地下水封储油库库址的水文地质工程地质问题探讨

刘遗平

（安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院 蚌埠 233000）

1 地下水封洞库储油原理

地下水储存库位置最科学的位置是地下水位线以下5m的深度。采用人工方法进行地下岩石的挖掘，储油库挖掘容积应达到预定标准。由于地下水具有水封特性，利用此特性可将洞室中的石油进行储存和密封，在洞室挖掘前，地下水通过接缝和裂缝渗透到岩石的深层，并填充整个岩层的空隙。在形成储油孔储存器的挖掘之后，围岩的连接裂缝的水将流到挖空的储油室并填充空腔。当油注入腔室时，油周围会有一定的压力差。图1显示了地下蓄水油藏的原理。

图1 地下水封储油洞库原理示意图

在正常情况下，地下储水箱有三种水封：人工水封、自然水封、人工水封与自然水封结合。水封系统易受到三方面的影响：

⑴周边岩层地下水以及地质的影响；

⑵周围洞穴对地下蓄水库的影响;

⑶洞室周围地下水含水量对地下储油库的影响。

由于上述原因，地下储油库的直径通常小于地下电站的直径，并且大于普通公路隧道区。因此，在选择地下蓄水库的场地时，将考虑该场地的水文地质和工程地质条件。

2 库址选择过程中应注意事项

2.1 选址地的区域稳定性

⑴应详细调查选址地所在区域的地应力场以及构造活动等情况，测量区域内地应力的状态、方位和大小，测量范围应包括各种应力分量与活动特征之间的关系。应选择地应力变化不大或地应力大小相对较低的区域。

⑵应详细调查被选区域的地震小区特征及地震基本烈度等，应尽量选择地震烈度在IX度以下的区域，地震烈度值越低越好。特别要注意低频和高强度地震对地下水储存库周围区域的影响。在建造水库之前，应掌握所选区域的自然地震。包括进行相关的钻探和取样，对该洞址的岩石、土壤和地下水的特性进行详细分析研究，同时，应进行地球物理勘探，包括浅层地震勘探。

2.2 岩体的完整性

建造储层的最关键条件之一是岩层的开挖，必须在开挖之前对其进行评估。

⑴岩体完整性评价。地下蓄水油藏选定油藏区的岩性应坚固，矿物尺寸均匀，耐候性强。另外还应比较不同地段的岩石风化程度；

⑵岩体质量评价。考虑到岩体力学强度和岩体完整性这两个因素，岩石具有较高的抗压剪切强度。天然岩溶洞穴有复杂的网络，其岩溶水流量是可变的而不是固定的，岩溶洞穴有大的季节性流量和水位的季节性变化。为了稳定地下水位，有必要建造一个与地下水库相结合的地下水库。由于硬石膏区域的水膨胀，地下油库可以更好地封闭。

2.3 确保必要的水封条件

地下储水箱最重要的特点是地下洞室周围的油压低于水压，使油不能通过裂缝泄漏。水封系统将受到地下水含量变化的影响。因此，测量和确定最低地下水位，正确设置洞室深度，确保洞室稳定，确保洞室密封，降低洞穴建设成本具有重要意义。最小地下水位通常根据所选区域岩体中地下水的最低自然排水数据确定。

3 洞库设计过程中需注意的地质因素

3.1 洞库的容量

与地下油库相比，地下油库建设地下油库的投资成本较高。所以在确定地下水封储油洞库的建设规模时需要结合库址的地质因素、储备基地的主要供应商进口原油加工量和其他潜在用户周围的石油消费和其他因素考虑。在施工过程中（在经济可行性的最底层），可以提前建造一个小型地下储油罐。检查该地块的地质条件，并考虑是否根据其影响扩大（如有必要）其容量，最后，实现地下蓄水库的可持续发展和安全运行。

3.2 洞库的平面布置

洞室的方向和洞穴的深度可以根据可用岩体的分布确定，其中心轴线应垂直于关节的主要结构方向。另外，轴靠近地面操作区域放置，每个腔室的间距，方向和位置根据地质条件排列。地应力限制了洞穴的大小，洞穴部分的形状和群轴的方向。

3.3 洞库的埋设深度

洞穴的深度取决于诸如石油的性质，洞穴内的最大压力，水库所在区域的水文地质条件以及工程安全和保护标准等因素。基于这些因素，确定合理的埋藏深度。在略低于含水层厚度一半的位置，洞穴拱顶的设置在经济上是最合理的。

3.4 洞穴横截面的几何形状和截面的尺寸

洞室的几何形状对地应力分布有重要影响，也是确保围岩稳定的关键条件之一。根据储层间隔与相关地质资料的对比结果，分析了围岩的稳定性，确定了洞室的数量和形状以及截面尺寸（包括长度、跨度和高度）。通常在非常坚硬和完整的岩体（如片麻岩，花岗岩）中，洞穴的大小通常为30m高，20m宽和50m长。然而，在相对完整的砂岩和其他岩体中构造的洞穴的高度和跨度尺寸相对较小，但是孔的间距相对较大。

4 结语

在这种人工挖掘的结构，特殊结构，特殊环境，大型洞穴的情况下，在选址和施工现场，不仅涉及短期建设的合理性，还涉及长期发展的开拓性。选择库址过程中应保证库区所在区域的稳定性，应确保无活动断裂问题，且一旦发生断裂时可适度处理，另外，围岩应具有较好的完整性，岩体的节理不发育，岩体的渗透性较差。最低地下水位相对稳定，可以避开相对较强的自然地质灾害区和人为诱发的地质灾害区，如岩溶塌陷区，泥石流区，水库诱发地震带和滑坡区。特别重要的是要注意设计洞穴的第一个原则是研究地质控制条件。但是，由于地质因素是复杂多变的，在建造洞穴的过程中可能会遇到不良的地质条件。这就需要对出现的各类不良情况进行紧密观察以便能恰当处理，保障建设洞库的工程能安全顺利的施工并且保障未来运行的安全性。