مشخصات مکانیکی سنگ نمک حاصل از گنبد نمکی Mogilno

سنگ ماگماماینر

مشخصات مکانیکی سنگ نمک حاصل از گنبد نمکی MOGILNO

در چند سال اخیر توجه زیادی به مشخصات سنگ های نمک شده است؛ که این کار مرتبط است با امکان موقعیت یابی آبجکت های استراتژیک مخلفی مانند نواحی خاکچال یا تجهیزات ذخیره سازی برای مواد سودمندی مثل اوروژن های نمک. برای این منظور، گنبدهای نمکی zechstein  در polich low land بسیار مناسب هستند. ضخامت قابل توجه احرام نمکی، انسجام آنها و خنثی بودن از نظر شیمیایی منجر به تسهیل ذخیرة زیرزمینی گازها و مشتقات نفتیبدون وجود مخزن می شود.

از نقطه نظر پایداری طولانی مدت تجهیزات ذخیره سازی، ضروری است که یک ارزیابی ژئوشیمیایی از اوروژن به انجام برسد تا عملکرد حقیقی آن مشخص شود. معمولا این نوع ارزیابی  با مدلسازی  عددی بر مبنای نتایج آزمون های آزمایشگاهی، و میانگین گیری از آنها برای کل بستر انجام می شود. سنگ های متنوع و تکتونیک های پیچیده در داخل گنبد نمکی، منجر به تعمیم برای بستر می شود، که این مورد در خصوص پارامترهای مکانیکی ثبت می شود.

در حقیقت سنگهای موجود در اوروژن نمک تفاوت های چشمگیری با هم دارد به خصوص از نظر مشخصات ژئومکانیکی .

این تحقیق، ارائه کنندة نتایج آزمایشات انجام شده روی ویژگی های ژئومکانیکی انواع مختلف سنگها از بستر نمک mogilno است و تمرکز اصلی آن روی تعیین ارتباط میان وضعیت تنش و وضعیت کشش و توصیف روند فرآیندهای ریولوژیکی است. برای تبعیین این هدف، تصمیم گرفته شد که تراکم تک محوری و خزش مورد بررسی قرار گیرند (که مبنایی برای تعیین مشخصات ژئومکانیکی هستند) پارامترهای ثبت شده نیز برای مقایسه با نمک بسترهای دیگر مورد استفاده قرار گرفتند. بستر سنگ نمک Mogilno I  که در گیرندة بخش جنوب شرقی ساختار است، هرکز از نظر مشخصات ژئومکانیکی مورد بررسی آزمایشگاهی قرار نگرفته است. (علی رغ م پیشینة 20 ساله تحقیقات حفاری در این منطقه). این مطالعات برای بستر Mogilno II انجام شدند (که در آن ها موقعیت تجهیزات زیرزمینی ذخیره سازی گاز Mogilno مشخص شد)

1.شرایط ژئولوژیکی

گنبدهای نمکی یکی از مشخص ترین عناصر ساختاری zech stein –Mesosoic‌ از حوزة آبگیر میانة polish می باشند. سطوح و ابعاد خطی شکاف های (piercement) سنگهای پوششی مزوزوئیک، متنوع هستند.(تصویر 1). 10 مورد از این میان وارد سطح ساختاری- ستردگی  رسوبات مزوزوئیکی می شوند، وارد پوشش سنگهای کائنوزوئیکی  می شوند، و یکی از آنها به سطوح

توپوگرافیکی امروزی می رسد (گنبد نمکی wapno) ساختار نمکی mogilno در واقع ساختاری است که به طور کامل وارد دیاپیرها می شود.

ساختار نمکی Mogilno در حدود 30km طول و 7km پهنا دارد (تصویر1) و ساختاری است که در جهت شمال غربی – جنوب شرقی امتداد یافته است- محور طولی این ساختار از شمال غربی به سمت جنوب شرقی (با زاویة 300 درجه) قرار گرفته است.

در ناحیة مرکزی، یک خط الرأس کوچک سربرآورده است. خط الرأس نمکی دارای طول 8 کیلومتر و پهنای 1 کیلومتر است و متشکل از دنباله ای از PZ2 (فورماسیون های سنگ نمک Stassfurt) و در جناحین PZ3 (Leine) و PZ4‌(aller) می باشد. مشخصة اصلی این خط الرأس نمکی، پیکرة عمودی لایه هایی از سه سیکل نمکی Zechstein می باشد. ساختار داخلی تودة نمکی بسیار پیچیده است، و شامل محورهای برهم نهاده و شیبدار یا عمودی می باشد.

