新建地下水封油库对附近运行油库水封可靠性影响研究

大型地下水封油库分期建设中,新建地下水封油库可能会对已投产的同类洞库水幕系统及渗流场产生一定影响,进而可能导致已建油库发生油气外泄等安全事故,但目前国内外对该问题的研究甚少。以在邻近某一已建大型地下水封油库附近扩建国家三期战略石油储库项目为背景,研究因扩建项目施工改变库区渗流场而导致的对已投产大型水封油库储油安全性的影响。通过洞库实际涌水量资料反演分析获取库区岩体的等效渗透张量,采用COMSOL Multiphysics软件模拟已建成的地下水封油库运营期的渗流场,并将其作为初始渗流场,进而模拟研究新建洞库开挖情况下渗流场的演化规律。以洞库区地下水位线、水封压力及围岩渗水量为评判指标,分析新建洞库对运行洞库水封可靠性的影响,研究表明:当两期洞库间距超过200m时,即使不设置中央垂直分离水幕系统,新建洞库施工也不会对已投产洞库的水封可靠性产生影响,即确保储油安全的最小洞库间距为200m。研究成果对评价在已投产地下水封油库附近修建同类油库的可行性及相互影响程度提供了理论依据。     

海岛环境下地下水封油库竖直水幕系统水封可靠性研究

我国地下水封油库多建造在沿海地区陆地岸线以内,在海岛建造地下水封油库尚未有先例。海岛四周为海水包围,地下洞室的开挖会导致海水入侵,影响地下油库的使用寿命。为保证地下洞库的水封可靠性需布置水幕系统,现今已建油库的水幕系统多以水平水幕为主,尚未有专门针对竖直水幕系统水封可靠性的相关研究。竖直水幕系统相比于水平水幕系统具有操作简单、对原岩扰动小等优点,且可以起到对海水的"屏障"作用,因此开展海岛环境下地下水封油库竖直水幕系统的水封可靠性研究具有重要意义。论文采用数值模拟方法,研究竖直水幕孔的布置方式,根据正交试验确定竖直水幕孔的最佳布置参数;以浙江某海岛地下水封油库为依托,通过无水幕、设置水平水幕和设置竖直水幕3种情况的对比分析,研究竖直水幕系统的水封可靠性。研究得出:在只设置竖直水幕系统情况下,可以满足水封条件,且相较于水平水幕系统,竖直水幕系统可以更好地隔绝相邻主洞室间的串油。该研究成果为海岛环境下地下水封油库水幕系统优化设置提供了理论依据。     

海岛环境下地下水封油库海水入侵数值模拟研究

海水入侵是影响海岛地下水封油库施工及运营安全的重要因素。海岛环境下建设地下水封油库,大规模的地下开挖将显著改变海岛天然地下水渗流场,海水入侵地下洞室一方面引发突水风险,另一方面海水中的氯离子将会对地下洞库结构设施造成侵蚀,影响地下油库的使用寿命。因此在海岛环境下建造地下水封油库,除了需要考虑水封可靠性与岩体稳定性外,还需要关注海水入侵等现象。科学设置水幕系统可以有效地减弱海水入侵风险,论文基于污染质运移相关理论,采用有限元数值模拟方法,以拟建浙江省舟山市某海岛大型地下水封油库为例,模拟了地下油库建造及运营期的海水入侵现象,研究表明:若不设置淡水水幕系统,开挖地下洞室会直接导致海水入侵;设置水平水幕后在确保水封可靠性的前提下,能在一定程度上减弱海水入侵;而设置垂直水幕系统则能较为明显地抑制海水入侵的发生。该成果为海岛环境下建造地下水封油库可能遇到的海水入侵问题研究提供了理论依据。     

地下水封油库场区膨胀性蚀变岩的工程地质分析

地下水封油库作为国家的石油战略储备库,对库址区水文地质工程地质条件要求较高。然而,在实际的场区中,总是存在着各种不良地质体,直接影响着库址区的水文地质工程地质条件。本文以锦州地下水封油库为例,对地下水封油库场区膨胀性蚀变岩进行工程地质分析。场区的蚀变岩属中基性岩脉侵入的热液蚀变型,具有弱膨胀性。通过崩解试验,发现该蚀变岩具有一定的崩解性。通过岩矿薄片鉴定和X射线衍射分析,发现黏土矿物为蒙脱石。根据膨胀性蚀变岩的性质,地下油库在膨胀性蚀变岩段施工时应采取相应的治理措施。     

基于GIS的中国东部沿海地区地下水封油库建造适宜性研究

地下水封油库以其经济、环保、安全、便捷、适合战略储备等优点, 成为国家石油储备的首选形式。我国石油战略储备库建设方兴未艾, 与众多大型地下洞室一样, 水封油库的选址对其顺利建设及安全运营均起着决定性作用。论文以中国东部沿海地区为研究区域, 在分析地下水封油库储油原理及其自身特点的基础上, 选取地震烈度、活动断裂、最大水平地应力、地层岩性、地下水埋深、年均降雨量、与大型码头距离、与大型炼油厂距离等8个评价指标构建用于地下水封油库建造适宜性综合评价的指标体系。在此基础上采用层次分析法确定指标权重并应用ArcGIS的空间分析功能对研究区的地下水封油库建造适宜性进行研究, 得到了中国东部沿海区域地下水封油库建造适宜性分区评价成果, 为我国东部沿海地区地下水封油库科学选址提供了参考依据。     

利用地应力指标评判地下水封油库岩爆可能性及数值 分析验证研究

采用水压致裂技术对拟建地下水封油库区进行原地应力测量,测量结果表明,洞室深度段最大水平主应力10.0MPa左右,最小水平主应力6.0MPa左右。利用工程岩体分级标准判据(GB50218-94)、挪威Barton判据、候发亮判据、Hoek判据对地下洞室开挖岩爆可能性进行分析,结果表明地下洞室开挖后并不会由于工程扰动而发生岩爆现象。针对目前无法求得复杂洞室围岩应力重分布特征解析解,进而无法精确判断地下洞室岩爆开挖可能性的不足,采用FLAC2D有限差分软件对地下洞室分步开挖过程进行模拟,得到应力场重分布特征。以Barton判据的修正结合应力场重分布特征对岩爆可能性进行分析验证,结果表明在一些极易产生应力集中区域会发生岩爆现象,甚至中等岩爆,传统岩爆判据在洞室发生岩爆可能性整体上把握较好,局部存在一定误差。     

大型地下水封石油洞库场址评价标准及评价方法

影响地下水封石油洞库场址条件优劣的因素较多,除了相关的地质环境因素外,同时还应考虑石油运输的经济性和施工的便利性。在我国第一批国家石油储备基地地下储备库调研和勘察工作的基础上,从场址工程地质条件、技术经济条件、施工条件方面提出地质构造、地形地貌、岩体强度等10个影响地下水封石油洞库场址优劣性的因素,并确定了它们对应的量化指标;以这10个影响因素为评价指标,确定了地下水封石油洞库场址优劣等级的评价标准;详细介绍了可拓综合评价方法和程序,并建立了地下水封油库场址优劣等级可拓评价模型。将这套评价方法在惠州地下水封油库工程中进行应用,验证了评价标准和评价方法的可靠性,评价结果表明惠州地下水封油库场址属于优等场址。     

地下水封油库工程中三维地应力测量及其应用

地下水封油库是一种复杂的地下工程, 在施工期间开展岩体原位应力三维测量, 对设计的开挖和支护方案进行检验和复核, 有利于设计优化和指导施工。采用水压致裂测量方法, 在油库内南北水平、东西水平和垂直3个方向钻探成孔进行地应力测量, 综合3个方向的地应力测量结果, 计算确定三维地应力大小和方向。计算结果验证了设计所使用的勘察阶段地应力测量结果的可靠性, 检验和复核了设计施工方案的合理性, 并进一步评价了地下水封油库围岩稳定性。      

地下水封油库地质条件适宜性标准与应用研究

正石油是国家的经济命脉,现代工业的"血液",稳定的石油供给是经济与社会可持续发展的重要保障,对国防安全起着不可估量的作用。为解决我国能源短缺带来的危机,我国政府提出了"合理规划建设能源储备设施、完善石油储备体系"的任务。地下水封石洞油库具有地域适应性强、安全性高、节约用地、建设运营费用低、环境友好等优点。因此,地下水封储油洞群成为我国战略石油储备的最佳选择与重点发展方向。建设稳定安全的地下水封     

基于裂隙渗流效应的水封油库涌水量预测分析

准确预测洞室涌水量和库区渗流场的空间分布特征是确保地下水封油库施工期安全性和运行期经济性的基础性工作之一。为真实地反映地下水封油库围岩随机分布裂隙的渗流效应对涌水量预测和渗流场空间分布特性的影响,提出了一种基于嵌入裂隙单元模型（EFE模型）的裂隙岩体渗流分析方法,并采用该方法对湛江水封油库的三维渗流场进行了计算分析,通过对比工程实测资料,验证了所提出方法的可靠性,进而预测了实例工程在运行期的涌水量。计算结果表明,EFE模型能够较好地模拟裂隙对洞室岩体局部渗流场的影响,反映库区渗流场及洞室涌水量空间分布不均匀的特性。研究成果可为水封洞库渗控措施的精准设计以及运行期污水处理设施配套设计工作提供参考。     

地下水封储油库库址的水文地质工程地质问题

将石油储存于地下水封洞库是建设大型石油储备基地的重要发展方向。由于建设地下水封储油洞库的地质条件、设计和施工的复杂性,为满足建设的安全性和经济性,需要综合考虑水文地质、工程地质、环境地质问题。文章考虑了建设地下水封油库的原则和外部依托条件,特别针对库址选择时应注意的水文地质、工程地质问题,提出了相应的认识。     

基于正交设计的地下水封洞库群优化

大型地下水封石洞油库是目前国内外石油战略储备的重要方式,为保证该类大断面不支护地下洞室群的稳定,需优化洞室群的布置。在分析山东某地下水封洞库群工程地质条件的基础上,建立洞室群数值模型。根据三轴试验、围岩RMR（rock mass rating）分类和广义Heok-Brown准则估计了II、III和IV类围岩的岩体力学参数。以洞室埋深、轴向和间距为因素,采用正交设计的方法进行数值试验,以关键点位移和塑性区面积作为评价指标对试验结果进行直观分析,得到对洞室围岩变形和塑性区面积影响最显著的为洞室轴向,并研究了轴向对围岩变形和塑性区面积的影响,得到该水封洞库洞室群的最优布置方案为埋深-60.0 m,轴向N30°W,间距为25 m。其研究结果对地下水封洞库洞室群的布置具有一定工程意义和理论价值。     

连续介质理论与块体理论在地下水封油库围岩稳定性分析中的应用:以烟台某地下水封油库为例

围岩的稳定性对地下水封油库的建造具有至关重要的影响。通过室内岩石实验(单轴试验、声发射试验和直剪试验)并结合野外地质调查与测绘的成果,获取了烟台某地下水封油库储油洞室围岩的岩体物理力学参数和优势结构面的空间分布特征;基于连续介质理论与块体理论,分别运用FLAC3D和Unwedge软件对烟台某地下水封油库围岩稳定性进行了数值仿真试验研究。研究结果表明:在只考虑两组控制性结构面而不考虑优势结构面组合关系的情况下,地下水封洞库围岩一般不会出现大范围的洞室失稳情况,整体处于稳定状态;但当考虑优势结构面组合关系时,不同的结构面组合会切割洞室围岩形成关键块体(引发局部破坏),关键块体主要位于拱顶与掌子面,其中拱顶的关键块体体积较小而掌子面处的关键块体体积较大。因此,拱顶和掌子面附近可能会出现局部块体破坏情况,施工过程中应对此给予足够的关注。     

在我国东部沿海修建地下水封石洞油库若干问题的探讨

随着我国大陆架油、气田不断被发掘、开采,石油储运问题已指日可待。我国海岸线的基岩岸约占全长的2/3以上,其中,块状结晶岩体又占基岩岸的一半以上,这就给水封油库的布置提供了良好的基础。在油库的选择和兴建中,应加强对建库岩体和主要结构面、地应力及其分布的充分研究,以期能对洞库稳定问题、地下水位及水量的合理确定问题有所裨盖、     

基于COMSOL的地下水封油库围岩流固耦合特征模拟研究

地下水封油库通常建造于完整性好的结晶岩体内部,利用隙存水封的原理将油气封闭于地下洞室内部,洞库围岩在施工及运营期间具有典型的流固耦合特征。论文基于裂隙岩体流固耦合理论,采用COMSOL Multiphysics 软件对洞库围岩不同工况下流固耦合特征进行了模拟研究。研究结果表明:地下洞库在不设置人工水幕情况下,开挖后洞室顶部地下水位明显下降,并形成降落漏斗,可能导致洞室油气外溢; 设置人工水幕后,洞室顶部地下水位下降趋势得到明显控制,有效确保了水封的可靠性; 在设置水幕的情况下,洞室直墙及洞室拱顶与底板角点处出现明显的应力集中,但围岩仍未出现连贯塑性区,洞室最大位移不超过5mm,洞室围岩稳定性良好。分析成果对于指导洞库优化设计及施工具有一定的参考价值。     

