某地下水封石油洞库地下水渗流场及涌水量模拟

地下水封石油洞库是通过人工开挖建于地下,利用稳定地下水的水封作用密封储存在洞室内的石油。具有占地少、投资少、损耗少等优点,但对地下水环境影响相对较大。为评价地下水封石油洞库施工期和运营期对地下水环境的影响,以某大型地下水封石油储库为研究对象,结合现场试验数据,利用GMS软件,建立了非均质、各向异性、三维非稳定地下水流模型和溶质运移模型。研究结果表明:有水幕系统时预测水位高于设计水位3 m以上,可以保证洞库的水封效果,且石油局限于洞室周围不外泄,为后期制定地下水污染防治措施及长期监测计划提供了依据。

考虑原油静止储存胶凝沉积的地下水封洞库潜液泵水力设计方法

地下水封洞库原油恒温且储油环境稳定,在储存过程中存在原油静止储存胶凝沉积。对以扬程为特性参数的潜液泵水力设计提出约束条件,分析地下水封洞库原油静止储存胶时存在凝沉积过程,建立地下水封洞库储油胶凝沉积层厚度预测方法,通过振荡剪切实验获取胶凝沉积层发生剪切破坏所需剪切应力;考虑开启潜液泵时剪切流场产生切向应力,建立地下水封洞库储油周转过程的胶凝结构破坏力学模型。以水力输送和剪切破坏为约束,建立考虑原油静止储存时存在胶凝沉积的地下水封洞库潜液泵水力设计方法。以某地下水封洞库为工程背景,应用并验证潜液泵水力设计方法。结果表明:应用该水力设计方法优化潜液泵适宜扬程为139.0 m,高于满足最低工作要求扬程的6.1%。原油流变性实验结果验证模型的可行性,原油动力黏度与相对密度的增大削弱胶凝沉积层的剪切破坏效果,对于不同工况,较大的原油动力黏度与相对密度可以提升储油周转过程破坏胶凝沉积层的稳定性。该结果为地下水封洞库储油周转过程的安全与优化运行提供依据和方法。

大型地下储油洞粘弹性稳定性分析

在大型地下岩洞中储油是世界各国石油战略储备的重要方式之一。随着我国石油进口量的不断增加,建造大型地下储油洞库无疑是一种综合经济效益良好的方案。针对大型地下水封储油岩洞库的工程特点,利用数值模拟方法对储库洞群中各洞室的开挖施工顺序进行了仿真模拟计算。通过对3种可能的施工方案所引起的地表变形、洞周关键位置的变形以及应力场和位移场的分布规律对比分析,比选出了洞群中各洞室较优的开挖先后顺序。对筛选出的较优方案进行了施工过程与粘弹性稳定性分析模拟,给出了考虑岩体流变特性时油库的变形规律特点,并对大型地下油库的强度及长期稳定性进行了分析评价,所得结论对地下储油库的开挖施工有一定的参考价值。

地下水封石油洞库渗流场的数值分析

对研究区水文地质条件和地下水封石油洞库、水幕系统进行了概化,利用Visual MODFLOW软件,建立了某地下水封石油洞库无水幕和有水幕条件下的三维地下水数值模拟模型,模拟了地下水封石油洞库区的渗流场。利用所建模型预报了2种条件下涌入地下水封石油洞库的涌水量、区域地下水降落漏斗扩展情况及洞库上方地下水位变化情况等。由预测结果可知,2种条件下洞库涌水量均逐渐减小并趋于稳定,而有水幕条件下的地下漏斗扩展范围和速度均比无水幕条件小;在洞库开挖初期水幕作用较小,随时间延长作用愈加明显,因此水幕系统在保证地下水封石油洞库的储油安全和保护周围地下水资源方面都起到重要作用。

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。

地下储油岩洞数值模拟的正交试验设计

针对地下储油岩洞群设计的数值模拟试验,提出了用正交试验设计方法进行数值模拟试验岩洞群的优化设计,获得了岩洞群的最佳布局方位、合理的岩洞断面尺寸比例、最佳水平的洞室间距和施工顺序。建立了相应的试验指标计算方法和分析思路,使地下储油岩洞库的设计方案更合理。

利用地下盐穴实施战略石油储备

论述了我国利用盐穴建设战略石油储备库的重要性和必要性。从建设盐穴石油储备库的基本条件、工艺流程、关键技术等方面,对我国利用盐穴建造地下储油库的可行性进行了分析。提出国内很多含盐盆地具备了建设盐穴石油储备库的基本地质条件和技术基础。提出应开展建库选址的分析和研究并进行前期规划,以加快我国盐穴储备库的建设步伐。

