利用废弃地下空间建设战略原油储备库的构想

陈树旺，崔少东，梁久正，公繁浩，卞雄飞，张庆森

1.中国地质调查局 沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳110034；2.中国石油天然气管道工程有限公司，河北 廊坊065000

石油是国家经济运行的血液，是国家发展的战略性资源［1-2］，加快石油储备库建设对于国家能源安全和经济发展至关重要［3］.我国现有9个国家石油储备基地，相对欧美发达国家，石油储备及保障能力仍显不足，石油储备库运行管理难度和安全风险不断增大［4］.因此，寻找安全可靠、经济便利的原油储备方式，对建立健全国家石油储备体系，提升我国石油储备能力具有重要意义.

1 全球原油储库主要类型

当前原油储库主要分为地面储库、地下盐穴储库和地下水封洞窟三种类型.

地面储存是将原油储存在地面钢罐中，优点是结构简单、造价低廉、输油便捷.缺点是占地面积大，在安全、保密、环保等方面隐患颇多.我国东部沿海地区有大量千万吨级的油罐区，周边石油化工企业聚集，具有较大安全隐患.

地下盐穴储库是利用盐岩与原油不发生反应、不溶解的原理，将原油存储在盐岩溶解后形成的较大空腔中，是一种较为理想的储油方式.但建设地下盐穴储油库对地质环境要求较高，我国符合条件的区域并不多.

地下水封洞窟也叫地下水封石洞油库，是在具有稳定地下水的岩石区域挖掘洞穴，在洞穴内储存原油.特点是体积大、储油量多，封闭性好，安全性高，但此方法对地理、地质和水文条件要求严苛，并非所有国家和地区都适合建造［5-7］.

2 我国原油储备难点

地面罐储占地面积大、效率低、防范风险能力弱，地下原油储库安全性高、占地面积小，因此目前世界上地质条件适宜的国家均趋向于建造地下储油洞库.我国后期原油储库均采用地下储库，但多在花岗岩中挖掘而成，工程浩大，施工周期长，成本高，且存储量有限.

3 利用废弃矿山地下空间构想

东北地区存在大量的废弃矿山，矿山内遍布矿坑矿洞.这些废弃矿山容易引发地质灾害，破坏生态环境、每年需投入大量资金进行矿山治理.若利用废弃矿山建设原油储备基地，既能经济高效解决我国原油储备库不足的难题，还能有效解决废弃矿坑带来的环境问题，对完善我国原油储备体系具有重要意义.

3.1 探索性

探索性改造废弃地下空间作为地下原油储库，具有存储空间体量巨大、建设周期短、施工成本低等诸多优势.

东北地区作为老工业基地，实施了长期的金属和非金属矿产资源开发利用，留下了规模巨大的废弃地下空间.将这些地下空间变废为宝、改造为地下油库，不仅是对原油储库模式类型的新探索，而且是治理地面沉降等地质灾害的新尝试.

3.2 挑战性

改造废弃矿山存在以下挑战：一是采空区稳定性差，地下矿山由于在矿山挖掘过程中，围岩应力状态发生改变，原有的稳定状态遭受破坏，矿坑周边围岩区常常是地面沉降、塌陷等地质灾害多发区；二是未经治理的废弃地下空间多发育各种类型的破碎带和裂隙，其围岩也存在一定渗透性，处置不当有可能引起原油散逸，浪费资源、污染环境；三是大型矿山开发过程中的不规范开采以及闭坑后的地灾治理，造成其边界不清、物权属性不明，急需综合性调查研究，制定针对性的治理对策.

3.3 地域性

东北地区矿产资源类型多、数量大、勘探开发历史悠久，多年的矿产开发遗留了体量巨大且存在地灾隐患的废弃地下空间.另一方面，东北是不仅我国重要的原油产地和进口原油集散地，同时还是我国重要石油化工基地.因此，在东北地区开展废弃矿山地下空间调查，解决重大基础地质问题、开展关键技术攻关，实施试验示范区建设，将有助于建立相关调查规划和评价标准，为战略性原油储备探索一条高效便捷的道路.

3.4 阶段性

第一阶段，分析整理相关资料，开展废弃地下空间状况调查，明确区域应力场和围岩力学性质，优选试验场地，制定施工方案；第二阶段，进行水幕平衡与渗漏模拟等组合实验，开展10～100 m3的小规模储存实验；针对实验结果优化实验方案，实现500～1000 m3中等规模储存实验；第三阶段，建立废弃矿山原油储库改造的调查规范与评价标准，提交5 000～10 000 m3可利用地下空间，尝试建立废弃矿山改造示范区.

4 总结

紧密围绕我国原油战略储备迫切需求，充分利用近百年来矿产资源开发形成的亟待治理的巨大地下空间，建设战略性原油储库，是当前复杂国际国内形势下保障我国能源资源安全的新课题.总体思路是：针对关键地质问题与技术难点，优选代表性区域；综合运用区域地质、工程地质、环境地质，以及油气储运方面理论技术，开展废弃地下空间状况调查；通过阶段性的野外现场小试、中试，建设地下原油储库示范区；总结可用于原油战略储备的废弃矿山调查规范与评价标准；为保障国家原油战略储备安全，提供可利用的后备地下空间，培育相关的人才队伍.