中国首座大型地下水封石洞原油库工程建设创新技术
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前言

在地表到地下3000m深度范围内修建的石油与天然气地下储油库,系诸多地下工程项目中的一个重要分支,也是一类新型的地下工程技术。

地下储库与地面储库相比较,具有库容量大、安全性强、污染少、占地面积小、建设周期短和投资省等六个优点。

1915年加拿大建成世界第一座地下储气库、1948年瑞典建成世界上首座地下水封石洞原油库。至今,全球范围内已建成地下油、气储库数百座,石油地下储库已由300万m3发展到1500万m3,天然气地下储库已由10亿m3发展到30亿m3

地下储库由地下储存空间、地下空间与地面通道、地面注入与采出设备三部分组成,储存物质十分广泛,既有原油和成品油,也有天然气和烃类,储存空间既有天然气的枯竭油、气藏、水层和岩洞,也有人工岩穴、水封石洞和废弃矿坑等,还有深层枯竭油、气藏、岩穴和水层等地下储库。地下空间与地面通道由类似油、气井的井筒构成,通过地面设备和油、气管注入或采用储存介质;接近地表的岩洞、地下水位以下的水封石洞和不同埋深的废弃矿坑等地下储库,一般不设井筒而由管道经人工竖井直接注入储存介质,然后由潜式泵出。

油、气资源,事关人类的“生存、发展和共享”三个基本需要,世界各国储存油、气基于一个共同的目标——有备无患,储存形式有一个从地面灌库到地下洞库发展的历程,一般是当某国从国外进口量达到该国的消费量的50%时,地下储备就成了该国的国家战略油、气储备首项。

我国地下油、气储库工程建设起步较晚,20世纪90年代初,随着陕甘宁大气田的发现和陕京天然气输气管线的建设,才开始研究地下储气库的确保北京与天津两大城市的安全供气,至今还设有制定“国家战略天然气储备规划”的主要原因是当前我国天然气进口量还只占全国消费总量的8%左右。

21世界初,我国在广东汕头、浙江宁波建成了两个地下液化石油气(CPG)洞库,但其库窖较小并带有试验性。

据国家发展和改革委员会等部门2009年公布的规划,中国已从2003年开始建设第一期国家战略石油储备库,为地上罐库,其储量1200万t,2010—2015年第二期和2016—2020年第三期均为地下水封石洞或地下盐矿储油库,各储量2800万t。计划总投资超过1000亿元,共三期完建后我国的石油供应量储备水准将从现在21天净进口量提高到相当于90天净进口量。

中国首座大型地下水封石洞原油库工程于2010年11月28日开工,2013年底基本建成,2014年投入运营。

在中国首座大型地下水封石洞原油库工程施工过程中,中国人民武装警察水电部队的工程师和指战员,专事本工程的自主创新,并从自己的切身实践总结出三个核心技术:以岩石渗流理论为主导的洞库长期储备原油的人工水封法及其评价标准,以精细爆破理论为指导的群洞钻爆法开挖及其围岩分级与爆破作业安全评价标准,以可视遥控技术为主导的群洞施工安全风险评价及其防灾救援安全保障体系的预案建构。

众所周知,油、气作为流动矿产,其形成、运移、聚集以及聚集成藏后的破坏和散失都是在充满水的岩石空间,诸如孔隙、裂隙和溶洞等内部进行的,这种天然的聚集成藏,正是当今人工的水封石洞储存石油和天然气的理论先师。为此,《中国首座大型地下水封石洞原油库工程建设创新技术》一书,正是向大自然学习的初步结晶。该书的问世,除再次印证了“感觉到了的东西不一定能理解它,只有理解了的东西才能更深刻地感觉它,感觉只能解决现象,而理论才能解决本质问题”外,随着时间的推移,该工程将逐步验证其安全、环保和可持续运用。

编著者

2014年