一种盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法技术

本申请涉及一种盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法，包括以下步骤：提供盐岩，通过蠕变试验获取盐岩长期蠕变的变形参数；开展循环与蠕变的交替试验，通过交替试验获取多个交替试验结果，交替试验进行至恒定荷载与循环荷载的变形速率一致；根据多个交替试验结果，总结不同循环荷载对应的等效蠕变应力规律，通过数据拟合手段，建立等效关系式；选定蠕变本构模型，根据蠕变试验获取本构模型参数，在数值模拟软件中建立地质模型，选定本构模型，设定边界条件

【技术实现步骤摘要】
一种盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法


[0001]本申请涉及新型储能
，尤其涉及一种盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法
。

技术介绍

[0002]目前盐穴在储存石油和天然气方面已经非常成熟，全球在运行的地下盐穴天然气储气库就有
100
余座，运行年限也超过
50
年
。
盐穴石油，天然气储库的长期变形主要是针对长期恒定高压作用下的蠕变变形，由此积累的相关研究较多，相关理论和方法也较为成熟
。
盐穴压缩空气储库在循环荷载作用下的疲劳变形预测是一大难点，一般是利用疲劳模型计算获得，但模型总体复杂，参数众多，使用不便
。
目前，随着盐穴压气储能电站的逐年建设，亟需建立一种盐穴压缩空气储库长期变形的简便预测方法
。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种操作简易，能快速且较为准确的获得盐穴长期变形的盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法
。
[0004]根据本申请实施例提供的盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法，该方法具体包括如下步骤：
[0005]1)
提供盐岩，通过蠕变试验获取盐岩长期蠕变的变形参数；
[0006]2)
开展循环与蠕变的交替试验，通过交替试验获取多个交替试验结果，所述交替试验进行至恒定荷载与循环荷载的变形速率一致；
[0007]3)
根据多个交替试验结果，总结不同循环荷载对应的等效蠕变应力规律，通过数据拟合手段，建立等效关系式；
[0008]4)
选定蠕变本构模型，根据蠕变试验获取本构模型参数，在数值模拟软件中建立地质模型，选定本构模型，设定边界条件
、
赋予材料参数，形成蠕变计算模型；
[0009]5)
将需要计算的循环荷载根据关系式进行等效，获得对应等效应力，然后将等效应力施加至蠕变计算模型中，运行计算获得等效的蠕变变形，即循环荷载的长期变形
。
[0010]另外，本申请实施例提供的盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0011]在一种可选的方案中，所述步骤
1)
中，在所述蠕变试验前还包括对所述盐岩的预制备步骤，所述预制备步骤包括获取所述盐岩的盐岩岩心，以及对盐岩岩心的试样制备；
[0012]在进行所述蠕变试验时需以预设速率施加应力至指定恒定值，并以恒定应力开展所述蠕变试验
。
[0013]在一种可选的方案中，所述步骤
2)
中，所述循环与蠕变的交替试验包括：
[0014]以预设速率施加应力至指定值，施加循环荷载至试样进入稳定变形阶段，开展循环荷载与恒定荷载的交替变换，每个荷载时长相同；
[0015]在此期间，循环荷载条件保持不变，恒定荷载不断减小或增加，直至恒定荷载与循
也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义
。
[0033]应当理解，本文中使用的术语“和
/
或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，
A
和
/
或
B
，可以表示：单独存在
A
，同时存在
A
和
B
，单独存在
B
这三种情况
。
另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系
。
[0034]盐穴是压缩空气的理想储存空间，我国现阶段开展了多个盐穴压缩空气储能电站项目
。
压缩空气储能电站每天注采运行，因此盐穴内部面临着典型的循环荷载，并且电站设计年限一般为
30
‑
50
年，在长期循环荷载作用下盐穴的围岩变形事关电站的运行安全，因此，盐穴的长期变形预测至关重要
。
