地下儲氣庫圍巖力學分析與安全評價

第1章 緒論
1.1 世界地下儲氣庫建設現狀
1.1.1 北美地下儲氣庫建設現狀
1.1.2 俄羅斯地下儲氣庫建設現狀
1.1.3 歐洲地下儲氣庫建設現狀
1.2 我國地下儲氣庫建設現狀
1.2.1 儲氣庫建設意義
1.2.2 儲氣庫建設現狀
1.3 我國地下儲氣庫建設過程中面臨的挑戰(zhàn)
1.3.1 鹽巖破壞準則
1.3.2 礦柱、頂板穩(wěn)定性評價
1.3.3 地表沉降量預測
1.3.4 地震載荷作用下鹽穴儲氣庫安全性評價
1.3.5 鹽穴儲氣庫密封性評價
1.3.6 儲氣庫完井套管柱安全性評價
1.3.7 衰竭油氣藏型儲氣庫中氣體運移規(guī)律及動態(tài)庫存量預測
1.4 本書主要研究內容

第2章 適用于多夾層鹽巖的改進Mohr-Coulomb判據
2.1 巖石破壞強度理論
2.2 改進Mobr-Colalomb判據的建立
2.2.1 模型建立
2.2.2 實驗數據擬合及對比
2.3 儲氣庫最小運行壓力數值模擬計算
2.4 不同鹽巖破壞準則對計算結果的影響
2.5 本章小結

第3章 鹽穴儲氣庫形狀優(yōu)化及圍巖變形規(guī)律研究
3.1 地下鹽穴儲氣庫形狀設計數學模型
3.1.1 下部結構形狀計算模型
3.1.2 上部結構形狀計算模型
3.2 鹽穴儲氣庫形狀設計及尺寸確定
3.2.1 計算參數選取
3.2.2 鹽穴下部結構設計
3.2.3 鹽穴上部結構設計
3.2.4 整個鹽穴形狀設計
3.3 不同形狀鹽穴儲氣庫安全性能指標對比
3.3.1 體積收縮率
3.3.2 變形量
3.3.3 塑性區(qū)體積
3.3.4 安全系數
3.3.5 等效應變
3.4 鹽穴間礦柱應力和變形分析
3.4.1 數值模擬計算模型
3.4.2 注采氣時間同步時礦柱受力分析
3.4.3 注采氣時間異步時礦柱受力分析
3.4.4 不同注采氣條件下礦柱蠕變位移
3.4.5 鹽穴圍巖塑性損傷區(qū)
3.4.6 鹽穴圍巖等效應變
3.4.7 剪脹安全系數
3.5 本章小結

第4章 礦柱和頂板穩(wěn)定性評價的尖點位移突變模型
4.1 突變理論概述
4.2 尖點位移突變模型建立
4.2.1 有限差分強度折減法
4.2.2 尖點位移突變模型建立
4.2.3 礦柱和頂板穩(wěn)定評價步驟
4.3 礦柱穩(wěn)定性影響因素分析
4.4 Y-1和Y-2鹽穴間礦柱穩(wěn)定性評價
4.4.1 模型建立
4.4.2 計算結果分析
4.5 鹽穴儲氣庫頂板穩(wěn)定性評價
4.6 本章小結

第5章 鹽穴儲氣庫地表動態(tài)沉降量預測
5.1 地表沉降量預測數學模型建立
5.2 軟件開發(fā)及計算結果驗證
5.3 云應鹽穴儲氣庫地表沉降量分析
5.3.1 計算參數選取
5.3.2 云應鹽穴儲氣庫地表沉降量預測
5.4 云應鹽穴儲氣庫地表沉降量影響因素分析
5.4.1 鹽穴直徑
5.4.2 鹽穴高度
5.4.3 內壓
5.4.4 采氣速率
5.4.5 注采氣頻率
5.5 云應鹽穴儲氣庫群地表沉降量預測
5.6 本章小結

