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随着中国经济持续快速的发展,能源问题日益突出并成为制约中国经济和社会发展的重大问题。天然气从环保角度以及从经济角度来看,对于缓和与解决我国能源问题具有重大意义。地下储气库在天然气供大于求时将天然气注入地下,在天然气需求变大时将天然气采出,可有效调节我国的天然气供需平衡。新疆呼图壁地下储气库(HTBUGS)位于新疆呼图壁,是我国目前运行的最大的地下储气库,在地下储气库的用气调节过程中,注气和采气过程会影响到储气库周边的地表形变以及断层及储气层的应力应变状态,进而可能诱发地震。本文主要针对新疆呼图壁地下储气库随注采压力不规则变化状况下,利用已建成的储气库区形变监测网为基础,采用流动GPS观测技术、精密水准测量等技术,对测量数据进行分析,获取注采过程中随压力变化下储气库区地表的三维时空变化状态;同时结合有限元理论,根据气井压力、物理参数及区域地震地质、地球物理资料,利用ANSYS建立地下储气库三维有限元模型,对储气库进行为储气库的数值模拟分析,根据已有形变观测结果进行比对,评定有限元模型的可靠性。本文主要内容如下:(1)为覆盖整个储气库地区,又能较准确的反映随注采气过程地壳的动态形变响应。布设了由34个水准、GPS综合观测墩(观测墩均深埋于基岩相接)组成的储气库形变观测网,并在注采平衡期、采气期、注气期进行不同阶段的地表水平及垂直形变的野外观测,其中以东北的13个观测点为重点研究对象。(2)研究垂直方向形变平差理论与方法,有效处理野外观测数据,得出地表垂直变形范围及误差分布情况,科学合理解释形变结果。(3)气藏在注采过程中的压力差将改变气藏内部及其附近断层内的应力状态和介质属性,通过水准垂直及水平地表形变观测约束,结合水准、GPS边界约束,利用数值模型对地下储气库构造进行三维有限元动态模拟。(4)利用数值模拟的方法得出区域区域大范围的地表沉降规律,探讨储气库应力应变—形变之间的变化关系,评价储气库的稳定性,为研究区域的安全性运行提供支持,并对注采周期地下储气库的安全运营进行评价。