[0035]对此，本申请实施例提供了一种盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法，该方法主要于基于试验探究
、
规律总结和数值模拟三个步骤
。
[0036]试验分为蠕变试验和为恒定荷载与循环荷载的交替试验，蠕变试验目的是获取盐岩长期蠕变变形参数，循环交替试验是为了探究循环荷载等效的恒定荷载
。
[0037]为避免试样个体差异带来误差，交替试验在同一块试样上开展
。
当试样进入稳定变形后，开始循环荷载和恒定荷载的交替作用，每个荷载的时长一致，在交替变换期间，循环荷载保持不变，恒定荷载以一定规律进行变换，直到蠕变变形和疲劳变形速率一致，此恒定荷载即视作循环荷载的等效应力
。
这里的等效恒定荷载与循环荷载产生的长期变形规律一致，变形速率相同
(
图1所示
)。
[0038]在得到循环荷载的等效恒定应力后，利用较为成熟的蠕变变形数值计算方法获得循环荷载对应的长期变形
。
盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法具体包括如下步骤：
[0039]1)
提供盐岩，通过蠕变试验获取盐岩长期蠕变的变形参数；
[0040]2)
开展循环与蠕变的交替试验，通过交替试验获取多个交替试验结果，所述交替试验进行至恒定荷载与循环荷载的变形速率一致；
[0041]3)
根据多个交替试验结果，总结不同循环荷载对应的等效蠕变应力规律，通过数据拟合手段，建立等效关系式；
[0042]4)
选定蠕变本构模型，根据蠕变试验获取本构模型参数，在数值模拟软件中建立地质模型，选定本构模型，设定边界条件
、
赋予材料参数，形成蠕变计算模型；
[0043]5)
将需要计算的循环荷载根据关系式进行等效，获得对应等效应力，然后将等效应力施加至蠕变计算模型中，运行计算获得等效的蠕变变形，即循环荷载的长期变形
。
[0044]需要说明的是，上述步骤为初次开展循环计算的步骤，在已经获得盐岩的等效关系式和蠕变模型参数时，只需最后两步，获取循环荷载的等效应力后开展蠕变应力数值模拟计算即可
。
[0045]在一种可选的方案中，所述步骤
1)
中，在所述蠕变试验前还包括对所述盐岩的预制备步骤，所述预制备步骤包括获取所述盐岩的盐岩岩心，以及对盐岩岩心的试样制备；
[0046]在进行所述蠕变试验时需以预设速率施加应力至指定恒定值，并以恒定应力开展所述蠕变试验
。
[0047]在一种可选的方案中，所述步骤
2)
中，所述循环与蠕变的交替试验包括：
[0048]以预设速率施加应力至指定值，施加循环荷载至试样进入稳定变形阶段，开展循环荷载与恒定荷载的交替变换，每个荷载时长相同；
[0049]在此期间，循环荷载条件保持不变，恒定荷载不断减小或增加
(
如图2所示
)
，直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
提供盐岩，通过蠕变试验获取盐岩长期蠕变的变形参数；
2)
开展循环与蠕变的交替试验，通过交替试验获取多个交替试验结果，所述交替试验进行至恒定荷载与循环荷载的变形速率一致；
3)
根据多个交替试验结果，总结不同循环荷载对应的等效蠕变应力规律，通过数据拟合手段，建立等效关系式；
4)
选定蠕变本构模型，根据蠕变试验获取本构模型参数，在数值模拟软件中建立地质模型，选定本构模型，设定边界条件
、
赋予材料参数，形成蠕变计算模型；
5)
将需要计算的循环荷载根据关系式进行等效，获得对应等效应力，然后将等效应力施加至蠕变计算模型中，运行计算获得等效的蠕变变形，即循环荷载的长期变形
。2.
根据权利要求1所述的盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法，其特征在于，所述步骤
1)
中，在所述蠕变试验前还包括对所述盐岩的预制备步骤，所述预制备步骤包括获取所述盐岩的盐岩岩心，以及对盐岩岩心的试样制备；在进行所述蠕变试验时需以预设速率施加应力至指定恒定值，并以恒定应力开展所述蠕变试验
。3.
根据权利要求2所述的盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法，其特征在于，所述步骤
2)
中，所述循环与蠕变的交替试验包括：以预设速率施加应力至指定值，施加循环荷载至试样进入稳定变形阶段，开展循环荷载与恒定荷载的交替变换，每个荷载时长相同；在此期间，循环荷载条件保持不变，恒定荷载不断减小或增加，直至恒定荷载与循环荷载的变形速率一致
。4.
根据权利要求3所述的盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩月，马洪岭，刘宁，崔昊，陈平志，陈建林，高要辉，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：