地下水封洞库建设关键问题new

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根据国际能源组织的建议,石 油输入国应保有90天石油进口量的 储备,按此计算2015年我国应保有 5000万吨以上的石油储备量,至少 需建设约7200万m3储备库。
2.5 国家石油储备的具体部署与进展
第一期1600万吨;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。
全部为国家投资的地 面钢罐,其中镇海基 地520万吨在2006年底 即可竣工吸储 。其它 三个基地陆续在 2007、2008年竣工。
50
0 美国
日本
德国
法国
韩国
中国
国家 加拿大 美国/领土外 澳大利亚 日本
法国 德国 英国 意大利 荷兰 西班牙 挪威
商业储备 1835
14700/303 1181 5139 2777 3447 1644 2410 1580 1883 830
政府储备 0
8700/0 0
4980 0
878 0 96 0 0 0
1973年的石油危机使得依赖进口石油的国家出现了 经济大混乱。 1974年11月15日成立的国际能源机构(IEA),要求 其成员国建立战略石油储备。 1991年海湾战争爆发,美国启用112万桶的战略石油 储备,不但确保了战争期间的石油供应,而且对平抑当 时的高油价起到至关重要的作用。 截至2001年12月,各国的战略石油储备已达到12.93 亿桶,占世界石油和油品总储备量(不含俄罗斯和 中国)的22.3%,相当于世界近20天的供应量。
150
100
90
50
36.1
47.3
0
2003
2006
200
51
2015
1.6.2 原油进口地域分布
拉丁美洲
其他
俄罗斯 3% 9%
2%
中亚
9%
中东 55% 非洲 22%
1.6.3 原油进口海上通道
我国近80%的 石油进口要经 过马六甲
其他海域 5%
陆地 18%
马六甲 77%
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1.7 世界石油储备的建立
工程措施:从注水巷 道底板向两侧水平 或斜向打注水孔, 通过注水孔中一定 的压力水,在洞库 顶部形成人工水盖
油品
层。
3.4.7 施工巷道
施工巷道包括斜坡道和联络道,斜坡道主 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 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 埋深地质情况,综合考虑后确定,一般情况横 截面宽度8.0m,高度7.5m,直墙拱形断面,坡 度为13.3% 。
A 盐岩洞穴 B 废弃矿井 C 含水层 D 枯竭的油气层 E 硬岩洞穴
石油储备方式
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
天然盐岩洞穴或人工盐岩洞穴储油
人工盐岩洞穴储油
人工盐岩洞穴储油
地质条件较好的含水层储油
枯竭的油气层储油
(日) 200
150
总储备量 政府储备
100
国家和地区 沙特阿拉伯
伊拉克 科威特 阿联酋 伊朗 委内瑞拉 俄罗斯 美国 利比亚 尼日利亚 中国 墨西哥
世界石油储量
储量/Gt 36.0 15.2 13.3 13.0 12.3 11.2 8.2 3.8 3.8 3.2 2.5 1.8 142.7
占世界比例,% 25.0 10.7 9.2 9.2 8.6 7.4 5.7 2.9 2.8 2.3 1.7 1.2
1.2 世界主要产油国的石油产量(2002年)
排名
1 2 3 4 5 6 7
国家和地区 沙特阿拉伯
俄罗斯 美国
墨西哥 中国 伊朗
委内瑞拉
世界石油产量
产量/Mt
418.1 379.6 350.4 178.5 168.9 166.8 151.4 3 556.8
占世界比例,%
11.75 10.67 9.85 5.02 4.75 4.69 4.26
幕和垂直水幕两种。
作用:同一油库储有不同油品,为了使不同洞室间的 不同油品不能相互渗透,则往往在储有不同油品 的不同洞室间设置垂直水幕;
工程措施:从注水巷道 底板,在两个储油 洞室之间打垂直注 水孔,通过在垂直 注水孔中注入一定 压力水将两洞室分 隔开来。
作用:主要是为了安全起见,在洞库顶部上方一定距 离处设置水平水幕,以保证洞库上部始终有水盖 层,从而降低因自然水位下降而导致的洞库上部 地下水盖层缺失,并致使油气泄漏的风险。
储油洞室内最大工作压力,一般取0.1MPa ; 建库地区的工程地质、水文地质条件 ; 稳定的地下水位 ; 防爆要求
依据上述原则,从储油洞室拱顶算起,埋深=稳定 的地下水位埋深+开挖引起地下水下降漏斗高度+洞室 内最大工作压力折合的水头高度+水封安全高度(取 20~25m)。上述计算埋深还应满足防爆安全要求。
合计 1835 23400/303 1181 10119 2777 4325 1644 2506 1580 1883 830
1.8 水封洞库国内外情况
1.8.1 国外情况 储油概念(1938,哈根(Hagcon)瑞典) 实验装置(1948,斯德哥尔摩郊外长石矿) 示范装置(1949,30m3) 商业设施(1960—1970之后)
方案一:由地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 井中竖井直径为7m 。
方案二:其中一个竖井中布置进油管 道及其套管,直径为4m,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6m 。
3.4.9 总体布局
3.4.6 水幕系统
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30m,断面可采 用4×4m矩形带圆角,或4.5×5.0m直墙圆拱; 注水孔直径80~100mm,孔间距10 ~20m之 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。
根据注水孔排列方向不同,可分为水平水
联络道在施工期间,主要用于不同储油洞 室施工时的联络,以便共用斜坡道;建成投入 使用后为储油洞室的一部分。 3.4.8 竖井
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 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。
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 各设一个竖井。
3.4.3 储油洞室断面形状确定
3.4.4 储油洞室长度及走向