در حال حاضر، از بخش های گوناگون این ساختار برای ذخیرة گاز (بخش شمال غربی خط الرأس نمکی) و حفاری نمک (بخش جنوب غربی خط الرأس نمکی) استفاده می شود. موارد بررسی شدة هستند از حفرة شمارة 24 حاصل آمده اند که در بخش جنوب شرقی ساختارخط الرأس نمکی قرار گرفته است.

2.موارد و روش آنالیزهای ‌آزمایشگاهی

آزمون های آزمایشگاهی در بستر mogilno در دپارتمان ژئومکانیکی، مهندس ساختمان و ژئوتکنیک، دانشکدة علوم و تکنولوژی در krakw در فوریة 2007 انجام گرفتند. آزمون های ریولوژیکی بیشتر به طول انجامیدند و در می 2007  تکمیل گشتند. موارد مربوط به آنالیزها از حوزة‌ اکتشافی M-24 حاصل شدند که در سال 2006 حفاری شد و به عمق 1923M رسید. این حوزه، بیش از 500 متر عمیق تر از چاه هایی بود که پیشتر در بستر Mogilno i حفر شدند . چندین آزمون روی مواد جمع آوری شدة هستند و نیز مواد داخل حفره انجام گرفتند  تا ساختار زمین شناختی آنها در مجاورت حفره تعیین شود (تصویر 2) که شامل موارد زیر می باشد:

  • توصیف سنگ شناسی، که توسط Geologiceny IKS SOLINO انجام شد
  • Dzia Mierniczo
  • پروفایل بندی، که توسط fizyka tarn Geo به انجام رسید.
  • آنالیزهایی برای تعیین دقیق چینه شناسی که توسط مؤسسة ژئولوژی آلمان (BGR) به انجام رسیدند.
  • آنالیزهایی که در آزمایشگاه IKS SOLINO انجام شد.

در روند نمونه گیری برای آنالیزهای آزمایشگاهی در سال های 2006 و 2007 مجموعاً 28 بخش انتخاب شدند (NNS)، و نشانگر سنگهای متنوعی در عمق های 353/8M تا 1905/8M بودند. آنها شامل بیست نمونة سنگی از سیکلوتم PZ2 بودند که سنگ نمکهایی خاکستری و خاکستری روشن را در بر می گرفتند، و ترکیب های مختلفی از اندازه های دانه ای را شامل می شدند. که بیانگر بلورهای سنگ نمک و نیز بیست و دو نمونه از سنگهای نمک سطحی و بالایی، با مقادیر گوناگون ناخالصی، و همچنین زوبرها (نمکهای رسی) و آنیدریت ها، می باشند. این تنوع فراوان سنگها، به طور خاص زمانی مشهود است که نتایج آزمون های  وزن در حجم را آنالیز می کنیم. مقادیر مربوط به سنگ نمک ها دامنه ای از 20 تا 22 و برای آنیدریت ها دامنه ای از 28 تا 29 بوند.

با استفاده از روش ارائه شده در دانشکده ی علوم و فنون krakw ، نمونه 34 آزمایش با قطر 1 درهم میلیمتر و ارتفاع 110+1دهم میلیمتر مواد هسته ای جمع آوری شده ، مورد نورد خشک قرار گرفتند .(با حفظ تطابق زیرین ) تا برای آزمایش های خزش کوتاه مدت و تراکم یک محور مورد استفاده قرار گیرند.

مواردی که از برای هسته باقی می مانند در آب یون زدایی شده حل شدند و آنالیز های کمی و کیفی برای بخش های نامحلول به انجام رسیدند.برای همه نمونه ها درصد کسرهای نامحلول تعیین شدند سپس بررسی های اشعه x برای 6 لیتوتیپ مختلف به انجام رسیدند تا ترکیب معدنی آنها مشخص گردد. .بررسی های اشعة X در مؤسسة ژئولوژی در دانشگاه Adam Mickiewcz در pozna انجام شدند.

