专利名称：一种用于地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法
技术领域：
本发明属于石油储存领域，具体涉及一种地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法。
背景技术：
地下水封石洞油库相比地上储油库具有安全、环保、省地、省钱的优势，在国外已有五十年的建设历史，而在国内才刚刚开始建设地下水封石洞油库，目前国家石油储备第二期项目中有四座地下水封石洞油库正在建设或筹建过程中。地下水封石洞油库的主体工程是地下岩石洞储油罐(简称洞罐)，洞罐是由2 3个隧道形状的长形岩石洞室(截面尺寸一般为30mX18m)组成的密闭储油空间，其结构形式如图1所示，储油洞罐的两个洞室之间设置有3个连接巷道(截面尺寸一般为IOmXSm)，其中距离管道竖井最近的上部连接巷道的顶部标高与洞室顶部标高相近，距离管道竖井最远的下部连接巷道的底部标高与洞室底部标高一致，中部连接巷道与洞室的连接处位于洞室中间高度处。连接巷道在施工过程中用作人员和运石车辆的通道，洞罐建成投用后，上部连接巷道用作两个洞室的气相通道，下部连接巷道用作两个洞室的液相通道，中部连接巷道在使用过程中基本无用。地下水封石洞油库洞罐施工完成后，在第一次注油前需要用氮气将洞罐内的空气置换处理，以保障洞罐在储油过程中不发生爆炸事故，确保洞罐安全。目前国外已采取和国内拟采取的洞罐氮气置换方法有以下两种:1，氮气稀释置换法:通过进油管道(安装在进油管道竖井内)向洞室内注入氮气，达到0.1MPa 0.2MPa后，打开排气管道(安装在出油管道竖井内)阀门排气，使洞室内压力恢复至常压；进行2到3次这样的循环，直至洞室内氧气浓度低于8%。2，洞室终端管道通气置换法:洞室的进油管道竖井和出油管道竖井一般设置在洞室的一端，该法需专门设置氮气管道，并通过进油管道竖井延伸至洞室相对竖井端的另一端，以保证不存在氮气置换不到的盲肠段。空气通过洞室进油管道和洞室排气管道排出。专利号为US3392530的专利就采用的该方法，其涉及用管道向储存有液态烃类物质的地下洞穴内注入惰性气体置换空气的技术，通过专设的管道向洞穴内注入惰性气体，且该管道要沿整个洞室长度敷设。但是，现有方法存在以下问题:氮气稀释置换法需要消耗2到3倍洞室容积的氮气。洞室终端管道置换法只需消耗I倍多一点洞室容积的氮气，但是需设置较长的氮气管道。以某建设中的库容为300万立方米的地下水封石洞油库为例,该洞库有8个储油洞室(单个洞室长956米)，每2个洞室组成一个密闭储油洞罐(75万立方米)，2个洞室之间设置有上、中、下3个连接巷道。氮气稀释置换法需要消耗700万立方米 900万立方米氮气，费用约为2100万元 2700万元人民币。而洞室终端管道通气置换法需敷设DN200氮气管道4400米，工程造价约200万元人民币，加上氮气费用共约1300万元人民币。总之，这两种氮气置换法费用均较高。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，实现高效、省钱、简便易行的洞室氮气置换。本发明是通过以下技术方案实现的:一种地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，所述方法涉及的储油洞罐包括两个洞室，分别为第一储油洞室9与第二储油洞室5，在两个洞室之间设置有3个用于连通两个洞室的连接巷道，分别为上部连接巷道6、中部连接巷道7和下部连接巷道8，其中距离管道竖井最近的上部连接巷道6的顶部标高与洞室顶部标高相近，距离管道竖井最远的下部连接巷道8的底部标高与洞室底部标高一致，中部连接巷道7与洞室的连接处位于洞室中间高度处；所述方法首先用封闭体封闭中部连接巷道7和上部连接巷道6，并在上部连接巷道6中的封闭体的上部设置可移除窗口 ；然后进行洞罐氮气置换；最后打通所述可移除窗口，进而打开第一储油洞室9与第二储油洞室5的气相通道。所述封闭体采用封闭实体墙12，所述可移除窗口包括双层玻璃窗11。 所述用封闭体封闭中部连接巷道7和上部连接巷道6，并在上部连接巷道6中的封闭体的上部设置可移除窗口具体包括以下步骤:步骤一，分别用封闭实体墙12封闭上部连接巷道6和中部连接巷道7，只保留靠近洞室端头的下部连接巷道8为畅通状态，形成可充分进行氮气置换的单一通道；步骤二，在上部连接巷道6的封闭实体墙12的上部开至少两个贯通孔，在每个贯通孔内均设置双层玻璃窗11，所述双层玻璃11将该贯通孔封闭；步骤三，在每个双层玻璃窗11的两层玻璃之间安置电启动的爆破装置，所述爆破装置的启动按钮设置在洞罐外的地面上，由电线连接爆破装置和启动按钮。所述每个双层玻璃窗11的面积是洞罐排气管道2的截面积的2倍或2倍以上。