互層狀鹽巖儲氣庫地表沉降機理與數(shù)值模擬研究.pdf

1、能源地下存儲因其經(jīng)濟安全的特點成為首選的儲備方法，而鹽巖又因其蠕變性好、低滲透性、損傷自愈、儲量豐富等特點成為能源地下存儲的優(yōu)良介質(zhì)。目前，我國能源的整體局勢不容樂觀，而能源戰(zhàn)略儲備十分有限，地下能源儲備庫建設(shè)剛剛起步，發(fā)展前景十分廣闊。關(guān)于鹽巖儲氣庫的理論研究和實際應(yīng)用仍有許多問題亟待解決，其中沉降是影響鹽巖儲氣庫穩(wěn)定的主要問題。
　　針對河南省平頂山地區(qū)鹽巖和泥巖互層，鹽巖層厚度相對較小的特殊地質(zhì)特點，首先在國內(nèi)外研究成果基礎(chǔ)

2、進行了儲氣庫沉降理論分析，提出了基于Schnute生長曲線的地表沉降計算函數(shù)模型，結(jié)合實測數(shù)據(jù)確定了模型參數(shù)，分析了沉降隨時間的變化規(guī)律。然后采集純鹽巖、互層狀鹽巖、泥巖夾層進行蠕變試驗和常規(guī)力學(xué)試驗，確定了巖石的蠕變性能和物理力學(xué)參數(shù)。蠕變試驗結(jié)果表明，受試加載條件和試驗時間的限制，一定時間之內(nèi)單軸和三軸狀態(tài)下的蠕變均呈現(xiàn)初始和穩(wěn)態(tài)蠕變兩個階段，泥巖的穩(wěn)態(tài)蠕變率較小，鹽巖的變形占互層狀鹽巖變形的主要部分。并通過串聯(lián)開爾文元件和理想粘塑

3、性元件建立了相應(yīng)的蠕變模型，蠕變模型和試驗數(shù)據(jù)吻合較好，能夠說明模型的適用性。
　　另外，通過大地電場巖性探測技術(shù)得到鹽巖地下溶腔的空間分布和幾何形狀，進行適當簡化后分別建立了單腔、雙腔和群腔數(shù)值計算模型。利用 Fortran語言將蠕變模型程序化，并通過子程序接口與有限元軟件相結(jié)合進行不同工況下的沉降變形計算，分析了不同儲氣壓力、不同體積、不同埋深儲氣庫在不同蠕變年限下的蠕變發(fā)展影響范圍、沉降量及影響半徑，確定了合理的溶腔間距。并