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 况500~1000m。
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。 3.4.5 储油洞室净间距
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 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1.5 ~ 2.0倍。
3 地下水封洞库原理
3.1 地下水封洞库储油原理
3 地下水封洞库原理
3.1 地下水封洞库储油原理
Storage cavern
Water curtain tunnel
固定水床水位法
变动水床水位法
3.2 地下水封洞库优点
占地少; 投资小; 损耗少; 污染小;
运营管理费用低; 安全性能高; 装卸速度快。
截至1988年,在斯堪迪那维亚半岛已 有200多座地下原油、石油产品及重燃料 油库在使用。
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 洞库,总库容1830万m3。日本建有3座地 下洞库,总库容500万m3 。
1.8.2 国内情况
①山东黄岛地下水封油库,1976年建成,库容积15万 m3。(目前已经停用)
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 输油管网。 符合环保、安全标准;有可靠的水源、电 源条件;节约用地。
3.4 地下水封洞库的设计
3.4.1 库容规模确定 一般按拟选库周边炼油企业90天加工原
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。 3.4.2 储油库埋深确定
排序
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
国家 美国 中国 日本 德国 俄罗斯 韩国 印度 意大利 法国 加拿大 巴西 墨西哥
世界石油消费总量
石油消费量/Mt 894.3 245.7 242.6 127.2 122.9 105.0 97.7 92.9 92.8 89.7 85.4 80.9 3 522.5
2 国家战略石油储备的总体规划
2.1 建立国家战略石油储备的原因
国内石油资源不足,原油产量不能满足需求, 供需矛盾突出,进口石油依存度不断增大;
国际石油价格波动对我国经济的影响越来越 大,抵御风险的能力差;
世界石油资源争夺日益激烈,境外资源空间逐 步缩小,我国跨国公司对外直接投资时会受到 西方跨国公司的挤压和地方势力的排挤;
占世界比例,% 25.4 7.0 6.9 3.6 3.5 3.0 2.8 2.6 2.6 2.5 2.4 2.3
1.5 我国原油需求量预测
亿吨
5
3.8
4.3
4
3.2
3
2
1
0 2010
2015
2020 年份
我国原油需求预测
1.6 我国原油进口
1.6.1 进口量统计与预测
250
进口量/Mt 200
依存度/% 160
我国对海上石油运输通道控制薄弱,过分依 赖中东和非洲地区的石油和单一的海上运输 路线,将使我国石油进口的脆弱性凸现;
缺乏健全完善的能源安全预警应急体系,没 有国际公认的石油战略储备及商业储备;
地缘政治形势复杂,美日等国在我国周边军 事渗透构成威胁。
基于以上原因,我国于2003年正式 启动建立石油储备体系。
2.2 建立国家石油储备的原则
实行实物储备与资源地储备相结合; 实现官民结合,即国家与企业相结合; 东部、中部和西部地区合理布局。
2.3 国家石油储备的任务
为我国经济持续发展提供石油资源保障; 为维护我国国防安全提供资源保障; 为平抑国内油价、稳定国内市场提供资源 保障。
2.4 国家石油储备的总体规模
3.4.10 洞室支护与涌水处理
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;破碎带采用砂浆锚杆、钢筋 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 开断层)。
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 浆封堵。
第二期2800万吨;均为地下水封洞库,预计 7~8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4个基地基 本确定,其中黄岛地下水封油库已于2010.12月
正式开工建设,其他三个正在进行工可研究和评
审。 第三期2800万吨。
报告提纲
1 国内外概况 2 国家战略石油储备的总体规划 3 地下水封洞库原理 4 在建水封洞库介绍 5 水封石油洞库中的科学问题
储采比
86.0 21.6 10.8 10.1 14.8 73.7 74.0
2005年我国采油量达到1.8亿吨,目前此产量预 计可保持到2030年。
1.3 我国人均石油量
100 % 80 60 40 20 0
世界平均值 我国人均石油资源量 我国人均产油量
18.3
21.4
1.4 世界主要国家的石油消费量(2002年)
储库类型 费用 平均造价($/m3)
地面轻油库 地面重油库
23-33
10-13
储油费用($/ m3·Y)
0.63
0.49
地下油库 7.8
0.35-0.41
3.3 地下水封洞库选址原则
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 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Ⅰ或Ⅱ级。
地下工程新领域
水封石油洞库建设重大关键技术 与安全性评价
长沙理工大学 蒋中明 2011.6
报告提纲
1 国内外概况 2 国家战略石油储备的总体规划 3 地下水封洞库原理 4在建水封洞库介绍 5 水封石油洞库中的基础科学问题
1 国内外概况
1.1 世界石油可开采量分布(2002年)
排名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
②浙江象山地下水封油库,1976年建成,库容积4万 m3。 (试验库)
③ 汕头地下水封LPG库,1998年建成,库容积 20万 m3,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
④宁波地下水封LPG库,2002年建成,库容量为50 万m3,为英国BP石油公司在中国投资兴建
报告提纲
1 国内外概况 2 国家战略石油储备的总体规划 3 地下水封洞库原理 4 在建水封洞库介绍 5水封石油洞库中的基础科学问题
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