第6章 地震載荷作用下鹽穴儲氣庫非線性動態(tài)響應分析
6.1 鹽穴儲氣庫數值模型及邊界選取
6.2 地震波選擇與校正
6.3 巖體材料參數
6.4 鹽穴儲氣庫動力計算結果及分析
6.4.1 不同地震入射角下鹽穴的響應分析
6.4.2 不同地震強度下鹽穴的響應分析
6.4.3 不同地震時刻鹽穴圍巖松動擴展過程分析
6.4.4 不同地震波作用下鹽穴的響應分析
6.4.5 不同內壓下鹽穴的響應分析
6.4.6 不同徑高比下鹽穴的響應分析
6.4.7 不同礦柱寬度下鹽穴的響應分析
6.5 本章小結

第7章 多夾層鹽穴儲氣庫密封性研究
7.1 等效滲透率模型建立
7.1.1 天然氣運移速度
7.1.2 天然氣運移等效滲透率模型
7.2 多夾層鹽穴儲氣庫密封性分析
7.2.1 計算結果對比
7.2.2 影響因素分析
7.3 相鄰多夾層鹽穴儲氣庫滲流規(guī)律
7.3.1 運行時間對氣體滲透壓力的影響
7.3.2 泥巖夾層中氣體滲透壓力分析
7.3.3 不同礦柱寬度對氣體滲透壓力的影響
7.3.4 注采氣異步對氣體滲透壓力的影響
7.3.5 不同夾層滲透率對氣體滲透壓力的影響
7.3.6 不同運行壓力對滲透壓力的影響
7.4 本章小結

第8章 基于優(yōu)化及可靠性方法的儲氣庫管柱力學分析
8.1 Gauss-Newton-Marquardt算法
8.2 蠕變地層套管外擠載荷反分析改進算法
8.3 改進G-N-M算法在求解套管蠕變載荷中的應用
8.3.1 計算精度驗證
8.3.2 蠕變地層中套管受到的外擠載荷求解
8.4 儲氣庫完井套管柱受力分析
8.4.1 有限元計算模型及邊界條件
8.4.2 套管蠕變外擠載荷
8.4.3 夾層參數對套管受力和變形的影響
8.5 儲氣庫套管柱可靠性評價及設計
8.5.1 管柱失效形式與概率計算
8.5.2 套管的可靠度模型與計算分析
8.5.3 套管的可靠性設計
8.6 本章小結

第9章 衰竭油氣藏型儲氣庫中天然氣運移規(guī)律研究
9.1 天然氣運移模型建立
9.1.1 應力場控制方程
9.1.2 滲流控制方程
9.1.3 定解條件
9.2 算例分析及結果討論
9.2.1 計算結果分析
9.2.2 影響因素分析
9.3 惰性氣體作為墊層氣的多元氣耦合模型
9.3.1 應力場控制方程
9.3.2 多元氣耦合擴散滲流控制方程
9.3.3 輔助方程與定解條件
9.4 算例分析及結果討論
9.4.1 計算結果對比
9.4.2 影響因素分析
9.5 本章小結

第10章 基于多井約束優(yōu)化方法的地下儲氣庫庫存量動態(tài)預測
10.1 衰竭氣藏型地下儲氣庫天然氣運移模型
10.2 多井約束優(yōu)化反分析模型建立
10.3 多井約束優(yōu)化反分析算法
10.3.1 Levenberg-Marquardt算法
10.3.2 遺傳算法
10.3.3 混合遺傳算法
10.3.4 混合遺傳算法有效性驗證
10.4 地下儲氣庫儲存量動態(tài)預測實例分析
10.5 本章小結

第11章 地下儲氣庫圍巖力學分析軟件開發(fā)及應用
11.1 地下鹽穴儲氣庫形狀優(yōu)化設計軟件
11.2 地下鹽穴儲氣庫地表動態(tài)沉降量預測軟件
11.3 地下鹽穴儲氣庫管柱安全可靠性評價軟件
11.4 衰竭油氣藏型儲氣庫庫存量動態(tài)預測軟件

附錄
附錄一 倒鴨梨形鹽穴儲氣庫FLAC3D建模命令流
附錄二 地震載荷作用下鹽穴儲氣庫動態(tài)響應分析FLAC3D命令流
附錄三 多夾層鹽穴儲氣庫滲流場分析FLAC如命令流
附錄四 蠕變載荷作用下鹽巖地層中套管柱受力分析ANSYS命令流
附錄五 多夾層鹽巖地層中套管柱受力分析ANSYS命令流

參考文獻