مدلسازی عددی پایداری مخازن ذخیره سازی نفت در سنگ های سخت

طراحی و ساخت مغارهای سنگی ذخیره سازی مواد هیدروکربوری شامل مراحل مختلفی است که عبارتند از ارزیابی های زمین شناسی، آنالیزهای پایداری، طراحی نگهداری اولیه سنگ، عملیات حفر مغار و طراحی مجدد نگهداری با توجه به مشاهدات حین اجرا و نوع سیال ذخیره شده. به دلیل وجود ناپیوستگی هایی مثل درزه ها، گسل ها، شکستگی ها و لایه بندی، توده سنگ اطراف یک مغار سنگی ذخیره سازی مواد هیدروکربوری یک محیط ناپیوسته را تشکیل می دهد. رفتارهای مکانیکی ناپیوستگی ها و مدل بلوکی اطراف مغار در ساخت و پایداری یک مغار سنگی نقش بسزایی دارند. بررسی های عددی و تجربی تاثیر عمده این ساختار ها را بر رفتارهای مکانیکی و هیدرولیکی توده سنگ و مکانیسم تغییر شکل و پایداری مغار تا حدودی نشان داده است. لذا در این تحقیق به دلیل اهمیت مغار از لحاظ کاربری از این جهت که مغار برای ذخیره مواد هیدروکربوری طراحی می شود و همچنین تضمین و تامین نگهداری مغار برای طولانی مدت، و به منظور دستیابی به تحلیل های بهتر و دقیق تر پایداری مغار از سه روش برای تحلیل پایداری استفاده شد. از روش تجربی بر اساس سیستم های طبقه بندی سنگ q و rmr برای تعیین کیفیت توده سنگ و طراحی سیستم نگهداری، و از تحلیل های بلوکی جهت تعیین امتداد بهینه مغار و از روش های عددی برای مدلسازی مغار و انجام آنالیزهای حساسیت و تحلیل های کمی پایداری مغار تحت شرایط مختلف نسبت به پارامتر های مختلف، استفاده شد. و همچنین از نرم افزارهای unwedge و udec کمک گرفته شد و با استفاده از آن ها راستای مغار، حجم بلوک های ناپایدار، میزان جابجایی های افقی و قائم و مساحت زون پلاستیک القا شده در اطراف مغار ذخیره سازی محاسبه شد. و نتیجه گرفته شد که نسبت تنش ها پارامتری موثر در تغییرات مساحت زون پلاستیک و جابجایی، مخصوصا سقف مغار، می باشد. افزایش عمق سبب می شود که جابجایی ها به صورت نمایی در دیواره ها و به صورت خطی در سقف تغییر کنند. تغییرات چسبندگی سنگ و مدول یانگ روندی لگاریتمی را در میزان جابجایی ها ایجاد کردند. افزایش زاویه اصطکاک داخلی درزه ها، باعث کاهش جابجایی ها و مساحت زون پلاستیک اطراف مغار شد. سختی برشی و سختی نرمال درزه ها ارتباط معکوس با جابجایی برشی و نرمال دارند و مساحت زون پلاستیک و میزان جابجایی ها را به صورت لگاریتمی تغییر می دهند. افزایش فشارهای داخلی سبب کاهش جابجایی ها شد. کلمات کلیدی: مغار- فضاهای بزرگ زیرزمینی- ذخیره سازی مواد هیدروکربوری- المان مجزا- udec- مدلسازی عدد