一种盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法与流程

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。

背景技术：

1、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

1、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。

2、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：

3、1)提供盐岩，通过蠕变试验获取盐岩长期蠕变的变形参数；

4、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；

5、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；

6、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；

7、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。

8、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：

9、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；

10、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。

11、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：

12、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；

13、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。

14、在一种可选的方案中，在所述循环与蠕变的交替试验中，所述循环荷载保持的压力与盐穴压缩空气储库的初步设计压力相同，所述恒定荷载由初步设计压力的最大值逐步线性减小，且每次减小的荷载为0.2mpa，每次交替变换的试验时长为1h。

15、在一种可选的方案中，所述步骤3)中，在建立所述等效关系式时，所述等效关系式可假定为循环最大应力减小0.2倍应力幅值，即：

16、σe＝σmax-0.2(σmax-σmin)；

17、式中，σmax表示循环的上限应力，σmin表示循环的下限应力，σe表示循环的等效应力。

18、在一种可选的方案中，所述步骤4)具体包括如下步骤：

19、选定norton蠕变本构模型，根据蠕变试验获取模型参数a和n数值，在flac3d软件中建立地质模型，选定改蠕变本构模型，设定边界条件、赋予材料参数，形成蠕变计算模型：

20、式中，为蠕变速率，a为材料常数，n为应力指数，为偏应力张量，σ*为单位应力值。

21、本申请实施例的有益效果在于：

22、本申请实施例中的盐穴压缩空气储库长期疲劳变形预测方法基于成熟的蠕变模型，将循环荷载等效为恒定荷载来计算腔体长期变形，整个预测方法简单易操作，能快速且较为准确的获得盐穴长期变形。

23、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

技术特征：

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：

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；

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：

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，其特征在于，在所述循环与蠕变的交替试验中，所述循环荷载保持的压力与盐穴压缩空气储库的初步设计压力相同，所述恒定荷载由初步设计压力的最大值逐步线性减小，且每次减小的荷载为0.2mpa，每次交替变换的试验时长为1h。

5.根据权利要求1-4中任一项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3)中，在建立所述等效关系式时，所述等效关系式可假定为循环最大应力减小0.2倍应力幅值，即：

6.根据权利要求5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4)具体包括如下步骤：

技术总结
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、赋予材料参数，形成蠕变计算模型；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，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。

技术研发人员：韩月,马洪岭,刘宁,崔昊,陈平志,陈建林,高要辉
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15