2.1- نمونه های تراکم تک- محوری

آزمایش ها با استفاده از یک دستگاه آزمایشگر کامل با یک گردانندة (درایو) هیدرولیک به انجام رسیدند که کشش محوری و شعاعی نمونه را با تابع بار اعمال شده ثبت می کند. چیزی که برای تعیین پارامترهای کششی سنگ ها مورد نیازند. در رابطه با ناهمسانگردی مورد انتظار کشش شعاعی، سنسورهایی که کشش های افقی را اندازه می گیرند، در دو جهت عمود بر هم، در ارتفاع نمونة 2/1 قرار می گیرند، و موقعیت سنسورها بر مبنای ساختار ارزیابی شدة سنگ انتخاب می شوند. استحکام تراکمی به صورت نسبت نیروی ماکزیمم تخریب نمونه و یا تغییر شکل های شعاعی به سطح مقطع نمونه تعریف می شود.

تأثیر این آزمون ها عبارتست از تعیین مشخصات کشش و کشش و تنش برای هر نمونه، که متشکل از منحنی های کشش عمودی  و کشش حجمی  به صورت تابعی از کشش عمودی هستند. بر مبنای آنالیزها، پارامترهایکشش بر اساس پیشنهادات ISRM تعیین شدند.

  • ضریب یانگ {GPa}: به صورت میانگین در دامنة کشش %20-80RC
  • نسبت پواسون {-}: در دامنة خطی بودن کشش عرضی

2.2- آزمون های خزش کوتاه مدت

خزش با دستگاه آزمون سختی MTS815 در حالت کنترل بار استاتیک، آزموده شد. سیستم اندازه گیری MTS باعث تسهیل ثبت دیجیتال کشش با استفاده از کشش سنج (مثلاً به شکل زنجیری که کشش محیطی را اندازه می گیرد؛ و به صورت میانگین برای کل نمونه می باشد) . خواهد شد. در این حالت، از دیدگ اه ناهمسانگردی کشش شعاعی، شاخص هایی جابجایی مکانیکی برای اندازه گیری ها به کار گرفته شدند. درست همانند نمونه های تراکم تک محوری. بارهای مشابهی برای همة نمونه ها مورد استفاده قرار گرفتند. 8KN ، 16KN، 24KN ، 32KN ، 40KN، 48KN . بسته به سطح بارگذاری شده، مقادیر کشش کمی برای هر نمونه متفاوت بودند. آزمون ها برای 2 ساعت در هر سطح از بار ادامه داشتند.

از بررسی های انجام شده تا به این جا برای نمک، مدل ریولوژیکی نمک را می توان به طور تقریبی از مدل خزش Max well توصیف کرد که در تنش پایدار، به خود می گیرد.

پس، با تقریب زنی منحنی خزش با یک خط صاف، شیب آن را می توان به صورت سرعت خزش تفسیر کرد. همچنین باید تأکید کرد که مقادیر عددی سرعت خزش و ضریب سرعت محاسبه شده بر مبنای آنها، که در آزمون های کوتاه مدت تعیین می شوند، مقادیر حقیقی مشخص شده در مرحلة خزش با سرعت پایدار نیستند. که تنها می توانند در آزمون های کوتاه مدت ثبت گردند. بنابراین، می توان از آنها به طور کامل برای مقایسة عملکردهای لیتوتیپ های (انواع سنگی) منفرد با تابع زمان استفاده کرد.

3- ارزیابی مشخصات ژئومکانیکی سنگهای نمک گنبد نمکی mogilno

3.1- مشخصات سنگ نمک ها

مشخصات سنگ نمک ها در آزمون های موقت آنالیز داده های جمع آوری شده از آزمون تراکم تک محوری نشان دهندة پر اکنش وسیع مقادیر مربوط به استحکام بودند، که مرتبط است با فاسیس های لیتولوژیکی سنگ ها (تصویر 3) . بزرگ ترین تأثیر بر ساختار یک سنگ معین، برای مشخصه های جابجایی و استحکام آن تعیین شد و به طور کلی فرض می شود که هر چه نمک ها دارای ذرات ریزتری باشند، استحکام آن بالاتر است.

