層狀鹽巖儲氣庫建腔期安全綜合評價及多因素優(yōu)化研究.pdf

1、由于鹽巖具有水溶性、良好的蠕變性、損傷自恢復性、低滲透率以及塑性變形能力大等優(yōu)良特性，并且鹽巖洞室利用率高、占地面積小、瞬時吞吐量大、易開挖，國內外均采用鹽巖儲庫作為能源儲備介質。盡管鹽巖儲庫相對于其他能源儲備圍巖體具有較好的安全性，但我國鹽巖儲備層與國外巨厚鹽丘相比，具有鹽巖品位低、夾層數(shù)目多、埋藏淺、巖層厚度薄等特點，并且建腔過程不可見，無法控制腔體形狀；在鹵水長期浸泡下，鹽巖力學性質發(fā)生改變；不溶或難溶夾層的垮塌等都會對鹽巖儲氣庫

2、建腔期的安全性造成威脅。
　　鹽巖儲氣庫水溶建腔是一項復雜的系統(tǒng)工程，合理的選擇建腔工藝及建腔方法才有可能得到設計的形態(tài)，包括淡水循環(huán)方式的選擇、建腔管柱的組合方式、淡水注排量的確定、頂?shù)装宓谋Ｗo措施、溶腔形狀的檢測、油墊位置的控制和配套的地面設備等。在建腔過程中只有這些問題得到正確合理的解決，才能使建成的溶腔符合儲氣庫要求。由此可見，在建腔過程中會面臨很多復雜問題，這會影響鹽巖儲氣庫建腔期的安全，因此，非常有必要對我國鹽巖儲氣庫

3、建腔期進行安全性分析。
　　本文研究的主要內容及研究成果如下：
　?、俜治隽藢訝铥}巖地下儲氣庫水溶建腔原理及單井對流法水溶建腔工藝。介紹了影響鹽類礦物溶解速度的主要因素，包括鹽類礦物的品位、結構構造、水溶性、構成組分等內在因素和溶液濃度、運動狀態(tài)、溶解面的空間位置、溫度和壓力、溶劑的性質等外在因素。
　?、趹脟鴥仁卓钭灾餮邪l(fā)的層狀鹽穴建造過程的造腔軟件（SaltCavernBuilderV1.0）對影響造腔的關鍵因素

4、進行了模擬造腔分析，這些關鍵因素包括：循環(huán)方式、鹽巖品位、注水排量、管柱組合、夾層數(shù)量及油墊位置。由造腔軟件模擬的結果可以看出，如果造腔工藝選擇不當，造出的腔體形狀極不規(guī)則。
　?、弁ㄟ^對層狀鹽巖地下儲氣庫典型事故原因進行深入的分析，并結合金壇鹽穴儲氣庫實際地質條件和建腔過程中存在的影響因素，從鹽巖與夾層特性、地層特征、腔體設計、施工控制、配套設施及人為失誤六個方面來分析可能引起鹽巖儲氣庫建腔期事故的危險源，建立了層狀鹽巖儲氣庫建

5、腔期的事故樹模型。通過對事故樹進行定性分析，得到了可能導致建腔期事故發(fā)生的所有途徑和基本致因事件。
　　④對由事故樹得到的危險因子進行合理篩選后按其性質不同進行歸類，分為鹽巖力學參數(shù)、夾層參數(shù)、建腔參數(shù)三個評價單元，建立了層狀鹽巖儲氣庫建腔期安全評價體系?；谇叭说膶嶒炑芯考氨菊n題組成員的數(shù)值模擬結果建立了安全評價體系的指標評分模型。
　　⑤基于變權和相對差異函數(shù)對擬建M井鹽巖儲氣庫建腔期進行了安全綜合評價。層次分析法得到的

6、指標常權通過變權方法進行調整，得到的變權權重隨評價值的改變而改變，能夠突出個別指標評價值的明顯變化對評價結果產(chǎn)生的影響，若個別指標的評價值得分很低，則經(jīng)過變權處理后其權重將會有很大的提高。各個評價指標安全等級的隸屬度由相對差異函數(shù)來確定，可以體現(xiàn)某些影響因素在評價體系中的重要性。將基于變權和相對差異函數(shù)法的安全評價結果與利用模糊綜合評價法以及模糊灰關聯(lián)評價法的評價結果進行對比分析，三者的級別特征值相差不大，證明變權和相對差異函數(shù)綜合評價

7、法具有良好的準確性和客觀性。
　　⑥針對層狀鹽巖儲氣庫建腔期的三個可控因素：夾層位置（可以通過調整腔體埋深來實現(xiàn)）、腔體高徑比、礦柱間距進行優(yōu)化。夾層位置這一因素設置3個水平：1/4H、3/4H、1/2H，其中H為腔體高度；高徑比這一因素設置三個水平：1.0D、1.5D、2.0D；礦柱寬度這一因素設置三個水平：1.0D，1.5D，2.0D，D為腔體直徑。基于正交實驗法確定實驗方案，應用COMSOLMultiphysics軟件對實驗