دانشگاه بین المللی امام خمینی

  اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات20
تعداد شماره‌ها360
تعداد مقالات2,962
تعداد مشاهده مقاله3,754,948
تعداد دریافت فایل اصل مقاله2,550,498
عالیشوندی, علی, احمدی, مرتضی, گشتاسبی گوهر ریزی, کامران, عسگری, امین. (1402). بررسی پایداری دراز مدت مغار نمکی به منظور ذخیره سازی هوای فشرده. لسان مبین, 8(3), 75-89. doi: 10.30479/jmre.2022.17363.1590
علی عالیشوندی; مرتضی احمدی; کامران گشتاسبی گوهر ریزی; امین عسگری. "بررسی پایداری دراز مدت مغار نمکی به منظور ذخیره سازی هوای فشرده". لسان مبین, 8, 3, 1402, 75-89. doi: 10.30479/jmre.2022.17363.1590
عالیشوندی, علی, احمدی, مرتضی, گشتاسبی گوهر ریزی, کامران, عسگری, امین. (1402). 'بررسی پایداری دراز مدت مغار نمکی به منظور ذخیره سازی هوای فشرده', لسان مبین, 8(3), pp. 75-89. doi: 10.30479/jmre.2022.17363.1590
عالیشوندی, علی, احمدی, مرتضی, گشتاسبی گوهر ریزی, کامران, عسگری, امین. بررسی پایداری دراز مدت مغار نمکی به منظور ذخیره سازی هوای فشرده. لسان مبین, 1402; 8(3): 75-89. doi: 10.30479/jmre.2022.17363.1590

بررسی پایداری دراز مدت مغار نمکی به منظور ذخیره سازی هوای فشرده

نشریه مهندسی منابع معدنی
مقاله 10، دوره 8، شماره 3 - شماره پیاپی 29، مهر 1402، صفحه 75-89    اصل مقاله (1.08 M)
نوع مقاله: علمی-پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.30479/jmre.2022.17363.1590
نویسندگان
علی عالیشوندی1؛ مرتضی احمدی* 2؛ کامران گشتاسبی گوهر ریزی2؛ امین عسگری3
1کارشناسی ارشد،گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
2استاد، گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
3دانشجوی دکتری، گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود
تاریخ دریافت: 18 خرداد 1401،  تاریخ بازنگری: 28 آذر 1401،  تاریخ پذیرش: 14 شهریور 1401 
چکیده
ذخیره‌سازی هوای فشرده یکی از روش‌های ذخیره‌سازی انرژی است. مهم‌ترین قسمت سیستم ذخیره‌سازی هوای فشرده، مخزن ذخیره‌سازی است. در این تحقیق رفتار و پایداری بلندمدت مغار نمکی به عنوان محل ذخیره‌سازی هوای فشرده بررسی شد. بر اثر ساخت و بهره‌برداری از مغار نمکی، شرایط تنش برجا در اطراف مغار تغییر کرده و باعث ایجاد اختلاف تنش برجا در اطراف مغار می‌شود. اختلاف فشار بین تنش برجا و فشار درون مغار باعث همگرایی مغار و آسیب‌هایی در اطراف آن می‌شود. در این تحقیق از سنگ‌ نمک گنبد نمکی نصرآباد واقع در اطراف کاشان برای آزمایش خزش استفاده‌ شد. برای بررسی رفتار خزشی سنگ نمک، آزمایش خزش در سه سطح تنش به ‌صورت پلکانی انجام شد. پارامترهای مدل رفتاری لابی 2 (LUBBY 2) محاسبه شد. با استفاده از نرم‌افزار المان محدود LOCAS مغار شبیه‌‌سازی و رفتار و پایداری آن بررسی شد. نتایج آزمایش‌ها و مدلسازی مشخص کرد که با افزایش تنش در هر مرحله شیب قسمت ثانویه خزش افزایش یافته، می‌توان نتیجه گرفت با افزایش تنش ضریب ویسکوزیته ماکسول کاهش یافته است. مغار شبیه‌سازی شده آهنگ افت حجم 68/0 درصد سالیانه دارد و میزان جابه‌جایی در قسمت نیمه پایین مغار بیشتر از قسمت نیمه بالایی مغار بوده است. سقف مغار تمایل حرکت به سمت پایین و کف مغار تمایل حرکت به سمت بالا داشته است. ضریب ایمنی مغار بر اساس معیار اتساع دوریس نیز با افزایش عمق، کاهش و احتمال اتساع در دیواره مغار افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها
ذخیره‌سازی هوای فشرده؛ مغار نمکی؛ خزش؛ مدل LUBBY 2 و نرم‌افزار LOCAS
عنوان مقاله [English]
Investigation of the Long-Term Stability of Salt Rock Cavern for Compressed Air Storage
نویسندگان [English]
A. Alishavandi1؛ M. Ahmadi2؛ K. Ghoshtasbi2؛ A. Askari3
1M.Sc, Dept. of Mining, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2Professor, Dept. of Mining, Faculty of Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3Ph.D Student, Faculty of Mining, Petroleum & Geophysics Engineering, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
چکیده [English]
