利用廢棄地下空間建設戰略原油儲備庫的構想

陳樹旺，崔少東，梁久正，公繁浩，卞雄飛，張慶森

1.中國地質調查局 沈陽地質調查中心，遼寧 沈陽110034；2.中國石油天然氣管道工程有限公司，河北 廊坊065000

石油是國家經濟運行的血液，是國家發展的戰略性資源［1-2］，加快石油儲備庫建設對于國家能源安全和經濟發展至關重要［3］.我國現有9個國家石油儲備基地，相對歐美發達國家，石油儲備及保障能力仍顯不足，石油儲備庫運行管理難度和安全風險不斷增大［4］.因此，尋找安全可靠、經濟便利的原油儲備方式，對建立健全國家石油儲備體系，提升我國石油儲備能力具有重要意義.

1 全球原油儲庫主要類型

當前原油儲庫主要分為地面儲庫、地下鹽穴儲庫和地下水封洞窟三種類型.

地面儲存是將原油儲存在地面鋼罐中，優點是結構簡單、造價低廉、輸油便捷.缺點是占地面積大，在安全、保密、環保等方面隱患頗多.我國東部沿海地區有大量千萬噸級的油罐區，周邊石油化工企業聚集，具有較大安全隱患.

地下鹽穴儲庫是利用鹽巖與原油不發生反應、不溶解的原理，將原油存儲在鹽巖溶解后形成的較大空腔中，是一種較為理想的儲油方式.但建設地下鹽穴儲油庫對地質環境要求較高，我國符合條件的區域并不多.

地下水封洞窟也叫地下水封石洞油庫，是在具有穩定地下水的巖石區域挖掘洞穴，在洞穴內儲存原油.特點是體積大、儲油量多，封閉性好，安全性高，但此方法對地理、地質和水文條件要求嚴苛，并非所有國家和地區都適合建造［5-7］.

2 我國原油儲備難點

地面罐儲占地面積大、效率低、防范風險能力弱，地下原油儲庫安全性高、占地面積小，因此目前世界上地質條件適宜的國家均趨向于建造地下儲油洞庫.我國后期原油儲庫均采用地下儲庫，但多在花崗巖中挖掘而成，工程浩大，施工周期長，成本高，且存儲量有限.

3 利用廢棄礦山地下空間構想

東北地區存在大量的廢棄礦山，礦山內遍布礦坑礦洞.這些廢棄礦山容易引發地質災害，破壞生態環境、每年需投入大量資金進行礦山治理.若利用廢棄礦山建設原油儲備基地，既能經濟高效解決我國原油儲備庫不足的難題，還能有效解決廢棄礦坑帶來的環境問題，對完善我國原油儲備體系具有重要意義.

3.1 探索性

探索性改造廢棄地下空間作為地下原油儲庫，具有存儲空間體量巨大、建設周期短、施工成本低等諸多優勢.

東北地區作為老工業基地，實施了長期的金屬和非金屬礦產資源開發利用，留下了規模巨大的廢棄地下空間.將這些地下空間變廢為寶、改造為地下油庫，不僅是對原油儲庫模式類型的新探索，而且是治理地面沉降等地質災害的新嘗試.

3.2 挑戰性

改造廢棄礦山存在以下挑戰：一是采空區穩定性差，地下礦山由于在礦山挖掘過程中，圍巖應力狀態發生改變，原有的穩定狀態遭受破壞，礦坑周邊圍巖區常常是地面沉降、塌陷等地質災害多發區；二是未經治理的廢棄地下空間多發育各種類型的破碎帶和裂隙，其圍巖也存在一定滲透性，處置不當有可能引起原油散逸，浪費資源、污染環境；三是大型礦山開發過程中的不規范開采以及閉坑后的地災治理，造成其邊界不清、物權屬性不明，急需綜合性調查研究，制定針對性的治理對策.

3.3 地域性

東北地區礦產資源類型多、數量大、勘探開發歷史悠久，多年的礦產開發遺留了體量巨大且存在地災隱患的廢棄地下空間.另一方面，東北是不僅我國重要的原油產地和進口原油集散地，同時還是我國重要石油化工基地.因此，在東北地區開展廢棄礦山地下空間調查，解決重大基礎地質問題、開展關鍵技術攻關，實施試驗示范區建設，將有助于建立相關調查規劃和評價標準，為戰略性原油儲備探索一條高效便捷的道路.

3.4 階段性

第一階段，分析整理相關資料，開展廢棄地下空間狀況調查，明確區域應力場和圍巖力學性質，優選試驗場地，制定施工方案；第二階段，進行水幕平衡與滲漏模擬等組合實驗，開展10～100 m3的小規模儲存實驗；針對實驗結果優化實驗方案，實現500～1000 m3中等規模儲存實驗；第三階段，建立廢棄礦山原油儲庫改造的調查規范與評價標準，提交5 000～10 000 m3可利用地下空間，嘗試建立廢棄礦山改造示范區.

4 總結

緊密圍繞我國原油戰略儲備迫切需求，充分利用近百年來礦產資源開發形成的亟待治理的巨大地下空間，建設戰略性原油儲庫，是當前復雜國際國內形勢下保障我國能源資源安全的新課題.總體思路是：針對關鍵地質問題與技術難點，優選代表性區域；綜合運用區域地質、工程地質、環境地質，以及油氣儲運方面理論技術，開展廢棄地下空間狀況調查；通過階段性的野外現場小試、中試，建設地下原油儲庫示范區；總結可用于原油戰略儲備的廢棄礦山調查規范與評價標準；為保障國家原油戰略儲備安全，提供可利用的后備地下空間，培育相關的人才隊伍.