地下水封油库

3.4.3 储油洞室断面形状确定
O2
80°
O3
20m
30m
O1
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。
海上储油船储备
A B C D E
盐岩洞穴 废弃矿井 含水层 枯竭的油气层 硬岩洞穴
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
地质条件较好的含水层储油
枯竭的油气层储油
（日） 200
总储备量 政府储备
150
100
总储 政府
50
0
美国
日本
德国
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）
国家 石油消费量/Mt 占世界比例，%
1
2 3
美国
中国 日本
894.3
245.7 242.6
25.4
7.0 6.9
4
5 6 7 8 9 10 11 12
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
127.2
122.9 105.0 97.7 92.9 92.8 89.7 85.4 80.9 3 522.5
3.6
3.5 3.0 排序 2.6 2.6 2.5 2.4 2.3
商业设施（1960—1970之后）
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。
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；
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；
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。 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。
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
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。
1.5 我国原油需求量预测
亿吨 5 4 3 2 1 0 2010 2015 2020 年份
3.2
3.8
4.3
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
250 200 150 100 50 0 2003 2006 2015 90
36.1 47.3 51
进口量/ M t 依存度/ %
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
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 ；
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）。
200 160
1.6.2 原油进口地域分布
拉丁美洲 其他 俄罗斯 3% 2% 9%
中亚 9%
非洲 22%
中东 55%
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%
1.7 世界石油储备的建立
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
水垫层 潜液泵 积水井
抽 油 站 抽 水 站 进 油 站
地下水封洞库是目前成熟的油气存储技术，它利用油水不相混 合的特性，在稳定的地下水位以下的完整坚硬岩石中开挖洞室， 不衬砌直接储存，依靠围岩的承载力和地下水的压力组成一个 封闭的容器，将石油存储在洞库中。
地下水封洞库储存原油应具备两个条件：一是岩石坚硬完整， 地质构造简单；二是处于稳定的地下水位以下适当的深度，以 保证油品不渗不漏。
第9章 地下水封洞库
荣 冠
武汉大学水利水电学院
2014/03/10
报告提纲
1 石油资源国内外概况 2 国家战略石油储备的总体规划
3 地下水封洞库原理、设计与施工
4 黄岛、锦州等水封洞库介绍 5 地下水封洞库岩体质量分级体系 6 地下水封洞库围岩稳定性评价
1 石油资源国内外概况
1.1 世界石油可开采量分布（2002年）
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
部形成人工水盖层。
油品
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
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，可分为水平水幕和垂直水幕两 种。
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。
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；
储库类型 费用 平均造价（$/m3）
运营管理费用低； 安全性能高； 装卸速度快。
地面轻油库 23-33 地面重油库 10-13 地下油库 7.8
储油费用（$/ m3· Y）
0.63
0.49
0.35-0.41
②浙江象山地下水封油库，1976年建成，库容积4万m3。
③ 汕头地下水封LPG库（ Liquefied petroleum gas ），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
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。
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，正在进行预、工可研究和评审。 第三期 2800万吨。
2.4 国家石油储备的总体规模
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。
排名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 世界石油储量 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 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 国内外概况
报告提纲
2 国家战略石油储备的总体规划
3 地下水封洞库原理、设计与施工
4 黄岛、锦州等水封洞库介绍 5地下水封洞库岩体质量分级体系 6 地下水封洞库围岩稳定性评价
3 地下水封洞库原理、设计与施工
3.1 地下水封洞库储油原理
地表
地下水位线 水幕巷道 注水孔
油气 油
注水孔
在洞室开挖前，地下水通 过节理裂隙等渗透到岩层 的深部并完全盛满岩层空 隙。 当储油洞室开挖形成后， 周围岩石中的裂隙水就向 被挖空的洞室流动，在洞 室中注入油品后，油品周 围会存在一定的压力差， 因而在任一油面上水压力 都大于油压力，使油品不 能从裂隙中漏走，从而达 到将所储油品封在洞内的 目的。
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）
报告提纲
1 石油资源国内外概况 2 国家战略石油储备的总体规划
3 地下水封洞库原理、设计与施工
4 黄岛、锦州等水封洞库介绍 5 地下水封洞库岩体质量分级体系 6 地下水封洞库围岩稳定性评价
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
进口石油依存度不断增大；
国内石油资源不足，原油产量不能满足需求，供需矛盾突出， 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
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 储采比 86.0 21.6 10.8 10.1 14.8 73.7 74.0
石油储备方式
石油地下式（地中式）油罐储备
地下岩洞储备 地下盐穴储备
占地省、安全性高、对景观破坏小、维修费 低、投资省、适合战备要求 具备建库地质条件的发达国家，都把地下石 油库作为本国石油战略储备的主要手段 硬岩中开挖人工洞室群成为许多国家主要地 下石油储备方式
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。