新建地下水封油庫對(duì)附近運(yùn)行油庫水封可靠性影響研究*

張 彬 石 磊 楊 森 李云鵬 彭振華 李俊彥 吳 越

ZHANG Bin① SHI Lei① YANG Sen② LI Yunpeng③ PENG Zhenhua② LI Junyan② WU Yue①

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新建地下水封油庫對(duì)附近運(yùn)行油庫水封可靠性影響研究*

張 彬①石 磊①楊 森②李云鵬③彭振華②李俊彥②吳 越①

大型地下水封油庫分期建設(shè)中，新建地下水封油庫可能會(huì)對(duì)已投產(chǎn)的同類洞庫水幕系統(tǒng)及滲流場(chǎng)產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而可能導(dǎo)致已建油庫發(fā)生油氣外泄等安全事故，但目前國內(nèi)外對(duì)該問題的研究甚少。以在鄰近某一已建大型地下水封油庫附近擴(kuò)建國家三期戰(zhàn)略石油儲(chǔ)庫項(xiàng)目為背景，研究因擴(kuò)建項(xiàng)目施工改變庫區(qū)滲流場(chǎng)而導(dǎo)致的對(duì)已投產(chǎn)大型水封油庫儲(chǔ)油安全性的影響。通過洞庫實(shí)際涌水量資料反演分析獲取庫區(qū)巖體的等效滲透張量，采用COMSOL Multiphysics軟件模擬已建成的地下水封油庫運(yùn)營(yíng)期的滲流場(chǎng)，并將其作為初始滲流場(chǎng)，進(jìn)而模擬研究新建洞庫開挖情況下滲流場(chǎng)的演化規(guī)律。以洞庫區(qū)地下水位線、水封壓力及圍巖滲水量為評(píng)判指標(biāo)，分析新建洞庫對(duì)運(yùn)行洞庫水封可靠性的影響，研究表明：當(dāng)兩期洞庫間距超過200m時(shí)，即使不設(shè)置中央垂直分離水幕系統(tǒng)，新建洞庫施工也不會(huì)對(duì)已投產(chǎn)洞庫的水封可靠性產(chǎn)生影響，即確保儲(chǔ)油安全的最小洞庫間距為200m。研究成果對(duì)評(píng)價(jià)在已投產(chǎn)地下水封油庫附近修建同類油庫的可行性及相互影響程度提供了理論依據(jù)。

地下水封油庫 水封壓力 出水量 水封可靠性 安全距離

ZHANG Bin①SHI Lei①YANG Sen②LI Yunpeng③PENG Zhenhua②LI Junyan②WU Yue①

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國石油消費(fèi)量已僅次于美國，位居世界第二。然而國內(nèi)原油地質(zhì)儲(chǔ)量及產(chǎn)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)需求，原油進(jìn)口量逐年增加， 2015年我國石油消費(fèi)量為5.43億噸，而進(jìn)口量則達(dá)3.29億噸，對(duì)外依存度已經(jīng)突破60%，遠(yuǎn)超過50%的“國際警戒線”，能源安全形勢(shì)十分嚴(yán)峻，構(gòu)建國家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備體系迫在眉睫。根據(jù)國家能源儲(chǔ)備總體規(guī)劃，分三期規(guī)劃建設(shè)國家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備基地(楊森等， 2010)。第一期工程儲(chǔ)量約1200萬噸，均為地上庫，已全部建成投產(chǎn)； 第二期工程儲(chǔ)量為2800萬噸，其中1400萬噸地上庫、1400萬噸地下庫，已基本建成； 而第三期2800萬噸儲(chǔ)油庫，則全為地下水封油庫，目前正處立項(xiàng)論證階段。

