本發(fā)明涉及巖鹽損傷自愈合技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析方法。

背景技術(shù)：

巖鹽由于具有低滲透性、流變性較好、損傷愈合效果好、造腔工藝與技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)，被用作地下儲(chǔ)庫(kù)的理想介質(zhì)，現(xiàn)已得到全世界的青睞。盡管現(xiàn)如今水溶造腔技術(shù)發(fā)達(dá)且工藝成熟，但是，在苛刻的地質(zhì)條件下仍然難以避免的會(huì)遇到溶腔頂板塌落、技術(shù)管彎曲變形、鹽腔體積變形破壞等問(wèn)題；嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致油氣泄漏、儲(chǔ)氣庫(kù)爆炸等嚴(yán)重事故?？八_斯州哈欽森市地表1974年發(fā)生塌陷，法國(guó)Tersanne鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)體積減小，1980年德克薩斯州的Barbers Hill鹽丘LPG泄露事故，以及1992年4月休斯敦西北Brenham鹽丘爆炸事故都是典型的真實(shí)事件。因此，合理的控制與管理鹽腔，提高鹽腔的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)鹽腔的使用壽命是鹽腔建造與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的重點(diǎn)。

影響鹽腔穩(wěn)定性的因素很多，除了外界的溫度和水等因素以外，巖鹽自身的物化力學(xué)性質(zhì)也是重中之重，特別是巖鹽本身在外界溫度、水和壓力等條件下巖鹽損傷愈合能力的變化。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)巖鹽的力學(xué)性質(zhì)與損傷特征已經(jīng)做了大量研究，也取得了相當(dāng)?shù)某晒?。但是，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)巖鹽的損傷自愈合能力的研究并未取得太大進(jìn)展，特別是國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究目前僅局限于宏觀的物理力學(xué)性質(zhì)方面的研究；考慮到巖鹽本身的愈合能力和氯化鈉的結(jié)晶能力相關(guān)，因而巖鹽微細(xì)觀上的變化規(guī)律成為揭露其損傷愈合實(shí)質(zhì)過(guò)程中必須研究的過(guò)程，宏觀的物理力學(xué)性質(zhì)與微細(xì)觀結(jié)合也更能合理的解釋巖鹽損傷愈合特征與規(guī)律，能從本質(zhì)上解釋指導(dǎo)以后的相關(guān)研究。因此，在巖鹽儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)要求嚴(yán)格且發(fā)展迅速的情況下，為提高鹽腔建造與運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性維護(hù)和安全性管理，有關(guān)巖鹽損傷愈合的研究所起到的理論指導(dǎo)與技術(shù)支持是十分有意義的，而如何實(shí)現(xiàn)對(duì)巖鹽損傷自愈合微細(xì)觀上的變化規(guī)律進(jìn)行測(cè)試分析，成為目前亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于巖鹽的研究?jī)H局限于宏觀的物理力學(xué)性質(zhì)方面，而無(wú)法從微細(xì)觀上實(shí)現(xiàn)對(duì)巖鹽的損傷自愈合變化規(guī)律進(jìn)行測(cè)試分析的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析方法，在該方法中采用了一種可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置，所述可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置包括：

圓形底座，所述圓形底座的表面形成有半徑依次減小的第一臺(tái)階面、第二臺(tái)階面和第三臺(tái)階面，所述第一臺(tái)階面上通過(guò)固定螺栓安裝有中空的環(huán)形保溫缸筒，所述環(huán)形保溫缸筒的空腔內(nèi)壁設(shè)有加熱層，所述第二臺(tái)階面上設(shè)置有圍壓腔室，所述圍壓腔室的外側(cè)面與加熱層接觸，所述圍壓腔室的頂端設(shè)有用于施加圍壓的圍壓活塞，所述圍壓活塞的頂端伸出環(huán)形保溫缸筒的表面，所述圍壓腔室的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有相對(duì)配置的上壓頭和下壓頭，所述下壓頭的底面安裝在第三臺(tái)階面上，所述上壓頭、下壓頭和圍壓腔室共同構(gòu)成有可放置待測(cè)損傷巖鹽試件的空間，在正對(duì)可放置待測(cè)損傷巖鹽試件空間的所述圍壓腔室的內(nèi)側(cè)壁還設(shè)有應(yīng)變片，所述上壓頭的頂端設(shè)有用于施加軸壓的軸向壓力活塞，所述軸向壓力活塞和圍壓活塞通過(guò)壓力加載系統(tǒng)產(chǎn)生施加壓力；

