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溶腔的溶沥过程是一个不均匀的扩展过程

时间:2018-10-27 20:35来源:未知 作者:秒速赛车 点击:
在现代经济形势下,石油成为各国经济和社会发展不可缺少的重要能源,影响着世界政治和经济的发展。我国既是发展中的石油消费大国,又是人均占有石油资源相对比较贫乏的国家,

  在现代经济形势下,石油成为各国经济和社会发展不可缺少的重要能源,影响着世界政治和经济的发展。我国既是发展中的石油消费大国,又是人均占有石油资源相对比较贫乏的国家,人均石油资源量和人均产油量仅为世界平均水平的18%和21%。随着我国国民经济的快速发展,石油消费量迅速增长,石油产量不能满足国内消费需求,石油供需之间的矛盾十分突出,对国外石油资源的依赖程度日益扩大。

  石油储备分为战略石油储备和商业石油储备。战略石油储备是指国家对石油的储备,以应对短期石油供应冲击(大规模减少或中断)。它本身服务于国家能源安全,以保障原油的不断供给为目的,同时具有平抑国内油价异常波动的功能。商业石油储备是指石油生产流通企业根据政府有关法律法规,为承担社会责任而必须保有与其生产经营规模相匹配的最低库存量,主要功能是调节石油市场供求关系以维持市场稳定。

  石油储备选址遵循的一般原则是:储备费用最低;安全可靠程度最高;地质地理条件最合适;储存和分配石油的运输条件最便利。其中相对重要的是后两条,因为合适的地质地理条件不仅可以减低储备成本,还可以提高安全可靠的程度。石油储备的主要目标是在进口原油中断时,能迅速把石油储备供应给炼油厂,为此,储备基地是否有方便的储、运条件至关重要。

  石油储备的方式有多种,目前国内外采用的方式主要有陆上储罐、海上储罐、地下储罐、地下盐穴、地下坑道等。陆上储罐、海上储罐的优点是不受地质条件限制,缺点是投资大,具有较高的安全隐患;地下储罐是利用埋在地下的储罐储存,优点是基建时间短,对地质条件要求较低,缺点是成本高,占地较多;地下坑道储备一般是利用采矿留下的废弃坑道或者直接建造岩洞,用水泥加固四周后进行储备,其主要缺点是需要清除大量的岩石;盐穴地下石油储备是利用水溶开采方式在地下盐丘或者盐层内形成较大的地下空间,用以储存石油(图1),该方法优点是安全、环保、经济。

  盐穴地下石油储备库建造在地下400-500米以下的盐岩地层中,这种盐层的主要成分是Nacl,含量达到90%以上。盐穴地下储油库要先水溶造腔,在地下盐穴溶腔形成后,向溶腔中注入原油,将溶腔中的卤水顶替出来,储存原油。

  盐穴造腔过程是一个水溶采盐过程,通过钻井钻入地下盐层并下入套管,在需要造腔的盐层部位裸眼完井。在套管内下入两根同心管柱,内部较小管柱称为中心管,外层管柱称为中间管。通过中心管或者两根管柱之间的环空注入淡水,将水喷射到盐矿床中进行溶解,再由两根管柱之间的环空或者中心管采出卤水,并在中间管和套管之间的环空内注入一定量的非溶剂,非溶剂一般是气体或者各类油品,常用的主要是柴油。利用非溶剂与卤水密度差异,使溶腔顶形成一定厚度的非溶剂层,从而达到阻止水向上溶解,保护溶腔顶部并促使溶腔横向扩展,从而在盐穹中形成溶腔。溶腔有两种方法:正向溶腔法和逆向溶腔法(图2)。

  盐穴造腔一般首先利用正向溶腔法溶造储坑,将所有不溶于水的成分从卤水中分离出来,沉积到储坑底部,之后利用逆向法溶造竖井,扩展盐岩层中部分井眼,溶腔顶部构筑完成后则可以注入部分原油。合理利用正向与逆向溶水造腔可以较好地控制溶腔形态,溶腔的溶沥过程是一个不均匀的扩展过程,一般受盐岩的溶解性、成分、不溶物数量、盖层深度、清水注入流量等因素影响。因此,建于地下千米以上的石油战略储库,其造腔过程十分复杂,一方面需反复模拟预测,另一方面需不断根据采出盐量和声纳测试,确定盐穴容积和几何形状。

  当溶腔达到设计的体积后,取出造腔的中间管或中心管,并下入油管至溶腔底部,通过套管和油管的环空注入原油,并通过油管排出卤水完成原油的储备过程。当需要动用储备原油的时候,通过油管注入卤水,通过套管和油管环空采出原油,实现原油的出库过程。