當(dāng)前，國內(nèi)外主要的石油儲(chǔ)存方式包括地下鋼罐、覆土罐、土中罐、海上儲(chǔ)油、地下洞庫等。對(duì)比其他各種庫型，地下水封油庫具有建設(shè)周期短、造價(jià)低、占地少、隱蔽性好、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已成為許多國家儲(chǔ)存石油的首選方式。地下水封油庫設(shè)想最早由瑞典人哈哥博士于20世紀(jì)30年代提出，但直到1956年才證明了地下水封油庫儲(chǔ)油的可行性(杜國敏等， 2006)。我國對(duì)地下水封油庫的建設(shè)與研究起步較晚，于20世紀(jì)70年代開始研究、建造帶有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的地下水封油庫(高飛， 2010)。近年來國內(nèi)外學(xué)者從不同的角度對(duì)地下水封油庫進(jìn)行研究。選址方面，張彬等(2015)利用GIS對(duì)中國東部沿海地區(qū)建造水封油庫的適應(yīng)性進(jìn)行了研究。對(duì)于洞庫圍巖的穩(wěn)定性，王剛等(2008)、王者超等(2011)分別對(duì)洞室群及單洞室的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。對(duì)于洞庫區(qū)滲流特性，研究方法主要包括理論分析、模型試驗(yàn)以及數(shù)值模擬。徐方(2006)通過分形理論研究了青島某地下水封油庫的滲流特性。李仲奎等(2009)通過模型試驗(yàn)方法研究水幕工況下地下儲(chǔ)氣庫的滲流場(chǎng)特性。張彬等(2012)通過運(yùn)用有限元軟件Comsol模擬研究了不同工況下洞庫圍巖滲流場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的變化規(guī)律。李術(shù)才等(2012)，王者超等(2014)分別通過UDEC和Abaqus進(jìn)行了洞庫滲流場(chǎng)模擬，對(duì)比分析了有無水幕系統(tǒng)時(shí)庫區(qū)周圍滲流場(chǎng)的變化。張超(2016)基于地下水動(dòng)力學(xué)原理及3DEC軟件研究了大型地下水封油庫水幕系統(tǒng)作用機(jī)理及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。隨著技術(shù)的發(fā)展及石油消耗量的持續(xù)增加，對(duì)地下水封石油洞庫儲(chǔ)油量的要求也越來越高。因儲(chǔ)油量的增加，儲(chǔ)油洞室群的數(shù)量及規(guī)模也不斷增加，一次性完成多組洞室開挖的難度也隨之增大，這就要求我們對(duì)此類的大型油庫進(jìn)行分期建設(shè)。韓國麗水地下水封石油洞庫即是分期建設(shè)完成的。1991年開始建設(shè)第一期，庫容約為300萬立方米， 1996年完工； 1997年12月又開始在一期洞庫附近擴(kuò)容， 2005年完工，完工后的總庫容約790萬立方米，是目前世界上最大的原油地下水封洞庫儲(chǔ)備庫。根據(jù)其建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，后期的洞庫建設(shè)沒有對(duì)臨近的前期洞庫的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響。除此之外，尚未見在臨近已運(yùn)營(yíng)的地下水封油庫附近擴(kuò)建同類型大型地下油庫的案例，因此相應(yīng)的工程經(jīng)驗(yàn)與理論研究十分有限。

國家二期戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備項(xiàng)目某在建大型地下水封油庫，臨近大型煉油基地和輸油碼頭，建庫區(qū)工程地質(zhì)條件十分優(yōu)越，區(qū)位優(yōu)勢(shì)十分明顯，具備在已建洞庫附近場(chǎng)地?cái)U(kuò)建三期儲(chǔ)油洞庫的優(yōu)越條件。然而，對(duì)于安全要求極為嚴(yán)格的大型地下儲(chǔ)油洞庫而言，后建洞庫對(duì)已建洞庫儲(chǔ)油安全性的影響備受關(guān)注。論文以在某已投產(chǎn)的大型地下水封油庫附近新建國家三期戰(zhàn)略石油儲(chǔ)庫為工程背景，采用大型有限元軟件Comsol Multiphysics進(jìn)行數(shù)值建模分析，結(jié)合工程實(shí)際情況，預(yù)測(cè)三期洞庫施工期間對(duì)已投產(chǎn)二期油庫庫區(qū)滲流場(chǎng)的影響。通過對(duì)比分析，給出相鄰地下油庫修建的最小安全距離及埋深，提出可行的保護(hù)措施，研究成果為在已投產(chǎn)地下水封油庫附近修建同類油庫的可行性論證及影響程度評(píng)價(jià)提供了理論依據(jù)。

