Feinauflösung der Oberflächenverformungen eines Salzkavernengasspeichers mittels FS-InSAR und Analyse der raumzeitlichen Entwicklungseigenschaften

ZHANG Jiaji ,  

WU Hongan ,  

LIU Zhenzhen ,  

ZHANG Yonghong ,  

WANG Ziyu ,  

KANG Yonghui ,  

WEI Jujie ,  

摘要

In China bestehen erhebliche Widersprüche zwischen Angebot und Nachfrage von Erdgas sowie ein großer Bedarf an Spitzenlastregelung. Salzkavernenspeicher haben sich als entscheidende Infrastruktur zur Sicherung einer stabilen Gasversorgung etabliert. Das Kriechen von Salzgestein unter hohem Druck in Salzkavernenspeichern verursacht bedeutende Oberflächenverformungen, die die Sicherheit der Speicherbetriebe ernsthaft gefährden. Daher ist die präzise Erfassung von Oberflächenverformungen eine wichtige Voraussetzung für einen sicheren und stabilen Betrieb. Diese Studie basiert auf der FS-InSAR-Technologie (Full-Scattering InSAR) und nutzt 79 zeitliche Sentinel-1-Radaraufnahmen, um das Oberflächenverformungsfeld eines Salzkavernenspeichers von August 2021 bis August 2024 fein aufzulösen. Es wurden räumliche Unterschiede der Verformung analysiert und in Kombination mit Gasinjektions- und Förderdaten die zeitliche Entwicklung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass FS-InSAR hochpräzise und hochdichte Oberflächenverformungsdaten in Gebieten mit vielen Gewässern und Ackerflächen liefern kann, mit einer experimentellen Überwachungsdichte von 1121 Punkten/km² und einer vollständigen Pixelverformungsüberwachung außer über Wasserflächen. Die Validierung mit 28 Nivellierdaten ergab eine Standardabweichung von 2,9 mm/Jahr zwischen InSAR-Ergebnissen und Nivelliermessungen. Unterschiedliche Bereiche des Speichers zeigen differenzierte Verformungsmerkmale: Alte Kavernen weisen signifikantes Bodensenkungspotential mit maximalen Sinkraten von bis zu 82 mm/Jahr auf, während neue Kavernen geringere Senkungen (10-20 mm/Jahr) aufweisen, vermutlich aufgrund fortschrittlicher Kavernentechnologien wie Verwendung von Erdgas- und Stickstoff-Inhibierung zur Steigerung der Stabilität. Zeitlich zeigt die Oberflächenverformung eine deutliche Periodizität, stark korreliert mit der Injektions- und Förderaktivität: Anhebung während der Injektionsphase und Absenkung während der Förderphase. Diese Studie liefert wichtige Hinweise zur frühzeitigen Identifikation von Risikobereichen mit hoher Verformung im gesamten Speicher und unterstützt das wissenschaftliche Management der Gasinjektion und -förderung.

关键词

synthetische Aperturradarinterferometrie; Vollstreuungskörper; Salzkavernengasspeicher; Oberflächenverformung; Injektion und Förderung von Gas

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