【技术实现步骤摘要】
本申请涉及地下储气库，尤其涉及一种断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法及装置。
技术介绍
1、我国的地下储气库建库区存在不同尺度的断层，这些断层的存在对于储气库地质体的长期密封性存在安全威胁，需要采用封堵技术对某些潜在泄漏风险性高的断层进行封堵。目前，断层封堵性的评价方法主要有岩性对接法、泥岩涂抹法、启闭系数法等，其中岩性对接法难以量化，精度较低。泥岩涂抹法存在多解性，不适用于长期活动断层的封堵性评价，而断层启闭系数等定量表征的方法存在参数获取困难及可操作性差的问题。同时这些方法主要依赖钻井数据，因此，亟需一种便于操作的室内实验评价方法。
技术实现思路
1、为了解决上述地下储气库高泄漏风险断层难以修复的技术难题，本申请实施例提供了一种断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法及装置，为地下储气库工程的断层封堵方案设计提供依据，所述技术方案如下：
2、本申请第一方面提供一种断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，包括以下步骤：
3、s1采用样品制作模具制备断层充填带模型；
4、s2采用渗透率测试装置测试所述断层充填带模型实现纳米微球浆液封堵前的初始渗透率k1；
5、s3将所述断层充填带模型置入储层岩石中，并在所述断层充填带模型两侧的储层岩石中开设浆液注入井孔，在所述浆液注入井孔靠近孔底开设朝向所述断层充填带模型的射孔段，向所述浆液注入井孔注入含纳米微球的浆液并通过纳米微球注浆实验系统进行纳米微球注浆封堵实验；
6、s4将所述s
7、s5根据下式计算所述断层充填带模型的封堵性能指数η：
8、
9、例如，在一个实施例提供的所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法中，所述s1中制备断层充填带模型包括以下步骤：
10、s1.1从现场获取断层带的充填物，在实验室中测定其主要的物理参数，包括含水率、组分、颗粒级配、压实度及密度；
11、s1.2取适量断层带填充物，测量其初始质量m0，加入适量的水使其进入塑性状态并测量加水后的断层填充物的质量m1；
12、s1.3向样品制作模具中填入断层带填充物制备断层充填带模型，记样品制作模具质量m2，根据所述s1.1中测得的断层带充填物的压实度及含水率计算得到压实度不变条件下所对应的样品体积，以确定压实深度h，并在达到压实深度h时记断层带充填物和样品制作模具的总质量m3；
13、s1.4对样品进行低温烘干，在烘干过程中持续监测样品的质量，当质量从m3下降至m0+m2时，停止烘干，完成断层充填带模型的制作。
14、例如，在一个实施例提供的所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法中，所述s2中测试所述断层充填带模型的渗透率包括以下步骤：
15、s2.1在所述断层充填带模型的上下两端安装渗透率测试盖；
16、s2.2将安装有渗透率测试盖的断层充填带模型接入渗透率测试装置；
17、s2.3测试时保持恒定水流速率，待所述断层充填带模型上下两端的流量及压力数据稳定后，读取数据，并计算所述断层充填带模型实现纳米微球浆液封堵前的的初始渗透率k1。
18、例如，在一个实施例提供的所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法中，所述s3中纳米微球注浆封堵实验包括以下步骤：
19、s3.1纳米微球粒浆液的制备：以丙烯酰胺为单体，基于反相微乳液聚合方式制备粒径为40—80nm的聚合物纳米微球，加入水为溶剂，制得纳米微球浆液；
20、s3.2获取场地储层岩石，在储层岩石中心开设用于装填所述断层充填带模型的穿孔以模拟断层核，在所述断层核内靠近所述储层岩石的边缘开设埋深较浅的第一监测井，在所述储层岩石开设埋深较浅的第二监测井，在所述断层核两侧的储层岩石中开设浆液注入井孔，在所述浆液注入井孔靠近孔底开设朝向所述断层核的射孔段，向所述浆液注入井孔注入含纳米微球的浆液，浆液沿所述射孔段向所述断层核运移；
21、s3.3利用液体成分检测仪持续检测从第一监测井18、第二监测井19流出的液体中纳米微球的含量，以获取注浆时滞留在岩体中的水和纳米微球的质量，当第一监测井18、第二监测井19及储层岩石中排出液体中纳米微球含量趋于稳定后，停止注浆；
22、s3.4静置48h，待纳米微球充分膨胀和结晶聚合。
23、例如，在一个实施例提供的所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法中，将所述s3中取出的和未取出的注浆后的断层充填带模型以及所述储层中的岩石进行一定间距的定向切片处理，通过研究不同部位岩石的铸体薄片中物质和结构特征，观测纳米微球浆液的迁移路径和沉淀位置、纳米微球的聚合体分布。
24、例如，在一个实施例提供的所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法中，调整所述s3中纳米微球注浆封堵实验中的浆液注入井孔与断层充填带模型的横向距离、浆液流速，浆液流量及浆液中纳米微球浓度，重复所述s3-s5，分析各因素对断层封堵效果的影响。