圖1 某國家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備二期地下水封油庫效果圖

1 工程背景

圖2 兩期工程建設(shè)范圍示意圖

某地下水封洞庫儲(chǔ)油規(guī)模為500×104m3，洞庫群由5組100×104m3原油洞庫組成，共10個(gè)洞室，單個(gè)洞室容積約為50×104m3。洞室斷面形狀為直墻圓拱形，單個(gè)洞室跨度為20m，高度30m，長(zhǎng)約930m，儲(chǔ)油主洞室上方距洞頂25m處設(shè)水平水幕系統(tǒng)，采用固定水位法儲(chǔ)油 (圖1)。目前二期工程已近完工，考慮到現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)越的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件及相關(guān)配套設(shè)施可以共用，計(jì)劃二期工程完工后，在其北側(cè)一定安全距離外擴(kuò)建地下水封洞庫項(xiàng)目(三期)(圖2)，擬建規(guī)模為300×104m3，由3組100×104m3原油洞室組成，分為6個(gè)洞室，若建成后將是世界儲(chǔ)量最大的地下水封油庫。擴(kuò)建(三期)地下水封洞庫工程施工時(shí)，二期地下水封洞庫已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，必須保證其上方地下水位處于穩(wěn)定狀態(tài)，即確保水幕系統(tǒng)穩(wěn)定。合理的洞庫距離成為制約項(xiàng)目實(shí)施的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，若兩期洞庫距離過小即存在安全風(fēng)險(xiǎn)，而距離過大則可能使得滿足建庫工程地質(zhì)條件的庫址面積不足，且增大投資。

2 油庫分期建設(shè)的可行性分析

2.1 研究方法

采用多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOL Multiphysics，基于水幕系統(tǒng)穩(wěn)定的角度，研究大型地下水封油庫分期建設(shè)的可行性，并提出相鄰油庫修建的最小安全距離，給出可能的保護(hù)措施。COMSOL Multiphysics以有限元法為基礎(chǔ)，通過求解偏微分方程(單場(chǎng))或偏微分方程組(多場(chǎng))來實(shí)現(xiàn)真實(shí)物理現(xiàn)象的仿真(程學(xué)磊等， 2014)。裂隙巖體滲流計(jì)算模型主要有等效連續(xù)介質(zhì)模型、雙重介質(zhì)模型，離散裂隙網(wǎng)絡(luò)模型等。而等效連續(xù)介質(zhì)模型是目前使用最多、最成熟的模型，本研究采用等效連續(xù)介質(zhì)模型進(jìn)行計(jì)算。在等效連續(xù)介質(zhì)模型中，等效滲透系數(shù)的求解是重點(diǎn)。本文選擇求解等效滲透系數(shù)的模型尺度為整個(gè)庫區(qū)范圍，其尺度大于當(dāng)?shù)亓严稁r體的REV(表征單元體)值，故可以采用等效連續(xù)介質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。在COMSOL多物理場(chǎng)中，巖體介質(zhì)滲流模塊將洞室周圍的巖體介質(zhì)看成多孔介質(zhì)。

假設(shè)洞室圍巖滲流服從Darcy定律，以孔隙水壓力表示達(dá)西公式為(Kj?rholt et al.， 1992)：

式中， k為巖石的滲透系數(shù)； vi為地下水滲流速度； γw為水的重度； p為孔隙水壓力； z為垂直坐標(biāo)； xi為沿x方向的距離。

結(jié)合多孔介質(zhì)有效應(yīng)力原理，則滲流場(chǎng)基本方程為(馬秀媛等， 2016)：

式中，Sα為巖石的儲(chǔ)水系數(shù)； t為時(shí)間； Qs為體積源項(xiàng)； φ為巖體介質(zhì)的孔隙率； u為地下水流速矢量。

巖體介質(zhì)滲透系數(shù)為非線性，且滲透系數(shù)與孔隙率之間滿足如下關(guān)系：

式中， k0、φ0分別為零應(yīng)力狀態(tài)下巖石的孔隙率?？紤]邊界條件和初始條件，并最終通過求解以上偏微分方程，從而確定水頭的時(shí)空分布。

2.2 幾何模型的建立

結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，為了模擬洞室開挖后的滲流影響區(qū)域，充分考慮遠(yuǎn)場(chǎng)邊界，本文區(qū)域滲流場(chǎng)幾何模型XY平面尺寸定為2200m×2200m， X方向?yàn)橹鞫词逸S線方向。模型底面距離主洞室底板140m，標(biāo)高為-200m，整個(gè)幾何模型Z方向取值范圍為(-200m， 270m)。主洞室和水幕巷道按設(shè)計(jì)位置建模，水幕鉆孔由于其直徑僅為150mm，與模型其他部分的尺度相差過大，因此將水幕鉆孔的壓力全部等效為水幕巷道邊墻上平均分布的壓力，整個(gè)模型不考慮施工巷道等輔助設(shè)施。建好的三維幾何模型(圖3)。分別調(diào)整二期洞庫和三期洞庫之間的距離，即： 50m、100m、150m、200m、250m、300m，研究不同距離下，三期洞庫的開挖對(duì)地下水位的影響，以及對(duì)二期洞庫儲(chǔ)油穩(wěn)定性的影響。

