مدل سازي عددي رفتار پرده آب بند در مغارهاي ذخيره سازي نفت خام

چكيده
در چند دهه اخیر ذخیرهسازی نفت خام و دیگر مشتقات آن در مغارهای زیر زمینی به دلایل گوناگون در کانون توجه کشورهایمختلف بوده است. از دیدگاه اقتصادی، ایمنی، امنیتی، زیست محیطی و عملکردی مغارهای سنگی به نسبت مخازن سطحی گزینهبرتری محسوب میشوند. پایداری مکانیکی مغار و کنترل نشت مواد هیدروکربوری به عنوان دو چالش عمده در خصوص طراحی وساخت مغار سنگی بدون پوشش محسوب می شوند البته کنترل نشت مواد هیدروکربوری به نسبت پایداری مکانیکی مغار مسئلهناشناخته تری است و شاید مهمترین مساله در بحث ذخیره سازی زیر زمینی نفت و گاز جلوگیری از نشت نفت به بیرون از مغار دخیرهمی باشد. کنترل نشت مواد هیدروکربوری در مغارهای بدون پوشش، با بهرهگیری از جریان آب زیرزمینی انجام می شود. به این گونه کهاگر آب با فشار مناسب در داخل ریزترک ها، درزه ها و سایر ناپیوستگی های سنگی به داخل مغار در جریان باشد، مانع از نشت موادهیدروکربوری به خارج از مغار می گردد. استفاده از این تکنیک مستلزم این است که فشار آب در توده سنگ اطراف مغار از فشار موادهیدروکربوری ذخیر هشده در داخل مغار بیشتر باشد. با همین استدلال استفاده از پرده آب بند به عنوان روش رایج در کنترل نشت درجهان پذیرفته شده است. با توجه به اهمیت بررسی رفتار توامان هیدرو - مکانیکی توده سنگ در مغار های سنگی ذخیره سازی نفتخام در این مقاله با استفاده از روش عددی المان مجزا به ارزیابی و تحلیل این موضوع پرداخته شده است. با توجه به نامشخص بودنمکان مغارهای زیرزمینی به منظور مطالعه موردی در این مطالعه از توده سنگ ساختگاه سد شمیل استفاده شده است و هندسه مدل بااستفاده از داده های برداشته شده صحرایی از شکستگی ها موجود در سطح توده سنگ موجود در اطراف سد شمیل و با کمک از روششبکه شکستگی های مجزا ( DFN ( ساخته شده است. خصوصیات مکانیکی توده سنگ با توجه مطالعات قبلی انجام شده برای تودهسنگ این سد در مدل سازی لحاظ شده است. توزیع فشار آب زیر زمینی و نرخ جریان سیال برای فشارهای مختلف در پرده آببررسی و مشخص شده است که بدون اجرا پرده آب امکان آب بندی مغار و کنترل نشت مواد هیدروکربوری میسر نیست. جریان آبورودی به داخل مغار، تغییر شکلها و پایداری مغار توسط شبیه سازی عددی بدست آمده است که با افزایش فشار آب در پرده آب بندنرخ جریان آب زیرزمینی ورودی به مغار نیز افزایش می یابد. مقادیر بدست آمده از مدل سازی عددی با روابط تجربی ارائه شده در اینخصوص مقایسه شده است. مقادیر تخمین زده شده برای نرخ جریان آب زیر زمینی و نشت تاج مغار در روش عددی با روابط تجربیارائه شده در این خصوص مقایسه شده است که مقادیر نتایج شبیه سازی کمتر از مقادیر بدست آمده از روابط تجربی است. در این مطالعه لزوم تحلیل رفتار توامان هیدرو مکانیکی توده سنگ برای فعالیت های مهندسی نظیر این مسئله مشخص شده است.

