击均无效果，只有采用爆炸松扣、套 铣倒扣或填井侧钻的方法。如东秋５井在2452.28米卡 钻后，随钻震击器 160-210 吨上击 45 次，泡解卡剂 3 次， 泡淡水一次均不能解卡 4 、钻过“软泥岩”后，如果井筒液柱压力仍不能平衡 “软泥岩”的塑性变形，则在“软泥岩”段起下钻就 会有阻卡现象。如群 5 井钻过“软泥岩”段后，密度
第三系复合盐层的岩性分析
“软泥岩”存在于盐层、膏层或膏泥岩层中间
第三类型复合盐层：以盐岩、含盐膏软
，一般厚2-6米，单层最大厚度为31米，其主成分
泥岩、石膏岩、膏泥岩为主，中间夹薄层泥岩 大厚度70米(南喀1井)
、泥质粉砂岩。盐层成厚薄不等分布，单层最
为褐色泥岩，具有含盐膏、欠压实、含水量大、
强度低、可钻性好和易塑性流动等特点，当钻井
下部为厚层、巨厚状盐岩夹薄层泥岩，底部厚层状
粉砂质泥岩及泥岩
寒武系复合盐层的岩性分析
巴楚地区盐膏层含有较多的可溶盐，且可溶
寒武系复合盐层在巴楚隆起、塔中地
区都有分布，它们都是碳酸盐台地内彼此 盐中以氯化物和硫酸盐为主，即可溶盐主要是石
分割的泻湖相沉积。岩性为灰白色盐岩与 盐和石膏。含石膏多的地层少量的吸水就可导致
1 、“软泥岩”上覆的石膏层、膏泥岩层钻时一般比“软 泥岩”的钻时约高出一倍以上。如东秋5井膏泥岩层钻
时为83-158分/米，软泥岩钻时为64-13分/米
层状盐穴储库中三种典型岩石蠕变特征
层状盐穴储库中三种典型岩石蠕变特征张强星; 刘建锋; 廖益林; 吴池【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)028【总页数】7页(P297-303)【关键词】盐岩; 杂质成分; 蠕变; 长期强度【作者】张强星; 刘建锋; 廖益林; 吴池【作者单位】四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065; 中国市政工程中南设计研究总院有限公司武汉430010【正文语种】中文【中图分类】TU45盐岩因其具有低渗透性、低孔隙度、良好的损伤自恢复以及蠕变大变形等特性,被众多国家视为石油和天然气等能源地下储备建设的理想介质,因此,研究长期荷载下盐岩的蠕变特性对于盐岩储库的建设与长期运营具有重要意义[1]。
文献[2—4]通过大量的单一加载蠕变实验和分级加载蠕变实验,对纯盐岩在初始和稳态蠕变两个阶段的特性进行了分析研究,而杂质盐岩受杂质成分、含量以及内部结构等影响,其物理力学性质比较复杂。
Francis等[5]研究了杂质对帕洛杜罗盆地的盐岩蠕变特性的影响,发现杂质成分主要是泥岩和硬石膏,通过实验发现:硬石膏含量的上升显著降低盐岩稳态蠕变率及对应的轴向应变,而盐和泥岩的含量与蠕变特性并无显著关联；Bruno[6]对美国部分盆地层状盐岩力学特性进行了分析,发现杂质主要为硬石膏、泥岩、白云岩及石灰岩,通过大量的实验研究发现,二叠纪盆地杂质盐岩的弹性模量变化范围在2.2 GPa(泥岩)至59 GPa(硬石膏),单轴压缩强度变化范围为11.2 MPa(泥岩)至148.1 MPa(硬石膏)变化不等。
中国盐穴储库典型岩石以高盐分泥岩、石膏、钙芒硝等盐类夹层为主,岩性的不同造成岩层的强度、变形等物理力学特性存在差异,这些因素会造成储库盐岩层间的变形不协调从而影响其密闭性和安全性。