圖3 幾何模型

2.3 計(jì)算參數(shù)及邊界條件

本文滲透系數(shù)的選取通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，反算出庫區(qū)合理的等效滲透系數(shù)。首先對(duì)二期洞庫開挖完成后的模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)庫區(qū)模型分別賦予不同的滲透系數(shù)，運(yùn)用COMSOL自帶的積分功能對(duì)洞庫開挖完成后的出水量進(jìn)行計(jì)算，得出的涌水量隨滲透系數(shù)的變化關(guān)系 (表1、圖4)。結(jié)合《地下水封石洞油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的地下水封油庫運(yùn)營(yíng)期間庫區(qū)的涌水量：每100×104m3的洞庫涌水量不得超過100m3·d-1的標(biāo)準(zhǔn)(即二期洞庫運(yùn)營(yíng)期間涌水量最多為500m3·d-1)。反算出二期洞庫開始運(yùn)營(yíng)時(shí)相應(yīng)的滲透系數(shù)應(yīng)為4.5×10-9m·s-1。

表1 滲透系數(shù)與涌水量關(guān)系表

Table1 The relationship of water inflow and the permeability coefficient

滲透系數(shù)/m·s-1主洞室涌水量/m3·d-14×10-84372.51×10-91093.18×10-9874.54×10-9437.21×10-9109.3

圖4 涌水量隨滲透系數(shù)變化關(guān)系圖

模型四周及底部為不透水邊界。由于三期洞庫開挖時(shí)，二期洞庫已經(jīng)完成儲(chǔ)油，故二期洞庫的主洞室按充滿油時(shí)的油壓分布即p=ρgh(油的密度為0.85g·cm-3)，洞頂?shù)獨(dú)夥忾]壓力為0.2MPa。對(duì)于水幕孔，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，洞庫的運(yùn)營(yíng)期水幕孔的壓力為0.3MPa，本文簡(jiǎn)化水幕鉆孔的影響，將其等效為平均分布在水幕巷道各個(gè)面上的壓力，經(jīng)過計(jì)算其等效面壓力為0.35MPa。

2.4 三期洞庫開挖對(duì)地下水位的影響

圖5 三期洞庫開挖形成的降落漏斗圖

地下洞室開挖后，會(huì)對(duì)原來的地下水位產(chǎn)生一定的影響。地下水封油庫開挖期間，提前施工的水幕系統(tǒng)可有效確保地下水封油庫上方地下水位的穩(wěn)定，而本文旨在探求三期洞庫的開挖可能導(dǎo)致的臨近二期洞庫地下水位的影響，本著按最不利工況考慮的原則，故假設(shè)三期洞庫無水幕開挖進(jìn)行研究。經(jīng)數(shù)值實(shí)驗(yàn)可知在三期工程無水幕的工況下開挖時(shí)，開挖完成后會(huì)形成一定水平影響范圍的疏干區(qū)。圖5 表示二期工程與三期工程整體間距分別為50m、100m、150m、200m時(shí)，開挖完成后形成的疏干區(qū)。圖6 為二期洞庫和三期洞庫之間的距離分別為50m、100m、150m、200m時(shí)，三期洞室開挖后水平坐標(biāo)x=1200m處地下水位線示意圖。圖中最上方的等勢(shì)線表示水壓力為0，即可以代表洞庫區(qū)的地下水位線。由圖5、圖6可以看出三期洞室的開挖都會(huì)在開挖洞室上方形成疏干區(qū)，且隨著二期洞庫與三期洞庫間距的增加，疏干區(qū)影響范圍總體呈減小趨勢(shì)，但減小的幅度相對(duì)較小。由于二期洞庫上方水幕的作用，二期洞庫上方的地下水位基本保持不變。三期洞庫的開挖只會(huì)對(duì)其上方的地下水位產(chǎn)生影響，而對(duì)二期洞庫地下水位的影響較小，亦即三期與二期洞庫之間距離的變化對(duì)二期洞庫區(qū)地下水位的影響不大。在實(shí)際工程中，三期洞庫的開挖必在有水幕的條件下進(jìn)行，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及數(shù)值模擬的結(jié)果表明：在有水幕工況下三期洞室的開挖對(duì)地下水位的影響進(jìn)一步減弱，三期洞庫上方形成的疏干區(qū)范圍會(huì)進(jìn)一步減小，甚至消失。

