Introducción y objetivos

El artículo "A 2D stability analysis of the rock surrounding underground liquified natural gas storage cavern based on COMSOL Multiphysics" publicado por C. Zhang y colaboradores de prestigiosas corporaciones y Universidades Chinas en la revista “Energy Geoscience” de la editorial Elsevier, analiza la estabilidad de las rocas que rodean cavidades subterráneas de almacenamiento de gas natural licuado (liquefied natural gas, LNG). La Figura 1 muestra un almacenamiento subterráneo típico de LNG en roca de granito.

Figura 1. Almacenamiento subterráneo típico de LNG en roca de granito.

Los proyectos de almacenamiento subterráneo de LNG han crecido significativamente en los últimos años [2]. Estas cavidades pueden representar un papel crucial en la seguridad energética, pero su construcción enfrenta retos técnicos debido a las bajas temperaturas y las tensiones internas que pueden afectar la estabilidad de las rocas. Los autores de la investigación anteriormente citada utilizan COMSOL Multiphysics® para evaluar el comportamiento del almacenamiento geotérmico.

Método

Los investigadores desarrollaron un modelo numérico bidimensional en COMSOL Multiphysics® para investigar la influencia de varios factores, como la profundidad del almacenamiento geológico, la temperatura del LNG y la presión interna, en la estabilidad de las rocas. El modelo matemático incluyó ecuaciones para modelar el acoplamiento del estrés y la temperatura criogénica.

Resultados y conclusiones

Los resultados mostraron que la deformación de las rocas circundantes aumenta exponencialmente con el incremento de la profundidad de enterramiento de la cavidad. Por otro lado, la deformación de las rocas circundantes disminuye con la reducción de la temperatura del LNG, lo que sugiere que temperaturas más bajas favorecen la estabilidad. La Figura 2 muestra el desplazamiento producido después de inyectar LNG a distintas temperaturas. También se encontró que, al aumentar la presión, la se redujeron las deformaciones. El estudio concluyó que la profundidad de enterramiento, la temperatura del gas y la presión interna son factores clave para garantizar la seguridad de las cavidades. El uso de COMSOL Multiphysics permite realizar simulaciones detalladas y precisas teniendo en cuenta la interacción entre factores térmicos y mecánicos, facilitando la evaluación detallada y optimización de parámetros clave de la estabilidad de las rocas en cavidades de almacenamiento subterráneo de LNG.

Figura 2. Desplazamiento producido después de la inyección de LNG a las temperaturas de (a) -162°C, (b) −192 °C, y (c) −222 °C.

Referencias

[1] C. Zhang, P. Duan, Y. Cheng, N. Chen, H. Huang, F. Xiong, S. Dong. A 2D stability analysis of the rock surrounding underground liquified natural gas storage cavern based on COMSOL Multiphysics, Energy Geoscience (2024), 5, 100301.
[2] P. MacGillis-Falcon. As LNG industry booms, salt caverns converted into massive underground gas storage facilities, Oil & Gas Watch 2024.