陈峰等[7]针对中国盐丘夹层多、盐层薄的特点,关注了夹层对盐岩蠕变特性的影响,对比含夹层盐岩及纯盐岩,发现前者的稳态蠕变率对于偏应力的变化更加敏感；郤保平等[8，9]对湖北应城盐岩进行了蠕变试验,指出了层状盐岩的蠕变率与其组分、结构密切相关,盐岩组分、结构不同,其蠕变应变和应变率均不同,并对高盐分泥岩夹层盐岩进行了蠕变参数拟合；周志威等[10]研究层状盐穴储气库中不同岩性之间变形不协调的问题,发现盐岩的塑性变形能力、流变特性明显强于含盐泥岩,因加载应力产生的瞬时应变量均呈先减小后增大的趋势；吴池等[11]对不同杂质含量盐岩进行室内三轴蠕变试验发现高杂质盐岩体积应变低于低杂质盐岩,并基于室内试验结果提出合杂质的盐岩分数阶非定常蠕变模型；梁卫国等[12]考虑了盐岩矿物成分、荷载水平对蠕变性能的影响,得出氯化钠盐岩与钙芒硝盐岩相比较,前者的蠕变速率高于后者两个数量级,且两者的蠕变速率均受单轴应力水平的影响；李萍等[13]指出,对比膏盐岩、纯盐岩的稳态蠕变率明显较高,其中的内因便是二者固有矿物成分的差异性。
塔河油田盐膏层钻井液技术
塔河油田盐膏层钻井液技术孟庆生江山红石秉忠（中石化石油勘探开发研究院石油钻井研究所，山东德州 253005）摘要：为探索塔北地区新构造的含油气情况，实现新构造的油气突破，中国石化新星公司西北石油局分别在塔北亚肯北1号构造、三道桥构造布置了两口深探井。
这两构造均为海相沉积，上第三系吉迪克组形成了几十米到几百米不等的盐膏层，盐层中夹有泥页岩盐层和砂泥盐层，由于盐的溶解而造成井径扩大，钻井液性能不稳定，盐膏层塑性变形造成缩径卡钻，含盐泥页岩的水化分散造成井壁不稳定，钻井液增稠。
针对盐膏层的复杂情况，我们研制了聚磺欠饱和盐水钻井液体系。
经过两口井的现场实验，证明此体系抑制泥页岩水化分散能力强，井壁稳定，井径扩大率低，钻井液排放量少，处理维护工艺简单，降低了钻井液成本，见到了明显的技术经济效益。
文中介绍了聚磺欠饱和盐水钻井液体系的室内研制及现场应用情况。
关键词：塔河油田盐膏层塑性蠕动地层压力聚磺欠饱和盐水钻井液井眼稳定概述为探索塔北地区新构造的含油气情况，实现新构造的油气突破，中国石化新星石油公司西北石油局分别在塔北亚肯北1号构造、三道桥构造布置了两口深探井。
这两构造均为海相沉积，上第三系吉迪克组形成了几十米到几百米不等的盐膏层。
由于盐的溶解易造成井径扩大和钻井液性能不稳定；由于上覆地层压力的作用，巨厚盐膏层塑性变形易造成缩径卡钻；由于含盐泥页岩中盐的溶解和泥页岩的水化分散作用易造成井壁不稳定。
针对盐膏层的特点，并结合其他油田的成功经验，研制了聚磺欠饱和盐水钻井液体系。
经过两口井的现场实验，证明此体系抑制泥页岩水化分散能力强，井壁稳定，井径扩大率低，钻井液排放量少，处理维护工艺简单，降低了钻井液成本，见到了明显的技术经济效益。
难点分析及对策1 难点分析①塔里木盆地石炭系盐膏层埋藏深，均分布在5100m以下的深井段, 温度在110-130℃，极易引起钻井液性能恶化，滤失量、粘度、切力上升,泥饼变厚,泥饼摩擦系数增大,从而易造成粘卡事故。
塔里木盆地盐膏层分析和钻井危害解决措施备课讲稿
塔里木盆地盐膏层分析和钻井危害解决措施塔里木盆地盐膏层分析和钻井危害解决措施第一章绪论第一节盐膏层成因、分布及特征中国大陆钻探发现的盐膏层分布范围广泛，塔里木、中原油田、江汉油田、华北油田、吉林油田、辽河油田和胜利油田等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。
从目前资料统计来看，盐膏层主要收集于网络，如有侵权请联系管理员删除收集于网络，如有侵权请联系管理员删除分布在第三系，石炭系和寒武系地层，分属泻湖陆相沉积和滨海相沉积。