  岩盐与各种油品接触时不发生化学变化,不溶解,不影响油品的质量,因此盐穴作为地下储油库是一种理想的储油方法。地下盐穴石油储备以其安全性高、投资少等优势,受到了世界各国的青睐。具体优势如下:

  密闭性好。盐岩属于晶体结构,渗透性几乎为零,密封性较好,地下盐穴中的石油不会渗漏到地层中去,更不会在地面扩散而造成污染。

  安全性高。盐穴储备库一般位于地下几百米甚至两千米的深度,加之可安装地面和地下两套安全装置,可将石油溢出、爆炸或火灾风险降至最低,不易受到地表人为破还和自然灾害的影响(如地震、水灾及风暴等、冰雪、高温自然灾害的影响),抗自然灾害能力强,具有防火、防爆等特点,战争对它的破坏力很小,而且恢复起来方便快捷,被称为是“具有高度战备安全性的储备库”。

  环保。地面主要为井口设施和管线系统,设施占用地表面积小;盐穴存储石油不会在地表产生泄漏事故,也不会由于自然灾害等突发性事件引起石油大规模泄漏造成局部的环境灾害,所以非常环保。

  存取方便快捷。要取出储存在盐穴中的原油,只要往洞穴底部注入饱和盐水,驱替原油上升即可抽出,十分方便。

  存储量大。盐穴石油储备库储存量较大,单个盐腔的储备能力在10万至100多万方,一般存储1000万方的石油仅需30个左右的地下盐腔就可满足要求。盐穴石油储备可以根据实际储备量的需要建设多个盐腔,也可建造多个备用盐腔,而备用盐腔在不运行期间几乎不会发生维护费用。

  经济效益好。与其它形式的储备库相比,盐穴储备库占地面积小,基建投资少,库容量大,建设周期短,单位储油成本低,地面维护费用低。据统计,盐穴储油的单位成本是地下坑道的1/3,陆上储罐的1/7,虽然其运行成本相对高一些,但优势依然十分明显。

  由于这些优点,地下盐穴储油库广为美国、德国、法国等西方国家采用。美国石油战略储备90%是利用地下盐穴储存方式,美国在得克萨斯和路易斯安那州墨西哥湾沿岸建设了5个大型盐穴石油战略储备基地;德国在威廉港附近盐层中建立了总存储量为1300万方的石油战略储备;加拿大、墨西哥、摩洛哥等国家都建有盐穴石油储备库。我国地下盐岩分布范围较广,埋藏在地下数百米至数千米,不少盐矿盐层条件较好,具备建设盐穴的条件;从全国主要盐岩矿分布来看,在经济发达的华东地区和华中地区都可以考虑建设盐穴石油储备库。

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  盐穴地下石油储备库建造在地下400-500米以下的盐岩地层中,这种盐层的主要成分是Nacl,含量达到90%以上。盐穴地下储油库要先水溶造腔,在地下盐穴溶腔形成后,向溶腔中注入原油,将溶腔中的卤水顶替出来,储存原油。

  盐穴造腔过程是一个水溶采盐过程,通过钻井钻入地下盐层并下入套管,在需要造腔的盐层部位裸眼完井。在套管内下入两根同心管柱,内部较小管柱称为中心管,外层管柱称为中间管。通过中心管或者两根管柱之间的环空注入淡水,将水喷射到盐矿床中进行溶解,再由两根管柱之间的环空或者中心管采出卤水,并在中间管和套管之间的环空内注入一定量的非溶剂,非溶剂一般是气体或者各类油品,常用的主要是柴油。利用非溶剂与卤水密度差异,使溶腔顶形成一定厚度的非溶剂层,从而达到阻止水向上溶解,保护溶腔顶部并促使溶腔横向扩展,从而在盐穹中形成溶腔。溶腔有两种方法:正向溶腔法和逆向溶腔法(图2)。

  盐穴造腔一般首先利用正向溶腔法溶造储坑,将所有不溶于水的成分从卤水中分离出来,沉积到储坑底部,之后利用逆向法溶造竖井,扩展盐岩层中部分井眼,溶腔顶部构筑完成后则可以注入部分原油。合理利用正向与逆向溶水造腔可以较好地控制溶腔形态,溶腔的溶沥过程是一个不均匀的扩展过程,一般受盐岩的溶解性、成分、不溶物数量、盖层深度、清水注入流量等因素影响。因此,建于地下千米以上的石油战略储库,其造腔过程十分复杂,一方面需反复模拟预测,另一方面需不断根据采出盐量和声纳测试,确定盐穴容积和几何形状。

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(责任编辑:秒速赛车)
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