地下水封油库围岩地下水渗流量计算

为准确地计算特大型地下水封储油岩洞库地下水的渗流量,根据现场调查、测试与监测以及室内外物理力学试验,采用了三维多孔连续介质流-固耦合有限差分数值模拟计算分析软件模拟地下水渗流场。提出了一种适用于特大型地下水封储油岩洞库地下水渗流量计算的合理方法。经与法国专家经验法、大岛洋志经验式、《铁路工程水文地质勘测规范》（TB10049－96）等方法的计算结果进行比较,结果比较接近。该计算方法适用于试验数据和资料匮乏的可行性研究阶段的特大型地下水封储油岩洞库围岩地下水渗流量或涌水量的计算;考虑地下水流-固耦合分析时,单洞室的涌水量比只考虑地下水流动作分析时稍小;考虑流-固耦合作用比不考虑流-固耦合作用时围岩地下水的最大渗流速度稍小。     

大型地下水封石油洞库渗流场时空演化特征研究

地下水封石油洞库是利用饱水岩体密封性进行石油储存的方式。在地下水封石油洞库的建设中,由于工程体的出现,改变了区域地下水的补给、径流和排泄条件,干扰了原来平衡的地下水渗流场,为保证地下石油洞库的水封效果,需进行裂隙岩体渗透特性及地下水渗流场时空演化研究。以国内首个在建的大型地下水封石油储库为工程背景,结合现场试验数据分析,运用等效连续介质的方法,采用裂隙岩体各向异性渗透张量,建立三维地下水数值模拟模型,预测不同施工进程时地下水位的变化。分析预测结果表明：在地下洞室开挖过程中,无水幕条件下地下水位逐渐降低,主洞室部分区域出现零水头压力区,无法保证水封性;模拟运营期水幕巷道施加定水压力,地下水位上升至设计高度35 m且趋于稳定,可以满足水封效果要求。研究结果对地下石油洞库的水封性评价具有一定的工程意义和理论价值。     

某水封油库底部灌浆措施优化研究

地下水封洞库的渗流场控制对于洞库的施工和运行非常重要,对围岩进行灌浆处理,减小洞周围岩整体渗透系数是最直接有效的工程处理措施。针对某水封油库在施工过程中出现的部分洞室段涌水量过大的情况,提出了一种利用二维渗流数值计算结果快速估算三维洞室整体涌水量的方法,并分析洞室在人工水幕条件下、不同的底部灌浆处理方案下洞室的涌水量,提出油库底部灌浆的优化措施。结果表明：从减少涌水量效果的角度,对底板整体灌浆5 m的方案效果最好,底板整体灌浆的渗透系数可以根据工程对渗水量控制的需求适当调整。从节约灌浆成本的角度,对洞室底部两侧进行12 m深度以上的帷幕灌浆的方案可以达到较好效果。综合考虑到工程成本和减少涌水量效果,可以选择优化方案3,即渗透系数为10 Lu的洞室段取底板整体灌浆5 m的措施,而渗透系数为1 Lu的洞室段仅对两侧进行大于12 m深度的帷幕灌浆。本文结论可为类似工程提供参考。     

黄岛地下水封油库地应力场及地质构造作用分析

初始地应力场对地下洞室围岩稳定性影响十分显著,但由于地质条件的复杂性,通过单一方法得到的地应力场可靠性不高。以黄岛地下水封洞库工程为例,分析了研究区区域地质构造背景及近场断裂构造; 通过水压致裂法进行了地应力测试,得到最大主应力方向主要集中在NWW向,优势方向为N73W; 通过地质构造分析法分析了研究区地应力场,探讨了区域构造运动历史对研究区现今构造应力场的影响,认为最大主应力方向为NWNNW。构造分析法与水压致裂法所得最大主应力方向大致均为NW,但存在一定偏差; 主要原因可能是研究区地质构造复杂,受构造变形边界条件影响,派生的局部应力场发生偏转。这表明,在分析地应力场时应结合区域地质构造作用分析及实测地应力进行综合评价。研究结果对于地应力场的综合确定方法具有一定参考价值。     

基于离散裂隙网络法和水流数值模拟技术的地下水封洞库水封性研究

水封性是保证地下水封洞库安全运营的关键,目前研究地下水封洞库水封性的主要难点在于裂隙岩体含水层强烈的非均质性和各向异性.以某地下水封洞库工程为背景,通过实测裂隙几何参数分析裂隙发育特征,建立了研究区离散裂隙网络模型.之后对研究区进行网格化划分计算了各单元体渗透系数张量,基于对裂隙渗流基本规律的理解和假设建立了研究区高精...