中原油田东濮凹陷北部的文留、濮城和卫城地区的下第三系沙河街组为泻湖陆相沉积，其整个北部遍及四套复合盐膏层1S 、23S 、33S 和43S ，埋深2000—6000米，层厚度少则10米，多则1000米，累计厚度1000—1800米，已探明的盐膏层面积达17792km 。
江汉油田潜江凹陷第三系潜江组也属泻湖陆相沉积，盐层分布面积达20002km ，累计厚度1800米以上，埋深700—5040米，地质储量7900多亿吨。
华北油田荆丘地区第三系2750—3000米有大段盐膏层。
从盐层分布看，塔里木油田盐膏层的类型最全，有泻湖陆相沉积的第三系盐膏层，也有滨海相沉积的石灰系和寒武系盐膏层，深度不一，从盆地边缘局部地区出露头到深至6000米都有分布。
因此，本文以塔里木油田为例，说明盐膏层的成因、分布及特征。
一、塔里木盆地第三系复合盐层的成因及特征塔里木盆地第三系是喜山期盆地快速沉降沉积下来的一套地层，分布遍及全盆地，厚度巨大，最厚达11300米(喀什凹陷)，最薄250米(巴楚隆起)。
其埋深一般为50—300米，局部可达1000一3000米(叶城——和田凹陷)，盆地边缘局部地区出露地表。
根据沉积特征，塔里木盆地的第三系下部的沉积环境属于河流一盐湖体系的沉积，可大致划分为：冲积扇，主要发育于库车坳陷北部背斜带及提尔根地区。
沉积物主要为砂砾、砂的快速堆积。
湖泊相：可进一步细分为几个亚相。
塔里木盆地寒武系膏盐岩沉积特征与发育模式
第 ４３ 卷第 ２ 期
石 油 实 验 地 质
Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｃａｍｂｒｉａｎ ｇｙｐｓｕｍ－ｓａｌｔ ｒｏｃｋｓ， Ｔａｒｉｍ Ｂａｓｉｎ
ＦＡＮ Ｑｉ１， ＦＡＮ Ｔａｉｌｉａｎｇ２， ＬＩ Ｑｉｎｇｐｉｎｇ１， ＤＵ Ｙａｎｇ３，ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ２， ＹＵＡＮ Ｙａｘｕａｎ２
收稿日期：２０２０ － ０３ － １１；修订日期：２０２１ － ０１ － １６。 作者简介：樊奇（１９８９—） ，男，博士，工程师，从事海相油气地质相关科研工作。 Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｘｊｕｆｑ＠ ｓｉｎａ．ｃｏｍ。 基金项目：国家油气专项（２０１７ＺＸ０５００５００２） 、中科院战略先导科技专项（ ＸＤＡ１４０１０２０１０２） 、中国海油重点实验室自主前瞻基础研究课题、国
在柯坪蓬莱坝寒武系露头，膏盐岩地层整体发 育一套浅紫红色、灰黄色含膏粉晶白云岩，局部夹 膏盐岩，常见波状层理和嗜盐微生物叠层石构造。 由于膏盐岩易溶于水，在野外仅局部矿洞可见薄层 半透明石盐、膏溶孔发育的云质灰岩（图 １）。
在镜下，石膏和石盐的微观形态多样，通常呈
图 １ 塔里木盆地中—下寒武统膏盐岩岩石学特征 Ｆｉｇ．１ Ｍｉｎｅｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｌｏｗｅｒ ｔｏ Ｍｉｄｄｌｅ Ｃａｍｂｒｉａｎ ｇｙｐｓｕｍ－ｓａｌｔ ｒｏｃｋｓ， Ｔａｒｉｍ Ｂａｓｉｎ
膏盐岩是形成于强蒸发气候下的特殊沉积岩， 在盐下勘探领域具有重要的科学价值和应用意 义。 膏盐岩具有“毛管压力” 和“ 异常高压” 双重 封闭机制，其优越的封堵性能为区域性油气聚集 和古油藏保存提供了有利条件［１－４］ ，对 ３４４ 个油田 统计表明，分布面积占 ８％ 的膏盐岩盖层，覆盖了 包括墨西哥湾、西非盐盆地等全球 ５５％ 的油气资 源量［５］ 。