Compressed air storage is one of the methods of energy storage. One of the most important parts of a compressed air storage system is the storage cavern. In this study, the behaviour and the long-term stability of the salt cavern as a storage site for compressed air were investigated. Due to the construction and operation of the salt cavern, the in-situ stress conditions around the cavern will change. The difference between induce stress and pressure of compressed air will cause the cavern to converge and damage around it. In this study, the salt rocks from one of the regions of Iran were used to test creep. To investigate the creep behavior of salt rock, creep test was performed in three stress levels in a stepwise manner. Lubby2 model parameters were calculated. Then, using LOCAS finite element software, the compressed air storage cavern was simulated and its behavior and stability were investigated. The results of these experiments and modelling have shown that with increasing stress in each stage, the slope of the secondary part of the creep increases. Therefore, it can be concluded that with increasing stress, the Maxwell viscosity coefficient decreases. In addition, the amount of movement in the lower half of the cavern was more than the upper half of it. Value of the cavern safety factor according to the Devries dilation criterion also decreased with increasing depth and the probability of dilation in the cavern wall increased.
کلیدواژه‌ها [English]
Compressed air storage, Salt cavern, Creep, LUBBY2 creep model, LOCAS software
سایر فایل های مرتبط با مقاله
مراجع
  1. Zhang, S., Wang, H., Li, R., Li, C., Hou, F., and Ben, Y. (2019). “Thermodynamic analysis of cavern and throttle valve in large-scale compressed air energy storage system”. Energy Conversion and Management, 183: 721-731. DOI: 10.1016/j.enconman.2018.11.055.
  2. Han, Y., Ma, H., Yang, C., Li, H., and Yang, J. (2021). “Journal of Petroleum Science and Engineering The mechanical behavior of rock salt under different confining pressure unloading rates during compressed air energy storage (CAES)”. Journal of Petroleum Science and Engineering, 196: 107676. DOI: 10.1016/j.petrol.2020.107676.
  3. Li, L., Liang, W., Lian, H., Yang, J., and Dusseault, M. (2018). “Compressed air energy storage: Characteristics, basic principles, and geological considerations”. Advances in Geo-Energy Research, 2: 135-47.
  4. Zhan, J., Ansari, O. A., Liu, W., and Chung, C. Y. (2019). “An accurate bilinear cavern model for compressed air energy storage”. Applied Energy, 242: 752-768. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.03.104.
  5. Donadei, S., and Schneider, G. S. (2016). “Compressed air energy storage in underground formations”. Elsevier Inc.
  6. Wang, T., Yang, C., Wang, H., Ding, S., and Daemen, J. J. K. (2018). “Debrining prediction of a salt cavern used for compressed air energy storage”. Energy, 147: 464-76.
  7. Wang, T., Ao, L., Wang, B., Ding, S., Wang, K., Yao, F., and Daemen, J. J. K. (2022). “Tightness of an underground energy storage salt cavern with adverse geological conditions”. Energy, 238: 121906. DOI: 10.1016/j.energy.2021.121906.
  8. Jiang, Z., Li, P., Tang, D., Zhao, H., and Li, Y. (2020). “Experimental and numerical investigations of small-scale lined rock cavern at shallow depth for compressed air energy storage”. Rock Mechanics and Rock Engineering, 53: 2671-83.
  9. Ma, H., and Yang, Ch., Qi, Z., Li, Y., and Hao, R. (2012). “Experimental and numerical analysis of salt cavern convergence in ultra-deep bedded formation”. In Conference: 46th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, June 2012, Paper Number: ARMA-2012-392.
