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地下石油储库裂隙网络模型与水幕优化评价

发布时间:2019-06-22 20:49
【摘要】:石油是一个国家经济发展的命脉,持续稳定的石油供给才能保证经济与社会的可持续发展。我国经济正处在高速发展时期,对石油的需求也在日益增大。建立和完善石油储备体系才能保证满足国内石油供应并应对突发事件。地下水封石油洞库具有安全性高、库存量大、节约用地、节省投资等优点,是石油储备的优选方案,对其进行大规模推广应用在我国能源储备战略上具有必要性和紧迫性。作为地下水封石油储库的重要组成部分,水幕系统通过围岩裂隙为储油洞室提供了较高的地下水压和地下水补给,保证了储油洞室的密封性。地下水封石油洞库建设和运营的关键在于分析围岩裂隙对储油洞室渗流场的影响,并对水幕系统进行优化设计,最终利用地下水渗流特性保证洞室密封性。因此,开展裂隙网络建模及储油洞室水封性研究具有深远的工程意义和科研价值。本文依据青岛黄岛地下水封石油储库工程,建立了基于蒙特卡洛方法的裂隙网络模型,研究了裂隙网络对洞室围岩渗透性的影响,并建立洞室模型进行了水幕孔参数和布置方式的优化设计。主要研究内容如下:(1)建立了基于蒙特卡洛方法的裂隙网络建模方法,并在MATLAB中编写二维裂隙网络模型生成程序,分析了建模时模型有效分析区域。(2)对不同几何特征参数的多组裂隙网络模型进行数值模拟,分析密度、迹长、张开度和方向角等裂隙几何参数对裂隙网络模型渗透性的影响。(3)分析裂隙几何特征参数对REV和等效渗透张量的影响;基于黄岛地下水封洞库裂隙参数,建立相应裂隙网络模型,并对岩体REV和等效渗透张量进行计算。(4)以黄岛地下石油储库为背景,通过对地下洞室涌水量、达西速度和压力分布的变化分析,研究了水幕孔的间距、角度、压力、长度对于水幕系统水封效果的影响。(5)针对裂隙面的不同倾向、倾角、间距,采用水平和竖直两种水幕孔布置方式,建立了三维洞室模型,分析了裂隙面参数对储油洞室水封效果的影响和水幕孔布置方式的有效性。(6)通过建立不同渗透主方向的二维洞室模型,分别采用水平、竖向和斜向水幕孔,分析渗透主方向对洞室水封效果的影响,并提出了不同水幕孔布置方式的适用条件。
[Abstract]:Oil is the lifeblood of a country's economic development. Sustainable and stable oil supply can ensure the sustainable development of economy and society. China's economy is in a period of rapid development, and the demand for oil is also increasing. Only by establishing and perfecting the oil reserve system can we meet the domestic oil supply and deal with emergencies. Groundwater sealed oil caverns have many advantages, such as high security, large inventory, land saving, investment saving and so on. It is necessary and urgent to popularize and apply them on a large scale in China's energy reserve strategy. As an important part of groundwater sealing oil storage, the water curtain system provides high groundwater pressure and groundwater recharge for oil storage caverns through surrounding rock fissures, which ensures the sealing of oil storage caverns. The key to the construction and operation of groundwater sealed oil caverns lies in the analysis of the influence of surrounding rock cracks on the seepage field of oil storage caverns, the optimization design of water curtain system, and finally the use of groundwater seepage characteristics to ensure the sealing of caverns. Therefore, it is of far-reaching engineering significance and scientific research value to carry out fracture network modeling and water seal research of oil storage caverns. In this paper, according to Qingdao Huangdao groundwater sealing oil storage project, a fracture network model based on Monte Carlo method is established, the influence of fracture network on the permeability of surrounding rock of caverns is studied, and the model is established to optimize the parameters and arrangement of water curtain holes. The main research contents are as follows: (1) the fracture network modeling method based on Monte Carlo method is established, and the two-dimensional fracture network model generation program is compiled in MATLAB, and the effective analysis area of the model is analyzed. (2) the numerical simulation of multiple groups of fracture network models with different geometric characteristic parameters is carried out, and the density and trace length are analyzed. The influence of fracture geometric parameters such as opening degree and direction angle on the permeability of fracture network model is analyzed. (3) the influence of fracture geometric characteristic parameters on REV and equivalent permeability tensor is analyzed. Based on the fracture parameters of Huangdao groundwater reservoir, the corresponding fracture network model is established, and the REV and equivalent permeability tensor of rock mass are calculated. (4) based on the analysis of the variation of water inflow, Darcy velocity and pressure distribution in Huangdao underground oil reservoir, the effects of water curtain hole spacing, angle, pressure and length on the water sealing effect of water curtain system are studied. (5) according to the different tendencies of fracture surface, The three-dimensional caverns model is established by using horizontal and vertical water curtain hole arrangement methods. The influence of fracture surface parameters on the water seal effect of oil storage caverns and the effectiveness of water curtain hole arrangement are analyzed. (6) by establishing two-dimensional caverns models with different main directions of penetration, the influence of the main direction of penetration on the water seal effect of the caverns is analyzed by using horizontal, vertical and oblique water curtain holes, respectively. The applicable conditions of different water curtain holes are put forward.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE972.2

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本文编号:2504945

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