Пласты карбонатных пород с трещинами и кавернами обладают высокой неоднородностью, со сложной структурой порового пространства и закономерностями фильтрации, что создаёт множество задач для анализа геонапряжённого состояния, выбора параметров закачки и добычи, а также оценки механической целостности. Для более точного понимания изменения геонапряжённого состояния в процессе эксплуатации газового хранилища в кавернозных карбонатных пластах, обеспечения механической целостности и повышения предельного давления был создан механистический модельный подход. Проведен анализ распределения напряжений и закономерностей четырёхмерного изменения геонапряжённого состояния, а также оценена механическая целостность различных сред. Результаты показывают: ① напряжение в трещинах и кавернах в кавернозных карбонатных пластах заметно отличается от однородных пластов, особенно на границах каверн наблюдаются минимальные значения напряжений; ② в кавернах происходят более резкие изменения порового давления и напряжений, что повышает вероятность сдвиговых или разрывных разрушений на границах каверн в процессе эксплуатации хранилища; ③ при добыче газа сдвиговые разрушения на границах каверн возникают в направлении минимального главного напряжения, при закачке — разрывные разрушения в направлении максимального главного напряжения; ④ в целом, кавернозные пласты более склонны к разрывным и сдвиговым разрушениям при закачке газа по сравнению с однородными пластами, а при добыче они более безопасны, хотя вокруг каверн чаще происходят сдвиговые разрушения. Полученные результаты могут служить теоретической и методологической основой для анализа геонапряжённого состояния и оценки механической целостности кавернозных карбонатных газовых хранилищ.

кавернозное хранилище; поток-твердое взаимодействие; механическая целостность; циклическая закачка и добыча; четырёхмерное геонапряжённое состояние