多夹层盐穴储气库矿柱稳定性关键因素及优化建议

本文以一个拟建的多夹层盐穴储气库为例，通过FLAC3D软件建立了一个三维有限元计算模型，深入探讨了多个关键因素对盐穴储气库之间矿柱稳定性的影响。研究对象包括矿柱的宽度、内部压力、埋藏深度、蠕变效应以及相邻盐穴之间的内压差。 首先，矿柱宽度对稳定性有显著影响，随着矿柱宽度的增加，其承受的应力会降低，而2~3倍于盐穴直径的矿柱宽度被推荐作为理想选择，以确保足够的支撑和稳定性。其次，内压虽然也会影响矿柱的应力，但研究发现其影响并不如埋深和相邻盐穴压差显著。内压的增加会相应增大矿柱内的应力，而内压稳定有助于保持矿柱的稳定性。 埋深的增加会使得矿柱底部承受更大的压力，从而导致整体应力上升。蠕变效应则随着时间的推移逐渐均匀分布应力，5年以上的蠕变时间后，其对矿柱稳定性的影响趋于不明显。然而，在蠕变过程中，相邻盐穴间的内压差会导致矿柱的蠕变位移显著增加，这可能会对稳定性造成负面影响。 在注采气时间同步和不同步的工况对比中，研究显示注采气时间不同步对矿柱稳定性不利，特别是在矿柱宽度较小的情况下，这种不匹配可能导致更严重的不稳定情况。因此，建议在设计和运营盐穴储气库时，尽可能采用注采气时间同步的方式，以减少对矿柱稳定的潜在威胁。 本研究为多夹层盐岩盐穴储气库的设计和管理提供了重要的工程指导，强调了合理选择矿柱宽度、控制内压差以及优化注采气时间的重要性，以确保整个储气库群的长期稳定性和安全性。