塔中膏盐岩蠕变特征
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。
塔里木盆地库车坳陷膏盐质盖层特征与天然气保存
塔里木盆地库车坳陷膏盐质盖层特征与天然气保存摘要:分析塔里木盆地库车坳陷北部第三系膏盐质盖层岩石力学特征膏岩、盐岩和泥岩为塑性材料,变形过程为典型的塑性形变,蠕变表明第三系膏盐质盖层具有较强的流动性。
构造挤压使膏盐质盖层塑性流动,受断裂改造作用往往在构造圈闭上方形成巨厚的膏泥岩层。
膏泥岩岩性致密,排替压力高,普遍具有异常高的孔隙流体压力,是一套优质盖层。
盖层段内的穿盐断裂和盐内滑脱断裂多为膏泥岩蠕变形成的塑性断层,断裂带内部结构主要为软泥充填的大裂缝组合,伴生裂缝不发育,断裂静止期封闭性好,有效阻止天然气散失。
库车坳陷位于塔里木盆地北部,东西长约300 km,南北宽约30～80 km,面积约2.8×104 km2,区域构造属天山褶皱带南麓前陆的前渊坳陷[1,2]。
在该坳陷中已发现6个油气田(图1),成为我国西气东输工程的资源基础。
有利于库车坳陷形成巨大整装气田的地质条件主要是烃源条件和保存条件[3],作为区域性盖层的第三系膏盐质盖层的品质及穿盐断裂在该段的垂向封闭性决定了天然气的保存[2～4]。
本文从膏岩、盐岩和泥岩的岩石力学特征入手,分析了膏盐质盖层的流变特征,系统研究了膏盐质盖层的封闭性能和断层的垂向封闭特征,为天然气进一步勘探提供理论依据。
1 岩石力学特征及流变性获取岩石力学参数最好的方式是开展单轴或三轴岩石变形物理模拟。
从单轴变形,即常温常压条件实验结果来看,盐岩、石膏单轴抗压强度小于泥岩,弹性模量也明显小于泥岩,盐岩样品的泊松比高于泥岩(图2a,表1),3种岩性均表现为明显的塑性变形特征[5]。
按取样深度加载围压,即在常温高压的实验条件下,同类岩性相比,泊松比、弹性模量、屈服强度和抗压强度明显增大,围压增加明显增强了岩石的塑性。
从图2b 中还可以看出,在常温高压的实验条件下,泥岩塑性形变明显比膏岩和含泥膏岩强。
实验条件改变,岩石力学参数和变形过程也会发生变化。
高温高压条件下,样品弹性变形阶段短,塑性变形更明显(图2c)。
江汉油田膏盐层特征暨膏盐层蠕动机理分析
江汉油田膏盐层特征暨膏盐层蠕动机理分析盐层在国内外许多油田的地下都普遍存在，其埋藏深度不一（深的有几百米、几千米）、厚度不均（厚的多达几百米、薄的不足半米）。
由于井下盐层的存在和盐层自身的特性，给钻井和固井作业带来了一系列难题，如井径的扩大和缩小、盐岩对泥浆的污染，以及固井后盐岩的塑性流动对套管产生非均匀载荷，导致套管变形或挤毁等问题。
江汉油田作为一种典型的内陆盐湖沉积相断块油田，各个区块盐层形成的时期，因地壳运动和地理环境、地质条件不同，化学组分上的差异，盐岩层物化性质相差很大。
这些差异使得各区块盐层具有多样性、复杂性和厚度不均性。
在这些含盐区块中钻探，不但会使钻井作业复杂化，而且威胁着油井安全，严重者甚至导致油井报废，造成巨大的经济损失。
弄清各区块膏盐层的特性和膏盐层蠕动机理，为钻井作业正常运作提供一个良好环境尤为重要。
一、膏盐层存在形式和对钻井造成的复杂问题井下盐岩的出现，给钻井、固井和油田开发造成不少的问题，但盐在井下存在的基本形式主要有两种：一种是集中存在于某些层位；另一种方式是间隔存在于全井中。