圖6 不同洞庫間距下開挖后的地下水水位線圖

2.5 三期洞庫開挖對(duì)二期洞庫儲(chǔ)油安全性的影響2.5.1 基于洞室出水量變化

三期洞室開挖完成后，尚未儲(chǔ)油時(shí)，三期洞室的內(nèi)壁壓力為0MPa， 0MPa壓力面的存在可能會(huì)對(duì)原有的流場(chǎng)產(chǎn)生一定的影響。對(duì)于運(yùn)營(yíng)期的二期洞庫，有可能產(chǎn)生漏油的危險(xiǎn)。二期的10個(gè)洞室中， 1#洞室距離三期洞庫最近，漏油的風(fēng)險(xiǎn)最大。故三期洞庫的開挖對(duì)其儲(chǔ)油安全性的影響最大。洞室周圍流場(chǎng)的變化直接影響主洞室的出水量，故最近的主洞室出水量的變化能一定程度上反映洞室周圍流場(chǎng)的變化程度。由于施工期三期洞庫主洞室的內(nèi)壁壓力為0，相當(dāng)于在1#主洞室附近形成了一系列新的滲流通道，一定程度上會(huì)分擔(dān)1#主洞室的出水量，并可能在既有的1#主洞室附近形成疏干區(qū)，進(jìn)而導(dǎo)致油氣外泄。隨著二期洞庫和三期洞庫距離的減少， 1#主洞室的出水量會(huì)逐步回升到原有水平，當(dāng)二期洞庫與三期洞庫之間的距離達(dá)到安全距離時(shí)， 1#主洞室的出水量應(yīng)與三期洞庫未開挖前1#主洞室的出水量基本一致。本文通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同間距下的二期洞庫1#主洞室的出水量進(jìn)行預(yù)計(jì)，分別比較不同間距下該洞室出水量與三期洞庫未開挖前的該洞室的出水量，進(jìn)而得出二期洞庫與三期洞庫之間的最小安全距離。

表2 三期洞庫未開挖及不同間距下開挖后 二期洞庫1#洞室出水量表

Table2 The tunnel water inflow at different spacing of 1#cavern

三期洞庫未開挖三期與二期洞庫間距50m100m150m200m250m300m洞室出水量/m3·d-161.829.236.742.258.158.759.1

表2為二期洞庫和三期洞庫之間的距離分別為50m、100m、150m、200m、250m、300m時(shí)，二期洞庫1#主洞室的出水量。當(dāng)間距達(dá)到200m時(shí)，洞室的出水量為58.1m3·d-1，而三期洞庫未開挖時(shí)該洞室的出水量為61.8m3·d-1， 即當(dāng)間距為200m時(shí)， 該洞室出水量的變化率約為4%，變化幅度已非常小。而當(dāng)間距為250m、300m時(shí)， 1#主洞室的出水量雖有微小的增大，但考慮到工程地質(zhì)條件以及經(jīng)濟(jì)成本的制約，可以綜合判定距離為200m時(shí)，三期洞庫的開挖對(duì)二期洞庫最右側(cè)的1#主洞室周圍的滲流場(chǎng)基本不會(huì)產(chǎn)生影響，由此可以得出二期工程和三期工程之間的最小安全距離為200m。

圖7 二期洞庫主洞室上方不同高度測(cè)線上的水封壓力分布圖

2.5.2 基于水封壓力變化

圖7為沿著垂直于洞室軸線方向位于三期工程開挖形成的降落漏斗范圍內(nèi)某截面主洞室正上方25m、20m、10m、0m，位置坐標(biāo)600～2000m之間的水封壓力分布圖。二期洞庫主要分布于水平坐標(biāo)600～1000m。圖7a、圖7b分別為主洞室上方25m、20m位置的水封壓力分布圖，可以看出水封壓力都維持在0.2MPa以上。圖7c為沿著垂直于洞室軸線方向主洞室上方10m測(cè)線上的水封壓力分布圖，可以看出二期洞庫上方的水封壓力也都維持在0.15MPa以上。圖7d為沿著垂直于洞室軸線方向主洞室上方0m測(cè)線上的水封壓力分布圖，可以看出二期洞庫上方的水封壓力也維持在0.1MPa以上。綜上可知三期洞庫開挖完成后，不會(huì)對(duì)二期洞庫周邊的水封性能產(chǎn)生影響，即不會(huì)對(duì)二期洞庫的主洞室的儲(chǔ)油安全性產(chǎn)生影響。分別比較圖7 中相同標(biāo)高不同間距下的水壓力分布曲線，可知隨著間距的減小，二期工程與三期工程之間部分水封壓力不斷減小，但最小水封壓力仍大于0.1MPa，仍然可以保證二期洞庫儲(chǔ)油的水封可靠性。因此，結(jié)合上述地下水水位變化、洞室出水量變化分析結(jié)果，可以認(rèn)為：確保三期洞庫施工不會(huì)對(duì)二期洞庫儲(chǔ)油安全性產(chǎn)生影響的最小洞庫安全距離為200m。

