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研究生: 張寶賢
Chang, Pao-Hsien
論文名稱: 以有限元素法分析永和山潛在場址二氧化碳地質封存行為之研究
Investigating the CO2 Geological Sequestration Behaviors in Yunghoshan Potential Site Using Finite Element Method
指導教授: 吳建宏
Wu, Jian-Houng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 126
中文關鍵詞: 二氧化碳地質封存有限元素法永和山構造
外文關鍵詞: Finite element method, CO2 geological sequestration, Yunghoshan anticline structural
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  • 二氧化碳地質封存的封存方式是將超臨界二氧化碳注入地層構造內部,藉由構造封存的封存機制將二氧化碳長期被封存於岩層內部。因將超臨界二氧化碳注入岩層的過程中,岩層內部的孔隙壓力會上升,可能會引發岩層的破壞或斷層再活動的可能性,因此需考慮孔隙壓力上升的行為。
    因為背斜構造形狀複雜且各岩層的材料特性均不一樣,不易直接計算岩層孔隙壓力上升行為,因此本研究藉由利用ABAQUS軟體建立二維永和山背斜構造並進行數值分析求解,了解岩層受流體注入後孔隙壓力上升行為與有效應力下降的情況。
    因為蒐集各岩層參數之後,上福基砂岩、東坑層砂岩、觀音山砂岩的材料參數仍有缺少,因此到野外取樣回實驗室做岩石物性與力學行為的試驗。
    根據本研究結果,孔隙壓力的上升主要與流體注入量與岩石的滲透係數相關,分析時將於不同樣的注入量注入於桂竹林層、上福基層、東坑層比較孔隙壓力上升行為。結果顯示桂竹林層孔隙壓力上升較為明顯,而孔隙水壓上升行為又均聚集在注入口附近,斷層帶的孔隙壓力上升較不明顯。

    CO2 Geological Sequestration is the method to store the CO2 in Geological structure. By using the Structural trapping, CO2 will be stored in formation for long time. Because of pore pressure will go up in the formation during CO2 injection. It possibility made the rock destroy or the fault reactivation. Therefore we need to investigate the relation between the pore pressure and injecting.
    Due to the shape of anticline structural is very complication. And the material properties are very complication in anticline structural. It is not easy to compute the pore pressure during CO2 injection. This case use ABAQUS, a software for nonlinear finite element analysis, to analyze the reaction of pore pressure during CO2 injection.
    After collection the material parameters, there are some parameters still incomplete such as Shangfuchi sandstone, Tunkeng formation and Guanyinshang formation. Therefore collected some outcrop from Miaoli and Hsinchu. By triaxial compression test establish Mohr-Coulomb criterion.
    According to the result, pore pressure is decided by permeability and injection rate. This model injects different discharge in Shangfuchi sandstone, Tunkeng formation and Kueichulin formation.

    第一章 緒論 1 1-1 研究背景 1 1-2 研究目的 3 1-3 研究流程 4 第二章 文獻回顧 6 2-1 二氧化碳封存方式 6 2-2 二氧化碳封存的機制 12 2-3 超臨界二氧化碳 15 2-4 斷層泥介紹 17 2-5 現地應力推估 23 2-6 岩石材料的破壞準則 28 2-7 永和山背斜岩層介紹 31 第三章 研究場址與試驗材料 39 3-1 研究場址介紹 39 3-2 研究材料 43 3-3 取樣地點 46 3-4 試體製作 48 第四章 實驗方法與模擬方法 49 4-1 岩石試驗 49 4-2 有限元素軟體介紹 56 4-3 數值模擬程式與模擬方法 63 第五章 岩石試驗結果 72 5-1 岩石基本物性 72 5-2 超音波試驗 73 5-3 岩石單軸壓縮試驗 75 5-4 三軸壓縮試驗 80 第六章 數值分析結果 87 第七章 結論與建議 102 7-1 結論 102 7-2 建議 103 參考文獻 104 附錄一 口試委員問題與建議答覆表 111 附錄二 ABAQUS INPUT 114

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    下載圖示 校內:2021-09-01公開
    校外:2021-09-01公開
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