地下水封油庫的工程特點(diǎn)及相關(guān)探討

地下水封油庫的工程特點(diǎn)及相關(guān)探討摘要：將石油儲存于地下水封洞庫是建設(shè)大型石油儲備基地的重要發(fā)展方向。由于建設(shè)地下水封儲油洞庫的地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)和施工的復(fù)雜性,為滿足建設(shè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性,需要綜合考慮水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等問題。本文特別對油罐間距較近時(shí)需引入人工注水通道問題提出了相應(yīng)認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：地下水封石油洞庫，人工注水通道，工程地質(zhì)。

1引言：

我國石油、天然氣、液化氣的消耗量在今后相當(dāng)長的一個(gè)時(shí)期內(nèi)將持續(xù)增長。對于我國這樣一個(gè)石油進(jìn)口依賴度已經(jīng)超過50%的國家，按照國際能源署（IEA）90天石油消耗量的石油儲備庫容要求，在建成總庫容為1600×104m3的一期地面石油戰(zhàn)略儲備庫之后，我國還將實(shí)施二期和三期石油戰(zhàn)略儲備工程。在已經(jīng)著手實(shí)施的國家二期戰(zhàn)略儲備庫中，地下水封洞庫和鹽穴儲油洞庫已列入其中。這標(biāo)志著地下水封庫和鹽穴庫將成為今后石油戰(zhàn)略儲備庫建設(shè)的一個(gè)發(fā)展方向，同時(shí)，也為我國油氣儲運(yùn)界帶來了發(fā)展機(jī)遇和技術(shù)挑戰(zhàn)。

2地下水封石洞油庫儲油原理[2]：

地下水封石洞油庫儲存原油應(yīng)具備兩個(gè)條件:一是巖石堅(jiān)硬完整，地質(zhì)構(gòu)造簡單;二是處于穩(wěn)定的地下水位以下適當(dāng)?shù)纳疃?，以保證油品不滲不漏。在洞室開挖前，地下水通過節(jié)理裂隙等滲透到巖層的深部并完全充滿巖層空隙，當(dāng)儲油室開挖形成后，周圍巖石中的裂隙水就向被挖空的洞室流動，在洞室中注人油品后，油品周圍會存在一定的壓力差，因而在任一油面上水壓力都大于油壓力，使油品不能從裂隙中漏走，從而達(dá)到將所儲油品封在洞內(nèi)的目的，同時(shí)利用油比水輕以及油水不能混溶的性質(zhì)，流入洞內(nèi)的水則沿洞壁匯集到洞室底部形成水床，可通過油水界面檢測儀監(jiān)視其液位，待達(dá)到一定高度時(shí)，用裝在洞內(nèi)的浸沒式水泵將水排出洞外。

3地下儲油庫選址基本原則：

地下儲油庫選址首先必須要滿足兩個(gè)基本的地質(zhì)條件:一是巖體的完整性,即應(yīng)選出無深性斷層和斷裂、裂隙不甚發(fā)育的結(jié)晶巖體,以保證有足夠的可用巖體范圍;二是密封,即滿足必要的水封條件。

其次,還要結(jié)合我國國情,因地制宜,根據(jù)我國規(guī)劃建設(shè)地下儲油庫的需求和特點(diǎn),考慮以下外部依托條件.

(1)根據(jù)擬建儲油庫的建庫地帶及周圍可供應(yīng)地區(qū)對今后石油的戰(zhàn)略儲備量需求,確定適宜的地理位置和儲油庫的規(guī)模。

(2)優(yōu)良的海港和相應(yīng)規(guī)模的碼頭設(shè)備。儲備油品品種主要是進(jìn)口原油,庫址選擇應(yīng)考慮現(xiàn)有良好海港,可接納大噸位(20×104~30×104t以上)的油輪,并有良好的原油碼頭設(shè)備。

(3)靠近國家大型進(jìn)口原油加工基地。

(4)建庫費(fèi)用經(jīng)濟(jì)合理。起步階段在沿海地區(qū)選擇若干地點(diǎn)建設(shè)儲備基地;中遠(yuǎn)期規(guī)劃除沿海外,應(yīng)結(jié)合俄羅斯原油和哈薩克斯坦原油的進(jìn)口情況,在東北和西北內(nèi)陸地區(qū)管道運(yùn)輸樞紐站附近選擇地點(diǎn)。

(5)儲油庫的安全性。建庫地帶要有一個(gè)龐大的腹地,能夠建立起完善的配套設(shè)施,以保障地下水封儲油洞庫的建設(shè)和運(yùn)行使用期間的安全性；

