地下水封油库

地下水封油库姓名：Shawn学号：1151001主要内容国内外概况主要技术原理设计与施工研究与思考国内外概况国内外概况在1930年，瑞典就将石油产品储存在地下离壁的钢罐内。20世纪30年代末，出现将石油产品储存在地下混凝土罐内，利用地下水密封的技术。1938年，瑞典岩石力学和石油储备之父哈根博士提出石油产品应该储存在处于水下的混凝土容器中。1939年，瑞典人H.Jansson提出取消之前常用的混凝土钢衬,石油直接存储在位于地下水位以下的不衬砌岩洞中。这就是后来著名的石油储存“瑞典法”。二战后,瑞典人H.Edholm研制了艾德霍姆容器,即利用由人工挖成或天然的岩洞储油,这种岩洞即为地下水封储油岩洞。国外水封储油库的发展历程国内外概况国外水封储油库的发展历程–1948年，在Harsbacka的一座储油库首次储油,标志着第一次将大量的石油储存在没有腐蚀和泄漏风险的地下非衬砌岩洞中。–1949年，瑞典人HaraldEdholm提出了类似的水封式储油的专利,并于1951年建造了容积为30m3的实验洞库。–1950年，第一座地下不衬砌石油液化气洞库在美国建成。–1952年，第一次商业应用的非衬砌地下水封式油库储油成功。国内外概况由于地下水封储油方式占地少、运营管理费低、投资小、安全性能高、损耗小、装卸速度快、污染小等优点；我国于20世纪70年代开始研究、建造地下水封储油库。国内外概况国内水封储油库的发展历程–1973年，在黄岛修建了国内第一座容积为15万立方米的小型地下水封式储油洞库。–1976年建设第2座地下水封洞库——浙江象山柴油地下库，容量为4×104m3。–80年代，我国又在浙江象山建成了第一座地下成品油库,但容积仅为4万立方米,储存0号和32号柴油。均在花岗岩地层中人工开挖形成，均未采用人工水幕。–后来，由于大型浮顶罐的广泛应用，加之当时所建库单洞室容积小，价格市场化程度低，投资较地上罐高，未能充分显示出地下储油库所具有的优势，该技术在我国长期没有得到进一步的应用和发展。国内外概况国内水封储油库的发展历程–直到20世纪末21世纪初，由于我国大量进口液化石油气，该储存方式才在我国东南沿海地区重新得以应用。–1998年，汕头开始投资建设我国第1座地下水封LPG储库，容积为20×104m3。–2002年，在宁波建成了我国第2座地下水封LPG储库，容积为50×104m3。–2008年，在黄岛投资建设LPG地下储库工程，总库容为50×104m3。–2009年，在珠海投资建成了地下水封LPG储库，容积为40×104m3。–2011年，在烟台投资建设地下储气洞库，总规模为100×104m3。–当前，我国已开工建设山东黄岛300万方地下水封原油库、广东惠州500万立方地下水封洞库等大型工程。国内外概况我国是的石油储备基地采用地面罐储库和地下水封洞库两种形式，一期建成的4处石油储备基地全部为地面罐储库，二期开建的8处储备基地中有4处采用地下水封洞库形式（山东黄岛、辽宁锦州、广东大亚湾、湛江），目前规划的国家石油储备库三期工程已确定全部建设成地下水封洞库。主要技术原理主要技术原理图1地下水封岩洞油库的密封原理主要技术原理地下水封储油库就是在地下水位以下的人工凿岩洞内,利用“水封”的作用储存油品，由于岩壁中充满地下水的静压力大于储油静压力，油品始终被封存在有岩壁和裂隙水组成的一个封闭的空间里，使油品不会渗漏出去。由于油和水的比重不同油和水不会相混，同时利用水比油重的原理，将油置于水的包围之中，只能水往洞内渗，而油不可能往洞外渗漏，油始终处在水垫之上，从而达到长期储存油品的目的。图2地下水封岩洞油库的密封原理设计与施工地下水封油库主要工艺洞室水垫层厚度设定在一定范围内，在洞室内设置积水坑，并设自动排水系统，当水垫层液位上升到设定值高限时，自动启动排水系统进行排水，当水垫层液位降至设定低限值时自动停止排水，以此来保持水垫层的厚度。