مطالعه رفتار مکانیکی مغارهای نمکی ذخیره سازی گاز طبیعی تحت بارگذاری متناوب

روش معد نکاری انحلالی یکی از رو شهای استخراج مواد معدنی است که در آن سیال مورد استفاده قابلیت انحلال ماده معدنی را دارد. با استفاده از این روش م یتوان مغارهایی در سنگ نمک ایجاد کرد تا از آن برای ذخیر هسازی سیالاتی که بر نمک تاثیری ندارند استفاده شود. یکی ازکاربردهای اصلی مغارهای نمکی ذخیره سازی گاز طبیعی است. در گذشته تنها بحث استفاده فصلی از این فضاها مطرح بوده است اما امروزه با رقابتی شدن بازارهای جهانی در بحث انرژی موضوع جدیدی با عنوان ذخیره سازی در مغارهای نمکی با فرکانس بهره برداری بالا مطرح شده است. در رساله حاضر، مطالعات وسیعی با استفاده از آزمو نهای آزمایشگاهی بر روی نمونه های نمکی با هدف مطالعه رفتار مکانیکی مغارهای ذخیره سازی گاز طبیعی انجام شد. در ابتدا آزمون های ایستا به منظور دستیابی به خصوصیات سنگ میزبان طراحی و اجرا شدند. برای تعیین خواص تابع زمان سنگ در آزمو نهای این مرحله، دستگاه خزش تک محوره، مبتنی بر اعمال بار مکانیکی طراحی و ساخته شد. آزمایشهای چرخه ای نیز با بار متوسط بزرگتر از صفر اجرا شدند تا علاوه بر شبیه سازی حالت واقعی در مغارهای گازی، یک از دو حالت رچتینگ یا شیک دان نیز در رفتار آن مشاهده شود. مطالعات تجربی انجام شده نشان می دهد که با افزایش عمق احداث مغار نرخ کرنش های پایای سنگ به صورت نمایی افزایش می یابد. در نتیجه افزایش تنش های موثر بر بدنه فضا، اختلاف بین فشارهای بیشنه و کمینه کاهش م ییابد. این امر به تعدیل میزان همگرایی فضا در بلند مدت کمک میکند. در مقابل ظرفیت ذخیره سازی گاز با این پیش فرض کاهش خواهد یافت. حفظ نفوذ ناپذیری مخزن نیازمند کنترل کرنش های پلاستیک در بدنه فضاست. به همین منظور روند انباشت کرن شهای پلاستیک در هر دو حالت رچتینگ و شی کدان مورد مطالعه قرار گرفت. با مقایسه متغیرهای پی شبینی کننده تغییر شکل تابع زمان م یتوان دریافت که با افزایش فرکانس بهر هبرداری در مغارها، خواص الاستیک و ویسکوالاستیک سنگ میزبان کمتر دستخوش تغییر می شود. این در حالی است که خواص ویسکوپلاستیک آن شدیداً تابع فرکانس بهر هبرداری است. در این تحقیق همچنین مدل بنیادی لابی ? برای شبی هسازی تغییر شکل ها و همگرایی های مغارهای گازی بهبود یافت تا تاثیر فرکانس بهره برداری نیز در آن منظور شود. برای تعدیل و تنظیم متغیرهای این مدل بهبود یافته از یک روش جدید آزمون تحت عنوان آزمو نهای رچتینگ پلکانی استفاده شد تا علاوه بر تعدیل اثر خواص مکانیکی، تاثیر تنش های گذشته نیز درنظر گرفته شود. در ادامه با انجام مطالعات عددی، میزان همگرایی مغار در بخش های مختلف بررسی شد و در ادامه تاثیر هندسه، عمق، دامنه و فرکانس بارگذاری بر رفتار و تغییر شک لهای مغارهای نمکی ذخیر ه سازی گاز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که میزان افت حجمی فضا در حالت بهره برداری روزانه از افت آن در حالت بهره برداری سالانه بیشتر است.