江汉盆地从潜一段至潜四段（井深从767-3478m）岩盐层段多达82个。
最大单层厚度84m，小的不足半米，累计厚度1032m。
由于盐存在的深度不同，组分不一，物化性质相差很大，各地区盐层钻井和固井问题复杂程度不一，但在某些方面却具有共性，如：1.井径扩大和缩小目前国内外使用的大多数泥浆体系均使盐层段井径有一定程度的扩大。
如江汉油田广华地区早期使用 216mm钻头，井眼扩大率为53%。
另外，由于盐的溶解不仅使井眼扩大，而且使井壁失去支撑而坍塌，泥浆上返过程中由于温度下降，使盐重新结晶形成桥塞；在井径大小变化大的地方常常堆积一些岩屑；以及盐在一定温度和压力下产生塑性变形，使井径变小。
因此，在这些地区钻出的井眼极不规则，大小不一。
2.污染泥浆和水泥浆盐侵入泥浆后将会改变泥浆性能，泥浆性能不好是发生钻井事故的重要因素。
膏盐岩蠕变缩径卡钻时间预测研究_陈胜 石油工业技术监督 201410
ε B
D C
ε0 A Ⅰ
ⅡⅢ
0 t1
t2 t3 t
图 1 典型的蠕变曲线
εs=A·exp（-
Q RT
）·e(Bσ)-e(-σB) ） 2
（1）
式中：εs 为稳态蠕变速率，1/h；Q为岩盐的激活 能，cal/mol；R 为理想气体常数，1.987cal/（mol·K）；σ 为差应力，MPa；T为绝对温度，K；A、B 为流变常数。
A、B、Q 可根据不同的温度、压力条件下的蠕变 试验结果通过非线性回归求得。 A、B、Q 确定后则盐 岩的蠕变特性即已确定。 1.2 蠕变本构方程参数确定
塔里木库车山前发育着巨厚的膏盐岩层段，为 了研究塔里木库车山前膏盐岩缩径卡钻问题， 对库 车羊塔克地区盐岩层段取样进行蠕变力学试验。 根 据羊塔克地区的岩心试验数据， 其蠕变特性采用 Heard 蠕变模式近似拟合。
下 ，根 据 上 述 公 式 （9）计 算 出 井 眼 的 安 全 缩 径 速 率
n，那么可以反推出卡钻时间。
假设开始钻进深度 H1（m）；提钻顶深 H2（m）；提 钻 底 深 H3（m）； 钻 进 速 度 V1（m/min）； 通 钻 速 度 V2 （m/min）；井眼裸露时间 T0（h）；安全缩井速率 n（%/ h）； 安全井眼缩井量 S0； 井眼缩井量 S； 钻头尺寸 BS。
若已知盐层的流变参数 A、B、Q 及地应力 p0，如
果层段的泥浆密度一定时， 可以反推得到井眼缩径
率n 公式（9）；塑性变形地层中，井眼泥浆密度越小、
n 越大、卡钻几率越高，反之亦然。
根据经典膏盐岩蠕变力学模型，当井眼存在、考
虑无限远应力场情况下， 特殊岩性的径向、 水平最
大、 水平最小应力接近相等。 在井眼尺寸确定情况
膏盐岩蠕变缩径卡钻时间预测研究
浆 性 能选 择不 当在很 短 时 间 内便 可 引起 井 眼缩 径 、 卡钻 、 井 壁坍 塌 等井 下 事故 ＿ １ － ２ ］ 。如美 国壳 牌石 油 公
司从 ２ ０世纪 ６ ０年代起 ．钻 井工 作一 直受 到盐层 困
在 西部 某 山前 气 田钻 井 应 用 中准 确 预 测 了卡 钻 时 间 ， 及 时进 行 划 眼 、 通钻等工作 ， 有 效 地避 免 了塑性 形 变 导 致 卡钻 等 工 程 事 故
的发生。
关 键 词 蠕 变缩 径 ： 膏 盐岩 ： 卡钻 时 间 ： 缩 径 率
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塔里木盆地库车坳陷中段盐上层构造特征