  10. Zhao, K., Liu, Y., Li, Y., Ma, H., Hou, W., Yu, C., Liu, H., Feng, C. and Yang, C. (2021). “Feasibility analysis of salt cavern gas storage in extremely deep formation: A case study in China”. Journal of Energy Storage, 47: 103649. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103649.
  11. Ma, X., Xu, Z., Chen, L., and Shi, X. (2021). “Creep deformation analysis of gas storage in salt caverns”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 139: 104635.
  12. Li, W., Nan, X., Chen, J., and Yang, C. (2021). “Investigation of thermal-mechanical effects on salt cavern during cycling loading”. Energy, 232: 120969.
  13. Kushnir, R., Dayan, A., and Ullmann, A. (2012). “Temperature and pressure variations within compressed air energy storage caverns”. International Journal of Heat and Mass Transfer, 55: 5616-30.
  14. Wang, T., Yang, C., Chen, J., and Daemen, J. J. K. (2018). “Geomechanical investigation of roof failure of China’s first gas storage salt cavern”. Engineering Geology, 243: 59-69.
  15. Xing, W., Zhao, J., Hou, Z., Were, P., Li, M. and Wang, G. (2015). “Horizontal natural gas caverns in thin-bedded rock salt formations”. Environmental Earth Sciences, 73: 6973-85.
  16. Liang, G., Huang, X., Peng, X., Tian, Y., and Yu, Y. (2016). “Investigation on the cavity evolution of underground salt cavern gas storages”. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 33: 118-34.
  17. Habibi, R., Moomivand, H., Ahmadi, M., and Asgari, A. (2021). “Stability analysis of complex behavior of salt cavern subjected to cyclic loading by laboratory measurement and numerical modeling using LOCAS (case study: Nasrabad gas storage salt cavern)”. Environmental Earth Sciences, 80: 1-22. DOI: 10.1007/s12665-021-09620-8.
  18. Asgari, A., Ramezanzadeh, A., Mohammad, S. J. E., and Brouard, B. (2020). “Stability analysis of salt cavern gas storage using 2D thermo-hydro- mechanical finite-element software”. Journal of Mining and Enviroment, 11(1): 77-97. DOI: https://doi.org/10.22044/jme.2019.8357.1715.
  19. ISRM. (1981). In: Brown, E. T. (Ed.), Suggested methods: rock characterization, testing and monitoring. Pergamon, Oxford, 111-113.
  20. Moghadam, S. N., Mirzabozorg, H., and Noorzad, A. (2013). “Modeling time-dependent behavior of gas caverns in rock salt considering creep, dilatancy and failure”. Tunnelling and Underground Space Technology, 33: 171-185. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tust.2012.10.001.
  21. Devries, K. L., Mellegard, K. D., Callahan, G. D., and Goodman, W. M. (2005). “Cavern roof stability for natural gas storage in bedded salt”. Project Final Report, June 2005, pp. 191.
  22. Heusermann, S., Rolfs, O., and Schmidt, U. (2003). “Nonlinear finite-element analysis of solution mined storage caverns in rock salt using the LUBBY2 constitutive model”. 81: 629-38. DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-7949(02)00415-7.
  23. Zhao, J., Hou, M. Z., and Xing, W. (2013). “Parameter determination for the Constitutive Model Lubby2 and Strength Model Hou based on laboratory tests on rock salt samples from Jintan, PR China”. In: Clean Energy Systems in the Subsurface: Production, Storage and Conversion: Proceedings of the 3rd Sino-German Conference “Underground Storage of CO2 and Energy”, Goslar, Germany, 21-23 May 2013, Springer Berlin Heidelberg, 293-304.
  24. Brouard, B., Karimi-Jafari, M., Bérest, P., and Frangi, A. (2006). “Using LOCAS software to better understand the behavior of salt caverns”. In Conference: Solution Mining Research Institute, Spring 2006 Technical Meeting Brussels, Belgium, May 1-3, 1-15.
  25. Réveillère, A., and Londe, L. (2017). “Compressed air energy storage : a new beginning?”. In Conference: Solution Mining Research Institute, Technical Conference Fall 2017, Munster, Germany, 1-12.
  26. Bérest, P., Réveillère, A., Evans, D., and Stöwer, M. (2019). “Review and analysis of historical leakages from storage salt caverns wells”. Oil & Gas Science and Technology, 74: 27. DOI: https://doi.org/10.2516/ogst/2018093.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 329
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 200


سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب