劉遺平

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院 蚌埠 233000）

1 地下水封洞庫儲油原理

地下水儲存庫位置最科學(xué)的位置是地下水位線以下5m的深度。采用人工方法進(jìn)行地下巖石的挖掘，儲油庫挖掘容積應(yīng)達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。由于地下水具有水封特性，利用此特性可將洞室中的石油進(jìn)行儲存和密封，在洞室挖掘前，地下水通過接縫和裂縫滲透到巖石的深層，并填充整個(gè)巖層的空隙。在形成儲油孔儲存器的挖掘之后，圍巖的連接裂縫的水將流到挖空的儲油室并填充空腔。當(dāng)油注入腔室時(shí)，油周圍會有一定的壓力差。圖1顯示了地下蓄水油藏的原理。

圖1 地下水封儲油洞庫原理示意圖

在正常情況下，地下儲水箱有三種水封：人工水封、自然水封、人工水封與自然水封結(jié)合。水封系統(tǒng)易受到三方面的影響：

⑴周邊巖層地下水以及地質(zhì)的影響；

⑵周圍洞穴對地下蓄水庫的影響;

⑶洞室周圍地下水含水量對地下儲油庫的影響。

由于上述原因，地下儲油庫的直徑通常小于地下電站的直徑，并且大于普通公路隧道區(qū)。因此，在選擇地下蓄水庫的場地時(shí)，將考慮該場地的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件。

2 庫址選擇過程中應(yīng)注意事項(xiàng)

2.1 選址地的區(qū)域穩(wěn)定性

⑴應(yīng)詳細(xì)調(diào)查選址地所在區(qū)域的地應(yīng)力場以及構(gòu)造活動(dòng)等情況，測量區(qū)域內(nèi)地應(yīng)力的狀態(tài)、方位和大小，測量范圍應(yīng)包括各種應(yīng)力分量與活動(dòng)特征之間的關(guān)系。應(yīng)選擇地應(yīng)力變化不大或地應(yīng)力大小相對較低的區(qū)域。

⑵應(yīng)詳細(xì)調(diào)查被選區(qū)域的地震小區(qū)特征及地震基本烈度等，應(yīng)盡量選擇地震烈度在IX度以下的區(qū)域，地震烈度值越低越好。特別要注意低頻和高強(qiáng)度地震對地下水儲存庫周圍區(qū)域的影響。在建造水庫之前，應(yīng)掌握所選區(qū)域的自然地震。包括進(jìn)行相關(guān)的鉆探和取樣，對該洞址的巖石、土壤和地下水的特性進(jìn)行詳細(xì)分析研究，同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行地球物理勘探，包括淺層地震勘探。

2.2 巖體的完整性

建造儲層的最關(guān)鍵條件之一是巖層的開挖，必須在開挖之前對其進(jìn)行評估。

⑴巖體完整性評價(jià)。地下蓄水油藏選定油藏區(qū)的巖性應(yīng)堅(jiān)固，礦物尺寸均勻，耐候性強(qiáng)。另外還應(yīng)比較不同地段的巖石風(fēng)化程度；

⑵巖體質(zhì)量評價(jià)?？紤]到巖體力學(xué)強(qiáng)度和巖體完整性這兩個(gè)因素，巖石具有較高的抗壓剪切強(qiáng)度。天然巖溶洞穴有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，其巖溶水流量是可變的而不是固定的，巖溶洞穴有大的季節(jié)性流量和水位的季節(jié)性變化。為了穩(wěn)定地下水位，有必要建造一個(gè)與地下水庫相結(jié)合的地下水庫。由于硬石膏區(qū)域的水膨脹，地下油庫可以更好地封閉。

2.3 確保必要的水封條件

地下儲水箱最重要的特點(diǎn)是地下洞室周圍的油壓低于水壓，使油不能通過裂縫泄漏。水封系統(tǒng)將受到地下水含量變化的影響。因此，測量和確定最低地下水位，正確設(shè)置洞室深度，確保洞室穩(wěn)定，確保洞室密封，降低洞穴建設(shè)成本具有重要意義。最小地下水位通常根據(jù)所選區(qū)域巖體中地下水的最低自然排水?dāng)?shù)據(jù)確定。

