鹽巖地下儲(chǔ)庫(kù)的材料參數(shù)概率分布估計(jì)及失效概率分析.pdf

1、鹽巖具有諸多優(yōu)良特性:孔隙率低、滲透率小、損傷自恢復(fù)、塑性變形能力大等,被廣泛認(rèn)為是石油、天然氣地下儲(chǔ)備的理想場(chǎng)所。鹽巖地下儲(chǔ)庫(kù)工程需要充分考慮各種不確定因素對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,具備特殊性,因此需要進(jìn)行地下儲(chǔ)庫(kù)運(yùn)行期失效概率分析,保證儲(chǔ)庫(kù)安全。
　　 分析地下油氣儲(chǔ)庫(kù)的可靠性時(shí),首先需要優(yōu)化確定巖土設(shè)計(jì)參數(shù),參數(shù)的概率分布確定將直接影響可靠度指標(biāo)的計(jì)算值以及其精確度。因此,本文首先對(duì)巖土試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)分析,并對(duì)巖土設(shè)計(jì)參數(shù)加

2、以優(yōu)化確定。實(shí)現(xiàn)過(guò)程是通過(guò)極大似然法對(duì)巖土材料隨機(jī)變量分布情況進(jìn)行參數(shù)估計(jì),采用貝葉斯公式分析其驗(yàn)后分布密度,確定符合工程實(shí)際的參數(shù)概率分布。
　　 分析儲(chǔ)庫(kù)運(yùn)行期失效概率時(shí),主要方法是以有限元為基礎(chǔ),基于響應(yīng)面法,結(jié)合蒙特卡羅方法提高計(jì)算失效概率的效率。本文主要建立單腔及兩腔體數(shù)值計(jì)算模型,進(jìn)行失效概率分析,下面對(duì)主要分析內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單概括:
　　 (1)建立單腔數(shù)值計(jì)算模型,對(duì)結(jié)構(gòu)體系的主要失效模式進(jìn)行探討,以莫爾-庫(kù)

3、侖準(zhǔn)則做為失效準(zhǔn)則;根據(jù)失效準(zhǔn)則確定失效概率最大的單元,以此為中心探討系統(tǒng)的失效模式,初步計(jì)算體系失效概率及可靠度。
　　 單腔儲(chǔ)庫(kù)計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)儲(chǔ)氣內(nèi)壓較小時(shí),失效模式為腔體中部發(fā)生剪切失效,隨著儲(chǔ)氣內(nèi)壓增大,腔體中部可靠度逐漸增大,失效概率逐漸減小,但內(nèi)壓高于某值時(shí),可靠度又明顯減小,因此,工程中應(yīng)對(duì)儲(chǔ)氣內(nèi)壓進(jìn)行嚴(yán)格控制。
　　 (2)能源儲(chǔ)存場(chǎng)都是由多個(gè)儲(chǔ)存庫(kù)組成的,采用密集地下儲(chǔ)庫(kù)群,可以提高能源儲(chǔ)備空間利用效率

4、。為了確保儲(chǔ)庫(kù)群的安全性及使用功能,各儲(chǔ)存庫(kù)之間應(yīng)該保證有足夠的距離。但由于儲(chǔ)庫(kù)群地質(zhì)條件及運(yùn)營(yíng)工況復(fù)雜,其失效模式多種多樣,且鹽巖及泥巖等夾層材料變異性強(qiáng),隨機(jī)特性對(duì)結(jié)構(gòu)安全性影響較大。
　　 在兩腔儲(chǔ)庫(kù)群模型的計(jì)算中,本文采用摩爾-庫(kù)倫準(zhǔn)則和損傷擴(kuò)容準(zhǔn)則作為儲(chǔ)庫(kù)群的主要失效準(zhǔn)則,分別考慮了儲(chǔ)庫(kù)間距和運(yùn)行內(nèi)壓對(duì)儲(chǔ)庫(kù)的塑性區(qū)分布及損傷擴(kuò)容區(qū)的影響。在此基礎(chǔ)上,基于響應(yīng)面法,以有限元為基礎(chǔ),結(jié)合蒙特卡羅法計(jì)算了兩腔時(shí)的腔周失效概率

5、。
　　 兩腔模型的結(jié)果表明,當(dāng)兩儲(chǔ)庫(kù)運(yùn)行內(nèi)壓相同的情況下,腔體中部更容易接近屈服狀態(tài),在材料參數(shù)隨機(jī)性的條件下,會(huì)造成中部區(qū)域的失效概率大于腔體上下部,且隨間距的減小危險(xiǎn)程度越大,同時(shí)其損傷擴(kuò)容區(qū)范圍越大,尤其在低壓時(shí)更可能產(chǎn)生連通區(qū)。對(duì)于運(yùn)行過(guò)程中存在注、采氣不同步情況,造成相鄰腔體工作內(nèi)壓存在明顯壓差時(shí),隨著儲(chǔ)庫(kù)間距的增大,壓差對(duì)腔周失效概率的影響逐漸減弱。但隨著壓差的增加,其中的高壓腔體比低壓腔體更危險(xiǎn)。建議合理腔體間距