تعيين شكل بهينه مغارهاي نمكي ذخيره گاز با استفاده از روش‌هاي عددي

Numerical Determination of the Optimized Shape of Salt Caverns for Gas Storage

استفاده از مغارهای نمكی برای ذخیره‌سازی هیدروكربن‌های سیال، به عنوان یكی از پیشرفته‌ترین روش‌ها بكار گرفته می‌شود. اطمینان از پایداری مغارهای نمكی ذخیره گاز و در عین حال اقتصادی بودن نسبت گاز بیشینه به كمینه، همواره مسئله‌ای مهم بوده كه تاكنون در ایران كمتر به آن پرداخته شده است. با توجه به خصوصیات سنگ نمك و عمق زیاد، تنش عمده در این ناحیه تنش ثقلی است كه این تنش به صورت یك فشار خارجی به مغار وارد می‌شود و سبب كاهش حجم مغار می‌شود. در مقابل با توجه به اینكه در مغارهای نمكی امكان بكارگیری نگهداری‌های مرسوم در مغارهای سنگی مانند شاتكریت، پیچ‌سنگ و غیره وجود ندارد، پایداری مغار تنها با ایجاد یك فشار داخلی (عكس‌العمل) به وسیله گاز درون مغار تأمین می‌شود.این مقاله به بررسی پایداری مغارهای نمكی ذخیره گاز می‌پردازد. مشخصات هندسی و ژئومكانیكی محدوده مورد مطالعه در جنوب ایران، در نظر گرفته شده و در ادامه پایداری دو مغار كپسولی و هویجی شكل در محیطی پیوسته با استفاده از نرم‌افزارهای Phase2 و FLAC3D بررسی شده است. با مدلسازی هندسی و مكانیكی این مغارها بر پایه روش اجزاء محدود و تفاضل محدود در عمق مربوط، فشار كمینه (پایه) و بیشینه گاز جهت پایداری مغارها تعیین گردید و بر این اساس نسبت گاز كاری برای مغارها محاسبه شد. مقایسه این نتایج نشان داد كه در حالت پایدار مغار هویجی شكل دارای نسبت گاز كاری بیشتری بوده كه این مطلب بیانگر صرفه اقتصادی بیشتر این نوع مغار است.

Using salt caverns is one of the most developed methods for fluid hydrocarbon storage. Certainty of caverns stability and simultaneously having an economical working gas ratio, are important factors that rarely have been considered in Iran. Considering salt rock characteristics and high overburden, the gravitational stress can be assumed dominant. In situ stress acts as an external pressure and causes cavern convergence. Since conventional rock supports e.g. shotcrete, rock bolt, etc. are not applicable in the salt caverns; the cavern stability can only be achieved by an internal pressure caused by the gas inside the cavern. The paper deals with salt cavern stability analysis for gas storage. Specific geometrical and geotechnical properties (with the general properties of salt domes located in the Southwest of Iran) have been modeled by Phase2 and FLAC3D softwares. Geometrical and mechanical modeling of these caverns in finite difference and finite element in desired depth, determined the minimum and maximum gas pressure for cavern stability and working gas pressure was calculated as well. Comparison of these results implies that carrot shape cavern is more economical.