鹽巖地下儲庫的材料參數(shù)概率分布估計及失效概率分析.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,被廣泛認為是石油、天然氣地下儲備的理想場所。鹽巖地下儲庫工程需要充分考慮各種不確定因素對計算結(jié)果的影響,具備特殊性,因此需要進行地下儲庫運行期失效概率分析,保證儲庫安全。
　　 分析地下油氣儲庫的可靠性時,首先需要優(yōu)化確定巖土設(shè)計參數(shù),參數(shù)的概率分布確定將直接影響可靠度指標的計算值以及其精確度。因此,本文首先對巖土試驗參數(shù)進行概率統(tǒng)計分析,并對巖土設(shè)計參數(shù)加

2、以優(yōu)化確定。實現(xiàn)過程是通過極大似然法對巖土材料隨機變量分布情況進行參數(shù)估計,采用貝葉斯公式分析其驗后分布密度,確定符合工程實際的參數(shù)概率分布。
　　 分析儲庫運行期失效概率時,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算失效概率的效率。本文主要建立單腔及兩腔體數(shù)值計算模型,進行失效概率分析,下面對主要分析內(nèi)容進行簡單概括:
　　 (1)建立單腔數(shù)值計算模型,對結(jié)構(gòu)體系的主要失效模式進行探討,以莫爾-庫

3、侖準則做為失效準則;根據(jù)失效準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,初步計算體系失效概率及可靠度。
　　 單腔儲庫計算結(jié)果表明當儲氣內(nèi)壓較小時,失效模式為腔體中部發(fā)生剪切失效,隨著儲氣內(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,可靠度又明顯減小,因此,工程中應(yīng)對儲氣內(nèi)壓進行嚴格控制。
　　 (2)能源儲存場都是由多個儲存庫組成的,采用密集地下儲庫群,可以提高能源儲備空間利用效率

4、。為了確保儲庫群的安全性及使用功能,各儲存庫之間應(yīng)該保證有足夠的距離。但由于儲庫群地質(zhì)條件及運營工況復(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,隨機特性對結(jié)構(gòu)安全性影響較大。
　　 在兩腔儲庫群模型的計算中,本文采用摩爾-庫倫準則和損傷擴容準則作為儲庫群的主要失效準則,分別考慮了儲庫間距和運行內(nèi)壓對儲庫的塑性區(qū)分布及損傷擴容區(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)合蒙特卡羅法計算了兩腔時的腔周失效概率

5、。
　　 兩腔模型的結(jié)果表明,當兩儲庫運行內(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)隨機性的條件下,會造成中部區(qū)域的失效概率大于腔體上下部,且隨間距的減小危險程度越大,同時其損傷擴容區(qū)范圍越大,尤其在低壓時更可能產(chǎn)生連通區(qū)。對于運行過程中存在注、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,隨著儲庫間距的增大,壓差對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。建議合理腔體間距