所述双层玻璃窗11采用易碎材料，包括硅晶玻璃或钢化玻璃或陶瓷。所述进行洞罐氮气置换是这样实现的:通过洞罐的进油管道I向第一储油洞室9内注入氮气，氮气由进油竖井10端流向第一储油洞室9的另一端，再经由下部连接巷道8流入第二储油洞室5，最后经设在出油竖井3的排气管道2流出洞罐外，这样氮气就将洞罐内的空气逐渐置换出去，直至洞罐内氧气浓度低于设定的安全浓度为止。打通所述可移除窗口，进而打开第一储油洞室9与第二储油洞室5的气相通道是这样实现的:在完成洞罐氮气置换后，人工启动爆破装置的启动按钮，引爆爆破装置，将双层玻璃窗11炸碎，这样就打开了第一储油洞室9与第二储油洞室5的气相通道。与现有技术相比，本发明的有益效果是:利用本发明方法，由于氮气流经的通道长，故氮气置换效率高，氮气消耗量少于现有的洞室终端管道通气置换法，需要投入的工程量及造价也远远低于洞室终端管道通气置换法。以前述的某库容为300万立方米的地下水封石洞油库为例，采用本发明方法，可以比洞室终端管道通气置换法的工程量节省约190万元，氮气消耗量减少30万立方米(约折合人民币90万元)，共计可节省约280万元。而且，采用本发明方法，不存在氮气流通不到的死角，可靠性更高。
图1是现有的地下水封石洞油库密闭储油洞罐的结构图。图2是本发明中带有封闭实体墙的地下水封石洞油库密闭储油洞罐的的结构示意图。图3是图2中的A-A剖面图。图中，I为进油管道,2为排气管道,3为出油竖井,4为密封塞,5为第二储油洞室,6为上部连接通道，7为中部连接通道,8为下部连接通道,9为第一储油洞室，10为进油竖井，11为双层玻璃窗，12为封闭实体墙。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述:如图2和图3所示，一种地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，所述方法利用了第一储油洞室9与第二储油洞室5之间设置的上部连接巷道6、中部连接巷道7和下部连接巷道8，在中部连接巷道7设置封闭实体墙12、在上部连接巷道6设置封闭实体墙12及在该墙上部设置双层玻璃窗11和在玻璃窗内设置爆破装置，实现对洞罐的氮气置换，达到高效节省的目的。本发明包括以下步骤:1，在对洞罐进行氮气置换前的准备工作，具体包括以下步骤:(11)，分别用封闭实体墙12封闭上部连接巷道6和中部连接巷道7，只保留靠近洞室端头的下部连接巷道8为畅通状态，形成可充分进行氮气置换的单一通道；(12)，在上部连接巷道6的封闭实体墙12的上部开至少一个贯通孔，在每个贯通孔内均设置双层玻璃窗11，所述双层玻璃11将该贯通孔封闭；每个双层玻璃窗11的面积是洞罐排气管道2截面积的2倍或2倍以上；(13)，在每个双层玻璃窗11的两层玻璃之间安置电启动的爆破装置，所述爆破装置的启动按钮设置在洞罐外的地面上，由电线连接爆破装置和启动按钮。2，洞罐氮气置换，具体如下:通过洞罐的进油管道I向第一储油洞室9内注入氮气，氮气由进油竖井10端流向第一储油洞室9的另一端，再经由下部连接巷道8流入第二储油洞室5，最后经设在出油竖井3的排气管道2流出洞罐外。通过这样一个流程，氮气将洞罐内的空气逐渐置换出去，直至洞罐内氧气浓度低于设定的安全浓度为止。3，打开第一储油洞室9与第二储油洞室5的气相通道，具体如下:在完成洞罐氮气置换后，人工启动爆破装置的启动按钮，引爆爆破装置，将双层玻璃窗11炸碎，这样就打开了第一储油洞室9与第二储油洞室5的气相通道。利用本发明方法时还要注意如下事项:(I)在进油竖井10和出油竖井3上均装有密封塞4，打开密封塞4使竖井贯通。由于在对洞罐进行氮气置换前，需要封闭洞罐，洞罐封闭后工作人员就不能进入洞罐了，所以需要在洞罐外远程操作，打开设在上部连接巷道的气相通道。(2) 一个双层玻璃窗可实现本发明的目的，但是具体实施时，为了保证双层封闭玻璃窗爆破的可靠性，可在上部连接巷道封闭实体墙的上部设2个或2个以上的双层封闭玻璃窗，爆破时同时都爆破。(3)为了保证有足够的通气面积，每个玻璃窗的面积宜为洞罐排气管道截面积的2倍或2倍以上。(4)为了尽量减少氮气流通不到的盲肠段，下部连接巷道宜靠近洞室端头。(5)双层玻璃窗材质采用硅晶玻璃或钢化玻璃、陶瓷及其它易碎材料，以保证在爆破力作用下能够充分破碎。(6)封闭洞罐前，宜进行双层封闭玻璃窗爆破试验，以保证能达到预计的效果。地下水封石洞油库相比地上储油库具有安全、环保、省地、省钱的优势，在国外已经有五十年的建设历史。我国已经开始借鉴国外经验建设地下水封石洞油库，目前国家石油储备第二期项目有四座地下水封石洞油库正在建设或筹建过程中，计划中的国家石油储备第三期项目确定以地下水封石洞油库为主。可以预见，未来地下水封石洞油库必将得到广泛应用，因此本发明有较好的应用前景，可以帮助在地下水封石洞油库建设中节省大量资金。上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