25、本申请第二方面提供一种断层物理模型制作和封堵性能实验评价装置，所述样品制作模具包括套筒、底盖和压实杆，所述套筒用于装填断层带填充物，包括两节可拆卸式对接的套筒柱；所述底盖可拆卸式与所述套筒底部连接；所述压实杆包括杆体和与所述杆体一端连接的压实盘，所述压实盘与所述套筒的内径相适配。
26、例如，在一个实施例提供的所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价装置中，所述渗透率测试装置包括渗透率测试盖，所述渗透率测试盖与所述套筒的上下两端可拆卸式连接，在所述渗透率测试盖的一面设有数个相连通的凹槽，在每一所述凹槽上间隔设有数个漏水穿孔；其中，装填有断层充填带模型的所述套筒两端连接所述渗透率测试盖形成测试单元，所述测试单元的一端通过管路连接高压恒速泵和水箱，所述测试单元的另一端通过管路连接液体收集容器，在所述测试单元上下两端的进水管路和出水管路上分别设有流量传感器和压力传感器，所述流量传感器和所述压力传感器通过传输线路连接屏显设备。
27、例如，在一个实施例提供的所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价装置中，所述纳米微球注浆实验系统包括岩石托槽，在所述岩石托槽内装设储层岩石，在所述岩石托槽的四角及中心处设有漏水孔，在所述储层岩石中心开设用于装填所述断层充填带模型的穿孔以模拟断层核，在所述断层核内靠近所述储层岩石的边缘开设埋深较浅的第一监测井，在所述储层岩石开设埋深较浅的第二监测井，在所述断层核两侧的储层岩石中开设浆液注入井孔，在所述浆液注入井孔靠近孔底开设朝向所述断层核的射孔段；其中，所述浆液注入井孔通过管路连接高压恒速泵和纳米微球浆液箱，所述第一监测井、所述第二监测井、所述岩石托槽四角的漏水孔及所述岩石托槽中心处的漏水孔分别通过管路连接相互独立的液体收集器。
28、例如，在一个实施例提供的所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价装置中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，所述S1中制备断层充填带模型包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，所述S2中测试所述断层充填带模型的渗透率包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，所述S3中纳米微球注浆封堵实验包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，将所述S3中取出的和未取出的注浆后的断层充填带模型以及所述储层中的岩石进行一定间距的定向切片处理，通过研究不同部位岩石的铸体薄片中物质和结构特征，观测纳米微球浆液的迁移路径和沉淀位置、纳米微球的聚合体分布。
6.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，调整所述S3中纳米微球注浆封堵实验中的浆液注入井孔与断层充填带模型的横向距离、浆液流速，浆液流量及浆液中纳米微球浓度，重复所述S3-S
7.根据权利要求1-6任一项所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法的装置，其特征在于，所述样品制作模具包括：
8.根据权利要求7所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价装置，其特征在于，所述渗透率测试装置包括：
9.根据权利要求7所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价装置，其特征在于，所述纳米微球注浆实验系统包括：
10.根据权利要求9所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价装置，其特征在于，每一所述液体收集器放置于天平上，通过液体成分检测仪检测各所述液体收集器中收集的液体中纳米微球含量。
...【技术特征摘要】
1.一种断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，所述s1中制备断层充填带模型包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，所述s2中测试所述断层充填带模型的渗透率包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，所述s3中纳米微球注浆封堵实验包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述断层物理模型制作和封堵性能实验评价方法，其特征在于，将所述s3中取出的和未取出的注浆后的断层充填带模型以及所述储层中的岩石进行一定间距的定向切片处理，通过研究不同部位岩石的铸体薄片中物质和结构特征，观测纳米微球浆液的迁移路径和沉淀位置、纳米微球的聚合体分布。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘贺娟，王为民，杨春和，邱小松，刘满仓，冒海军，郭印同，班胜男，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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