[发明专利]确定充填节理岩石压密所需最小循环加卸载次数的方法

说明书

本发明公开一种确定充填节理岩石压密所需最小循环加卸载次数的方法，包括下述步骤：制备充填节理岩石试样；对试样进行多次循环加卸载实验，每次循环加卸载后，测量试样在不同围压不同渗压下的气体渗透率、并绘制不同渗压下试样的气体渗透率随围压循环加卸载的变化曲线；绘制试样的气体渗透率随循环加卸载次数的变化曲线，并进行曲线拟合；通过拟合函数预测更多次循环加卸载后充填节理岩石的渗透率，当第i次循环加卸载后充填节理岩石渗透率减小率大于80％，则认为充填节理岩石密实度基本稳定，对应的循环加卸载次数即为岩石压密所需最小循环加卸载次数。该方法简单、快捷、经济，可以大大提高储油、储气、储水相关工程的安全性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种确定充填节理岩石压密所需最小循环加卸载次数的方法，属于岩石工程技术领域。

背景技术

充填节理岩石广泛分布于石油地下储油库、天然气地下储气和大坝基岩中。储油库储油-放油、地下储气库储气-放气和大坝蓄水-泄水过程的力学行为本质上是对充填节理岩石的循环加卸载过程，充填节理岩石中一般存在裂隙，在循环加卸载过程中裂隙的形态结构会发生变化、影响岩石的密实程度，而岩石的密实程度直接影响储油、储气或储水的稳定性，当岩石较密实时，储存的稳定性较好。

实际工作中，如可以提前获知进行多少次循环加卸载过程后，充填节理岩石可达到稳定密实程度，则可预先多次进行储油-放油、地下储气库储气-放气和大坝蓄水-泄水过程，使石油地下储油库、天然气地下储气和大坝基岩达到稳定密实程度后再进行长久储存。

因此，正确认识循环加卸载后充填节理岩石的密实程度变化对于相关工程的长期安全是至关重要的。目前尚未有如何确定充填节理岩石压密所需最小循环加卸载次数的相关研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种简单、便捷地确定充填节理岩石压密所需最小循环加卸载次数的方法。

技术方案：本发明所述的确定充填节理岩石压密所需循环加卸载次数的方法，包括下述步骤：

步骤1，制备充填节理岩石试样；

步骤2，对试样进行多次循环加卸载实验，每次循环加卸载后，测量试样在不同围压不同渗压下的气体渗透率、并绘制不同渗压下试样的气体渗透率随围压循环加卸载的变化曲线；

步骤3，绘制不同渗压下试样的气体渗透率随循环加卸载次数的变化曲线，并进行曲线拟合；

步骤4，通过步骤3得到的拟合函数预测更多次循环加卸载后充填节理岩石的渗透率，定义充填节理岩石渗透率减小率其中，k₀和k_i分别为充填节理岩石试样第0次及第i次循环加卸载后的气体渗透率，i＝1、2、3、4…；当n大于80％，则认为充填节理岩石密实度基本稳定，对应的循环加卸载次数即为岩石压密所需最小循环加卸载次数。

上述步骤1中，充填节理岩石试样的制备方法为：在所研究工程现场典型充填节理岩石选取试样，加工成同样的大小及形状结构；其中，同一组充填节理岩体试样的充填节理分布特征近似一致。

上述步骤2中，通过下述方法测量试样在不同围压不同渗压下的气体渗透率：将充填节理岩石试样放入压力室中，按照从小到大的加载次序逐级施加围压，并按照从大到小的卸载次序逐级减小围压；待每一级围压稳定后，按照渗压从低到高的顺序依次测量该级围压不同渗压下的充填节理岩石试样的气体渗透率。

较优的，步骤3中，采用指数函数对充填节理岩石试样的气体渗透率随循环加卸载次数的变化曲线进行拟合。

进一步的，步骤4中，通过步骤3得到的拟合函数预测不同渗压下更多次循环加卸载后充填节理岩石的渗透率，计算不同渗压下充填节理岩石渗透率减小率n，当不同渗压下n均大于80％，则认为充填节理岩石密实度基本稳定，对应的循环加卸载次数即为岩石压密所需最小循环加卸载次数。