权利要求
1.一种地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，所述方法涉及的储油洞罐包括两个洞室，分别为第一储油洞室(9)与第二储油洞室(5)，在两个洞室之间设置有3个用于连通两个洞室的连接巷道，分别为上部连接巷道￠)、中部连接巷道(7)和下部连接巷道(8)，其中距离管道竖井最近的上部连接巷道￠)的顶部标高与洞室顶部标高相近，距离管道竖井最远的下部连接巷道(8)的底部标高与洞室底部标高一致，中部连接巷道(7)与洞室的连接处位于洞室中间高度处；其特征在于: 所述方法首先用封闭体封闭中部连接巷道(7)和上部连接巷道￠)，并在上部连接巷道(6)中的封闭体的上部设置可移除窗口 ；然后进行洞罐氮气置换；最后打通所述可移除窗口，进而打开第一储油洞室(9)与第二储油洞室(5)的气相通道。
2.根据权利要求1所述的地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，其特征在于:所述封闭体采用封闭实体墙(12)，所述可移除窗口包括双层玻璃窗(11)。
3.根据权利要求2所述的地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，其特征在于:所述用封闭体封闭中部连接巷道(7)和上部连接巷道￠)，并在上部连接巷道(6)中的封闭体的上部设置可移除窗口具体包括以下步骤: 步骤一，分别用封闭实体墙(12)封闭上部连接巷道(6)和中部连接巷道(7)，只保留靠近洞室端头的下部连接巷道(8)为畅通状态，形成可充分进行氮气置换的单一通道； 步骤二，在上部连接巷道(6)的封闭实体墙(12)的上部开至少两个贯通孔，在每个贯通孔内均设置双层玻璃窗(11)，所述双层玻璃(11)将该贯通孔封闭； 步骤三，在每个双层玻璃窗(11)的两层玻璃之间安置电启动的爆破装置，所述爆破装置的启动按钮设置在洞罐外的地面上，由电线连接爆破装置和启动按钮。
4.根据权利要求3所述的地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，其特征在于:所述每个双层玻璃窗(11)的面积是洞罐排气管道(2)的截面积的2倍或2倍以上。
5.根据权利要求3或4所述的地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，其特征在于:所述双层玻璃窗(11)采用易碎材料，包括硅晶玻璃或钢化玻璃或陶瓷。
6.根据权利要求5所述的地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，其特征在于:所述进行洞罐氮气置换是这样实现的:通过洞罐的进油管道(I)向第一储油洞室(9)内注入氮气，氮气由进油竖井(10)端流向第一储油洞室(9)的另一端，再经由下部连接巷道(8)流入第二储油洞室(5)，最后经设在出油竖井(3)的排气管道(2)流出洞罐外，这样氮气就将洞罐内的空气逐渐置换出去，直至洞罐内氧气浓度低于设定的安全浓度为止。
7.根据权利要求6所述的地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，其特征在于:打通所述可移除窗口，进而打开第一储油洞室(9)与第二储油洞室(5)的气相通道是这样实现的:在完成洞罐氮气置换后，人工启动爆破装置的启动按钮，引爆爆破装置，将双层玻璃窗(11)炸碎，这样就打开了第一储油洞室(9)与第二储油洞室(5)的气相通道。
全文摘要
本发明提供了一种地下水封石洞油库的洞罐氮气置换方法，属于石油储存领域。本方法首先用封闭体封闭中部连接巷道(7)和上部连接巷道(6)，并在上部连接巷道(6)中的封闭体的上部设置可移除窗口；然后进行洞罐氮气置换；最后打通所述可移除窗口，进而打开第一储油洞室(9)与第二储油洞室(5)的气相通道。利用本发明方法，由于氮气流经的通道长，故氮气置换效率高，氮气消耗量少于现有的洞室终端管道通气置换法，需要投入的工程量及造价也远远低于洞室终端管道通气置换法。另外，利用本方法，不存在氮气流通不到的死角，可靠性更高。
文档编号B65G5/00GK103121566SQ20111036742
公开日2013年5月29日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者韩钧 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石化工程建设有限公司