塔里木盆地库车坳陷中段盐上层构造特征谢会文;李勇;郭卫星;吴超;徐振平;漆家福【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2011(032)005【摘要】库车坳陷中段新生界底部发育较厚的库姆格列木群(E1-2km)膏盐岩层,导致盐上层形成复杂的构造变形.依据地震资料解释成果,分析了库车坳陷中段盐上层的构造变形特征,认为盐上层构造变形可以分为收缩构造与盐岩底辟构造两种类型.收缩构造包括薄皮褶皱与逆冲断层两类,盐岩层构成薄皮收缩构造的滑脱层；盐岩底辟构造包括隐刺穿底辟和刺穿底辟,系盐岩层顺层流动造成局部加厚和刺穿现象.盐岩底辟构造在吉迪克组(N1j)沉积时期即开始发育,并经历了中新世以上覆地层差异压力作用为主导的盐岩底辟以及上新世—第四纪以水平挤压作用为主导的盐岩底辟两个阶段.收缩构造主要是在库车组(N2k)与西域组(Q1x)沉积期开始发育的,形成滑脱褶皱变形,并在褶皱翼部发育破冲断层.【总页数】9页(P768-776)【作者】谢会文;李勇;郭卫星;吴超;徐振平;漆家福【作者单位】中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油大学地球科学学院,北京102249;中国石化西南油气分公司,四川成都610086;中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;中国石油大学地球科学学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE121.2【相关文献】1.塔里木盆地库车坳陷盐构造与油气成藏特征 [J], 殷进垠2.塔里木盆地库车坳陷盐构造特征及形成演化 [J], 黄少英;王月然;魏红兴3.塔里木盆地库车坳陷盐构造运动学特征 [J], 邬光辉;王招明;刘玉魁;张宝收4.塔里木盆地库车前陆褶皱带中段盐相关构造特征与油气聚集 [J], 汤良杰;贾承造;金之钧;皮学军;陈书平;谢会文5.塔里木盆地库车坳陷盐构造特征及其与油气的关系 [J], 胡剑风;刘玉魁;杨明慧;郑多明;刘虎;雷刚林;周厉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
膏盐岩脆塑性变形特征及封闭能力定量评价
膏盐岩脆塑性变形特征及封闭能力定量评价吴桐;付晓飞;王海学;丁宇佳【期刊名称】《地质论评》【年(卷),期】2016(62)1【摘要】膏盐岩盖层作为全球许多含油气盆地最重要的盖层之一,本身物性封闭能力毋庸置疑,野外观察和三轴试验证实随埋深的增加膏盐岩存在脆塑性转化的过程.为了明确其在不同脆塑性域的变形特征和封闭能力定量评价方法,本文以野外露头观测、三轴压缩试验和镜下观察为基础,从变形机制、破裂模式、力学行为和声发射等方面系统总结了不同脆塑性阶段膏盐岩的变形特征.应用莫尔-库伦准则、拜尔利摩擦定律和应力降规律厘定了膏盐岩脆塑性转化的围压和深度.研究结果表明:①针对脆性膏盐岩盖层,首先应用保持力定量评价水力破裂风险性,保持力越小,盖层发生水力破裂的风险就越大.同时利用断接厚度定量表征脆性盖层内断层垂向封闭性;②应用SSF定量评价脆-塑性膏盐岩盖层中涂抹型断裂的垂向封闭性,野外断层解剖确定出膏岩涂抹连续的临界SSF值为3.5 ～4;③塑性膏盐岩盖层具有流动特征,伴随断层逆冲滑动,膏盐岩沿断面流动,此阶段断层垂向是封闭的,但在差异压实作用下,盐岩流动形成缺失区——“盐窗”可以为油气沿断层向上运移提供通道.