【摘要】：地下鹽穴儲氣庫是國家能源儲備的重要組成部分。但是,我國在應對儲氣庫工程建設問題的經驗有限,對于儲氣庫的研究還處在起步階段,難以滿足儲氣庫設計、施工和運營的要求,鹽穴儲氣庫的施工建設也缺乏成熟的規(guī)范和相關的理論指導。雖然國外具有相對成熟的鹽穴儲氣庫建造技術,但由于國內外鹽巖地質條件的差異,我國鹽穴儲氣庫的建設不能照搬國外的建設技術。同時,夾層發(fā)育是中外鹽穴儲氣庫研究的最大差異,并且夾層對整個建腔施工過程有重要影響。 因此,本文的研究就是考慮夾層對建腔過程的影響,通過對鹽巖溶解機理,夾層特性和腔體優(yōu)化形狀的理論分析,建立了鹽穴儲氣庫溶腔數(shù)學模型。同時,模擬了整個建腔過程。引入本征正交分解的降維方法,重構了建腔期腔內流速場并進行了快速預測。最后,引入尖點位移突變理論,分析了建腔期腔內夾層的穩(wěn)定性及對成腔形態(tài)的影響,并通過分析運營期儲氣庫的長期穩(wěn)定性,驗證了擬設計溶腔形態(tài)的合理性。 本文主要研究內容為： 一.考慮夾層情況下的鹽穴儲氣庫建腔過程數(shù)值模擬 (1)模擬了實際鹽穴儲氣庫水溶建腔的全過程,得到了不同建腔階段的用以表征腔體擴展形狀的含鹽度等值線圖。 (2)通過方案比選的方式,對建腔期施工參數(shù)和地質參數(shù)的不同組合進行探討,給出了合適的建腔方案。 二.建腔期腔內流場參數(shù)優(yōu)化 (1)基于所建的數(shù)值模型的數(shù)據(jù)樣本,引入本征正交分解法(POD),完成了單參數(shù),雙參數(shù)和三參數(shù)的建腔期腔內流速重構與快速預測。 (2)通過原模型計算結果與經過POD優(yōu)化計算后的模型結果的對比,說明了POD方法優(yōu)化后腔內流速場的準確性與快速性。 三.建腔期腔內夾層穩(wěn)定性研究 (1)引入尖點位移突變理論,建立新的夾層失穩(wěn)斷裂的理論計算方法與數(shù)值模型。結合具體算例,計算出夾層初次斷裂步距,從而得到了夾層初次斷裂后鹽穴儲氣庫腔體的二維設計示意圖。針對該二維設計圖,通過分析運營期儲氣庫的長期穩(wěn)定性,驗證了擬設計溶腔形態(tài)的合理性。 (2)基于尖點位移突變理論,并與有限元強度折減法穩(wěn)定性評價結合,建立夾層穩(wěn)定性評價體系,得到穩(wěn)定性安全系數(shù),并討論了在建腔期內夾層埋深,腔體內壓,時間對夾層穩(wěn)定性的影響規(guī)律。
【圖文】：

工程實際中一般應用以下四類地下儲氣庫枯竭油氣藏儲氣庫、含水層儲氣庫、廢棄礦坑儲氣庫和鹽穴儲氣庫。各類儲氣庫主要類型及所占比例如圖1-1所示。(1)枯竭油氣藏儲氣庫利用石油開采的裝置，將已經枯竭的油氣藏改造為天然地下儲氣庫。(2)含水層儲氣庫高壓注入氣體，將從巖層的孔隙中，用氣將水驅走，以便形成自然儲氣庫。1

首先討論鹽巖地層中泥巖夾層在烺水浸泡下的弱化力學特性，根據(jù)徐素國，趙陽升等丨分別將泥巖置于清水和飽和鹽水中，如下圖2-1所示的浸泡時間與其強度的關系。從圖中可以看出，清水中浸泡的泥巖試件強度明顯提高，，而在飽和鹽水中浸泡的試件在10天時強度略有降低，到達20天時，強度增加，但低于在清水中的強度效果。說明泥巖夾層在較高濃度的烺水浸泡下，反而會從一定程度上提高其抗壓強度。 清水 飽和鹽水9 n ‘ . . 8 i- i- ；7 i- [? 6 j- 1 —*5 5 ?』 —‘ 鹿 I1? 3 「 「 r ^ 2 J- J- I I I1 !- 1-"- 1- 0 -I 1 1 1 0 5 10 15 20浸泡時間UD圖2-1不同時間段的泥巖強度變化（徐素國，趙陽升等）其次，討論鹽巖地層中石膏夾層在烺水中浸泡弱化的力學特性，根據(jù)高洪波，梁衛(wèi)國等I84】的研究
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE972

【參考文獻】

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1 徐素國;層狀鹽巖礦床油氣儲庫建造及穩(wěn)定性基礎研究[D];太原理工大學;2010年

2 高紅波;石膏夾層對層狀鹽巖溶腔建造影響研究[D];太原理工大學;2012年

本文編號：2569251