我国水封石洞油库研究现状及思考

地下水封石洞油库是最好的储油形式,建设需求迫切。受限于国外技术封锁,国内多个大型洞库都是在缺乏必要的技术标准和建设标准的情况下直接进入工程实践,因此也带来了诸多挑战。通过对水封石洞油库相关文献的梳理,深化了对我国水封洞库选址、围岩稳定、围岩渗透性、水幕系统设计及应用、渗控等关键技术的理论和实践认识。当前洞库勘探、设计、施工仍主要基于连续介质理论和方法,对岩体中裂隙控制作用的认识和研究还不够充分,是导致目前洞库工程实施困难的首要原因。结合当前工程实践中面临的问题,提出水封洞库后续工作中应继续加强基础研究工作力度、加强总结和规范编制工作力度、进一步放开行业准入资格等建议。     

大型地下石洞油气库人工水幕技术

人工水幕技术,是建造储存石油和天然气的不衬砌石洞地下库的关键。一座总库容为300万m3、9条20 m×30 m×(484~717)m的中国首座大型地下水封洞库建成,标志我国"国家战略石油地下储备库"的梦想成真。给出了人工水幕技术原理、具体实施关键技术以及水封效果。理论分析与初步实践结果表明,在年均降水量736mm的花岗片麻岩内建造储存原油洞库,是切实可行的。首座大型地下水封石洞储库的施工建设技术,对我国后续的国家战略油气地下储库规划实施,起到了示范启迪与借鉴作用。     

锦州某地下水封洞库工程渗流场数值分析

以锦州某地下水封洞库工程为例,对研究区的水文地质条件、洞库结构和人工水幕系统进行了概化,建立了地下水封洞库在无水幕、有水平水幕、有水平水幕和垂直水幕3种条件下的三维地下水渗流数值模拟模型,模拟了地下洞库周围的地下水渗流场;利用建立的地下水渗流数值模型预测了3种条件下洞库周围地下水等水位线扩展情况及洞库上方地下水位变化情况等,并对结果进行了对比分析。由分析结果可知,有水平水幕和垂直水幕条件下的地下水等水位线扩展范围和速度比其他2种条件小,因此人工水幕系统在保证地下水封洞库工程有效性和储油安全性以及保护洞库周围地下水环境等方面起到了重要作用。     

某地下水封石洞油库工程水幕孔施工技术研究

针对某地下水封石洞油库(简称"地下水封洞库")工程水幕系统水幕孔长,造孔质量控制难度大等特征,系统阐述该工程水幕孔造孔施工技术要求,并从不同水平孔孔深的造孔时开孔上仰角度、钻孔过程中钻进速度控制、钻孔孔底偏差等方面进行分析研究,得出影响水幕孔水平造孔精度有关因素。同时对水幕孔注水试验流程、注入回落试验、有效性试验及施工期注水等施工技术进行研究总结。     

首座国家大型地下水封石洞油库工程施工创新技术

黄岛工程是我国首座大型地下水封石洞储油库(简称“地下水封洞库”),为我国战略石油储库大型地下工程建设开辟了先河。在水封条件下的围岩分级和现场实测地应力基础上,论述了该工程的人工水幕施工技术、钻爆法精细施工开挖与支护集成技术、施工通风技术及安全风险评估与应急预案、抢险救援等5大创新技术,并进行了相应的试验和数值模拟等效果验证。     

基于连续介质理论的地下水封石油洞库渗流场及水封适宜性研究

以山东某地下水封石油洞库工程为背景,基于连续介质理论,综合分析了在洞室开挖涌水和水 幕系统补水的双重作用下渗流场的变化,进而用来评价该拟建库址区兴建地下水封洞库的水封适宜性。 通过研究发现,在当前拟建库址区,采用规范中最不利于水封密闭性的水幕系统布置方案,洞室开挖工 期一年后,地下渗流场未发生剧烈变化,与黄岛已建工程实测数据水文地质类比结果相差不大,该分析 方法切实可行,同时,分析结果均满足保证水封效果的评价指标,该拟建库址区地质体适宜建立地下水 封石油洞库。     