همچنین به نظر می رسد که مقدار ذرات منفرد ریز آنیدریت دارای تأثیر مثبتی بر استحکام نمک است. گروه سنگ های مستحکم با نمک های درشت دانه و متوسط خاکستری رنگ چرخة PZ2 آغاز می شود.این یک نمک درشت دانه با مقدار نسبتاً قابل توجهی از دانه های منفرد آنیدریت بود. طبق داده های ژئوفیزیکی، در این بازه، مقادیر نسبتاً زیادی از کیسریت وجود داشت . نمک های جوانتر جمع آوری شده از عمق 10788m و 1111m ، و ناخالصی های رسی و آنیدریتی نیز بسیار مستحکم بودند. همچنین، درنمونة عمق 1111m کوارتز در آزمایش های اشعة x شناسایی شد. استحکام این سنگ ها در حدود 35mp بودیعنی مقداری برابر با مقادیر مربوط به نمونه های آنیدریتی آزمایش شده. سنگ های نمک مورد استفاده در لمپ های نمک، که جوانترین نمک ها را شامل می شدند. )، ضعیف تر از همه  بودند. علی رغم مقادیر چشمگیر آنیدریت، بخصوص در نمونة شماره 1/1283 ، مقادیر استحکام تراکمی نهایی آنها برابر با 25/7mp بود.

نمک های بلوری متعلق به نمک های قدیمی تر (مسن تر)

اینگونه نمک ها نتایج نه چندان مطلوبی را در آزمون های استحکام به دست دادند. تنها یک نمونه از چهار نمونة مورد آزمایش از حد 20mp فراتر رفت و استحکام تراکمی متوسط به19/7mp رسید.این نمک ها به دلیل تشکیل شکاف در مرزهای دانه ای، به سرعت تخریب شدند.

این مدل شکستی همچنین در نمونة آنالیز شدة 1/735 نیز مشاهده شد که از یک بلور بسیار بزرگ با ارتفاع 8cm حاصل شد که در اجرام نمک های درشت- دانه مشاهده شد. این نمونه در نتیجة شکنندگی خزش در تنش 22mp تخریب شد و دانه های کوچکتر پراکنده شده و بلور بزرگ بدون تغییر باقی ماند. این موضوع به روشنی نشان می دهد این تخریب ابتدا از شرایط سطح دانه ای ناشی شده است.سنگهایی که در اوروژن نمکی نیز وجود داشته، اما ویژگی های ژئومکانیکی متفاوتی را نسبت به سنگ نمک نشان می دهد . (یعنی آنیدریت و زوبر، مورد بررسی استحکام قرار گرفتند. یک نمونه آنیدریتی اولیه (A3) که از عمق 1904-1905m حاصل آمده بود، دارای استحکام بسیاری در قیاس با نمک رسی (نمونة شمارة 1/1459) بود که در سطح پائین استحکام 21mp تخریب شد. تفاوت بسیار چشمگیرتری در میان ویژگی های این سنگ ها و سنگ نمک در طی آنالیز نتایج آزمون کشش ملاحظه شد.

در خصوص آنیدریت، مشخصه های تنش و کشش اغلب یک خط صاف هستند و یک مشخصة ارتجاعی – شکنندة آن را نشان می دهند. این سنگ، در مقادیر تنش بالا و مقادیر کشش پائین تخریب می شود، و تخریب نمونه به طور ناگهانی وبدون شتاب ظاهری اتفاق می افتد، درست همانند سنگ نمک تراکم تنش در آنیدریت منجر به تشکیل شکاف ها شد و در نتیجه، لایه ها به سنگهای منفرد شکافته شدند. در عملکردهای حفاری، این موضوع به م عنای ریسک تخریب در کارکردهای معدن کاوی در زیر لایه های آنیدریت است . همچنین این مسئله ناشی از عملکرد  حفاری نمک و آنالیز مدل های ژئومکانیکی است که اجزای کارکردی در مجاورت سنگهای آنیدریت منجر به تشکیل شکاف ها می شود که منجر به افزایش نفوذپذیری جرم سنگ می گردد و این دقیقا‍ً همان چیزی است که مهندسین طراح تجهیزات ذخیره سازی زیرزمینی تلاش دارند از آن اجتناب کنند.

