地下盐穴储气库盐岩热损伤机理

论文摘要

基于变质量热力学原理,建立盐穴储气库注采过程中的工程热力学分析数学模型,给出了单个注气和采气过程中温度和压力随时间变化的解析解,作为数值模拟的边界条件。根据金坛储气库的基本数据和盐岩实验研究参数,利用COMSOL Multiphysics有限元软件建立单腔盐穴注采过程的温度—应力耦合模型,模拟恒定注采速率下盐腔围岩的拉伸损伤、剪切损伤和膨胀损伤分布情况,研究夹层和热应力对围岩损伤的影响。基于热应力理论,结合模拟结果分析盐穴储气库注、采气过程中围岩的热损伤机理。模拟结果表明:在热应力存在的情况下,夹层的存在促进了围岩损伤的产生,无夹层时围岩无损伤发生,有夹层时围岩存在损伤;注气过程和采气过程的损伤发生位置存在差别:注气过程损伤多发生在夹层附近的盐岩中,采气过程损伤多发生在夹层中;膨胀损伤的范围最广,且损伤范围覆盖了前2种损伤,因此实际生产过程中推荐使用膨胀损伤判据,损伤评价结果更为保守。

论文目录

• 1 围岩热应力及损伤判据
•   1.1 围岩热应力产生原因
•   1.2 损伤评价判据
•     1.2.1 拉伸损伤判据
•     1.2.2 剪切损伤判据
•     1.2.3 膨胀损伤判据
• 2 注采过程中腔内气体温度和压力变化规律
•   2.1 变质量系统基本方程
•   2.2 盐穴地下储气库注采过程综合方程微分形式
•   2.3 盐穴地下储气库注采过程热力学计算结果
• 3 盐穴地下储气库注采过程围岩损伤模拟
•   3.1 模型建立
•   3.2 模拟结果
•     3.2.1 夹层和热应力对拉伸损伤的影响
•     3.2.2 夹层和热应力对剪切损伤的影响
•     3.2.3 夹层和热应力对膨胀损伤的影响
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 解宁,李文婧

关键词: 盐穴储气库,数值模拟,热工分析,热损伤,夹层

来源: 石油学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 清华大学能源与动力工程系,中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室,中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室

基金: 中国石油大学(北京)引进人才科研启动基金项目(2462016YJRC011),中国博士后科学基金第63批面上项目(2018M632949)资助

分类号: TE972

页码: 357-369+382

总页数: 14

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