基于垂直水力梯度的水封石油洞库补水控制研究

研究了水封石油洞库的补水控制,根据垂直水力梯度的判定准则,给出了洞库安全运行时的最小水幕超压。通过监测洞库周围由于施加人工水幕产生的水压,分别计算出不同地下水位和水幕巷道高度洞库周边的垂直水力梯度,找出洞库安全运行时的最小水幕超压,并研究水幕设计参数对最小水幕超压的影响,将其应用于某地下水封石油洞库工程。计算结果表明:当地下水位至洞库顶部的距离小于70 m时,需根据水幕钻孔的高度、间距设不等超压的水幕,该成果可为洞库安全运行提供重要依据。     

地下水封石洞油库对地下水的影响数值模拟分析

根据钻孔提水试验数据求出影响半径和渗透系数,按照地下水动力学方法求出了洞库涌水量,采用三维地下水数值模拟模型MODFLOW对山东某地地下水封石洞油库涌水对地下水位的下降影响规律和地下水漏斗进行了数值模拟和预测,分析石洞油库涌水对区域地下水的影响。分析结果表明:洞库涌水量较小,在施工3 a期间涌水主要来自岩石的弹性释水,对地下水位基本无影响;不考虑储油的情况下,模拟洞库运行50 a,地下水位在垂向随时间线性下降,平面上影响范围不大。     

关于黄岛国家石油储备库水封效果评价和控制的几点认识

针对地下水封洞库水封效果评价和控制存在的几个问题,首先讨论了有关规范中对洞库围岩渗透性要求和洞库渗水量要求之间存在的矛盾,认为岩体渗透性指标不需如规范那么严格,就可以达到洞库渗水量控制要求。随后,指出了黄岛国家石油储备库工程围岩灌浆效果压水试验检测的评判标准过于宽松,并讨论了制定评判指标需要考虑的因素。最后,通过分析指出水幕系统可以在洞库上方形成稳定的水压力场,是天然地下水不能发挥水封效果时的补充。计算模拟结果表明当天然水位降低到一定程度后,只有水幕系统也能起到水封效果,10 m间距的水幕孔能够形成180kPa的连续的等水压线,洞库上方能够形成稳定且有一定水力梯度的渗流场。     

地下水封石洞油库锚喷支护体系的思考与展望

根据锚喷支护体系的长期科研成果和黄岛地下水封石洞油库(简称"地下水封洞库")建设的工程实践,采用喷射混凝土和锚杆加固块状围岩拱的足尺寸模型试验,验证和揭示了锚喷支护的粘结与深入效应对提升围岩自支承力,抑制围岩变形,形成"围岩-锚喷支护"承载体系的显著作用。讨论了大型水封洞库锚喷支护的设计、材料、施工、监测等关键问题。论述了采用与发展低预应力锚杆、钢纤维喷射混凝土、含硅粉喷射混凝土及渗漏水综合控制技术对提高水封洞库的长期稳定性及有效防治地下水渗漏的重要作用。     

地下水封石洞油库设置水幕系统必要性研究简

Water curtain system,as an important part of underground water-sealed oil storage cavern,directly affects the effect of water seal. As water curtain system is difficult to construct with long duration and large work load,there’s no consensus yet on the necessity of water curtain. According to experiences of underground water-sealed oil storage cavern in China and abroad,we expounded the necessity of water curtain system by using ABAQUS calculation software in consideration of the hydrological and engineering geological condition of an oil cavern under construction. This research provides support for the decision-making of planning and construction of underground water-sealed oil storage cavern.     

