[发明专利]一种地下盐穴储氢库选址耦合数值模拟方法

权利要求书

1.一种地下盐穴储氢库选址耦合数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取待建立盐穴储氢库的区域的地质资料数据；

S2、三维建模及网格划分：根据所述地质资料数据，采用FLAC3D软件构建待建立单个盐穴储氢库的区域的地质模型并对地质模型划分计算网格；然后对所述地质模型中盐穴储氢库目标区域的外围区域进行计算网格加密处理，选择盐穴储氢库目标区域的内部边缘的一组计算网格为单独的网格；

S3、在所述地质模型的基础上构建并平衡初始耦合场，然后对所述地质模型中盐穴储氢库目标区域进行开挖模拟，得到开挖后的地质模型；

S4、将所述开挖后的地质模型导入TOUGH2MP软件中，并在TOUGH2MP软件中重置开挖后的地质模型中所述单独的网格的参数值；

S5、将FLAC3D软件中的应力模型与TOUGH2MP软件中的水力和热力模型进行耦合，模拟开挖后的地质模型中所述盐穴储氢库目标区域周围岩层的应力、水力、热力耦合行为过程，得到耦合模拟结果。

2.根据权利要求1所述的耦合数值模拟方法，其特征在于，步骤S1中所述待建立盐穴储氢库的区域为未开采盐矿；步骤S3中对所述地质模型中盐穴储氢库目标区域进行开挖模拟的开挖区域为盐穴储氢库目标区域中所述单独的网格的内部区域。

3.根据权利要求2所述的耦合数值模拟方法，其特征在于，步骤S4中，在TOUGH2MP软件中重置开挖后的地质模型中所述单独的网格的参数值的具体步骤为：增大所述单独的网格的体积至所述盐穴储氢库目标区域的实际体积，得到氢气网格；然后将氢气网格的孔隙度设置为0.999，渗透率设置为远大于周围盐岩的渗透率，氢气含气饱和度为1.0，其他参数的设置与氢气网格周围的计算网格相同。

4.根据权利要求3所述的耦合数值模拟方法，其特征在于，步骤S3中，所述初始耦合场包括初始地应力场、温度场和渗流场；在所述地质模型的基础上构建并平衡初始耦合场的具体步骤为：

（1）设置所述地质模型的约束边界，并施加上覆盖岩层压力；然后构建所述地质模型的初始地应力场、温度场和渗流场；

（2）进行初始地应力场、温度场和渗流场的平衡计算，然后将平衡后的包括重力、温度和孔隙压力的参数值输入到所述地质模型中每个计算网格中。

5.根据权利要求4所述的耦合数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

S51、初始化设置并同步更新FLAC3D和TOUGH2MP中的水力、热力参数初始值和模拟时间；然后在TOUGH2MP中对水力、热力参数进行模拟计算，同时在FLAC3D软件中对应力进行模拟计算；

S52、将步骤S51中TOUGH2MP软件每次牛顿迭代计算后得到的水力、热力参数值传至FLAC3D软件中进行应力的计算，得到应力的计算结果后分析并判断盐岩是否受损：若受损，则将FLAC3D软件中受应力改变引起的新的水力、热力参数值回传至TOUGH2MP软件中更新相应的水力、热力参数值并进行下一轮的牛顿迭代计算；若没有受损，则不回传至TOUGH2MP软件中，也即直接将TOUGH2MP软件中计算的水力、热力参数值进行下一轮的牛顿迭代计算；

S53、当耦合模拟最大时间达到步骤S51设置的模拟时间时，耦合模拟结束，得到耦合模拟结果。

6.根据权利要求5所述的耦合数值模拟方法，其特征在于，步骤S1中，所述地质资料数据包括：盖层顶板深度，盐层顶板深度，盐层总厚度，盐层夹层种类和厚度，盐岩平均密度，盖层、底板和夹层的平均密度，地面温度，温度梯度。

7.根据权利要求6所述的耦合数值模拟方法，其特征在于，步骤S51中所述水力参数包括孔隙度、渗透率、重力、孔隙压力、岩石孔隙饱和度中的至少一种；所述热力参数包括温度、比热容、导热系数中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的耦合数值模拟方法，其特征在于，步骤S53中，所述耦合模拟结果包括盐岩孔隙度、夹层渗透率、盐岩蠕变。