地下储油岩库围岩力学参数的正交设计

在相同岩性的现场库区内,岩体的物理力学参数随取样位置(深度)的变化具有不同的变化水平,即使在稳定岩层区不同深度岩性参数也有一定的差异。为了在储油岩库设计方案的数值模拟试验中充分体现这些实际特点,根据大量的岩石室内试验结果,采用正交设计试验方法,以岩石的弹性模量、泊松比、抗拉强度、粘聚力和内摩擦角共5个参数作为主要影响因素,选取储油洞库围岩塑性区面积(包括拉破坏区面积)和洞周最大位移值作为试验指标进行了正交试验,通过对正交试验结果进行直观分析,研究了地下储油岩库围岩力学参数的确定方法,给出了参数的最优组合,为解决同类问题建立了计算方法和分析思路。

温降对液化石油气储库围岩裂隙开裂影响的数值分析

从单条裂隙入手,将出露于低温LPG不衬地下储库洞壁的主裂隙简化为带边缘裂纹半无限板分析模型,将洞壁附近未出露的主裂隙简化为靠近自由边缘内置裂纹的半无限板分析模型。首先分析在温度降低过程中岩石物理力学参数随温度变化对裂隙扩展的影响;其次分析温度边界类型、降温程度、降温速度、裂隙与洞壁夹角对不同长度裂隙的温度场、应力场和裂尖应力强度因子的影响,以探求降温导致裂隙扩展的机制;最后作为一种尝试研究,利用叠加原理考虑在裂隙温度降低时地应力对裂纹扩展的抑制作用,分析以原有裂隙不扩展为条件时存储介质温度与地应力的关系。

地下储油岩库稳定性的三维流固耦合分析

地下储油岩库具有洞室规模大,空间结构复杂,地下水渗流作用等特点,针对流固耦合对储油岩库整体稳定性的影响、复杂交叉结构的空间受力变形特征及掌子面推进的空间影响范围等问题,应用FLAC3D大型工程软件对地下储油岩库稳定性进行三维流固耦合分析。研究结果表明:地下水渗流与应力的耦合效应使洞库围岩强度弱化,塑性区及洞周围岩变形均明显增大,串联洞与主洞室的交接部位是设计与施工的关注点,尤其是主洞室拱部与其他结构的交接部位;交叉结构的存在使掌子面推进的空间影响范围扩大到两个主洞室间距的2倍左右,洞室围岩的受力变形规律对小的开挖步长不十分敏感。

地下水封洞库岩体质量可拓评价

基于可拓学的物元模型,借助可拓评价模型对地下水封洞库岩体质量进行分类。根据岩体质量分类的影响因素,确定经典域和节域,并利用均方差法求取的权系数和引入的关联度,对地下水封洞库质量进行可拓评价。将该模型应用于黄岛地下水封洞库工程,得到了较好的预测结果,虽然与BQ法和RMR法对比得到的结果有异,但取样分析表明可拓评价模型的结果更合理,能够反映地下水封洞库岩体质量的等级。

基于DDA方法一种流-固耦合模型的建立及裂隙体渗流场分析和应用

以非连续变形分析方法(DDA)为基础并采用稳态流体计算方法将二者结合进行裂隙岩体流-固耦合分析。利用DDA方法生成裂隙岩体模型,在此基础上采用矩阵搜索等方法形成新的裂隙水通网络模型。采用稳态迭代算法和立方定律求得裂隙水压力,并把裂隙水压力作为线载荷施加到块体边界,在DDA算法中每个迭代步完成后更新裂隙开度和水压值,与DDA算法结合研究裂隙水与块体之间相互作用关系。利用以上裂隙岩体流-固耦合计算方法研究了某水封油库开挖和运行过程洞室围岩流量和密封性,为该工程预测水封效果提供了有益的主要依据,也是国内首次采用DDA方法做大型工程的流-固耦合模型分析。

考虑流固耦合的地下储油洞库稳定性研究

应力场与渗流场耦合是影响水封式地下储油洞库群稳定性的重要因素之一。洞库群的开挖导致形成区域地下水降落漏斗,因此储库水封系统必须保证稳定的地下水位。以"黄岛地下水封洞库工程"的设计方案为模型,基于流固耦合分析理论,采用有限差分软件Flac3D进行数值模拟,主要分析了饱和水状态下,渗流场对洞库周围围岩应力、位移变形和孔隙水压力的影响,并确定合理的水封方案和最优的水封巷道高度。文中所得结论对实际地下洞库群的设计施工具有一定的参考价值。