سایر مقالات ماگما ماینر

برخلاف آنیدریت، سنگ نمک منطقه ای دارای شکاف نیست، و این مووضع نتیجة مشخصه های غیر ارتجاعی آن است. سنگ نمک در آزمون های موقت، در کل دامنة مقادیر تنش خود، تحت دفرم یا تغییر شکل غیر خطی قرار می گیرد و آزمون های بار تراکمی تک محوری، سهم بسیار ناچیزی را از کشش ارتجاعی نشان می دهند. بدنبال روش پیش گفته، پارامترهای ضریب یانگ E و ضریب کشش عرضی در توصیف مشخصه های کشش اعمال شدند. مقادیر ضریب کشش طولی برای سنگ های نمک بسیار شبیه به هم هستند، و نسبتاً  پائین و زیر 2GPa می باشند. سنگهای دارای مقادیر بیشتری از ضرایب، حاوی ناخالصی های بیشتری از زوبر، آنیدریت ها، و نوعی از سنگ نمک که برای تولید لمپ های نمک به کار می روند، می باشند. به دلیل این حقیقت که سنگ نمک دارای ناهمسانگردی نسبتاً  زیادی از کشش شعاعی است، نسبت پواسون در دو جهت متعامد مشخص شد. ناهمسانگردی کشش احتمالاً با ویژگی های بافتی سنگها در رابطه است .

آن طور که از طریق اختلاف میان مقادیر تعین شده برای نسبت پواسون برآورد شده است. اما این مشکل باید بر مبنای ت عداد بیشتری از نمونه های آزمایش شده بررسی شود.

مشخصه های تغییر شکل، به شکلی مشابه ویژگی های استحکام، دارای پراکنش چشمگیری از مقادیر هستند. مستحکم ترین نمک ها، بیش از همه تغییر شکل یافتند و در نتیجه برای ، نمونة شمارة 1/677، کشش شعاعی برابر 82/6٪ بود، که بعنوان بالاترین  مقدار ثبت شد. باید تأکید کرد که همة نمونه های نمکی  دارای کشش افقی بیش از کشش عمودی بودند. علی رغم  استحکام پائین، کشش چشمگیری نیز در نمونه های نمک بلوری مشاهده شد. این موضوع مرتبط است با پتانسیل بلورهای بزرگ برای سست شدن و خروج از نواحی جایگذاری سنسورها. پدیدة خروج بلورهای بزرگتر از اجرام نمکی مجاور نیز در نمک هایی با دانه های متوسط مشاهده شد. سنگهای حاوی مقادیر زیاد آنیدریت، منجر به مقادیر پائین کشش شدند. یک نمونه در این زمینه می تواند سنگ نمکی از نوع لمپ نمک باشد که از عمق 1283m گردآوری شد. یعنی جائیکه کشش شعاعی کمی بیش از 3% و کشش محوری کمی پائین تر و حدود %1/5 بودند . روشن است که یک نمونة افراطی می تواند آنیدریت اولیه با مقدار cso برابر با %85 باشد که در آن مقادیر کشش از 1٪ قطر یا ارتفاع اولیه فراتر نرفت.

این حقیقت که تغییر شکل های  افقی بیش از عمودی هستند بدان معناست که فرآیند تغییر شکل در نمونه های آزمایشی با تصاعدی  در حجم همراه است. این حقیقت، که بعنوان دیلاتانسی (آماس پذیری) شناخته میشود، در سنگ نمک مورد آزمایشی تشریح کنندة مدل تغییر شکل شکافی Nur است. فرض می شود که ریز شکاف های بسته شدة‌ اولیه، دوباره در نتیجة لغزش همراه با اسطکاک، بار می شوند (مثلاً در مرزهای دانه ای) با افزایش تنش، در تعداد مضاعفی از ریز شکاف ها، بر مق اومت اصطکاکی غلبه می شود و در نتیجه تعداد رو به افزایشی از لغزش ها آغاز می گردد. این موضوع منجر به افزایش حجم سنگ شده و هر چه بزرگتر باشد، تنش بیشتری برای آن وجود خواهد داشت. عقیدة kwaoniew ski (1986) مبنی بر این که دیلاتانسی در حده ای نزدیک به نقطة تسلیم پدیدار شده و پیش از تخریب محیط سنگی واقع  می شود، در نمونه های سنگ نمک مورد آزمایش تأئید نشد. در این مورد، دیلاتانسی درهر دو مقدار 0/05r واقع می شود.

