岩盐在储存中的热力学行为综述

盐洞是理想的理想储层，因此被广泛用于季节性天然气储存。岩盐确实是此类作业的理想介质，因为它很容易渗漏，因此洞室施工相对简单，但它也具有韧性，这降低了完整性和稳定性问题的风险。虽然降低了，但风险仍然存在，即由热应力或疲劳引起的脆性变形可能导致洞穴壁破裂，或韧性变形（蠕变）可能导致洞穴关闭。

气体存储的操作考虑完全不同取决于存储目的：季节性气体储存，洞穴通常只清空和填满一次，而能源存储，或临时存储二氧化碳，洞穴可能清空和填补每小时一次。可以通过修改洞穴内的操作压力和洞穴内外的气体通量来管理相关的风险。为了正确评估这些风险，需要了解每种情景的相关压力和温度条件下岩盐变形的基本机制及其对渗透性和岩室稳定性的影响。编译 陈讲运

本研究整理并回顾了大量的文献，涵盖了不同的时空尺度，这对UGS盐洞穴的使用非常重要，从岩盐形成和颗粒尺度力学，到储层尺度和操作考虑。在储层规模上，重点是更频繁的气体循环，这与能量储存（氢气和压缩空气）和二氧化碳的临时储存更相关。最后，我们强调了在盐变形的基本机制中仍然存在一些知识差距的地方，并就如何利用实验室实验来解决这些问题提出了一些建议。

介绍

减缓气候变化需要向低碳经济转型（IPCC，2014年）。要实现《巴黎协定》和联合国可持续发展目标7、9和13中规定的目标，将要求能源和重工业都要快速改变，这是一个挑战，并将在未来几年实现。虽然一段时间以来一直关注能源生产的脱碳，但迄今为止，能源密集型和大型二氧化碳排放的重工业（如石油和天然气、钢铁、水泥和废物处理）的脱碳化进展相对较小。

这些行业对全球经济具有至关重要的战略意义，因此，在这些行业中实施低碳解决方案，如碳捕获利用和储存（CCUS），具有全球重要性。此外，尽管通过发展可再生能源技术，在使能源部门脱碳方面取得了重大进展，但许多这些技术只能间歇性地提供能源。然后，它们需要与储能解决方案相结合，以满足需求。创新的储能解决方案，如压缩空气储能（CAES），已经运行了多年，但规模相对较小。这样的解决方案，以跟上间歇性可再生能源技术的推出，满足能源需求的波动。

这些解决方案意味着地下是否会重新增加使用。事实上，地壳的浅层深度不仅是地球能源储层所在的地方，也是可以设计大型、高能量密度存储的地方（图1）。在盐洞内储存液体（压缩空气、氢气和天然气）是最有希望的地下储存方案之一(Parkes等，2018；Caglayan等，2020及其参考文献）。岩盐具有高可溶性，对气体不渗透，除非应变率非常高，否则会通过蠕变和流动而不是脆性变形形成或断裂而变形（Parkes et al. 2018）。在这种情况下，了解岩盐对广泛的（水/化学）热机械加载场景的响应，对于工程设计、操作和潜在的相关风险管理和缓解至关重要。这种地下基础设施还可以为二氧化碳提供临时存储解决方案，通过为延迟永久存储或Power-toX应用程序引入季节性缓冲能力，为广泛的工业集群增加灵活性。

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