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《石油化工建設雜志》2014年第六期
1大型石油儲備庫工程建設狀況
1.1大型石油儲備庫種類大型石油儲備基地分為地面庫和地下庫兩種形式,其中地面庫發展有年,技術成熟,一般為多臺容積為10萬m3的鋼儲罐組成,如我國第一期建設的儲量1600多萬t的石油儲備庫,全部為地面鋼儲罐。地下庫是利用地下巖洞和鹽穴進行石油儲備,其中地下水封洞庫是在地質條件較好的花崗巖地區,開挖巖石洞室儲存石油。
1.2地面庫巖土工程技術日臻完善大型地面石油儲備庫大多采用直徑為80m、容積為10萬m3的鋼儲罐,同一般大型石化工程相比具有如下幾個特點:(1)罐體直徑大,對場地建設條件要求高;(2)庫區總儲量和工程規模較大;(3)鋼制儲罐的安全性、耐久性要求嚴格;(4)重點工程、工期緊。由于項目選址受較多因素限制,大型地面石油儲備庫較少坐落于良田沃野,通常要面對復雜的地質條件,工程勘察和巖土工程技術要求高、施工難度大等問題成為大型地面庫的建設關鍵。近年來,隨著科學技術的不斷進步,各種地基與基礎工程技術發展迅速,尤其是以10萬m3儲罐為代表的大型地面原油儲庫工程技術已經提高到了一個新水平。這些技術主要包括:強夯法(低、中、高能級強夯、強夯置換)、預壓法(油罐充水預壓、真空預壓等)、復合地基(擠密和振沖碎石樁、灰土樁、水泥土樁、攪拌樁、CFG樁等)、樁基(預制樁、灌注樁)等。一系列具有自主知識產權的專利、具有著作權的軟件、省部級工法等科研成果不斷形成,如大型油罐充水預壓法、小直徑灌注樁旋挖成孔施工技術和氣協振沖碎石樁施工技術等,以及擠石鉆、鉆具打撈器、振沖設備用扭杠及振沖設備等。與此同時,國內一些大型專業工程公司在大型石油儲罐建設方面業績斐然。譬如,在大型儲罐的場地選址、勘察、巖土工程設計與施工方面,東方新星石化工程公司針對軟弱地基、復雜地基開發了“大型油罐綜合地基處理技術”,這項技術的工法特點、適用條件和應用情況見表2。
1.3地下水封洞庫勘察技術實現突破我國水封地下庫始建于汕頭的20萬m3的LPG洞庫,近年隨著國家二期戰略石油儲備基地項目啟動,鑒于地下洞庫在存儲能力、工程造價、運營安全方面的優勢,國家越來越將其作為石油儲備的主要方式。業界普遍認為,整個洞庫的建設風險,主要集中在勘察階段。洞庫勘察作為工程勘察發展的一個新方向,對洞庫的選址、設計、開挖、監控量測等系列工序起到至關重要的作用。譬如,庫址穩定性評價,包括斷裂活動、地震及地應力問題,為選址提供可靠依據;巖體完整性、巖體質量、圍巖穩定性評價,為洞庫的結構設計提供可靠依據;水文地質的詳細勘察,查明裂隙發育情況和地下水位情況,為洞庫的埋深以及水幕系統設計提供可靠依據。近年來,東方新星石化工程公司作為國內較早進入地下水封洞庫領域的勘察單位,在黃島、煙臺、廉江、欽州、懷寧、百地年等能源洞庫建設中,發揮與中國地質大學等科研院所的“產學研”合作優勢,成功開發了“水封洞庫勘察集成技術”,使我國地下水封洞庫勘察技術突破了國外技術封鎖,有效地解決了我國地下水封洞庫的選址、勘察等問題,并對其設計、施工以及運營管理具有重要的指導和借鑒意義。這項技術主要包括:能源儲備地下水封洞庫水文地質勘察與評價技術、水封洞庫圍巖塑性松動圈與洞庫穩定性評價技術、地下水封石油洞庫物探勘察方法優化集成技術及地下洞庫三維地質信息集成系統等。目前,國家標準《地下水封石油洞庫施工及驗收規范》正在編制,地下洞庫的建設經驗及技術成果正在不斷積累。
2大型石油儲庫工程費用分析
