井喷失控条件下盐岩储库稳定性分析

马林建，刘新宇，许宏发，杨石刚，王子甲

（解放军理工大学 工程兵工程学院，南京 210007）

1 前 言

盐岩体是国际公认的能源（石油、天然气）存储的最理想介质。自全世界第一座盐岩地下储库在加拿大建成以来，国外共有盐岩溶腔储库已逾 44座，并平稳运行40年之久。国外盐岩介质中能源存储相关力学问题的研究经历了4个发展阶段[1]：（1）简单应用阶段（20世纪60年代初）；（2）模型研究与应用阶段（20世纪60年代中期至70年代初）；（3）数值模拟计算阶段（20世纪70年代末至90年代中期）；（4）损伤模型设计阶段（20世纪90年代中期至今）。随着我国“西气东输”配套工程江苏金坛储库建设工程起步及能源地下战略储备项目的兴起，国内学者掀起了对盐岩地下溶腔能源储库的稳定性分析和评价方面研究的热潮[2－5]。

现有的研究工作大多是基于储库平稳建设运营状态下盐岩溶腔稳定性分析，而极端灾害模式下的相关稳定性研究则鲜有涉及。尽管盐穴作为地下储库安全性比地面结构优良得多，但近30年来，国外灾储库泄漏、爆炸乃至盐穴失稳等灾难性事故时有发生。如2004年8月18日，美国德克萨斯州Moss Bluff储气库因密封系统失效造成天然气喷出，从而酿成持续4天的大火，烧烤半径达400英尺，事故致使价值至少3600万美元的天然气损失。由此开展极端条件下（战争、地震、恐怖袭击、压力失控）储库安全稳定性及灾害防护控制措施的研究成为国家能源战略储备安全的重大需求。本文通过数值模拟的手段，分析了建腔初期不同初始运营压力失控井喷条件下，储库溶腔腔周应力状态、损伤开展演化规律及变形收敛特征。……