所述壓力加載系統(tǒng)、軸向壓力活塞、上壓頭、下壓頭和圓形底座上貫通設(shè)有第一化學(xué)溶液管道，所述環(huán)形保溫缸筒的外圍設(shè)有用于跟蹤測(cè)試損傷巖鹽試件的CT掃描儀，該CT掃描儀用于探測(cè)巖鹽損傷區(qū)域并成像；

該方法包括如下步驟：

S1、制備帶裂隙的圓柱形損傷巖鹽試件，并將該試件作為待測(cè)損傷巖鹽試件；

S2、將所述待測(cè)損傷巖鹽試件安裝到所述上壓頭、下壓頭和圍壓腔室共同構(gòu)成的空間內(nèi)，讓所述待測(cè)損傷巖鹽試件中的裂隙區(qū)域與上壓頭和下壓頭中的第一化學(xué)溶液管道連通，并利用所述CT成像儀做一次CT掃描，以確定所述待測(cè)損傷巖鹽試件的損傷情況和損傷分布區(qū)域；

S3、對(duì)安裝好的所述待測(cè)損傷巖鹽試件施加設(shè)定的圍壓10-20MPa，軸壓10-30KN，所述圍壓腔室內(nèi)的加熱溫度設(shè)定為25-70℃，將位于所述圓形底座上的第一化學(xué)溶液管道出口封閉，然后通過(guò)所述壓力加載系統(tǒng)中的第一化學(xué)溶液管道進(jìn)口向所述待測(cè)損傷巖鹽試件補(bǔ)充第一化學(xué)溶液，為所述待測(cè)損傷巖鹽試件的巖鹽裂隙區(qū)域提供愈合的物質(zhì)條件；

S4、所述待測(cè)損傷巖鹽試件在設(shè)定圍壓、軸壓、溫度和第一化學(xué)溶液的共同作用下，開(kāi)始逐漸出現(xiàn)重結(jié)晶愈合，通過(guò)所述第一化學(xué)溶液與巖鹽兩者密度相差較大，利用所述CT掃描儀對(duì)不同物質(zhì)反應(yīng)出不同灰度圖像的特性，通過(guò)灰度圖像能確定裂隙區(qū)域是否發(fā)生了重結(jié)晶愈合；

S5、利用所述CT掃描儀中的CT三維圖像處理系統(tǒng)對(duì)灰度圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待測(cè)損傷巖鹽試件在設(shè)定條件下的裂隙愈合區(qū)域定位分析。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析方法，首先制備帶明顯裂隙的圓柱形損傷巖鹽試件；其次將制作好的損傷巖鹽試件安裝到可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置中并做一次CT掃描；接著設(shè)定好對(duì)損傷巖鹽試件施加的圍壓和軸壓，以及圍壓腔室內(nèi)的加熱溫度，并通過(guò)第一化學(xué)溶液管道進(jìn)口向損傷巖鹽試件補(bǔ)充第一化學(xué)溶液；然后損傷巖鹽試件在設(shè)定圍壓、軸壓、溫度和第一化學(xué)溶液的共同作用下，開(kāi)始逐漸出現(xiàn)重結(jié)晶愈合，并利用CT掃描儀對(duì)其掃描形成灰度圖像；最后對(duì)掃描的灰度圖像進(jìn)行處理，定位分析損傷巖鹽試件在設(shè)定條件下的裂隙愈合區(qū)域。本發(fā)明通過(guò)CT掃描技術(shù)觀測(cè)分析損傷巖鹽損傷自愈合區(qū)域，通過(guò)三維重構(gòu)技術(shù)建立損傷區(qū)域的愈合發(fā)生條件和區(qū)域分析方法，為損傷區(qū)愈合范圍界定提供基礎(chǔ)參數(shù)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了從微細(xì)觀上對(duì)巖鹽的損傷自愈合變化規(guī)律進(jìn)行測(cè)試分析。

進(jìn)一步，所述第一化學(xué)溶液為飽和鹵水或淡鹵水。

進(jìn)一步，所述CT掃描儀采用重慶真測(cè)科技股份有限公司生產(chǎn)的CD600BX高能加速器工業(yè)CT系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述步驟S5中，利用所述CT掃描儀中的CT三維圖像處理系統(tǒng)對(duì)灰度圖像進(jìn)行處理具體包括：損傷區(qū)域的灰度識(shí)別和愈合區(qū)域的灰度識(shí)別。

進(jìn)一步，所述可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置還包括：在所述圍壓活塞上設(shè)有與圍壓腔室連通的第二化學(xué)溶液管道，通過(guò)所述第二化學(xué)溶液管道可向圍壓腔室補(bǔ)充第二化學(xué)溶液。

