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深地探索别开洞天——地下水封洞库储石油储天然气还能储压缩空气
发布时间:2019年04月03日 浏览:

转自《新华日报》

成就生活精彩,油气无处不在。随着科技进步,人类发现了石油和天然气的奥秘,油气能源不仅与生活息息相关更关乎国家安全,目前有的发达国家油气储备为150天,我国也在加快油气储备的步伐,而如何储存越来越多的油气有了地下水封洞库的新科技。

江苏地下水封洞库选址勘察正酣

从去年寒冬到今年春天,江苏地质调查研究院(以下简称江苏地调院)技术人员一直在江苏沿海通过勘探解译地下深处的岩石密码,破译后的成果将服务地下水封洞库精确选址研究。

地下水封洞库是指在稳定地下水位以下一定深度岩体中开挖出的利用水封原理储存油气能源的地下空间系统。由于洞穴处于地下水的静压力的包围之中,少量地下水可以通过岩石裂隙渗入洞穴,从而有效地防止洞内油气外逸。地下水封洞库封存原理是水压,岩体里边有地下水,建设时建造了人工补给地下水的水位系统,地下水下降比较多的时候,人工补给维持稳定地下水位。地下水封洞库一般都建在结晶岩体内,如花岗岩、煌斑岩等,强度比较高。地下水封洞库成为目前国际上石油、液化气等能源的主要储存方式,被全球公认为“具有高度战略安全的储备库”。

据江苏地调院环境地质研究所所长龚绪龙介绍,相比于地表钢罐能源储存,地下水封洞库能源储存具有安全、经济、环保的优势。从安全方面看,由于深埋地下且阻断空气接触,抵御战争打击、自然灾害或者人为火灾的能力大大高于地面库,具有高度的安全保障;从经济效益上看,地下水封洞库节约土地资源,建设成本比地面储库低15%,运行成本低30%左右,使用寿命比地面储库至少长一倍以上;地下储存不破坏自然景观,操作过程中无油气排放,不会引发燃爆等灾难性公共卫生事件,对生态环境的影响较低,是环保的能源储存方式。

江苏地调院通过江苏沿海地区综合地质调查发现,我省沿海地区地下空间资源开发利用潜力巨大,尤其是深部地下空间具有独特的地质禀赋,具备采用地下水封洞库技术建设能源储备库的条件。综合考虑影响水封洞库建设因素进行的适宜性评价结果显示,具有规划建设总容量超过9500万立方米地下水封洞库能源储备库群的潜力。

建设地下能源储备库正当其时

地下能源储备库主要有两种:地下盐穴储库和地下水封洞库。与国外建设情况相比,目前我国地下能源储备处于快速发展的关键阶段。为保障能源安全,海湾战争以后,西方国家广泛采用地下储存方式进行战略或商业能源储备,美国以地下盐穴储库为主,90%的原油都储备在深部地下;欧洲的挪威、瑞典和芬兰三国就建有多达25座大型地下水封储油库,韩国、日本和新加坡是亚洲地下水封洞库分布较多的国家。据不完全统计,世界范围内正在运行的各种地下水封洞库已超过100个。我国能源储备建设起步相对较晚,只有约40天消费量的储备,而美国为150天。根据国家规划,2020年前我国将陆续建设国家石油储备第二期、第三期项目,届时将形成相当于100天石油净进口量的储备总规模。由于我国特殊的地质条件,目前国家战略石油储备二期均为地下水封洞库,已建成青岛黄岛、锦州、惠州大亚湾、湛江廉江等四处地下水封洞库,总规模达1500万立方米,国储三期六处总规模3200万立方米的洞库正在全国范围内开展有利地段的选址论证中。因此,江苏地调院专家认为“在江苏建设地下空间能源储备库符合当前国家重大战略发展需求”。

地质、产业、运输,缺一不可

目前,我国已成为世界第二大能源消费国。根据国家规划,第二期第三期项目建成后,会增强应对石油中断风险的能力。据悉,地下水封洞库技术一直被国外垄断,中铁隧道集团从黄岛LPG(丁烷和丙烷的混合气简称LPG)地下水封洞库项目开始,打破了国外技术垄断。LPG库也可直接把两个气分离,丁烷和丙烷单独储存。

虽然地下水封洞库在储能上别开洞天,但并不是随地可建的,地下水封洞库技术中国集大成者、北京东方新星石化工程股份有限公司总工程师宋矿银认为,选址和建设要符合几个条件:一是地质条件优越。地下水封洞库选址必须要满足两个基本的地质条件:岩体的完整性和强度;稳定的地下水条件。二是产业优势明显。有大规模的石化产业,有与之匹配的原油存储库以及成品油储库,需要具备地下空间能源储备库建设。三是运输渠道通畅,进得来出得去。有港口有码头有输运管道,最好海陆石油输运可无缝对接,综合运输条件便捷。

进军深地,地质科技探索先行

开发地下水封洞库作为进军深地的关键技术是水文地质和水压力学水流动的问题。龚绪龙告诉记者,探索深地与探索深海深空相比,人类探索的时间更早突破却不大,1984年前苏联卡拉3井,井深12262米,1991年该井侧钻至12869米,至今保持世界最深纪录,这是全球深地的极限。探索深地的目的有三个:首先是地下矿产资源利用,当前能够勘探的固体资源深多不超过1000米,液体资源深多是5000多米。再就是深部地下空间利用。随着海绵城市、地下管廊建设的推进,全国地下空间利用最好的上海地下利用超过50米深。三是探知地球内部结构。地球内部结构复杂,未知因素很多,探索深部地下空间往往越往地下深处地质科技越占主导因素。

随着世界范围内更深更复杂地层的勘探开发活动越来越多,超深井钻井规模日益扩大,超深井钻井技术已成为衡量一个国家探索深地的重要标志。2月19日,中国石化西北油田所属的顺北油气田创造新的历史:顺北鹰1井完钻井深8588米,创亚洲陆上钻井最深纪录,相当于从8844米的喜马拉雅山主峰峰顶打到山脚,标志着中国已掌握世界先进的超深井钻井技术。

从国内第一座25万立方米的汕头LPG地下水封洞库,到国内第五座100万立方米的烟台万华LPG地下水封洞库,中国地下水封洞库建设在不断推进。中铁隧道集团一处有限公司项目经理刘龙卫透露:利用地下水封洞库储存压缩空气、CO2、H2等是国际科技工作者下一步的研究目标。龚绪龙则坦言:“从我国地下水封洞库建设和深部地下钻探进展看,进军深地利用深地,既需要地质科技有大突破也需要科学家有超常想象力。”

本报记者 施爱春

通讯员 陈 娟





 

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