关于地下水封洞库水幕系统试验的讨论

为了评价洞库水幕系统密封效果,进行了水幕系统效率试验,通过水幕孔在不同水动力状态下的压力变化情况判断其效率值的高低,进而在低效率岩体区域增加水幕孔来改善岩体连通性和渗透性,提升水幕效率值。讨论了水幕系统水平水幕孔效率试验中关键参数临界压力值的求解方法,并以烟台某地下洞库水平水幕孔效率试验为例,应用该方法求解的临界压力值对水幕效率进行判断。试验结果证明,该临界压力值的求解方法有一定可行性,能够准确判断需要补孔的区域,进而显著提升该区域的水幕系统效率值;岩体渗透性与水幕效率关系密切,一般情况下,满足洞室密封要求的岩体的渗透系数在10^-7～10^<sup>-5 m/s 范围内;文中临界压力值的求取是在一定假设基础之上完成,在实际工程中还需要进一步完善。     

地下水封石洞油库开挖爆破网络管理信息系统设计

本文在地下水封洞库爆破施工技术规程的基础上,提出了基于分布式数据库技术和无线传感器网络技术的地下水封洞库爆破施工信息化解决方案,即建立一套分布式数据库为数据存储方式,采用无线网络作为数据传输和共享平台的地下洞库爆破开挖管理信息系统,实现爆破设计、爆破器材、爆破作业、爆破控制、爆破监测、爆破评价的信息管理和共享。研究所得成果可供类似开挖爆破工程提供参考。     

首座大型水封石洞油库工程建设管理集成创新模式

针对我国首座大型地下水封石洞油库(简称“地下水封洞库”)工程建设特点,采用集成创新、“E+P+C+监理”和第3方技术监测的模式,构建了HD工程建设技术集成、知识集成和组织集成的分析框架,并给出建设管理集成创新评价系统应用表。2 a多的HD工程实践表明该建设管理集成创新模式获得了优良效果,具有如下优点:集“工程建设业主、勘察、设计、施工、监理和监测”六位于一体;“业主、监理和施工”的3层次管理集成创新;在工程建设中可实施“HSE控制、质量控制、进度控制、投资控制和合同控制”5大刚性控制。     

首座大型水封石洞油库工程建设管理集成创新模式简

 针对我国首座大型地下水封石洞油库(简称“地下水封洞库”)工程建设特点,采用集成创新、“E+P+C+监理”和第3方技术监测的模式,构建了HD工程建设技术集成、知识集成和组织集成的分析框架,并给出建设管理集成创新评价系统应用表。2 a多的HD工程实践表明该建设管理集成创新模式获得了优良效果,具有如下优点:集“工程建设业主、勘察、设计、施工、监理和监测”六位于一体;“业主、监理和施工”的3层次管理集成创新;在工程建设中可实施“HSE控制、质量控制、进度控制、投资控制和合同控制”5大刚性控制。     

湛江国储地下水封洞库工程主洞室顶拱层开挖爆破试验研究

爆破施工安全控制是大型地下储油(气)库开挖过程中需要解决的关键问题之一。以湛江地下水封石油洞库工程顶拱层开挖为例,通过现场爆破试验获取围岩振动及损伤监测数据,对爆破荷载作用下洞库围岩影响进行安全评价。试验结果表明:爆破后孔壁无明显爆生裂隙,半孔率符合技术要求,爆破振动速度小于安全控制标准,爆破影响深度控制较好,表明试验采用的光爆孔线装药密度及钻爆参数基本合理;各洞室交错爆破开挖,有利于控制主洞开挖爆破振动对邻洞的影响;需进一步将最大爆破单段药量控制在34 kg以内,以更好控制爆破振动。研究结果对大型地下水封洞库工程爆破设计、施工有参考价值。     

地下水封洞库预选场地的地质适宜性评价

科学合理地选择建设场地是油气能源的水封式地下储存建设中面对的首要问题,其中场地的地质适宜性评价极为关键。通过总结参与的数个地下水封洞库工程实践经验,并分析其它洞库成功经验和失败教训,从储能原理出发提出预选场地的地质适宜性定量评价模型。在建模过程中,首先阐述了场地地质适宜性评价目标和评价指标选取原则;其次从区域稳定性条件、岩体稳定性条件和水压力密封条件3方面建立起含9项二级指标的评价体系;再基于评分法对二级指标进行评分赋值,基于模糊层次分析法得出一级指标权重;最后结合乘积式和加权求和式构建评价模型,并通过Visual Basic平台编程实现。以山东黄岛地下水封石油洞库为例,对评价模型进行应用和检验,结果表明评价模型中的指标可从预可行性研究阶段获取,可行性和可靠性较高,可为相关工程提供依据和参考。