2.1地面儲備庫巖土工程費用分析大型地面石油儲備庫巖土工程費用,是指工程建設中與地基、基礎有關的費用,包括工程勘察費、巖土工程施工費、工程檢測、沉降觀測等費用,(不包括承臺、環梁、墊層等費用)。經過分析沿海地區的部分典型大型儲備庫的工程費用,初步得出,巖土工程費用占總投資比例較大,約10%,勘察等費用約1%,具體詳見表3。
2.2地下水封洞庫勘察費用分析地下水封洞庫勘察費用主要包括從選址到施工階段勘察及監控量測等費用。分析某地下水封洞庫工程費用,初步得出,勘察費用占工程總投資的5%以上,具體詳見表4。
3大型石油儲庫建設商機分析
3.1石油儲備建設發展空間大2013年,我國石油進口對外依存度接近60%,2014年原油凈進口量有可能超過美國成為世界第一。天然氣進口對外依存度首次突破30%。隨著我國國力的增長和國際地位的提升,能源安全愈發凸顯。據有關資料顯示,目前國內石油儲備建設尚處于二、三期之間,在2020年之前,我國至少將近2/3計劃戰略儲量的國家石油儲備基地需要建設,初步核算4000萬t以上的石油需要儲備,加之,國內其它投資主體的多元化建設,在未來一段時間內,我國石油儲備建設市場空間廣闊。2014年6月13日,在中央財經領導小組第六次會議上,組長指出:我們必須從國家發展和安全的戰略高度,審時度勢,借勢而為,找到順應能源大勢之道;推動能源供給革命,建立多元供應體系;加強油氣管線、油氣儲備設施建設,完善能源應急體系和能力建設。
3.2地面石油儲庫建設勢頭強勁傳統的大型地面石油儲備庫工程技術已經處于成熟階段,一段時間內,國內各方投資主體建設地面油庫的熱情將持續高漲,國家戰略儲備庫、石油煉化企業及民營商用儲備庫等多種儲備庫將加緊建設。受我國“十八億畝耕地紅線”等嚴格的用地政策限制,以及項目選址等客觀因素影響,大型地面石油儲備基地大多建設在沿海灘涂、挖山填壑等人工造地場地之上,軟弱地層、雜填地層、塊石地層、液化地層以及不均勻地層等復雜地質條件,不斷為巖土工程行業提出新的研究課題,工程勘察與巖土工程施工業務將呈持續增長勢態。
3.3地下石油儲庫迅速發展新興的地下石油儲備技術發展迅速,地下水封洞庫已經成為我國今后戰略石油儲備基地建設的一個重要方向。2013年7月,在煙臺召開的“地下水封式能源洞庫修建關鍵技術高端研討會”上,中國工程院王夢恕、鄭守仁、周豐峻、鄭穎人、梁文灝、何華武等六院士認為,推廣應用地下水封能源洞庫具有戰略上的必要性和緊迫性,希望聯名諫言國家能源局和發改委,加快推動我國地下水封洞庫推廣建設步伐,把地下能源儲備庫的建設納入國家十二五或十三五的規劃之中。日前,世界最大的LPG地下洞庫———煙臺萬華地下洞庫正在實施封洞,黃島地下水封原油洞庫正在進行洞室后期建設,它們的順利運營將為我國地下水封洞庫建設起到積極的示范作用。
4結語
大型石油儲備庫工程建設中,地面儲備庫作為傳統的建造方式,地面以上的鋼結構、管線儀表等專業的制作安裝基本實現了標準化,產品可以“復制”,但地下部分的地基基礎工程由于建設場地的復雜性和多樣性,對勘察手段和地基處理的技術要求較高,大型地面儲備庫巖土工程將呈強勁發展勢頭。另一方面,地下水封洞庫作為今后能源儲備的重點方式,以選址、洞室設計、開挖、監控量測為主要目的的綜合勘察技術,將隨著地下洞庫的快速發展而進行更深入的研究和探索。當今,我國正在以國家發展和安全的戰略高度,加強油氣能源儲備建設,隨著我國石油儲備規劃的逐步落實,國內多元化投資主體的石油、天然氣等能源儲備,在未來一段時間內,工程建設市場總體規模將不斷擴大,勘察與巖土工程行業具有巨大的發展商機。
作者:吳占峰單位:北京東方新星石化工程股份有限公司