地下水封儲油庫庫址的水文地質工程地質問題探討

劉遺平

（安徽省地勘局第一水文工程地質勘查院 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的位置是地下水位線以下5m的深度。采用人工方法進行地下巖石的挖掘，儲油庫挖掘容積應達到預定標準。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。當油注入腔室時，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合。水封系統易受到三方面的影響：

⑴周邊巖層地下水以及地質的影響；

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。因此，在選擇地下蓄水庫的場地時，將考慮該場地的水文地質和工程地質條件。

2 庫址選擇過程中應注意事項

2.1 選址地的區域穩定性

⑴應詳細調查選址地所在區域的地應力場以及構造活動等情況，測量區域內地應力的狀態、方位和大小，測量范圍應包括各種應力分量與活動特征之間的關系。應選擇地應力變化不大或地應力大小相對較低的區域。

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

2.2 巖體的完整性

建造儲層的最關鍵條件之一是巖層的開挖，必須在開挖之前對其進行評估。

⑴巖體完整性評價。地下蓄水油藏選定油藏區的巖性應堅固，礦物尺寸均勻，耐候性強。另外還應比較不同地段的巖石風化程度；

⑵巖體質量評價。考慮到巖體力學強度和巖體完整性這兩個因素，巖石具有較高的抗壓剪切強度。天然巖溶洞穴有復雜的網絡，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性流量和水位的季節性變化。為了穩定地下水位，有必要建造一個與地下水庫相結合的地下水庫。由于硬石膏區域的水膨脹，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，正確設置洞室深度，確保洞室穩定，確保洞室密封，降低洞穴建設成本具有重要意義。最小地下水位通常根據所選區域巖體中地下水的最低自然排水數據確定。

3 洞庫設計過程中需注意的地質因素

3.1 洞庫的容量

與地下油庫相比，地下油庫建設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規模時需要結合庫址的地質因素、儲備基地的主要供應商進口原油加工量和其他潛在用戶周圍的石油消費和其他因素考慮。在施工過程中（在經濟可行性的最底層），可以提前建造一個小型地下儲油罐。檢查該地塊的地質條件，并考慮是否根據其影響擴大（如有必要）其容量，最后，實現地下蓄水庫的可持續發展和安全運行。

3.2 洞庫的平面布置

洞室的方向和洞穴的深度可以根據可用巖體的分布確定，其中心軸線應垂直于關節的主要結構方向。另外，軸靠近地面操作區域放置，每個腔室的間距，方向和位置根據地質條件排列。地應力限制了洞穴的大小，洞穴部分的形狀和群軸的方向。

3.3 洞庫的埋設深度

洞穴的深度取決于諸如石油的性質，洞穴內的最大壓力，水庫所在區域的水文地質條件以及工程安全和保護標準等因素。基于這些因素，確定合理的埋藏深度。在略低于含水層厚度一半的位置，洞穴拱頂的設置在經濟上是最合理的。

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力分布有重要影響，也是確保圍巖穩定的關鍵條件之一。根據儲層間隔與相關地質資料的對比結果，分析了圍巖的穩定性，確定了洞室的數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 結語

在這種人工挖掘的結構，特殊結構，特殊環境，大型洞穴的情況下，在選址和施工現場，不僅涉及短期建設的合理性，還涉及長期發展的開拓性。選擇庫址過程中應保證庫區所在區域的穩定性，應確保無活動斷裂問題，且一旦發生斷裂時可適度處理，另外，圍巖應具有較好的完整性，巖體的節理不發育，巖體的滲透性較差。最低地下水位相對穩定，可以避開相對較強的自然地質災害區和人為誘發的地質災害區，如巖溶塌陷區，泥石流區，水庫誘發地震帶和滑坡區。特別重要的是要注意設計洞穴的第一個原則是研究地質控制條件。但是，由于地質因素是復雜多變的，在建造洞穴的過程中可能會遇到不良的地質條件。這就需要對出現的各類不良情況進行緊密觀察以便能恰當處理，保障建設洞庫的工程能安全順利的施工并且保障未來運行的安全性。