進(jìn)一步，所述第二化學(xué)溶液為硫酸鈉溶液。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、圓形底座；101、第一臺(tái)階面；102、第二臺(tái)階面；103、第三臺(tái)階面；2、固定螺栓；3、環(huán)形保溫缸筒；4、加熱層；5、圍壓腔室；6、圍壓活塞；7、上壓頭；8、下壓頭；9、應(yīng)變片；10、軸向壓力活塞；11、壓力加載系統(tǒng)；12、第一化學(xué)溶液管道；13、CT掃描儀；14、第二化學(xué)溶液管道；50、待測(cè)損傷巖鹽試件。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“徑向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

請(qǐng)參考圖1所示，本發(fā)明提供一種可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析方法，在該方法中采用了一種可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置，所述可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置包括：

圓形底座1，所述圓形底座1的表面形成有半徑依次減小的第一臺(tái)階面101、第二臺(tái)階面102和第三臺(tái)階面103，所述第一臺(tái)階面101上通過(guò)固定螺栓2安裝有中空的環(huán)形保溫缸筒3(如采用錫箔紙和海綿來(lái)形成保溫)，所述環(huán)形保溫缸筒3的空腔內(nèi)壁設(shè)有加熱層4(如采用常用的金屬加熱棒)，所述第二臺(tái)階面102上設(shè)置有圍壓腔室5，所述圍壓腔室5的外側(cè)面與加熱層4接觸，所述圍壓腔室5的頂端設(shè)有用于施加圍壓的圍壓活塞6，所述圍壓活塞6的頂端伸出環(huán)形保溫缸筒3的表面，所述圍壓腔室5的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有相對(duì)配置的上壓頭7和下壓頭8，所述下壓頭8的底面安裝在第三臺(tái)階面103上，所述上壓頭7、下壓頭8和圍壓腔室5共同構(gòu)成有可放置待測(cè)損傷巖鹽試件50的空間，在正對(duì)可放置待測(cè)損傷巖鹽試件空間的所述圍壓腔室5的內(nèi)側(cè)壁還設(shè)有應(yīng)變片9，該應(yīng)變片9用于檢測(cè)到待測(cè)損傷巖鹽試件50上受到的圍壓和軸壓，所述上壓頭7的頂端設(shè)有用于施加軸壓的軸向壓力活塞10，所述軸向壓力活塞10和圍壓活塞6通過(guò)壓力加載系統(tǒng)11產(chǎn)生施加壓力；

所述壓力加載系統(tǒng)11、軸向壓力活塞10、上壓頭7、下壓頭8和圓形底座1上貫通設(shè)有第一化學(xué)溶液管道12，所述環(huán)形保溫缸筒3的外圍設(shè)有用于跟蹤測(cè)試損傷巖鹽試件50的CT掃描儀13，該CT掃描儀13用于探測(cè)巖鹽損傷區(qū)域并成像；其中，所述壓力加載系統(tǒng)11包括液壓泵、應(yīng)力傳感器、壓力表和數(shù)據(jù)采集單元；

該方法包括如下步驟：

S1、制備帶裂隙的圓柱形損傷巖鹽試件，并將該試件作為待測(cè)損傷巖鹽試件50；其中，該圓柱形損傷巖鹽試件為帶明顯裂隙的損傷巖鹽標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件，直徑為50毫米，高100毫米；

S2、將所述待測(cè)損傷巖鹽試件50安裝到所述上壓頭7、下壓頭8和圍壓腔室5共同構(gòu)成的空間內(nèi)，讓所述待測(cè)損傷巖鹽試件50中的裂隙區(qū)域與上壓頭7和下壓頭8中的第一化學(xué)溶液管道12連通，并利用所述CT掃描儀13做一次CT掃描，以確定所述待測(cè)損傷巖鹽試件50的損傷情況和損傷分布區(qū)域；

S3、對(duì)安裝好的所述待測(cè)損傷巖鹽試件50施加設(shè)定的圍壓10-20MPa，軸壓10-30KN，所述圍壓腔室5內(nèi)的加熱溫度設(shè)定為25-70℃，將位于所述圓形底座1上的第一化學(xué)溶液管道12出口封閉，然后通過(guò)所述壓力加載系統(tǒng)11中的第一化學(xué)溶液管道12進(jìn)口向所述待測(cè)損傷巖鹽試件50補(bǔ)充第一化學(xué)溶液，為所述待測(cè)損傷巖鹽試件50的巖鹽裂隙區(qū)域提供愈合的物質(zhì)條件；

