盐岩地下储气库（群）运营期可靠度计算及风险评估

论文摘要

能源储备是国家重大战略需求,目前中国已经开始大规模兴建盐岩能源地下储库群,储库可靠性关系能源储备项目能否顺利实施。虽然在盐岩的蠕变力学特性及其变形特性方面,前人已做了大量的研究工作,但国内外在基于随机力学理论的盐岩储备库时变可靠度计算及风险分析方面的研究尚不多见。因此,对储库开展可靠性方面风险研究具有重大现实意义。本文以江苏金坛盐岩地下储气库工程为例,开展了储气库在设计运营期的可靠度计算及风险评估研究,主要内容如下：介绍了盐岩的相关物理力学特性及其蠕变变形机理,开展了盐岩储气库三维地质力学模型试验及储气库强度力学特性数值有限元模拟；探讨了进行储气库随机可靠度计算的相关理论基础,分析辨识了影响盐岩地下储气库可靠性的主要风险因子。同时,盐岩是一种典型的流变性材料,其蠕变特性对建于其中的储库稳定性具有重要影响,储库可靠性具有明显时变特性。因此,基于随机可靠度理论和蠕变力学理论,建立了相应的可靠度计算功能函数,以储库的蠕变体积收缩率为风险控制指标,采用响应面法结合Monte-Carlo抽样方法,研究储备库运营期时变靠度变化规律及风险概率演变规律,并分析了各关键风险因子对地下储气库失效风险的敏感性。最后,基于功能设计理念,建立储气库运营期风险分级机制及相应评价指标体系,并对运营期储气库的风险进行评估和预测。通过分析研究,本文得出了储气库（群）可靠指标随时间的变化规律及风险发生水平；拟合出满足工程可靠度要求的体积收敛率限值与储气内压的关系式,并探讨了主要随机因素对储气库风险概率的敏感性；研究结果提出了控制和管理储气库风险的相关措施,结论可为盐岩地下储气库的安全运行和后期维护提供理论和决策依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 盐岩中的能源地下存储
• 1.1.2 盐岩层中盐穴的其他综合利用方式
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.1 盐岩储备库力学特性研究进展
• 1.2.2 地下工程可靠度计算及灾变风险评估研究进展
• 1.2.3 存在的问题
• 1.3 本文的研究意义、研究内容及主要研究方法
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 主要研究方法
• 1.3.3 研究内容
• 第二章 盐岩地下储气库的物理力学特性研究
• 2.1 盐岩三维地质力学模型相似试验
• 2.1.1 地质力学模型试验研究现状
• 2.1.2 盐岩相似材料强度力学试验
• 2.1.3 盐岩相似材料力学参数统计分析及优化
• 2.2 盐岩蠕变力学特性相似试验
• 2.2.1 盐岩蠕变机理研究
• 2.2.2 盐岩相似材料蠕变试验研究
• 2.2.3 盐岩储气库蠕变力学特性相似试验研究
• 2.3 盐岩储备库力学特性数值模拟分析研究
• 2.3.1 金坛储气库工程概述
• 2.3.2 储气库数值计算模型及计算参数
• 2.3.3 盐岩储气库强度力学特性模拟
• 2.3.4 盐岩储气库蠕变力学特性模拟
• 2.4 小结
• 第三章 盐岩地下储气库随机力学计算及时变可靠度研究
• 3.1 国内外研究现状
• 3.2 随机力学计算及时变可靠度研究的理论基础
• 3.3 盐岩储气库风险因子辨识
• 3.4 盐岩储气库时变可靠度及风险概率计算
• 3.4.1 功能函数及计算方法
• 3.4.2 随机变量及分布参数
• 3.4.3 储气库单腔时变可靠度计算
• 3.4.4 储气库单腔风险概率计算
• 3.4.5 储气库多腔时变可靠度计算
• 3.4.6 储气库多腔风险概率计算
• 3.5 小结
• 第四章 盐岩地下储气库运营期风险评估
• 4.1 金坛盐岩地下储气库风险评价标准
• 4.1.1 储气库稳定性评价标准
• 4.1.2 储气库风险分级标准
• 4.2 金坛盐岩地下储气库风险评估
• 4.2.1 金坛盐岩地下储气库风险分析
• 4.2.2 金坛盐岩地下储气库风险管理
• 4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 本文创新点
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间参与的科研项目
• 硕士期间参与的学术会议
• 硕士期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表