因此,膏盐岩盖层封闭性分析要综合考虑盖层脆塑性、不同脆塑性盖层内断裂变形机制及断裂带内部结构,从而完善盖层垂向封闭性评价体系.【总页数】11页(P127-137)【作者】吴桐;付晓飞;王海学;丁宇佳【作者单位】黑龙江省高校科技创新团队“断层变形、封闭性及与流体运移”,黑龙江大庆,163318;东北石油大学“非常规油气成藏与开发”省部共建国家重点实验室培育基地,黑龙江大庆,163318;黑龙江省高校科技创新团队“断层变形、封闭性及与流体运移”,黑龙江大庆,163318;东北石油大学“非常规油气成藏与开发”省部共建国家重点实验室培育基地,黑龙江大庆,163318;黑龙江省高校科技创新团队“断层变形、封闭性及与流体运移”,黑龙江大庆,163318;东北石油大学“非常规油气成藏与开发”省部共建国家重点实验室培育基地,黑龙江大庆,163318;中国石油吐哈油田公司鄯善采油厂,新疆鄯善,838200【正文语种】中文【相关文献】1.盖层封闭能力的定量评价方法及其应用 [J], 侯连华;刘泽容;王京红2.临兴地区北部上古生界泥岩封闭能力定量评价 [J], 舒永;林玉祥;郑慧铭;马小伟3.临兴地区北部上古生界泥岩封闭能力定量评价 [J], 舒永;林玉祥;郑慧铭;马小伟;4.南堡凹陷馆陶组火山岩盖层封闭能力定量评价 [J], 郎岳;朱思源5.高邮凹陷斜坡区断层封闭能力定量评价 [J], 张鸿妍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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
【相关文献】
1.中国南方膏盐岩分布特征
2.江陵凹陷古近系新下段膏盐岩地球物理响应特征及分布预测
3.东濮凹陷北部膏盐岩分布特征及其对地层温度的影响
4.塔里木盆地库车坳陷膏盐岩分布特征及油气地质意义
5.我国寒武系膏盐岩分布特征及其对找钾指示
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塔中膏盐岩蠕变特征
塔中膏盐岩是一种特殊的岩石，它是由盐水在地下长期沉积形成的。
在地质漫长的时间里，塔中膏盐岩经历了多次地质变化，其中最重要的就是蠕变。
蠕变是指岩石在长期的应力作用下发生的形变现象。
在塔中膏盐岩中，蠕变是一种非常普遍的现象。
由于盐岩的特殊性质，它在受到应力作用时会发生流动，这种流动就是蠕变。
塔中膏盐岩的蠕变特征主要表现在以下几个方面：
1. 塑性变形
塔中膏盐岩在受到应力作用时，会发生塑性变形。
这种变形是一种流动性的变形，它会使岩石的形状发生改变。
在塔中膏盐岩中，塑性变形是一种非常普遍的现象。
2. 蠕变速率
塔中膏盐岩的蠕变速率非常缓慢，通常需要数年甚至数十年的时间才能发生明显的变化。
这是因为盐岩的流动性很强，但是它的黏度很高，所以需要很长时间才能发生明显的变化。
3. 蠕变方向
塔中膏盐岩的蠕变方向通常是沿着应力方向发生的。
这是因为在受
到应力作用时，盐岩会沿着应力方向发生流动，从而形成蠕变。
4. 蠕变形态
塔中膏盐岩的蠕变形态通常是流线状或波浪状。
这是因为在受到应力作用时，盐岩会沿着应力方向发生流动，从而形成流线状或波浪状的形态。
塔中膏盐岩的蠕变特征是非常显著的，它是由盐水在地下长期沉积形成的特殊岩石，在地质漫长的时间里经历了多次地质变化，其中最重要的就是蠕变。
了解塔中膏盐岩的蠕变特征对于研究地质学和工程学都有着重要的意义。