3 洞庫設(shè)計(jì)過程中需注意的地質(zhì)因素

3.1 洞庫的容量

與地下油庫相比，地下油庫建設(shè)地下油庫的投資成本較高。所以在確定地下水封儲油洞庫的建設(shè)規(guī)模時(shí)需要結(jié)合庫址的地質(zhì)因素、儲備基地的主要供應(yīng)商進(jìn)口原油加工量和其他潛在用戶周圍的石油消費(fèi)和其他因素考慮。在施工過程中（在經(jīng)濟(jì)可行性的最底層），可以提前建造一個(gè)小型地下儲油罐。檢查該地塊的地質(zhì)條件，并考慮是否根據(jù)其影響擴(kuò)大（如有必要）其容量，最后，實(shí)現(xiàn)地下蓄水庫的可持續(xù)發(fā)展和安全運(yùn)行。

3.2 洞庫的平面布置

洞室的方向和洞穴的深度可以根據(jù)可用巖體的分布確定，其中心軸線應(yīng)垂直于關(guān)節(jié)的主要結(jié)構(gòu)方向。另外，軸靠近地面操作區(qū)域放置，每個(gè)腔室的間距，方向和位置根據(jù)地質(zhì)條件排列。地應(yīng)力限制了洞穴的大小，洞穴部分的形狀和群軸的方向。

3.3 洞庫的埋設(shè)深度

洞穴的深度取決于諸如石油的性質(zhì)，洞穴內(nèi)的最大壓力，水庫所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件以及工程安全和保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等因素?；谶@些因素，確定合理的埋藏深度。在略低于含水層厚度一半的位置，洞穴拱頂?shù)脑O(shè)置在經(jīng)濟(jì)上是最合理的。

3.4 洞穴橫截面的幾何形狀和截面的尺寸

洞室的幾何形狀對地應(yīng)力分布有重要影響，也是確保圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵條件之一。根據(jù)儲層間隔與相關(guān)地質(zhì)資料的對比結(jié)果，分析了圍巖的穩(wěn)定性，確定了洞室的數(shù)量和形狀以及截面尺寸（包括長度、跨度和高度）。通常在非常堅(jiān)硬和完整的巖體（如片麻巖，花崗巖）中，洞穴的大小通常為30m高，20m寬和50m長。然而，在相對完整的砂巖和其他巖體中構(gòu)造的洞穴的高度和跨度尺寸相對較小，但是孔的間距相對較大。

4 結(jié)語

在這種人工挖掘的結(jié)構(gòu)，特殊結(jié)構(gòu)，特殊環(huán)境，大型洞穴的情況下，在選址和施工現(xiàn)場，不僅涉及短期建設(shè)的合理性，還涉及長期發(fā)展的開拓性。選擇庫址過程中應(yīng)保證庫區(qū)所在區(qū)域的穩(wěn)定性，應(yīng)確保無活動(dòng)斷裂問題，且一旦發(fā)生斷裂時(shí)可適度處理，另外，圍巖應(yīng)具有較好的完整性，巖體的節(jié)理不發(fā)育，巖體的滲透性較差。最低地下水位相對穩(wěn)定，可以避開相對較強(qiáng)的自然地質(zhì)災(zāi)害區(qū)和人為誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)，如巖溶塌陷區(qū)，泥石流區(qū)，水庫誘發(fā)地震帶和滑坡區(qū)。特別重要的是要注意設(shè)計(jì)洞穴的第一個(gè)原則是研究地質(zhì)控制條件。但是，由于地質(zhì)因素是復(fù)雜多變的，在建造洞穴的過程中可能會遇到不良的地質(zhì)條件。這就需要對出現(xiàn)的各類不良情況進(jìn)行緊密觀察以便能恰當(dāng)處理，保障建設(shè)洞庫的工程能安全順利的施工并且保障未來運(yùn)行的安全性。