تحلیل پایداری مغارهای سنگی بدون پوشش ذخیره‌سازی زیرزمینی نفت در سازند آسماری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مکانیک ‌سنگ، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‌های فنی دانشگاه تهران، ایران

چکیده

یکی از روش‌های ذخیره‌سازی زیرزمینی نفت، ذخیره‌سازی در مغارهای سنگی بدون پوشش می‌باشد. پایداری مغار و کنترل نشت سیال از مهم‌ترین مسائل در ذخیره‌سازی زیرزمینی هستند. حفظ ایمنی سازه حین ساخت و بهره‌برداری و همچنین ممانعت از نشت نفت ذخیره‌شده از نتایج عمده و اصلی پایداری یک سازه می‌باشند؛ بنابراین تحلیل پایداری مغار از بخش‌های مهم روند طراحی، ساخت و بهره‌برداری آن خواهد بود. برای این منظور، در این تحقیق عوامل مختلف مؤثر بر پایداری مغار تعیین و بررسی شدند. بررسی‌ها نشان داد که به‌منظور انجام یک تحلیل پایداری قابل‌اطمینان و کاربردی، روندی مناسب و کلی صرف‌نظر از نوع روش عددی مورد استفاده، نیاز خواهد بود. بنابراین، علاوه بر بررسی عوامل مؤثر بر پایداری، روندی برای تحلیل پایداری مغارهای بدون پوشش بیان شده است. در ادامه تحلیل پایداری یک نمونه از مغارهای سنگی بدون پوشش در سازند آسماری با استفاده از روش‌های عددی انجام شده است. برای مدل‌سازی مغار از اطلاعات ژئوتکنیکی و زمین‌شناسی مهندسی و عمومی استفاده شده است. هدف از مدل‌سازی انجام شده، پیش‌بینی میزان تغییرشکل و جابه‌جایی رخ داده در طی حفاری و سپس طراحی سامانه نگهداری متشکل از پیچ‌سنگ و شاتکریت برای محدودسازی جابه‌جایی و تغییرشکل است. همچنین در پایان، ارزیابی حساسیت چندین پارامتر تأثیرگذار بر روی پایداری مغار و طراحی سامانه نگهداری انجام شده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Stability Analysis of Unlined Rock Caverns for Underground Oil Storage in Asmari Formation

نویسندگان [English]

  • Mohammad Heidarizadeh
  • Sanaz Kasebi
  • Reza Zarghami
School of Mining Engineering, National Plan of Underground Oil and Gas Storage, The University of Tehran, Iran
چکیده [English]

Storing in unlined rock caverns is regarded as one of the major ways of underground oil storage where cavern stability and oil leakage are the most crucial parameters to be concerned. The stability assurance of the cavern can lead to safety of the underground structure during and after construction as well as preventing the oil leakage phenomenon. Therefore, stability assessment of the structure is considered as one of the most important parts of design, construction and operation. Thus, the important parameters affecting the stability of the cavern were recognized and discussed in this paper. It was determined that a suitable algorithm, independent of numerical methods, is required in order to conduct a reliable and applicable stability analysis. Accordingly, in addition to recognition of affecting parameters, an algorithm was introduced for stability assessment of unlined rock caverns. A case of a stability analysis for unlined rock caverns in Asmari formation via numerical methods is discussed. Geotechnical, geology and engineering geology information was employed for numerical modeling purposes. Prediction of deformation and displacement magnitude during excavation, and subsequently designing a support system consisting of rock bolt and shotcrete based on these predictions were the objectives of modeling. Finally, the sensitivity analysis of the important parameters on cavern stability and the designing support system was carried out.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Underground Oil Storage
  • Unlined Rock Caverns
  • Stability Analysis
  • Asmari Formation
  • Oil Leakage Control

[1]. Lu M., “Rock engineering problems related to underground hydrocarbon storage,” Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering,2(4): pp. 289-297,2010##

[2]. Lee Y. N., Suh Y. H., Kim D. Y. and Jue K. S., “Stress and deformation behaviour of oil storage caverns during excavation,” International Journal of Rock Mechanics & Mining Science, Vol. 34, No. 3-4, pp. 305–305, 1997.##

[3]. Abdollahipour A. and Ghannadshirazi H., “Stability analysis and determination of rock pillar between two adjacent caverns in different regions of Asmari formation in Iran,” International Journal of Mining Science and Technology, Vol. 24, Issue 5, pp. 593-596,2014.##

[4]. Aisenstein B., Denekamp S., Hayati G. and Tsur-Lavie Y., “Experimental and theoretical studies concerning the stability of oil-storage caverns excavated in chalk, Storage in Excavated Rock Caverns,” Rockstore 77, pp. 283-288,1977.##

[5]. ا.لادریان، نقش ساختارهای سنگی در ژئوتکنیک از دیدگاه مکانیک سنگ، چاپ اول، 1387.##

[6]. جلالی‌فر ح.، مکانیک سنگ: معدن، تونل، مکانیک سنگ، عمران، نفت، مؤسسه انتشارات ستایش، چاپ اول، 1392.##

[7]. Hui Chen, “A study of tunnel stability with special reference to the effect of the stress field environment,” Thesis Submitted to the University of Nottingham for the Degree of Doctor of Philosophy, 1992.##

[8]. Naithani A., “Underground rock caverns for strategic crude oil storage in India- nature of studies, design and construction,” Current Science(Bangalore), Vol. 103, No. 5, pp. 490-469, Sep. 2012.##

[9]. Usmani A., Nanda A., Mandal A. and Jain S. K., “Interaction mechanism between two large rock caverns,” International Journal of Geomechanics, Vol. 15, No. 1, Feb. 2014.##

[10]. Kim H. M., Park D., Ryu D. W., Song W. K. , “Parametric sensitivity analysis of ground uplift above pressurized underground rock caverns,” Engineering Geology, Vol. 135–136, pp. 60–65, 15 May 2012.##

[11]. Hong wen J., Zhong yu Z. and Guo-an X., “Study of electromagnetic and acoustic emission in creep experiments of water-containing rock samples,” Journal of China University of Mining and Technology, Vol. 18, No 1, pp 42-45, 2008.##

[12]. Misra A. K. and Murrell S. A. F., “An experimental study of the effect of temperature and stress on the creep of rocks. Geophysical Journal International,” Vol. 9. No. 5, pp. 509-535, 1965.##

[13]. Amadei B. and Stephansson O., “Rock stress and its measurement,” Springer, 1997.##

[14]. Hoek E., Kaiser P. K., and Bawden W. F., “Support of underground excavations in hard rock,” CRC PreS, 2000.##

[15]. Wang Z., Li S., and Qiao L., “Design and test aspects of a water curtain system  for underground oil storage caverns in China,” Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 48, pp. 20-34, 2015.##

[16]. Lee C. I., and Song J. J, “Rock engineering in underground energy storage in Korea, Tunnelling and underground space technology,”  Journal Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 18, No.5, pp. 467-483, 2003..##