在大力发展新能源背景下,储能日益成为重要的战略手段。含水层压缩空气储能(compressed air energy storage in aquifers,简称CAESA)作为一种新型储能技术,因具有分布广、规模大等优势正受到关注,在勘探开发程度较高的油区含水层开展压...在大力发展新能源背景下,储能日益成为重要的战略手段。含水层压缩空气储能(compressed air energy storage in aquifers,简称CAESA)作为一种新型储能技术,因具有分布广、规模大等优势正受到关注,在勘探开发程度较高的油区含水层开展压缩空气储能具有更显著的优势。CAESA中,盖层系统的密封性控制着储库容量和安全性。充分挖掘盖层系统的封闭潜力需要依靠定量评价指标。针对该类工程特征,提出了一种最大封闭压力模型(P_(max))作为盖层(单元)封闭能力的定义,并通过数学建模给出了具体的确定方法。该模型可包容各类封闭机制,同时首次从数学物理上解释了盖层厚度的封闭机制。该指标可以作为选址阶段度量盖层封闭性的单一主控指标使用。以该指标为基础,结合系统的短板原理,定义了适用于整个盖层系统封闭性度量的盖层安全封闭压力指标Psafe,并给出了计算方法流程,可以在工程开发设计阶段采用。以中国石化胜利油田规划建设的KD642-7示范工程应用为例初步印证了该模型的合理性。展开更多
在高内压循环作用下地下储气库衬砌易产生裂缝与渗透通道,密封层受力与裂缝控制问题尤为关键。基于有限-离散元方法(finite-discrete element method,简称FDEM),建立了连续-非连续的围岩-衬砌-密封层整体模型,系统研究了平钢板与波拱两...在高内压循环作用下地下储气库衬砌易产生裂缝与渗透通道,密封层受力与裂缝控制问题尤为关键。基于有限-离散元方法(finite-discrete element method,简称FDEM),建立了连续-非连续的围岩-衬砌-密封层整体模型,系统研究了平钢板与波拱两类钢衬及预设缝设计参数对衬砌裂缝演化与密封性能的影响。结果表明,平钢板型密封层应力水平和裂缝数量较高,整体性差,预设缝改善衬砌开裂与密封结构受力作用有限;波拱型结构能显著降低峰值应力并改变裂缝分布,使得裂缝多集中在波拱底部,整体裂缝数量减少,但波拱处的裂缝开裂宽度更大。采用波拱+预设缝相结合的方案可进一步均匀化开裂,减少密封钢衬应力。随着波拱和预设缝数量增加,应力分布趋于均匀,裂缝扩展受控,但最大裂缝宽度呈先减后增趋势,钢衬应力模式由拉应力向弯-剪应力转变。当缝设于拱底时,裂缝可沿预设路径均匀扩展,并可结合防排水措施降低渗透风险。总体而言,波拱+预设缝复合设计在引导裂缝、释放应变和提升密封渗透性能方面具有显著优势,为储气库密封-衬砌协同优化设计提供参考。展开更多
文摘在大力发展新能源背景下,储能日益成为重要的战略手段。含水层压缩空气储能(compressed air energy storage in aquifers,简称CAESA)作为一种新型储能技术,因具有分布广、规模大等优势正受到关注,在勘探开发程度较高的油区含水层开展压缩空气储能具有更显著的优势。CAESA中,盖层系统的密封性控制着储库容量和安全性。充分挖掘盖层系统的封闭潜力需要依靠定量评价指标。针对该类工程特征,提出了一种最大封闭压力模型(P_(max))作为盖层(单元)封闭能力的定义,并通过数学建模给出了具体的确定方法。该模型可包容各类封闭机制,同时首次从数学物理上解释了盖层厚度的封闭机制。该指标可以作为选址阶段度量盖层封闭性的单一主控指标使用。以该指标为基础,结合系统的短板原理,定义了适用于整个盖层系统封闭性度量的盖层安全封闭压力指标Psafe,并给出了计算方法流程,可以在工程开发设计阶段采用。以中国石化胜利油田规划建设的KD642-7示范工程应用为例初步印证了该模型的合理性。
文摘在高内压循环作用下地下储气库衬砌易产生裂缝与渗透通道,密封层受力与裂缝控制问题尤为关键。基于有限-离散元方法(finite-discrete element method,简称FDEM),建立了连续-非连续的围岩-衬砌-密封层整体模型,系统研究了平钢板与波拱两类钢衬及预设缝设计参数对衬砌裂缝演化与密封性能的影响。结果表明,平钢板型密封层应力水平和裂缝数量较高,整体性差,预设缝改善衬砌开裂与密封结构受力作用有限;波拱型结构能显著降低峰值应力并改变裂缝分布,使得裂缝多集中在波拱底部,整体裂缝数量减少,但波拱处的裂缝开裂宽度更大。采用波拱+预设缝相结合的方案可进一步均匀化开裂,减少密封钢衬应力。随着波拱和预设缝数量增加,应力分布趋于均匀,裂缝扩展受控,但最大裂缝宽度呈先减后增趋势,钢衬应力模式由拉应力向弯-剪应力转变。当缝设于拱底时,裂缝可沿预设路径均匀扩展,并可结合防排水措施降低渗透风险。总体而言,波拱+预设缝复合设计在引导裂缝、释放应变和提升密封渗透性能方面具有显著优势,为储气库密封-衬砌协同优化设计提供参考。