S4、所述待測(cè)損傷巖鹽試件50在設(shè)定圍壓、軸壓、溫度和第一化學(xué)溶液的共同作用下，開(kāi)始逐漸出現(xiàn)重結(jié)晶愈合，通過(guò)所述第一化學(xué)溶液與巖鹽兩者密度相差較大，利用所述CT掃描儀13對(duì)不同物質(zhì)反應(yīng)出不同灰度圖像的特性，通過(guò)灰度圖像能確定裂隙區(qū)域是否發(fā)生了重結(jié)晶愈合；

S5、利用所述CT掃描儀13中的CT三維圖像處理系統(tǒng)對(duì)灰度圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待測(cè)損傷巖鹽試件50在設(shè)定條件下的裂隙愈合區(qū)域定位分析，即可以利用空氣、鹵水和結(jié)晶巖鹽的密度差異在CT掃描時(shí)呈現(xiàn)不同的灰度圖像，來(lái)確定損傷區(qū)域范圍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析方法，首先制備帶明顯裂隙的圓柱形損傷巖鹽試件；其次將制作好的損傷巖鹽試件安裝到可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置中并做一次CT掃描；接著設(shè)定好對(duì)損傷巖鹽試件施加的圍壓和軸壓，以及圍壓腔室內(nèi)的加熱溫度，并通過(guò)第一化學(xué)溶液管道進(jìn)口向損傷巖鹽試件補(bǔ)充第一化學(xué)溶液；然后損傷巖鹽試件在設(shè)定圍壓、軸壓、溫度和第一化學(xué)溶液的共同作用下，開(kāi)始逐漸出現(xiàn)重結(jié)晶愈合，并利用CT掃描儀對(duì)其掃描形成灰度圖像；最后對(duì)掃描的灰度圖像進(jìn)行處理，定位分析損傷巖鹽試件在設(shè)定條件下的裂隙愈合區(qū)域。本發(fā)明通過(guò)CT掃描技術(shù)觀測(cè)分析損傷巖鹽損傷自愈合區(qū)域，通過(guò)三維重構(gòu)技術(shù)建立損傷區(qū)域的愈合發(fā)生條件和區(qū)域分析方法，為損傷區(qū)愈合范圍界定提供基礎(chǔ)參數(shù)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了從微細(xì)觀上對(duì)巖鹽的損傷自愈合變化規(guī)律進(jìn)行測(cè)試分析。

作為具體實(shí)施例，所述第一化學(xué)溶液為飽和鹵水或淡鹵水，由此可以為損傷區(qū)巖鹽提供結(jié)晶所需的物質(zhì)，鹵水在裂隙中受應(yīng)力和溫度作用發(fā)生重結(jié)晶效應(yīng)。

作為具體實(shí)施例，所述CT掃描儀采用重慶真測(cè)科技股份有限公司生產(chǎn)的CD600BX高能加速器工業(yè)CT系統(tǒng)。

作為具體實(shí)施例，所述步驟S5中，利用所述CT掃描儀13中的CT三維圖像處理系統(tǒng)對(duì)灰度圖像進(jìn)行處理具體包括：先確定巖鹽的灰度區(qū)域，再確定裂隙區(qū)灰度區(qū)域，然后掃描結(jié)晶后試件看裂隙區(qū)灰度變化，從而確定愈合的區(qū)域，即包括損傷區(qū)域的灰度識(shí)別和愈合區(qū)域的灰度識(shí)別。

作為具體實(shí)施例，所述可模擬不同環(huán)境的巖鹽損傷自愈合區(qū)域測(cè)試分析裝置還包括：在所述圍壓活塞6上設(shè)有與圍壓腔室5連通的第二化學(xué)溶液管道14，通過(guò)所述第二化學(xué)溶液管道14可向圍壓腔室5補(bǔ)充第二化學(xué)溶液，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷愈合試件的再次損傷，測(cè)試愈合區(qū)域的結(jié)晶效果。

作為具體實(shí)施例，所述第二化學(xué)溶液為硫酸鈉溶液，由此硫酸離子對(duì)損傷巖鹽愈合作用非常小，同時(shí)不會(huì)對(duì)裂隙區(qū)產(chǎn)生溶蝕作用，其密度和鹵水密度接近，這樣便于更加準(zhǔn)確對(duì)比分析結(jié)晶的區(qū)域范圍。

作為具體實(shí)施例，所述測(cè)試愈合區(qū)域的結(jié)晶效果具體包括：鹵水結(jié)晶成巖鹽晶粒后密度會(huì)增加，通過(guò)掃描結(jié)晶后試件裂隙區(qū)灰度變化，可確定愈合區(qū)域的結(jié)晶效果。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。