›固定水床水位法图3固定水床水位法–优点：•1）洞室设计及运行压力低，有利于洞室的安全和稳定；•2）生产污水比较少，污水处理系统规模比较小，费用低；•3）不需要大量的生产用水；•4）可进行大流量的油品注采操作。–缺点：•1）油品举升设备必须设置于地下，建设投资比较高、施工难度较大，设备的维修比较困难；•2）有一定的油蒸汽损耗。地下水封油库主要工艺洞室内油品液面保持在洞顶附近的一个固定高度，需要进油或者发油时，将等体积的水泵出或者注入，进行油水置换称之为变动水床水位法。›变动水床水位法图3变动水床水位法–优点：•1）洞室内油气混合气体空间减少到最小，减少了油蒸汽排放造成的损耗；•2）所有工艺设备可以置于地上，方便操作和维修。–缺点：•1）洞库必须建在有充足水源的地方；•2）在油品的注采过程中需要大量的水，并且对室内的水要进行处理，操作运行费用较高。需要规模较大的污水处理系统；•3）污水处理厂的规模直接影响到油品注采流量的大小；•4）洞室设计压力较高。地下水封油库设计与施工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、未风化花岗岩，岩体级别Ⅰ或Ⅱ级。具有稳定的地下水位。尽量依托现有的航运航道、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。地下水封油库设计与施工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。储油库埋深确定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；稳定地下水位；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。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。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。地下水封油库设计与施工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，可分为水平水幕和垂直水幕两种。研究与思考研究与思考（1）地下水封油库选址适宜性研究目的意义：基于地下水封油库的原理及选址原则，选取确定更加科学的选址适宜性评价体系，推动我国水封油库选址过程中对影响因素从定性分析到定量分析的转变。并以此对我国三期战略储备体系工程的选址进行预测校核。研究内容：研究地下水封油库选址因素，采用灰色系统理论等方法对自然地理条件、工程地理条件以及水文地质条件进行评价，采集备选地区各项数据，确定适宜权重，建立综合评价体系。对选址进行预测以及完成相应校核计算。关键技术：模糊综合评价、基础数据采集、权重分析、预测决策思考：建立完善的数据采集系统，建立数据库，确定合适权重，为定性到定量综合评价方法奠定基础。研究适用于地下水封油库选址过程中的综合评价方法。研究与思考（2）地下水封储油库自动化系统研究目的意义：实现地下水封储油库管控一体和智能化；及时发现异常情况，确保安全；减员增效，降低成本。研究内容：梳理地下水封储油库的工艺流程和管理流程，选择合适的测量仪表，建立地下水封储油库安全监控系统、收发油自动化系统、信息管理系统。关键技术：水封过程监测与控制、自动化系统的设计与实现。思考：研究水封控制机理，设计水封过程监控系统，实现实时控制和了解地下结构稳定、水质，以及水封压力等信息，确保地下水封洞库安全、健康、稳定运行。仪表选型应选择长期稳定可靠、抗干扰能力强，经工程实践验证过的成熟产品。采用集中管理分散控制系统和冗余设计，实现收发油作业自动化和提高系统的稳定性。其他研究方向或技术难题（1）库区地应力分布规律三维数值模拟研究。（2）地质超前预报。（3）地下水封储气库围岩变形破坏。（4）洞库控制爆破技术。（5）人工水幕及洞库渗漏控制。（6）储油洞室、竖井及辅助洞室布局。（7）封塞的密闭性。请老师和同学们批评指正！