岩盐溶解速率影响因素实验研究

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基于我国能源安全和西气东输工程,急需建立巨型油气储备库,用来储集石油、天然气、核废料及工业垃圾等。地下能源储存一般放置在低渗透性岩层(如岩盐和花岗岩等)以及多孔隙岩层中。而岩盐具有非常低的渗透特性(渗透率小于10-20m2)与良好的蠕变行为,能够保证储存洞室的密闭性。岩盐的力学性能较为稳定,能够适应储存压力的变化,且岩盐易溶解于水的特性使岩盐洞室的施工开挖更加容易和经济。地下储备库的重要功能有保安、调峰、环保、战略储备、商业运作等。岩盐储备库建腔过程中,首先解决的问题是盐的溶解,为此要研究影响岩盐溶解速率的因素,这些因素既有矿石本身决定的不可调控内在因素,又有可以调控的外部因素。本文研究岩盐溶解的基础实验,通过岩盐的室内实验来研究溶解面面积、溶液的温度、溶液的浓度、溶液的流速及层理夹角等因素对溶解速率的影响。实验研究岩盐的溶解规律,得到如下结论:①溶解面的面积对溶解速率的影响不明显,但是溶解面面积越大溶解的质量越大;②溶液温度的升高对溶解速率影响很大,在高温下岩盐溶解很快,并且随着温度的升高,岩盐溶解速率逐渐增大,成指数关系;③随着溶液浓度的增大岩盐溶解速率逐渐减小,在饱和氯化钠溶液中岩盐基本不再溶解,其关系曲线成二次曲线;④在一定的流速范围内,岩盐的溶解速率随流速的增大而增大,其关系成指数关系;⑤研究层状岩盐层理夹角对溶解速率的影响,层理夹角90°的溶解速率比0°的大,但是层理夹角下溶解速率差别不大,说明试件各向异性不明显;⑥通过溶液浓度、温度和溶液流速三因素对岩盐溶解速率影响的灰色关联分析可以发现,温度是最重要的影响因素,溶液流速的影响次之,最后是浓度的影响。三个参数的灰色关联度都大于0.85,对溶解速率影响都比较大。以上研究及得出的相关的结论,为进一步研究岩盐的流场和浓度场分布规律提供理论基础,为快速造腔提供基本的理论和实验基础。
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