互層狀鹽巖儲(chǔ)氣庫(kù)地表沉降機(jī)理與數(shù)值模擬研究.pdf

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

2、進(jìn)行了儲(chǔ)氣庫(kù)沉降理論分析，提出了基于Schnute生長(zhǎng)曲線的地表沉降計(jì)算函數(shù)模型，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定了模型參數(shù)，分析了沉降隨時(shí)間的變化規(guī)律。然后采集純鹽巖、互層狀鹽巖、泥巖夾層進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)和常規(guī)力學(xué)試驗(yàn)，確定了巖石的蠕變性能和物理力學(xué)參數(shù)。蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果表明，受試加載條件和試驗(yàn)時(shí)間的限制，一定時(shí)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(gè)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(guò)串聯(lián)開(kāi)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(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，能夠說(shuō)明模型的適用性。
　　另外，通過(guò)大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)得到鹽巖地下溶腔的空間分布和幾何形狀，進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化后分別建立了單腔、雙腔和群腔數(shù)值計(jì)算模型。利用 Fortran語(yǔ)言將蠕變模型程序化，并通過(guò)子程序接口與有限元軟件相結(jié)合進(jìn)行不同工況下的沉降變形計(jì)算，分析了不同儲(chǔ)氣壓力、不同體積、不同埋深儲(chǔ)氣庫(kù)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