واژه هاي کليدي:

مغارهای بدون پوشش . پرده آب . رفتار توامان هیدرو مکانیکی . شبکه شکستگی مجزا

سومین کنفرانس منطقه ای و دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

مدل سازي عددي رفتار پرده آب بند در مغارهاي ذخيره سازي نفت خام

چكيده
در چند دهه اخیر ذخیرهسازی نفت خام و دیگر مشتقات آن در مغارهای زیر زمینی به دلایل گوناگون در کانون توجه کشورهایمختلف بوده است. از دیدگاه اقتصادی، ایمنی، امنیتی، زیست محیطی و عملکردی مغارهای سنگی به نسبت مخازن سطحی گزینهبرتری محسوب میشوند. پایداری مکانیکی مغار و کنترل نشت مواد هیدروکربوری به عنوان دو چالش عمده در خصوص طراحی وساخت مغار سنگی بدون پوشش محسوب می شوند البته کنترل نشت مواد هیدروکربوری به نسبت پایداری مکانیکی مغار مسئلهناشناخته تری است و شاید مهمترین مساله در بحث ذخیره سازی زیر زمینی نفت و گاز جلوگیری از نشت نفت به بیرون از مغار دخیرهمی باشد. کنترل نشت مواد هیدروکربوری در مغارهای بدون پوشش، با بهرهگیری از جریان آب زیرزمینی انجام می شود. به این گونه کهاگر آب با فشار مناسب در داخل ریزترک ها، درزه ها و سایر ناپیوستگی های سنگی به داخل مغار در جریان باشد، مانع از نشت موادهیدروکربوری به خارج از مغار می گردد. استفاده از این تکنیک مستلزم این است که فشار آب در توده سنگ اطراف مغار از فشار موادهیدروکربوری ذخیر هشده در داخل مغار بیشتر باشد. با همین استدلال استفاده از پرده آب بند به عنوان روش رایج در کنترل نشت درجهان پذیرفته شده است. با توجه به اهمیت بررسی رفتار توامان هیدرو - مکانیکی توده سنگ در مغار های سنگی ذخیره سازی نفتخام در این مقاله با استفاده از روش عددی المان مجزا به ارزیابی و تحلیل این موضوع پرداخته شده است. با توجه به نامشخص بودنمکان مغارهای زیرزمینی به منظور مطالعه موردی در این مطالعه از توده سنگ ساختگاه سد شمیل استفاده شده است و هندسه مدل بااستفاده از داده های برداشته شده صحرایی از شکستگی ها موجود در سطح توده سنگ موجود در اطراف سد شمیل و با کمک از روششبکه شکستگی های مجزا ( DFN ( ساخته شده است. خصوصیات مکانیکی توده سنگ با توجه مطالعات قبلی انجام شده برای تودهسنگ این سد در مدل سازی لحاظ شده است. توزیع فشار آب زیر زمینی و نرخ جریان سیال برای فشارهای مختلف در پرده آببررسی و مشخص شده است که بدون اجرا پرده آب امکان آب بندی مغار و کنترل نشت مواد هیدروکربوری میسر نیست. جریان آبورودی به داخل مغار، تغییر شکلها و پایداری مغار توسط شبیه سازی عددی بدست آمده است که با افزایش فشار آب در پرده آب بندنرخ جریان آب زیرزمینی ورودی به مغار نیز افزایش می یابد. مقادیر بدست آمده از مدل سازی عددی با روابط تجربی ارائه شده در اینخصوص مقایسه شده است. مقادیر تخمین زده شده برای نرخ جریان آب زیر زمینی و نشت تاج مغار در روش عددی با روابط تجربیارائه شده در این خصوص مقایسه شده است که مقادیر نتایج شبیه سازی کمتر از مقادیر بدست آمده از روابط تجربی است. در این مطالعه لزوم تحلیل رفتار توامان هیدرو مکانیکی توده سنگ برای فعالیت های مهندسی نظیر این مسئله مشخص شده است.