(6)有良好的輸油交通條件。

4人工注水通道引用的必要性[1]：

罐體開挖后，裂隙水流向罐內(nèi)，使罐體附近的地下水位發(fā)生變化，出現(xiàn)降落曲線，并在罐體周圍形成一個(gè)立體的降落漏斗，稱為水漏斗。在水漏斗區(qū)內(nèi)巖石已經(jīng)脫水。由于罐休距穩(wěn)定地下水位有一定深度，此水漏斗的上邊界永遠(yuǎn)高于油位，并使得罐擘附近各點(diǎn)的最大地下水靜水壓力大干同一水準(zhǔn)面上的罐內(nèi)油壓，使油被封在罐內(nèi)。根據(jù)地下水運(yùn)動的規(guī)律，水漏斗底面的高程及漏斗區(qū)的范圍隨著罐內(nèi)油面高程的變化而變化。一般，油面變動時(shí)油仍被封存洞罐內(nèi)，不會滲流到裂隙中去。但災(zāi)際工作情況是洞罐進(jìn)油時(shí)流量大，油面上升快，地下水水漏斗底頂?shù)幕厣俣却?，因而會有少量的油品滲流列脫水的水漏斗中去。當(dāng)罐內(nèi)油面穩(wěn)定后，水漏斗底面逐步回升到油面附近．使暫時(shí)滲流到脫水裂隙中去的那一部分油品，在地下水壓的怍用下流回洞罐。根據(jù)以上分析，水漏斗的出現(xiàn)不會造成洞罐中油品的流失。

當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以同罐半行布置而且相距較近時(shí)，由于地下水降落漏斗的存在，將使相鄰兩洞罐之間的巖石間壁出現(xiàn)脫水狀態(tài)，因而使間壁喪失水封條件。當(dāng)兩個(gè)罐內(nèi)油位不同時(shí)，高液面罐中油品將會滲到低液面罐中去，發(fā)生混油串油事故。為防止上述述現(xiàn)象的出現(xiàn)，可在兩洞罐之間的巖石問壁內(nèi)設(shè)置人工注水通道，在其中注水。依靠注水通道中水的靜壓作用，使問壁巖體裂隙中充水，從而保證洞罐的水封條件。注水通道布置在兩洞罐之間，如有施工通道可利用時(shí)就可減少石方的開挖量。因此在布設(shè)施工通道時(shí)，就應(yīng)兼顧日后作為注水通道的要求，使施工通道在罐間壁中的長度與洞壁長度相同。沿注水通道上下均鉆注水孔，孔徑常取為51～57毫米，孔的間距為4～5米，孔的上下深度應(yīng)超過罐頂和罐底位置各5米。往注水通道中注水后，就可在相鄰兩個(gè)洞罐間壁內(nèi)形成一個(gè)人工地下水幕，起到防止相鄰兩個(gè)洞罐的油品相互轉(zhuǎn)移和滲流的作用。

5地下水封油庫兩種水墊層方式相應(yīng)的采用[3]：

根據(jù)地下巖洞水墊層方式的不同，可分為固定水墊層法和動水墊層法兩種形式。兩種方式各具優(yōu)缺點(diǎn)。

固定水墊層法即通過油泵直接將油品舉升到地面，油品可以直接注人洞事，油品舉升設(shè)備必須設(shè)置于地下，其缺點(diǎn)為：建設(shè)投資比較高，施工難度較大，設(shè)備的維修比較困難；且有一定的油蒸汽損耗。但是，此法洞室設(shè)計(jì)及運(yùn)行壓力，有利于洞室的安全和穩(wěn)定；生產(chǎn)污水比較少，污水處理系統(tǒng)規(guī)模比較小，費(fèi)用低，不需要大量的生產(chǎn)用水；而且可進(jìn)行大流量的油品注采操作。

動水墊層法即在地面設(shè)置增壓泵，油品注入時(shí)需增壓將水抽出。相反發(fā)油時(shí)應(yīng)注水抽油。其優(yōu)點(diǎn)是：(1)洞室內(nèi)油氣混合氣體空間減少到最小，減少了油蒸汽排放造成的損耗；(2)所有工藝設(shè)備可以置于地上，方便操作和維修。缺點(diǎn)是：(1)洞庫必須建在有充足水源的地方；(2)在油品的注采過程中需要大量的水，并且對室內(nèi)的水要進(jìn)行處理，操作運(yùn)行費(fèi)用較高。需要規(guī)模較大的污水處理系統(tǒng)；(3)污水處理廠的規(guī)模直接影響到油品注采流量的大小而且洞室設(shè)計(jì)壓力較高。

綜合上述兩種方法的比較，考慮我國地質(zhì)國情，常常采用固定水墊層法進(jìn)行儲油。

6結(jié)束語：

我國有廣大地區(qū)的地質(zhì)與水文條件符合建造地下水封洞庫。近幾年，我國油氣儲運(yùn)工作者在地下水封洞庫設(shè)計(jì)技術(shù)的研究方面取得了一些成果，但其不足是沒有自行設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行大型地下油庫和地下液化氣庫的經(jīng)驗(yàn)，對一些關(guān)鍵技術(shù)的掌握還不夠。為使我國的地下儲庫技術(shù)得到長足發(fā)展，需要結(jié)合工程實(shí)際，在復(fù)雜地質(zhì)條件下大型地下洞庫洞室合理布局技術(shù)、水幕設(shè)計(jì)與建造技術(shù)、水涌控制與注漿防滲技術(shù)等方面深入開展研究，力求全面掌握這一領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，國際和國內(nèi)石油儲運(yùn)行業(yè)正以迅猛的速度發(fā)展。水封油庫的發(fā)展離不開科技的進(jìn)步，因此我們將緊緊圍儲運(yùn)技術(shù)的發(fā)展組織科技攻關(guān)，努力攻克一批重點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)，不斷提高地下水封油庫核心技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭光臣.油庫設(shè)計(jì)與管理[M].東營：石油大學(xué)出版社.1991.12：236-254.

[2]馬旭軍.地下水封油庫探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)2008.12：1