›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (S1): 85-90.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

深部泥岩渗透率测试方法及数据适用性分析

刘 伟1,李银平1,杨春和1,马洪岭1,施锡林1,黄小兰2   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉 430071;2. 武汉轻工大学 多孔介质力学研究所,武汉 430023
  • 收稿日期:2013-10-16 出版日期:2014-06-10 发布日期:2014-06-20
  • 作者简介:刘伟,男,1986年生,博士研究生,主要从事层状岩体力学及渗透特性研究
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助(No. 51274187);国家自然科学青年基金资助(No. 51104108,No.51304187)。

Methods for testing permeability of deep mudstone and analysis of data reliability of each method

LIU Wei1,LI Yin-ping1,ANG Chun-he1,MA Hong-ling1,SHI Xi-lin1,HUANG Xiao-lan2   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. Institute of Poromechanics, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China
  • Received:2013-10-16 Online:2014-06-10 Published:2014-06-20

摘要: 针对深部地层同一种泥岩,先后采用常规渗透测试、变围压渗透测试和三轴压缩下瞬态法3种方法开展渗透率的测试研究。试验发现,3种方法下泥岩的渗透率差别极大,其中常规渗透测试所得的渗透率高出后两种方法3~5个数量级;变围压法在围压大于5 MPa后与三轴压缩下的瞬态法所测得的渗透率值较为接近;瞬态法下泥岩渗透率随偏应力增加而缓慢 降低,偏应力高达30 MPa时仍未出现扩容现象。测试显示泥岩的渗透率具有强烈的压力敏感性,其内在原因是较高围压下裂隙闭合、孔隙压紧、孔喉连通性减小,进而导致渗透率下降,而制样、烘干处理等对渗透率也有一定影响。基于试验结果与泥岩所处实际地层应力状态,提出可采用变围压法开展油气储集层的盖层的渗透率及其演化规律研究,而三轴压缩下瞬态法则更适用于能源储库盖层及核废料处置室围岩的渗透规律研究;常规渗透方法所得数据的应用则须商榷。研究结论对研究深部泥岩的渗透特性和密封性能有一定参考价值。

关键词: 泥岩, 渗透率, 围压, 压力敏感性, 偏应力

Abstract: For the same deep mudstone, three testing methods of permeability (conventional testing method, variable confining pressure method, and pulse method under triaxial compression) have been conducted respectively. According to the testing results, large difference of permeability was found inbetween the three methods, in which the permeability of conventional method is 3-5 orders higher than those of the other two methods. The results of variable confining pressures method while its confining pressure exceeds about 5 MPa approach relatively the results of pulse method under triaxial compression. Permeability of pulse method slowly decreased with the increasing of deviatoric pressure, and dilatancy didn’t occur even when confining pressure reached 30 MPa. The results indicate that the permeability of mudstone is strongly sensitive to pressure; the intrinsic reason of which is that the cracks, fissures and pores in rock matrix tend to be compacted under high compression, which results in the reduction of pore size and connectivity for percolation channels and then causes the permeability to decrease; moreover, samples production, oven drying treatment, etc. also influence some of the permeability. Based on the results and the in-situ stresses conditions of mudstone, it is proposed that the variable confining method is suitable for the permeability and its development of reservoirs’ cap rock, while the results of pulse method under triaxial compression is more suitable for the cap rock of energy storage caverns and rock wall of wastes disposals. However, one should be very cautious while uses the results from conventional method. The research carried out supplies some constructive references for the analysis of the percolation properties and sealability of mudstone in deep strata.

Key words: mudstone, permeability, confining pressure, pressure sensibility, deviatoric stress

中图分类号: 

  • TU 452
[1] 魏纲, 张鑫海, 林心蓓, 华鑫欣, . 基坑开挖引起的旁侧盾构隧道横向受力变化研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 635-644.
[2] 杨福见, 胡大伟, 田振保, 周辉, 卢景景, 罗宇杰, 桂树强, . 高静水压力压实作用下疏松砂岩渗透 特性演化及其机制[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 67-77.
[3] 范运辉, 朱其志, 倪涛, 张坤, 张振南, . 基于弹性张量离散化的脆延转变本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 181-188.
[4] 丁长栋, 张杨, 杨向同, 胡大伟, 周辉, 卢景景, . 致密砂岩高围压和高孔隙水压下渗透率 演化规律及微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3300-3308.
[5] 王鹏飞, 谭文辉, 马学文, 李子建, 刘景军, 武洋帆, . 不同粗糙度和隙宽贯通充填裂隙 渗流特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3062-3070.
[6] 马德鹏, 周岩, 刘传孝, 商岩冬, . 不同卸围压速率下煤样卸荷破坏能量演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2645-2652.
[7] 王辰霖, 张小东, 杜志刚, . 循环加卸载作用下预制裂隙煤样渗透性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2140-2153.
[8] 刘 健, 陈 亮, 王春萍, 马利科, 王 驹. 一种非稳态气体渗流条件下岩石渗透特性 参数计算方法及应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1721-1730.
[9] 刘家顺, 王来贵, 张向东, 李学彬, 张建俊, 任 昆, . 部分排水时饱和粉质黏土变围压循环三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1413-1419.
[10] 付宏渊, 刘 杰, 曾 铃, 卞汉兵, 史振宁, . 考虑荷载与浸水条件的预崩解炭质泥岩 变形与强度试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1273-1280.
[11] 李 军, 张 杨, 胡大伟, 周 辉, 卢景景, 吕 涛, 史林肯, . 花岗岩三轴循环加卸载条件下的气体渗透率[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 693-700.
[12] 周 辉, 宋 明, 张传庆, 卢景景, 刘振江, 史林肯, . 水平层状复合岩体变形破坏特征的围压效应研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 465-473.
[13] 李晓照, 邵珠山, 戚承志, . 岩石裂纹损伤及围压对剪切破坏影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4249-4258.
[14] 东振, 申瑞臣, 薛华庆, 陈艳鹏, 陈姗姗, 孙粉锦, 张福东, 刘人和, 彭涌, . 考虑滑脱效应的低阶煤动态渗透率预测新模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4270-4278.
[15] 荣腾龙, 周宏伟, 王路军, 任伟光, 王子辉, 苏腾, . 采掘扰动与温度耦合影响下工作面 前方煤体渗透率模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4289-4298.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 魏 纲,郭志威,魏新江,陈伟军. 软土隧道盾构出洞灾害的渗流应力耦合分析[J]. , 2010, 31(S1): 383 -387 .
[5] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[6] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[7] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[8] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[9] 侯公羽,牛晓松. 基于Levy-Mises本构关系及D-P屈服准则的轴对称圆巷理想弹塑性解[J]. , 2009, 30(6): 1555 -1562 .
[10] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .