地下水封洞库解析课件.ppt

1、北京交通大学土木建筑工程学院北京交通大学土木建筑工程学院刘保国教授、博导刘保国教授、博导2006年年11月月29日日1 国内外概况国内外概况2 国家战略石油储备的总体规划国家战略石油储备的总体规划3 地下水封洞库原理、设计与施工地下水封洞库原理、设计与施工4 黄岛、锦州等水封洞库介绍黄岛、锦州等水封洞库介绍5 储备库建设管理体系与运行机制储备库建设管理体系与运行机制报告提纲1 国内外概况国内外概况1.6.1 进口量统计与预测进口量统计与预测我国近80%的石油进口要经过马六甲 A 盐岩洞穴盐岩洞穴B 废弃矿井废弃矿井C 含水层含水层D 枯竭的油气层枯竭的油气层E 硬岩洞穴硬岩洞穴 石油储备方式石

2、油储备方式废弃矿井加上水幕系统储油废弃矿井加上水幕系统储油专门开挖的硬岩洞穴加上水幕系统储油专门开挖的硬岩洞穴加上水幕系统储油天然盐岩洞穴或人工盐岩洞穴储油天然盐岩洞穴或人工盐岩洞穴储油地质条件较好的含水层储油地质条件较好的含水层储油枯竭的油气层储油枯竭的油气层储油 总储备量总储备量 政府储备政府储备 截至截至1988年，在斯堪迪那维亚半岛已年，在斯堪迪那维亚半岛已有有200多座地下原油、石油产品及重燃料多座地下原油、石油产品及重燃料油库在使用。油库在使用。在韩国、日本、中东等地也建有很多在韩国、日本、中东等地也建有很多地下水封岩洞油库。韩国建有四个地下地下水封岩洞油库。韩国建有四个地下洞库，

3、总库容洞库，总库容1830万万m3。日本建有。日本建有3座地座地下洞库，总库容下洞库，总库容500万万m3。山东黄岛地下水封油库，山东黄岛地下水封油库，1976年建成，库容积年建成，库容积15万万m3。浙江象山地下水封油库，浙江象山地下水封油库，1976年建成，库容积年建成，库容积4万万m3。汕头地下水封汕头地下水封LPG库，库，1998年建成，库容积年建成，库容积 20万万m3，为汕头海洋石油化工有限公司和美国加德士为汕头海洋石油化工有限公司和美国加德士 有限公司合资兴建有限公司合资兴建宁波地下水封宁波地下水封LPG库，库，2002年建成，库容量为年建成，库容量为50万万m3，为英国，为英国

4、BP石油公司在中国投资兴建石油公司在中国投资兴建1 国内外概况国内外概况2 国家战略石油储备的总体规划国家战略石油储备的总体规划3 地下水封洞库原理、设计与施工地下水封洞库原理、设计与施工4 黄岛、锦州等水封洞库介绍黄岛、锦州等水封洞库介绍5 储备库建设管理体系与运行机制储备库建设管理体系与运行机制报告提纲2 国家战略石油储备的总体规划国家战略石油储备的总体规划 根据国际能源组织的建议，石根据国际能源组织的建议，石油输入国应保有油输入国应保有90天石油进口量的天石油进口量的储备，按此计算储备，按此计算2015年我国应保有年我国应保有5000万吨以上的石油储备量，至少万吨以上的石油储备量，至少需

5、建设约需建设约7200万万m3储备库。储备库。第一期第一期1600万吨；共四个基地，分别在沿海万吨；共四个基地，分别在沿海的浙江镇海、舟山、辽宁大连、山东黄岛。的浙江镇海、舟山、辽宁大连、山东黄岛。全部为国家投资的地全部为国家投资的地面钢罐，其中镇海基面钢罐，其中镇海基地地520万吨在万吨在2006年底年底即可竣工吸储即可竣工吸储。其它。其它三个基地陆续在三个基地陆续在2007、2008年竣工。年竣工。第二期第二期2800万吨；均为地下水封洞库，预计万吨；均为地下水封洞库，预计78个基地，目前处于选址阶段，其中山东黄岛、个基地，目前处于选址阶段，其中山东黄岛、辽宁锦州、广东大亚湾、湛江等辽宁锦

6、州、广东大亚湾、湛江等4个基地基本确个基地基本确定，正在进行预、工可研究和评审。定，正在进行预、工可研究和评审。第三期第三期2800万吨。万吨。1 国内外概况国内外概况2 国家战略石油储备的总体规划国家战略石油储备的总体规划3 地下水封洞库原理、设计与施工地下水封洞库原理、设计与施工4 黄岛、锦州等水封洞库介绍黄岛、锦州等水封洞库介绍5 储备库建设管理体系与运行机制储备库建设管理体系与运行机制报告提纲3 地下水封洞库原理、设计与施工地下水封洞库原理、设计与施工地 下 水 位 线地 表油 气油水 垫 层积 水 井水 幕 巷 道注 水 孔注 水 孔抽 水 站抽 油 站进 油 站潜 液 泵 固定水床

7、水位法固定水床水位法 变动水床水位法变动水床水位法 符合国家战略石油整体布局要求。符合国家战略石油整体布局要求。选择在坚硬、完整性好的块状岩体区，并选择在坚硬、完整性好的块状岩体区，并具有弱透水性。最好是结晶状、未风化或具有弱透水性。最好是结晶状、未风化或微风化花岗岩，岩体级别微风化花岗岩，岩体级别或或级。级。具有稳定的地下水位。具有稳定的地下水位。尽量依托现有的海运航道、大型油码头和尽量依托现有的海运航道、大型油码头和输油管网。输油管网。符合环保、安全标准；有可靠的水源、电符合环保、安全标准；有可靠的水源、电源条件；节约用地。源条件；节约用地。一般按拟选库周边炼油企业一般按拟选库周边炼油企业

8、90天加工原天加工原油的能力进行核定，同时考虑工程、水文地油的能力进行核定，同时考虑工程、水文地质所许可的最大建库规模。质所许可的最大建库规模。n储油洞室内最大工作压力，一般取储油洞室内最大工作压力，一般取0.1MPa；n建库地区的工程地质、水文地质条件建库地区的工程地质、水文地质条件；n稳定的地下水位稳定的地下水位；依据上述原则，从储油洞室拱顶算起，埋依据上述原则，从储油洞室拱顶算起，埋深深=稳定的地下水位埋深稳定的地下水位埋深+开挖引起地下水下降开挖引起地下水下降漏斗高度漏斗高度+洞室内最大工作压力折合的水头高洞室内最大工作压力折合的水头高度度+水封安全高度（取水封安全高度（取2025m）

9、。）。O 1O 2O 32 0 m30m8 0 l储油洞室长度一般根据可用岩体范围，储油储油洞室长度一般根据可用岩体范围，储油库规模，储油洞室的组数等来确定，一般情库规模，储油洞室的组数等来确定，一般情况况5001000m。l储油洞室的走向一般与最大水平地应力平行，储油洞室的走向一般与最大水平地应力平行，或交角尽量小。或交角尽量小。综合考虑埋深、地应力大小、围岩条件、综合考虑埋深、地应力大小、围岩条件、断面形状等因素，确保洞室之间岩体有足够断面形状等因素，确保洞室之间岩体有足够宽度的非破坏区，可通过数值模拟计算确定，宽度的非破坏区，可通过数值模拟计算确定，一般取洞室跨度的一般取洞室跨度的1.5

10、 2.0倍。倍。水幕系统由注水巷道和注水孔构成，注水水幕系统由注水巷道和注水孔构成，注水巷道距离储油洞室高度一般取巷道距离储油洞室高度一般取30m，断面可采，断面可采用用44m矩形带圆角，或矩形带圆角，或4.55.0m直墙圆拱；直墙圆拱；注水孔直径注水孔直径80100mm，孔间距，孔间距10 20m之之间，孔长度以能包络储油洞室为目的确定，可间，孔长度以能包络储油洞室为目的确定，可以几十米至上百米。以几十米至上百米。根据注水孔排列方向不同，可分为水平水根据注水孔排列方向不同，可分为水平水幕和垂直水幕两种。幕和垂直水幕两种。油品油品 施工巷道包括斜坡道和联络道，斜坡道主施工巷道包括斜坡道和联络道

11、，斜坡道主要是满足掘进过程中石渣外运、通风、施工用要是满足掘进过程中石渣外运、通风、施工用水及照明动力电线的铺设、排水及施工人员通水及照明动力电线的铺设、排水及施工人员通行、地下混凝土工程及设备安装工程施工的需行、地下混凝土工程及设备安装工程施工的需要；根据施工机车外形，爬坡能力并结合洞库要；根据施工机车外形，爬坡能力并结合洞库埋深地质情况，综合考虑后确定，一般情况横埋深地质情况，综合考虑后确定，一般情况横截面宽度截面宽度8.0m，高度，高度7.5m，直墙拱形断面，直墙拱形断面，坡度为坡度为13.3%。联络道在施工期间，主要用于不同储油洞联络道在施工期间，主要用于不同储油洞室施工时的联络，以便

12、共用斜坡道；建成投入室施工时的联络，以便共用斜坡道；建成投入使用后为储油洞室的一部分。使用后为储油洞室的一部分。用于原油进、出库作业，进出库的所有管用于原油进、出库作业，进出库的所有管道均通过操作竖井与地面相连，竖井用上下两道均通过操作竖井与地面相连，竖井用上下两层盖板封闭，下盖板为钢筋混凝土结构具有一层盖板封闭，下盖板为钢筋混凝土结构具有一定的抗爆能力。定的抗爆能力。每座洞罐竖井布置方案有两种：一是每座每座洞罐竖井布置方案有两种：一是每座洞罐设一个竖井；二是每个洞罐的不同洞室上洞罐设一个竖井；二是每个洞罐的不同洞室上各设一个竖井。各设一个竖井。方案一：由地下洞室至地面的工艺管道及方案一：由地

13、下洞室至地面的工艺管道及其套管仪表和电缆及其套管等均布置在竖井中其套管仪表和电缆及其套管等均布置在竖井中竖井直径为竖井直径为7m。方案二：其中一个竖井中布置进油管道及方案二：其中一个竖井中布置进油管道及其套管，直径为其套管，直径为4m，洞罐进油时不搅动水垫，洞罐进油时不搅动水垫层，有利于油水分离；另一个竖井中布置由地层，有利于油水分离；另一个竖井中布置由地下洞室至地面的其它工艺管道及其套管，仪表下洞室至地面的其它工艺管道及其套管，仪表和电缆及其套管等，直径为和电缆及其套管等，直径为6m。u洞室围岩一般地段采用砂浆锚杆和喷射混凝洞室围岩一般地段采用砂浆锚杆和喷射混凝土方式进行支护；破碎带采用砂浆

14、锚杆、钢筋土方式进行支护；破碎带采用砂浆锚杆、钢筋网、喷射混凝土支护；范围较大的断层破碎带网、喷射混凝土支护；范围较大的断层破碎带除上述支护外，局部二衬支护（选址时尽量避除上述支护外，局部二衬支护（选址时尽量避开断层）。开断层）。u对于支护表面潮湿的情况不处理，对于明显对于支护表面潮湿的情况不处理，对于明显滴水、流水，甚至涌水的裂隙部位，要进行注滴水、流水，甚至涌水的裂隙部位，要进行注浆封堵。浆封堵。u斜坡道、竖井同时进行掘进；斜坡道、竖井同时进行掘进；u斜坡道到达水幕巷道标高，拓展开来，进行斜坡道到达水幕巷道标高，拓展开来，进行水幕巷道掘进，同时继续延伸斜坡道；水幕巷道掘进，同时继续延伸斜坡

15、道；u斜坡道到达储油洞室第斜坡道到达储油洞室第一层标高，向两侧储油洞一层标高，向两侧储油洞室掘进联络道，到达储油室掘进联络道，到达储油洞室第一层掘进第一层，洞室第一层掘进第一层，同时继续延伸斜坡道，到同时继续延伸斜坡道，到达第二层标高，同上述第达第二层标高，同上述第一层相同程序，以此类推。一层相同程序，以此类推。1 国内外概况国内外概况2 国家战略石油储备的总体规划国家战略石油储备的总体规划3 地下水封洞库原理、设计与施工地下水封洞库原理、设计与施工4 黄岛、锦州等水封洞库介绍黄岛、锦州等水封洞库介绍5 储备库建设管理体系与运行机制储备库建设管理体系与运行机制报告提纲4 黄岛、锦州等水封洞库介

16、绍黄岛、锦州等水封洞库介绍距黄岛油码头13km,可用面积1.5平方公里。储备库规模为储备库规模为300万立方，由万立方，由3组储组储油洞罐构成，主要油洞罐构成，主要供应青岛炼油厂、供应青岛炼油厂、青岛石化厂、齐鲁青岛石化厂、齐鲁石化和济南炼油厂。石化和济南炼油厂。储存油品为中东低储存油品为中东低凝轻、重原油。预凝轻、重原油。预计总投资计总投资16亿，亿，2008年底建成。年底建成。储备库规模为储备库规模为300万立方，由万立方，由4组储油洞组储油洞罐构成，主要供应锦州石化、锦西石化，或罐构成，主要供应锦州石化、锦西石化，或输送至锦州港外运。储存油品为中东低凝轻输送至锦州港外运。储存油品为中东低

17、凝轻质、中质原油。预计总投资质、中质原油。预计总投资18亿，亿，2010年建年建成。成。距华德公司油码头20km,可用面积3.219平方公里。储备库规模为储备库规模为400万立方，由万立方，由4组储油洞组储油洞罐构成，主要供应中石化广州分公司炼油厂，罐构成，主要供应中石化广州分公司炼油厂，拟建的中海油惠州炼油厂，或输送至油码头拟建的中海油惠州炼油厂，或输送至油码头运往海南炼油厂。储存油品为中东低凝轻质、运往海南炼油厂。储存油品为中东低凝轻质、重质原油。预计总投资重质原油。预计总投资22.6亿，亿，2010年年6月建月建成。成。距湛江港油码头20km,可用面积2.5平方公里。储备库规模为储备库规

18、模为500万立方，由万立方，由5组储油洞组储油洞罐构成，主要供应茂名石化、湛江东兴石化、罐构成，主要供应茂名石化、湛江东兴石化、海南炼油厂和钦州炼油厂等炼油企业。储存海南炼油厂和钦州炼油厂等炼油企业。储存油品为中东低凝轻质、重质原油。预计总投油品为中东低凝轻质、重质原油。预计总投资资25.7亿，亿，2010年年10月建成。月建成。1 国内外概况国内外概况2 国家战略石油储备的总体规划国家战略石油储备的总体规划3 地下水封洞库原理、设计与施工地下水封洞库原理、设计与施工4 黄岛、锦州等水封洞库介绍黄岛、锦州等水封洞库介绍5 储备库建设管理体系与运行机制储备库建设管理体系与运行机制报告提纲5 储备

19、库建设管理体系与运行机制储备库建设管理体系与运行机制总体规划、下达文件总体规划、下达文件选址、预可行性研究选址、预可行性研究预可行性研究评估预可行性研究评估可行性研究可行性研究环评、安评环评、安评可行性研究评估可行性研究评估初步设计初步设计国家发改委能源局储油办国家发改委能源局储油办中石油、中石化中石油、中石化中石油、中石化中石油、中石化发改委委托中咨公司发改委委托中咨公司国家环保局国家环保局发改委委托中咨公司发改委委托中咨公司中石油、中石化中石油、中石化施工图设计施工图设计中石油、中石化中石油、中石化工程施工招标工程施工招标发改委发改委或或中石油、中石化中石油、中石化或或地方政府地方政府土建

20、施工土建施工中标企业中标企业国际惯例：商业储备（国际惯例：商业储备（69%）国家储备（国家储备（31%）u长期固定储存，以备国家紧急状态（如战争、突发自长期固定储存，以备国家紧急状态（如战争、突发自然灾害等）。然灾害等）。u双重功能，即作为流动库，为和平时期的经济发展服双重功能，即作为流动库，为和平时期的经济发展服务；又作为战略库，应对国家紧急状态。务；又作为战略库，应对国家紧急状态。1.多种力场作用下地质体时效变形机理研究；多种力场作用下地质体时效变形机理研究；2.洞库群建设过程中应力传递与能量释放规律洞库群建设过程中应力传递与能量释放规律研究；研究；3.洞库群建设对区域地应力的改变及引发区

21、域洞库群建设对区域地应力的改变及引发区域地震的机理研究；地震的机理研究；4.洞库群的长期稳定性预测理论与工程的安全洞库群的长期稳定性预测理论与工程的安全防护原理；防护原理；5.多种介质长期相互作用下力学行为改变规律多种介质长期相互作用下力学行为改变规律研究研究重要基础科学问题重要基础科学问题1.库区地应力分布规律三维数值模拟研究库区地应力分布规律三维数值模拟研究2.储油洞室、竖井及其它辅助洞室布局优化研究储油洞室、竖井及其它辅助洞室布局优化研究3.岩体渗透性现场与室内试验研究岩体渗透性现场与室内试验研究4.洞室群施工方案优化及围岩稳定性研究洞室群施工方案优化及围岩稳定性研究5.现场监控量测与信息反馈现场监控量测与信息反馈6.运营后洞室群围岩长期稳定性研究运营后洞室群围岩长期稳定性研究7.洞室交叉口部位的设计与施工洞室交叉口部位的设计与施工8.地质超前预报地质超前预报9.不良地质条件下的施工与支护技术研究不良地质条件下的施工与支护技术研究主要应用性研究专题主要应用性研究专题