باید توجه داشت که این مسئله نه تنها در گروه چینه ای مشابه، بلکه حتی در سنگ هایی با ساختار مشابه نیز اتفاق می افتد. با این حال، در اغلب موارد، افزایش مطلق حجم در تنش حدود 0/2r  پدید می آید. اما برای زوبر و آنیدریت ها،  این مقدار بسیار بالاتر است و در نتیجه برای نمونة شمارة 1/1905  (آنیدریت) تا 0/7r نیز می رسد.

3.2- مشخصات سنگهای نمک در آزمون های ریولوژیکی

با دنبال کردن روش پیش گفته، هفت آزمون خزش کوتاه مدت انجام شدند. آزمایش ها بر روی سنگهای نمکی انجام شدند که سه سیکلوتم یافت شده در گنبد نمکی moligno را نشان می دادند. به علاوه نمونه ها از نظر فاسیس های لیتولوژیکی مانند رنگ، اندازة‌ دانه و مقادیر و توزیع ناخالصی ها متفاوت هستند.

در نتیجه، منحنی های خزش با دردجة  بیشتری از تغییرات ترسیم شدند، که می توان برای آنها چندین استدلال مخالف مشترک را مطرح کرد. افزایش تنش با افزایش نامتناسب در کشش همراه بود و این موضوع بیانگر غیر خطی بودن مدل ریولوژیکی سنگ نمک است . آنالیز نتایج حاصل نشان می دهد که حتی در پائین ترین مقادیر تنش نیز، خزش ناپدید نمی شود.

سرعت خزش و سطح کشش ناگهانی پس از بارگذاری شدیداً مبتنی بر فاسیس لیتولوژیکی یک سنگ م عین است . این گونه شامل هر دو نمک مربوط به سیکلوتم های مختلف و گروه آ‌نالیز شده از نمک های مسن تر است. تصیر 5 بیان کنندة منحنی های خزش برای هفت نمونة نمکی با اطلاعاتی در خصوص چینه شناسی آن ها است. بزرگترین مقدار کشش اولیه، برای نمونة 2/467 ثبت شد که متعلق به گروه نمک های مسن تر است . کوچکترین تغییر شکل در مجموعة آنالیز شده برای نوعی از نمک یافت شد که جهت تولید لمپ های  نمکی به کار می رود (2/1255)، و متعلق به جوانترین نمک ها است، که با مقادیر مضاعف ناخالص ها مرتبط می باشد. باید در این جا تأکید کرد که منحنی های مربوط به نمک های مسن تر ) دارای مقادیر بالاتر از کشش اولیه، ونیز به صرعت خزشی بزرگتری هستند به جز در مورد نمونة 2/610 که شیبی مشابه شیب نمونة پیش گفته (2/1255) را داراست. نمونه های هستند که از عمق 610m گرفته شدند، حاوی مقادیر بیشتریاز ناخالصی هاست (حدود%5) که شکل رگه ای داررند و می توانند روند این منحنی را روی نمودار توجیه کنند.نمودار بعدی (تصویر6)  نشانگر تفاوت های مشخصات ریولوژیکی هر نمونه با چینه های مختلف در حوزة یک دامنة وسیعتر از تنش است. بعلاوة، سرعت های محاسبه شدة خزش نیز در این جا ترسیم شدند. تعداد، و شکل ناخالصی های یافت شده می توانند تأثیر چشمگیری بر مشخصة خزش نمک داشته باشند، پس نمک های مسن تر، بعنوان نمک های خالص، مشخص های متفاوتی را نسبت به نمک های دیگر از خود نشان می دهند.

4.مقایسه ای از نتایج ثبت شده

مقایسه ای از نتایج ثبت شده با مشخصات نمک های فاسیس های دیگراز داده های آرشیوی دیگر برای مقایسة نتایج این تحقیق با پارامترهای بسترهای نمکی مورد بررسی دیگر استفاده شد. مشخصات ژئومکانیکی فاسیس های توصیف شدة ارائه شده اساساً مبتنی بر مطالعات سنگ نمک های خاکستری هستند؛ که مشخصاً  مسن تر می باشند. متأسفانه،‌این حقیقت که توصیف های دقیق از سنگ شناسی و چینه شناسی در مطالب آرشیوی ارائه نشده اند، امکان انجام مقایسه های مستقیم از لیتولوژیهای (سنگ شناسی های) مشابه را فراهم می کند. مسئله دیگر مرتبط است با روش های متفاوت تحقیقاتی اتخاذ شده توسط محققین هر تحقیق (مثلاً اندازه های مختلف دانه ها) که بر نتایج مؤثر هستند.