液化石油气储库特大断面光面爆破设计

以某液化石油气储库特大断面地下洞室为研究对象,对单位炸药消耗量、炮眼间距、最小抵抗线等7个主要钻爆参数进行了综合选取,确定了分层开挖光面爆破起爆网路与参数。采用TC-4850爆破测振仪,对爆破地震波作用下洞室围岩质点振动速度及振动主频率进行了监测。依据监测结果,对爆破参数进行了调整:各分层单位炸药消耗量均增加5%,最小抵抗线取50 cm,各分层起爆网路均增加2个起爆段别。现场爆破开挖洞形光滑平整,半炮眼痕迹达到90%以上,最大欠挖量小于10 cm,洞室围岩质点爆破振动速度未超过安全允许值,取得了良好的光面爆破效果。

地下水封洞库水泥-水玻璃防渗灌浆材料耐久性试验研究

针对地下水封洞库工程受灌体围岩条件特征,对拟采用的水泥-水玻璃防渗灌浆材料在不同材料配合比参数条件下,参照现行水泥砂浆相关试验标准开展抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻融性能、干燥收缩性能试验。大量的样本试验结果表明:经过抗硫酸盐侵蚀后水泥-水玻璃灌浆材料抗折强度损失率均>-50%;优选配合比冻融试件抗压强度损失率<25%,质量损失率<3.0%;优选配合比试件56 d干燥收缩率<7.0%。通过研究在不同参数条件下水泥-水玻璃灌浆材料耐久性性能波动规律,探究差异性匹配地下水封洞库工程不同工况条件下防渗水泥-水玻璃灌浆材料品质控制要求,可为湛江国家石油储备地下水封洞库工程防渗灌浆材料工程运用提供技术支撑。

黄岛地下储油库渗流场模拟

为预测黄岛地下水封油库洞库运营期间洞库涌水量和研究设置水幕的必要性,利用FEFLOW软件,首先对黄岛地下水封石油洞库分别建立无水幕和有水幕条件下的三维地下水数值模型,进而对两种条件下的洞库涌水量做预测以及洞库上方的水位变化分析,结果指出:洞库在无水幕条件下前期涌水量为530 m3/d,常规涌水量为249 m3/d。有水幕条件下前期涌水量为643 m3/d,常规涌水量为309 m3/d。相对于无水幕条件,有水幕条件下有力保证洞库的水封条件,水封效果较好,有力的保证了地下水封石油洞库的储油安全。

地下水封石油洞库渗流场-应力场耦合作用研究综述

石油和天然气储备已经被许多国家提到了战略的高度上,地下水封石油洞库作为原油储备的方式之一在中国已经进入实施阶段。本文通过综述国内外地下水封石油洞库渗流场-应力场耦合作用机理研究的现状、研究实际工程中遇到的问题、主要的研究手段、分析研究可能出现的新的技术趋势、并结合国内外地下水封石油洞库研究的成果,简要提出地下水封石油洞库渗流场-应力场耦合作用机理研究的主要方向是渗流场和应力场耦合情况下的洞库稳定性、围岩岩石力学行为特征和岩石的流变损伤。

海底液化气储气洞库控制渗漏水技术

“控制洞室渗漏水”是海底储气洞库施工过程中最重要的工作之一 ,本文介绍汕头 LPG (LiquefiedPetroleum Gases)集散中心工程海底储气洞库施工中注浆止水控渗的做法和认识 ,为以后类似工程的建设积累经验和借鉴。

黄岛50万m^3地下液化石油气水封洞库库容测量

地下水封液化石油气(LPG)洞库建成验收后,要对洞罐的容积进行测量。为了测量结构复杂的黄岛50万m3LPG地下水封洞库的库容容积,首先,确定测量模型,把组成洞库的单个洞室或巷道定义为特殊尺寸的隧道并作为测量单元,分析断面测量过程中影响库容容积精度的因素;其次,探讨高精度自动测量Ⅰ级全站仪、隧道断面测量系统和三维实体建模软件的组合应用,根据采集的断面点集数据,通过人工计算和建模自动计算的相互验证,并与第三方成果对比分析;最后,创建洞库三维模型,水平剖切得到规定要求的一定深度容积计量表、切片图和洞库三维模型切片储量报告。结果表明:采用断面法测量洞库库容是一种比较可行的测量方法,易操作,能保证精度要求。

水幕参数对地下水封石油洞库的涌水量影响分析

设置人工水幕可对洞库形成水封作用,防止储油外泄.而人工水幕的设置势必影响水封洞库的涌水量,过大的涌水还会增加洞库的运营成本.依托在建的某处水封石油洞库工程,建立数值模型,研究人工水幕设计参数及地下水位变化对洞库涌水量的影响规律.结果表明,人工水幕各设计参数的变化对涌水量有不同程度的影响,地下水位的变化对洞库涌水量的影响也很显著.