واژه هاي کليدي :

مغارهای بدون پوشش . پرده آب . رفتار توامان هیدرو مکانیکی . شبکه شکستگی مجزا

دوازدهمين کنفرانس تونل ایران (1396)

بررسی خصوصیت هیدرولیکی تود هسنگ با استفاده از اتومات سلولی و در نظر گرفتن همسایگی المانها- مطالعه موردی مغار نیروگاه سیاه بیشه

بخش عمده ای از سازه های زیرزمینی در توده سنگهای شکسته قرار دارند و با توجه به اینکه شکستگی ها مسیرهای اصلی عبور جریان در توده سنگ ها هستند، فهم رفتار هیدرولیکی توده سنگ حائز اهمیت است. در این مقاله، رفتار هیدرولیکی توده سنگ درزدار به کمک روش اتومات سلولی در شرایط جریان آشفته مدلسازی شده است . روش اتومات سلولی، قابلیت زیادی در مدلسازی پدیده های فیزیکی پیچیده نظیر جریان سیال از توده سنگ متخلخل دارد. در این مقاله با استفاده از اتومات سلولی، شبکه کانالی در توده سنگ درزدار ساخته شد و بر اساس شبکه کانالی ساخته شده، جریان ورودی آب به داخل مغار محاسبه شد. مطالعه موردی به منظور اعتبارسنجی روش ارائه شده در مغار ترانسفورمر نیروگاه سیاه بیشه انجام شده است . به کمک اتومات سلولی مسیریاب، شبکه کانالی و شکستگ یهای هادی جریان مشخص شد و دبی جریان ورودی به داخل مغار محاسبه شد. نتایج به دست آمده از روش اتومات سلولی با داد ههای اندازه گیری شده و نتایج روش آماری مقایسه شد و مشخص شد که روش اتومات سلولی دارای خطای کمی است در حالی که روش آماری، دبی جریان را بیشتر از مقدار اندازه گیری، برآورد می کند و خطای آن بیشتراز روش اتومات سلولی است.

 واژه های کلیدی :

جریان درز، رفتار هیدرولیکی، شبکه شکستگی مجزا، مغار، اتومات سلولی

نویسندگان :

سمانه ضیائپور

صیاد قربانی

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران سال (1390)

مدل سازی جریان سیال در توده سنگ با استفاده از مفهوم شبکه شکستگی مجزا و با تکیه بر توسعه کد محاسباتی FNETF

در بسیاری از ساختارهای زمین شناسی رفتار هیدرولیکی توده سنگ توسط شکستگی ها کنترل می شود و برآورد آن نیازمند فهم مناسبی از رفتار هیدرولیکی شبکه شکستگی ها است. در این مقاله مدل سازی رفتار هیدرولیک توده سنگ دارای شکستگی با استفاده از مفهوم شبکه شکستگی مجزا مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور، یک کد محاسباتی تحت عنوان FNETF برای ساخت شبکه شکستگی مجزا و تحلیل جریان آرام در شبکه شکستگی توسعه داده شده است. در ادامه با استفاده از داده های میدانی مربوط به وضعیت شکستگی ها و آب زیرزمینی اطراف مغارنیروگاه پروژه سیاه بیشه، دبی جریان آب ورودی به کیلومتر 071 + 0 تا 085 + 0 مغار نیروگاه بااستفاده از کد محاسباتی FNETF شبیه سازی شده که نتایج این شبیه سازی ها با مقادیر واقعی تطابق خوبی را نشان می دهد. بنابراین روش شبکه شکستگی مجزا برای آنالیز جریان سیال درمحیط های ناپیوسته قابل به کارگیری بوده و نتایج مناسبی از مدل سازی رفتار هیدرولیکی توده
سنگ را ارائه م یکند.

واژه های کلیدی:

شبکه شکستگی مجزا، شبیه سازی جریان آب، شکستگی های سنگی، دهانه هیدرولیکی، سیاه بیشه، . FNETF

نویسندگان :

مرتضی جوادی اصطهباناتی 

مصطفی شریف زاده

چهارمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران (سال 1390)