盐丘中能源存储的地质力学模拟
计算工程、金融与科学
2021-11-02 v2
摘要
在地下岩盐洞穴中存储大规模绿色气体（如氢气）是一种有前景的方案。用于长期地下能源存储的盐穴的力学性能对长期稳定性与可用性起着重要作用。然而，由于地下存储引起的长期载荷，岩盐会发生非线性蠕变变形。盐穴具有复杂几何形状，且盐穴周围的地质区域存在大量材料非均质性。为安全地在洞穴中存储气体，对地质区域进行透彻分析变得至关重要。迄今为止，极少有研究尝试分析几何与材料非均质性对长期载荷下盐穴应力状态的影响。在本工作中，我们提出一项严谨且系统的建模研究，以量化非均质性对盐穴变形的影响并量化洞穴周围应力状态。我们开发了一个二维有限元模拟器，以一致地考虑非线性蠕变变形并模拟三级蠕变。该计算方案已与已有实验研究进行基准比对。考虑依赖于岩静压力的最大与最小压力，研究了循环载荷对洞穴的影响。我们严谨地研究并量化了几何非均质性（如不规则形状洞穴）与材料非均质性（涉及地质区域中不同材料的不同弹性与蠕变性质）的影响。此外，进行了多洞穴模拟以考察一个洞穴对相邻洞穴的影响。
引用
@article{arxiv.2010.06581,
title = {Geomechanical simulation of energy storage in salt formations},
author = {Kishan Ramesh Kumar and Artur A. Makhmutov and Christopher J. Spiers and Hadi Hajibeygi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.06581},
year = {2021}
}