17593

17593

پيش بيني نشست سطحي نيروگاه زمين گرمايي مشكين شهر با استفاده از مدل هاي رياضي

كارشناسي ارشد

ژئوتكنيك

اسفند ماه 1395

دكتر نادر شريعتمداري

دكتر غلامرضا اسدالله فردي

عمران

چكيده انرژي زمين گرمايي يكي از انرژي هاي تجديدپذير است كه با استفاده از گرماي لايه هاي زمين به توليد انرژي مي پردازد. انرژي زمين گرمايي يكي از انرژي هاي دوستدار محيط زيست بوده، ليكن عاري از آسيب هاي زيست محيطي نبوده و يكي از مهمترين آثار زيست محيطي آن نشست هاي سطحي در سايت هاي بهره برداري است. از آنجا كه روش هاي ساده شده براي محاسبه نشست هاي سطحي در سايت هاي زمين گرمايي برگرفته از روش هاي محاسبه نشست در سايت هاي حفاري و بهره برداري از چاه هاي نفت مي باشد، روش هاي ارائه شده شامل اين دسته از روش هاي محاسباتي نيز مي شود. روش جديد ارائه شده براي محاسبه ي نشست در سايت هاي زمين گرمايي، روش مخزن – نشست مي باشد كه با استفاده از دو نرم افزار تاف 2 و آباكوس به مدلسازي نشست مي پردازد. از مزاياي اين روش مي توان شبيه سازي مخزن بصورت كاملا سه بعدي، امكان شبيه سازي جريان هاي زيرزميني،چند فازي و چند جزئي و بررسي تغييرات حرارتي و مكانيكي در مخازن زمين گرمايي را نام برد. صحت عملكرد اين مدل محاسباتي با نتايج بدست آمده از محاسبات روش استوانه اي كه خود روشي مبتني بر معادلات رياضي بوده و از روش مخزن-نشست قدمت بيشتري دارد بر روي نشست هاي سطحي سايت مشكين شهر ايران كه به تازگي مورد بهرهبرداري قرار گرفته مقايسه شده و به اثبات رسيده است. در انتها تحليل حساسيت انجام شده و تاثير پارامترهاي مشخصه زمين و تغييرات فشار و دما بر روي نشست هاي سطحي در اين سايت ارزيابي شده است. در ميان نتايج مي توان مشاهده نمود كه در اين سايت زمين گرمايي تغييرات دما در مخزن كنترل كننده ميزان نشست هاي سطحي است اما به دليل اينكه تغييرات دما در محدوده كمي رخ ميدهد نشست ها بيشتر از تغييرات فشار تاثير گرفته اند و تاثير تغييرات دما را ميتوان بيشتر در نتايج تحليل حساسيت مشاهده نمود، با تغيير مشخصات زمين (مانند ضريب تراكم پذيري، ضريب انبساط حرارتي و ضريب پواسون) ميزان نشست هاي سطحي در دامنه اي قابل توجه تغيير مي كند. اين نشست ها پس از 30 سال بهره برداري به كمتر از 30 سانتي متر محدود مي شوند. اين ميزان نشست منجر به آسيب چنداني براي ساختمان ها و سازه هاي موجود در سايت نخواهد شد. كلمات كليدي: انرژي زمين گرمايي، نشست هاي سطحي، سايت زمين گرمايي مشكين شهر، مدل مخزن- نشست، مدل شبكه استوانه اي

1396/04/17

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract According to the world`s energy problems these days, trends toward use of alternative energy has increased. Geothermal energy is one of the renewable energys that uses layers heat energy of earth's pays to energy production. Geothermal energy is one of the most environmental friendly energy sources, although not free from environmental damages. One of the most important environmental impacts is surface settlement at the exploitation of site. Since the simplified method to calculate, the subsidence on geothermal sites is retrieved from the method of calculating the settlement site drilling and operation of oil wells, Presented methods of computational methods will be included. In this research we present two improved method to calculate land subsidence in geothermal areas and then base on these methods a relyable way will be given to predict subsidences coused by geothermal activites. These new methods are presented a way for calculating subsidence in “Meshkin Shahr” or other geothermal sites which is a combination of two methods , Cylindrical method and subsidence-reservior which approach that using two modeling software TOUGH2 and ABAQUS deal to modeling of subsidence. Among the advantages of the new method presented fully three-dimensional reservoir simulation, allowing simulation of groundwater flow, multi-phase, multi-component and thermal and mechanical changes in geothermal reservoirs. The accuracy of the subsidence-reservoirs model compared with the results of the cylindrical method and has been proven. Finally, a sensitivity analysis has been performed and the characteristic parameters and changes in pressure and temperature on subsidence in this site has been eva​luated. From the results we can see in this geothermal site, temperature changes controls subsidence amount as well , a big range of changes in subsidence is created by changing the ground thermal and mechanical properties (such as compressibility factor, thermal expansion coefficient, and Poisson's ratio). One the other hand due to the small thermal changes in 30 years the subsidence is more coused from pressure. In addition, results showes that subsidence after 30 years operation going to be less than 30 cm. This amount of subcidence does not cause serious damage on the buildings and structures of the site.