3 結(jié) 論

本文通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)大型地下水封油庫分期建設(shè)的可行性及最小安全距離進(jìn)行了研究，得出如下結(jié)論：

(1)因洞庫地處東南沿海，年降雨量大，地下水補(bǔ)給豐富，三期洞庫即使在無水幕覆蓋情況下開挖，開挖完成后會(huì)形成一定水平影響范圍的地下水降落漏斗，但其范圍也僅僅局限于洞庫區(qū)以內(nèi)，不會(huì)對(duì)區(qū)內(nèi)地下水位產(chǎn)生明顯影響。二期和三期洞庫之間距離的變化對(duì)地下水位的影響不大。實(shí)際工程中，三期洞庫的開挖必須在有水幕的條件下進(jìn)行，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及數(shù)值模擬結(jié)果表明：在有水幕工況下三期洞室的開挖對(duì)洞庫區(qū)的地下水位基本不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

(2)基于洞室涌水量的角度進(jìn)行分析研究，當(dāng)間距為200m時(shí)，三期洞庫的開挖對(duì)二期洞庫最右側(cè)主洞室周圍的地下水滲流場(chǎng)基本不會(huì)產(chǎn)生影響，由此可以得出二期工程和三期工程之間的安全距離為200m。

(3)基于水封壓力分布的角度進(jìn)行分析研究，保證200m的安全距離，三期洞庫開挖完成后，不會(huì)對(duì)二期洞庫的水封可靠性產(chǎn)生影響，同時(shí)也能保證三期洞庫自身儲(chǔ)油穩(wěn)定性。

(4)為進(jìn)一步保證已投產(chǎn)的二期洞庫儲(chǔ)油的安全性，擴(kuò)建三期洞庫時(shí)應(yīng)確保其水幕系統(tǒng)全覆蓋后方可進(jìn)行主洞室開挖。

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JournalofEngineeringGeology工程地質(zhì)學(xué)報(bào) 1004-9665/2016/24(5)- 0823- 10

MINIMUM SEPARATION DISTANCE BETWEEN EXISTING AND NEWLY CONSTRUCTING UNDERGROUND WATER-SEALED OIL STORAGES

During the phased construction of large water-sealed oil storage， the construction of a newly built underground water-sealed oil storage has a certain degree of impact on the water curtain system and the seepage field of the nearby under-production similar underground structure. And then may cause safety risks to the already built storage such as oil and gas leakage. However， for the time being， domestic and foreign research on this issue seems little. This paper is based on a large underground water-sealed strategy oil storage’s extension phase-three project. The change of seepage field which is influenced by the new-construction of extension phase-three poses a safety impact on under-production extension phase-two project. This paper back-calculates the permeability tensor based on the field measured data. Then it simulates the stable seepage field of the under-production underground water-sealed oil storage using the software COMSOL Multiphysics. It views the seepage field as the initial seepage field. And it then simulates the evolution law of existing seepage field changes during new cavern excavation. It views the underground water level， water pressure and cavern area line rock seepage as the evaluation index. The analysis is about the new-construction cavern’s impact on the water seal reliability of the under-production cavern. The research results show that when the separation distance of these two phase cavern is more than 200m， even if without setting up the central vertical separation of water curtain system， new-construction cavern has no impact on the water seal reliability of the under-production cavern. The minimum safe storage cavern separation distance is 200m. The research results provide a reasonable theoretical support for the feasibility and impact of the construction of similar oil storage in the vicinity of the underground water-sealed oil storage．

Underground water-sealed oil storage， Water-sealed pressure， Water inflow， Water-sealed reliability， Safety distance

10.13544/j.cnki.jeg.2016.05.011

2016-06-03;

2016-09-02.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40902086，41572301)， 中央高校基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(2-9-2015-071)及國家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備某地下水封洞庫專題科研項(xiàng)目資助.

張彬(1975-)，男，博士，副教授，從事地下能源儲(chǔ)存工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害防治研究. Email:sc_zhb@163.com

TE822

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