در میان همة بسترهای نمکی، بیشترین تعداد مطالعات ژئومکانیکی روی دیاپر Gra به انجام رسید. تحقیقات حفاری وسیعی در بستر نمکی Gra برای چندین سال انجام شدند، و کارکرد تجهیزات زیرزمینی ذخیره سازی سوخت منجر به تهیة حدود 15 تحقیق ژئومکانیکی شده است  براین مبنا، مشخصه های

استحکام نمک این بستر مطلوب تلقی شده اند، حتی بیش از مخزن گاز زیرزمینی mogilno. اولین آزمون ها از سنگ نمک Gra در 1972 انجام شد. آن ها شامل سنگ نمک های سفید و صورتی حاصل از پنج حفره هستند. روش تحقیقاتی اعمال شده در آن زمان به اعمال آزمون های تراکم تک محوری روی نمونه های دارای نسبت باریکی y=1 غپرداختند .در حالی که استانداردهای کنونی، بخصوص برای نمک، نسبت باریکی y=2 پیشنهاد می کنند. در نتیجه، نتایج ثبت شده به احتمال فراوان نادرست هستند.برای ارزیابی ژئومکانیکی محفظه های ذخیره سازی در آزمایشگاه بستر نمک Gra، آنالیز نمک های دو حفره در 1998 به انجام رسیدند و مشخص شد که مشخصه های آن ها تفاوت چندانی با نمک های بسترهای دیگر ندارد. استحکام تراکمی تک محوری دامنه ای از 24/4mp تا 39/1mp و به طور متوسط 29/7mp در 30 نمونة آزمایش شده داشت، در حالی که کشش نهایی دامنه ای از 8/1٪ تا 3/3٪ داشت.حفاری های بیشتر در بستر Gra مطالب تحقیقاتی بیشتری را برای ارزیابی ویژگی های ژئومکانیکی سنگ ها از آن بستر ارائه کرده اند. نتایج آزمایشات انجام شده در 2002 در اسناد مهندسی و ژئولوژیکی برای تجهیزات ذخیرة سوخت زیرزمینی در Gra ارائه گشتند. استحکام تراکمی تک محوری چشمگیر

نمک های صورتی را باید مورد تأکید قرار داد. می توان فرض کرد که این نمک جوانتر یا جوانترین نمک است. آنالیزهای شیمیایی و داده های جغرافیایی از بازة ایجاد این نمک در چاه G-23 ، هیچ ترکیب شیمیایی یا معدنی غیر معمولی را نشان نمی دهند .

برای مقایسه، جوانترین نمک از نوع لمپ در روند آزمون های انجام شده در این تحقیق استحکام بسیار پائین تری را از خود نشان دادند.

روش تحقیقاتی پیش گفته، ‌که در دپارتمان ژئومکانیک در دانشکدة علوم و فنون Krakw ارائه شد، امکان مقایسة نتایج را با نتایج این محیط فراهم می کند (جدول 2) . سنگ نمک آنالیز شده چندان تفاوتی را با بسترهای دیگر نداشت.  بزرگترین تفاوت ها در مشخصه های تغییر شکل زمانی حاصل شد که ضریب یانگ E را مقایسه کردیم. می توان فرض کرد که نمک های بسترهای Gra و Debina (E<1  GPa) بیشتر در معرض کشش غیر ارتجاعی نمک های mogilno، آسیب پذیر هستند.

5.نتیجه گیری

مشخصه های ژئومکانیکی سنگ های نمک، یک مسئله جالب و در عین حال بسیار پیچیده هستند که در این تحقیق بررسی شدند . مسئله اصلی تحقیقاتی عبارت بود از تعیین پارامترهای عددی که مشخصه های فیزیکی انواع خاص از سنگ ای نمک را (بخصوص برای ایجاد مشخصه های کشش و تنش در آنها)

تعریف می کنند. انواع سنگی منفرد با هم مقایسه شدند و سپس نتایج به پارامترهایی از دیگر بسترهای نمکی آنالیز شده ارجاع یافتند.

