解决方案
SOLUTION湛江国家石油储备地下水封洞库工程位于广东省湛江市良垌镇,是我国在建的最大的一个国家战略石油储备库,设计库容达500万立方米。每组洞罐包含一个进油竖井和一个出油竖井。竖井密封塞上部充水,正常水位为密封塞以上30m ~40m 或更高。洞室底部有0.5m 高水垫层。竖井内的所有钢质材料,均需要阴极保护。竖井深150m ,密封塞位于离地面负120m 深处。
碧海云智在湛江国家石油储备地下水封洞库阴极保护工程中承担了所有阴极保护相关的设计、材料供应、安装指导、技术服务等工作,其工作量主要包含了10口进、出油井密封塞以下油水环境的管道和钢结构牺牲阳极保护、密封塞以上水环境的管道和钢结构强制电流保护,以及库区外埋地输油管线的阴极保护。
洞库储油密封塞以下部分,采用铝合金牺牲阳极保护,碧海云智创新性地提出了采取“支架集中式”牺牲阳极安装方式,此方法将设计牺牲阳极使用量集中安置在洞库底部的预制支架上,再通过导线与管道或钢结构相连,此方法将牺牲阳极集中在含水量较高的洞库底部,使其能够更好的对管道施加保护。此种安装方式,不但提高了总体牺牲阳极的利用率,使密封塞以下部分管道和钢结构的阴极保护施工难度成倍减小,同样避免了管道因焊接引起的强度或其他性能的改变。
洞库储油密封塞以上为敷设进、出油管道的竖井,竖井内充灌水介质,并在底部填充膨润土。竖井内部的管道采用强制电流保护方式,辅助阳极采用MMO管状阳极,碧海云智采用了阳极“分组分层布置”方法,可根据竖井内部水位的高低,调节参与工作阳极的数量,包括在以后的维护过程中,避免了因膨润土的填充引起的整组辅助阳极不可检查和调整的弊端。
传统的地面罐储库,勘察设计技术成熟,施工经验丰富而且建设周期短,但同时也面临着安全隐患大、占地面积大、战略安全风险较高、地面目标显著、不易保密、易遭到攻击和破坏等缺点,而地下水封储油库就是在地下水位以下的人工凿岩洞内,利用“水封”的作用储存油品,由于岩壁中充满地下水的静压力大于储油静压力,油品始终被封存在有岩壁和裂隙水组成的一个封闭的空间里,使油品不会渗漏出去,从而达到长期储存油品的目的。
地下水封石油洞库是最好的储油形式。地下储存的方式具有安全环保、隐蔽性强、建设运行费用低、几乎不占用良田商地等优势,世界上具备建设地下水封洞库地质条件的发达国家大多采用这种储存方式。
我国的石油储备基地采用地面罐储库和地下水封洞库两种形式,一期建成的4处石油储备基地全部为地面罐储库,二期开建的8处储备基地中有4处采用地下水封洞库形式(山东黄岛、辽宁锦州、广东大亚湾、湛江),目前规划的国家石油储备库三期工程已确定全部建设成地下水封洞库。
水封洞库不可维修部分是指洞罐、连接巷道、水幕巷道、竖井、泵坑以及竖井内套管、固定支架等,所以要求地下部分的材料、设备,必须考虑其耐久性、可靠性。确定设计基准期、设计使用年限均为50年。地下水封储油库竖井内空间一般较为狭窄,其内设置多条管道,包含原油进口管道、原油出口管道、裂隙水出口管道、界位计管道、液位计管道、温度计管道、油气出口管道、钢结构支架及油泵和水泵等动设备,这些均为钢结构。
为了保证其不低于50年的使用寿命,需要对上述钢结构、钢质管道实施安全、有效、长期的阴极保护。竖井阴极保护系统由密封塞之下管道牺牲阳极保护系统和密封塞之上外加电流保护系统组成。