آنالیزهای آزمایشگاهی سنگ نمک در لهستان به ندرت انجام گرفته اند و این موضوع ناشی از زمان بر و دشوار بودن آن ها و نیاز به تجهیزات منحصر به فرد است . نتایج ارائه شده در این جا ارزش زیادیدارند، هر چند ممکن است از آن ها در محاسبات مهندسی استفاده نشود. دستیابی به نتایجی که بتوان از آن ها در کارکردهای عملی بهره گرفت، ممکن است تا چندین ماه به طول بیانجامد.

در زیر خلاصه ای از نتایج تحقیقاتی ارائه شده را مطرح می نمائیم:

1.عملکرد سنگ های آنالیز شده در آزمایشات انجام گرفته، چندان تفاوتی با سنگ های نمک بسترهای دیگر نداشتند. باید پراکنش وسیع مقادیر بین لیتوتیپ های منفرد را مورد توجه قرار داد، که احتمالاً ناشی از یافت سنگ ها است.

2.مطلوب ترین مشخصه های استحکام برای سنگ های نمک قدیمی تر (مسن تر) یافت شدند. جوان ترین نمک ها،‌ بدترین  نتایج را در آزمون های تراکم تک محوری دارند. مشخصه های بسیار مطلوبی برای نمک های بلوری قدیمی تر ثبت شدند که در آن ها ساختار بلور در مقادیر تنش پائین اتفاق افتاد.

3.تراکم نمونه ها با کشش چشمگیری همراه بود، و کشش شعاعی بزرگتراز کشش عمودی موجود در مقادیر تنش پائین بود. دخالت کشش ارتجاعی در کشش کل، بسیار کم بود.

4.نمک های سیلیتی و آنیدریتی را  باید به سنگ هایی با مشخصات مکانیکی بسیار متفاوتی تقسیم کرد. ویژگی های آن ها در کل دامنة بار را می توان در یک خط صاف تقریب زد.

5.سنگ نمک ها، ناهمسانگردی کششی چشمگیری را نشان می دهند. این موضوع می تواند ناشی از ناهمسان گردی بلور باشد. در نمک های بلوری، این مسئله به واسطه سست شدن آسان بلور های منفرد تقویت شد.

6.دیلاتانسی در تنشی از استحکام %5 تا %30 اتفاق می افتد . از این نظر، پراکنش مقادیر عددی، حتی برای سنگ  هایی با فاسیس های لیتولوژیکی مشابه، تا حد زیادی یکنواخت است. در نمک سیلیتی و آنیدریت، افزایش حجم در تنش های بالاتر اتفاق می افتد. این مسئله مرتبط است با افزایش نفوذژذیری سنگ، که زمانی اهمیت دارد که از بسترهای نمک برای تجهیزات ذخیره سازی استفاده می شود

7..سرعت های خزش محاسبه شده، یک وابستگی غیر خطی را برای بار اعمال شده نشان دادند. بعلاوه، آنها احتمالً مبتنی بر لیتولوژیکی سنگ هستند، که در آن، نمک های خالص دارای بالاترین تصاعد کشش هستند.

وابستگی خزش بر چینه شناسی سنگ ها نیز با لیتولوژی (سنگ شناسی) مرتبط است، و تأثیر چشمگیری را بر سهم (مقدار) و توزیع ناخالص ها دارد.

8.مقایسة‌ نتایج آزمایش استحکام، پارامترهای بسترهای دیگر، تفاوت چشمگیری را میان آنها نشان نداد. اما به نظر می رسد که نمک های Gra به طور متوسط مستحکم تر از نمک های mogilno هستند. در این شرایط ما باید روی روش های تحقیقاتی مختلف مورد استفاده در آزمایشگاه تأکید کنیم، که روی نتایج ثبت شده مؤثر بوده اند.

9.مقادیر سرعت خزش کوتاه مدت بسیار بزرگتر از مقادیر مربوط به آزمون های بلند مدت هستند و ممکن است در محاسبات مدل مورد استفاده قرار نگیرند. این محاسبات را نباید درشرایط کنونی ژئولوژیکی و مهندسی اعمال نمود. پس ضروری است که حداکثر مقداراطلاعات مورد نیاز را درخصوص مشخصه های لیتولوژیکی و مکانیکی همة سنگ های موجود دراوروژن نمک حاصل آوریم.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *