JP4085274B2

JP4085274B2 - 地下タンク用水封装置

Info

Publication number: JP4085274B2
Application number: JP2003189114A
Authority: JP
Inventors: 武美伊藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2023-06-30
Also published as: JP2005023616A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油等を貯蔵する地下タンクの水封構造に関し、特に、地下タンクに必要な水圧を供給するための地下タンク用水封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油類は、引火性を有し、外部に漏出すると環境にも悪影響を及ぼしやすいため、石油類の貯蔵手段は、安全性や環境保全性に優れたものであることが必要である。石油類のこのような貯蔵手段としては、地中の岩盤に地下タンク（貯蔵空洞）を掘削し、この地下タンク内に石油類を収容する地下タンク方式のものが採用されている。地下タンク方式では、石油類の蒸気圧よりも大きい地下水圧がかかる深さに地下タンクが掘削され、地下タンクまで延びる亀裂等が地下水により塞がれることを利用して、石油類を地下タンク内に封じ込め（水封し）、貯蔵している。
【０００３】
また、地下タンクに加わる地下水圧を安定化させるために、地下タンクの上側に水封設備を構成することも知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。水封設備は、地下タンクの上側で、この地下タンクに沿って延びるように、岩盤を掘削して形成配置された水封トンネルと、この水封トンネルから左右両側に延びるように、岩盤をボーリングして設けられた複数本又は多数本の水封用ボーリングと、を有していて、密封水を水封トンネル内に流し込んで水封用ボーリング内に供給すると、例えば地下水又は自然地下水が不足する場合でも、この水封用ボーリングから、地下トンネルに延びる亀裂等に密封水を送り込んで、地下トンネルの周りに十分な地下水圧が確保されるように機能することとなる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２９７６９１号公報（第１頁、図６及び図７）
【特許文献２】
特開平１１−２８００９３号公報（第１頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水封用ボーリングから地下タンクまで延びる亀裂等の形状は様々であり、一つの水封用ボーリングでは、水封用ボーリングが細い亀裂と交わり、この細い亀裂が、地下タンクに連なる太い亀裂と接続されているが、別の水封用ボーリングでは、直接、水封用ボーリングから太い亀裂が地下タンクまで延びているといった場合もある。このような場合には、例えば、一つの水封用ボーリング内に供給されている密封水の圧力を高め、細い亀裂から十分な量の密封水が太い亀裂内に供給されて、自然地下水が不足する場合でも、太い亀裂が満管状態となるようにしておくとともに、別の水封用ボーリング内に供給されている密封水の圧力を低く設定し、太い亀裂から大量の地下水が地下タンク内に流れ込まないようにしておく必要がある。地下タンク内に流れ込んだ地下水（自然地下水及び密封水）は、地上又は地表面側に排出されてから、再び水封用ボーリング内に供給されることとなるが、単位時間内に地下タンクに流れ込む地下水の量が多いと、地下水を地上又は地表面側に排出するために用いられる排出ポンプの負荷が過大となってしまうのである。
【０００６】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された水封設備では、それぞれの水封用ボーリング内に供給されている密封水の圧力はほぼ一定であり、地下タンクに延びる亀裂内の水量が不足して、地下タンク内の石油ガスが岩盤内に漏出したり、あるいは地下タンク内に流れ込む単位時間水量が大きくなり過ぎたりするおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、水封用ボーリングごとに、あるいは適当にグループ化されている水封用ボーリンググループごとに、密封水の圧力等の水封状態を調整することができる地下タンク用水封装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の地下タンク用水封装置は、石油等の貯蔵に用いられる地下タンクを水封するための地下タンク用水封装置であって、地下タンクの周辺に形成された水封用ボーリング（岩盤に設けられた細くかつ比較的長い水封用の孔）の開口側に配置される、前記水封ボーリングの開口側を閉塞するためのパッカーと、前記パッカーを長さ方向に貫通するようにこのパッカーに設けられた、前記水封用ボーリング内に密封水を供給するための、例えば給水管である給水路と、を備えているものである。ここでは、それぞれの水封用ボーリングが異なるパッカーによって閉塞され、それぞれの水封用ボーリング内に、異なる給水路から密封水が供給されるといった密封水供給構造が構成される。このような密封水供給構造により、水封用ボーリングごとに、あるいは適当にグループ化されている水封用ボーリンググループごとに、供給される密封水の圧力あるいは供給されている密封水の圧力などの水封状態を調整して管理することができるようになり、岩盤中の亀裂等の形状に対応してこの亀裂等に密封水を供給することが可能となる。給水路には、例えば、密封水を送り込むための送水ポンプが、個別にあるいはグループごとに接続される。
【０００９】
水封用ボーリング内の密封水の圧力は所定値又は所定値範囲に維持されることが好ましいが、密封水の圧力を維持するためには、給水路とは別に、パッカーを長さ方向に貫通するようにこのパッカーに、例えば排水管である排水路を設けておき、この排水路から水封用ボーリング内の密封水を排出しながら、給水路から密封水を供給するように構成するのが得策である。ただし、この場合には、密封水の給水量及び排水量を、密封水の亀裂等への浸透量よりも十分大きくする必要があるために、パッカーに設けられる給水路及び排水路の断面積は比較的大きなものとならざるを得ない。しかしながら、水封用ボーリングは、内径が１００ｍｍにも満たない場合が多く、通常は、７６ｍｍ（３インチ）以下の内径を有するように形成されている。そして、パッカーは、無負荷状態すなわち収縮状態で、水封用ボーリングの内径よりも小さい外径を有していることが必要であり、したがって、６０ｍｍ以下の外径（無負荷状態）のものに構成される場合も少なくない。ところが、このような小径のパッカーでは、給水路及び排水路を別々に形成し、しかも、それぞれの断面積を大きく設定しておくことは難しい。そこで、給水路及び排水路の一方が他方の外周に形成されているようにしておくのが効果的である。あるいは、給水管及び排水管の一方が他方の外周に配置されているようにしておく。このように構成することにより、給水路と排水路とを並べて配置した場合の配置スペースの径方向への広がりを抑えることができ、したがって、小径のパッカーに比較的大きな断面積を有する給水路と排水路とを設けることが可能となる。
【００１０】
なお、本発明の地下タンク用水封装置を用いることにより、次のような地下タンク用水封設備を構成できる。
１．石油等の貯蔵に用いられる地下タンクを水封するための地下タンク用水封設備であって、地下タンクの周辺に形成された水封用ボーリング（岩盤に設けられた細くかつ比較的長い水封用の孔）と、この水封用ボーリングの開口側に配置される、前記水封用ボーリングの開口側を閉塞するためのパッカーと、前記パッカーを長さ方向に貫通するようにこのパッカーに設けられた、前記水封用ボーリング内に密封水を供給するための給水路と、を備えている地下タンク用水封設備。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る地下タンク用水封装置が用いられる地下タンク用水封設備の全体構成を示す概念図、図２は地下タンク用水封装置のパッカーを地下タンク用水封設備の水封用ボーリング内に配置した状態を示す図、図３はパッカーの詳細を示すための正面図、図４はパッカーの詳細を示すための側面図である。
【００１３】
地下タンク１は、水平方向に長く延びるように、岩盤を掘削して一対設けられていて、一対の地下タンク１、１は、所定の間隔を有して互いに平行に延びているが、長さ方向一端部下側同士が地下水用連絡路３によって接続され、長さ方向他端部上側同士が蒸気連絡路５によって接続されている。一方の地下タンク１には、地上に延びる排出管７の下端部が接続されていて、地下タンク１の内壁面から流れ出し、地下タンク１の底部に溜まった地下水は、この排出管７から地上に排出される。それぞれの地下タンク１内には、液化石油ガス（ＬＰＧ）が貯蔵されているが、このＬＰＧは、蒸気圧が地下タンク１に加わる自然地下水圧よりも若干低くなるように地下タンク１内に封入されている。
【００１４】
地下タンク１の上側には、地下タンク１に十分な地下水圧が加わるようにするための地下タンク用水封設備９が設けられている。この水封設備９は、一対の地下タンク１、１の間の上側で水平に又は地下タンク１と平行に延びるように、岩盤を掘削して設けられた、比較的断面積の大きな中央トンネル１１と、この中央トンネル１１の幅方向両側からそれぞれ幅方向に延びるように、岩盤をボーリングして設けられた、例えば７６ｍｍの内径を有する複数本又は多数本の水封用ボーリング１３と、を備えていて、中央トンネル１１は地上に連絡され、水封用ボーリング１３は、中央トンネル１１の幅方向それぞれの側で、この中央トンネル１１に沿ってほぼ等間隔で複数本設けられている。それぞれの水封用ボーリング１３は、先端（外端）に向って下側に若干傾斜するようにボーリングされている。
【００１５】
地下タンク用水封装置１５は、水封用ボーリング１３を閉塞するためのパッカー１７と、パッカー１７を長さ方向に貫通してこのパッカー１７に固定された金属製の循環用パイプ１９と、を備えていて、パッカー１７が水封用ボーリング１３の開口側に位置し、パッカー１７の長さ方向一端（後端：中央トンネル１１側に位置する端）から後方に突出している循環用パイプ１９が中央トンネル１１内に延びるように、それぞれの水封用ボーリング１３に対応して水封設備９内に配置されている。
【００１６】
パッカー１７は、長さ方向他方側（前方あるいは外端側）の断面円形に形成された先端側支持金具２１と、後方の断面円形に形成された後端側支持金具２３と、先端部が先端側支持金具２１の外周に嵌め付けられて支持され、後端部が後端側支持金具２３の外周に嵌め付けられて支持された筒状のゴム栓２５と、を有していて、先端側支持金具２１の外周には抜け止め用の凹凸２７が形成され、後端側支持金具２３の外周にも抜け止め用の凹凸２９が形成されているが、後端側支持金具２３の後端部３１は大径に構成されている。ゴム栓２５の先端部は、抜け止め用の凹凸２７に被さるように先端側支持金具２１に嵌められ、そして、外周に嵌め付けられた締め付けリング３３を径方向内側にかしめることにより、先端側支持金具２１の外周に気密的に取り付けられて固定されている。また、ゴム栓２５の後端部も、抜け止め用の凹凸２９に被さるように後端側支持金具２３に嵌められ、そして、外周に嵌め付けられた締め付けリング３５を径方向内側にかしめることにより、後端側支持金具２３の外周に気密的に取り付けられて固定されているが、ゴム栓２５の後端は、後端側支持金具２３の大径に形成された後端部３１の先端側環状端面３７に接触している。ゴム栓２５は、加硫ゴム等のゴム弾性材料を用いて、径方向外側に膨張できるように形成されている。なお、ゴム栓２５は、どちらの層もゴム弾性材料から形成されている２層構造とし、この２層間に補強糸層を配置して構成することができる。ゴム栓２５をこのように構成することにより、耐圧性能の向上を図ることができる。また、岩盤表面には凹凸すなわち鋭利な突起が多く生じていて、パッカー１７の水封用ボーリング１３内への挿通配置時や水封用ボーリング１３からの取り外し時に、ゴム栓２５にキズ等が発生してパッカー１７あるいはゴム栓２５が破損するおそれがあるが、ゴム栓２５のこういった構造によりこのような破損を効果的に防ぐことができる。なお、補強糸層は、補強糸をブレード状又はスパイラル状等に編組して構成してもよい。あるいは、補強糸を長さ方向に引き揃え、編組せずに補強糸層を構成してもよく、補強糸を長さ方向に配置して補強糸層を構成することにより、ゴム栓２５を径方向外側に大きく膨張させることができるので、無負荷状態でのパッカー１７の径をより小さくでき、パッカー１７の挿通配置や取り外しを容易に行うことが可能となる。
【００１７】
先端側支持金具２１には、長さ方向に貫通する先端側取り付け孔３９が多少偏心して形成され、後端側支持金具２３にも、長さ方向に貫通する後端側取り付け孔４１が、先端側取り付け孔３９に対応するように、多少偏心して形成されていて、先端側取り付け孔３９と後端側取り付け孔４１とは同一の内径を有している。
【００１８】
後端側支持金具２３の後端側取り付け孔４１には、循環用パイプ１９が通されていて、この循環用パイプ１９の先端部は、先端側支持金具２１の先端側取り付け孔３９を通過し、先端側支持金具２１又はパッカー１７の先端から突出している。循環用パイプ１９は、例えば、後端側取り付け孔４１の先端位置で溶接により、後端側支持金具２３に気密的に固定され、かつ、例えば、先端側取り付け孔３９の後端位置で溶接により、先端側支持金具２１に気密的に固定されている。したがって、先端側支持金具２１と後端側支持金具２３とは、循環用パイプ１９を介して、長さ方向に所定の間隔を有して位置決めされている。
【００１９】
循環用パイプ１９は、金属製の外側パイプ４３と、この外側パイプ４３内に同心的に配置された金属製の内側パイプ４５と、を有し、内側パイプ４５の内部が給水路４７を形成するとともに、外側パイプ４３及び内側パイプ４５の間が環状の排水路４９を形成していて、内側パイプ４５の先端部及び後端部はそれぞれ、外側パイプ４３から突出している。外側パイプ４３の後端には内向きフランジ５１が一体的に形成され、内向きフランジ５１の内径は、この内向きフランジ５１を通過している内側パイプ４５あるいは内側パイプ４５の後端部の外径とほぼ等しく設定されていて、内側パイプ４５は、例えば、この内向きフランジ５１に気密的に溶接されることにより、外側パイプ４３に固定されている。したがって、外側パイプ４３及び内側パイプ４５の間に形成されている排水路４９は、先端が外側パイプ４３の先端で環状に開口し、かつ、後端が内向きフランジ５１によって閉塞した、給水路４７の外周に位置する環状路として形成されている。
【００２０】
外側パイプ４３の先端から突出している内側パイプ４５の先端部の先端部分外周には雄ネジ（凹凸）５３が形成され、樹脂製の給水ホース５５の後端部が、この内側パイプ４５の先端部分外周にきつくかつ密封的に嵌め付けられていて、給水ホース５５の先端は水封用ボーリング１３の先端手前に位置している。また、外側パイプ４３の後端から突出している内側パイプ４５の後端部の後端部分外周にも雄ネジ（凹凸）５７が形成されていて、樹脂製の送水ホース５９の先端部が、内側パイプ４５の後端部分外周にきつくかつ密封的に嵌め付けられている。外側パイプ４３の後端部には、外側パイプ４３と内側パイプ４５との間に、すなわち排水路４９に連なるように、接続口部６１が一体的に形成され、この接続口部６１の外端部分外周には雄ネジ（凹凸）６３が形成されていて、樹脂製の排水ホース６５の先端部がこの接続口部６１の外端部分外周にきつくかつ密封的に嵌め付けられている。
【００２１】
後端側支持金具２３には、加圧気体供給孔６７が、後端側取り付け孔４１の偏心方向と反対側に偏心し、かつ、長さ方向に貫通して設けられ、この加圧気体供給孔６７の先端は、循環用パイプ１９又は外側パイプ４３の外周で、先端側支持金具２１、後端側支持金具２３及びゴム先２５によって囲まれた閉塞空間に開口している。加圧気体供給孔６７の後端部は、雌ネジ６９を有する大径の取り付け部７１として形成されていて、加圧気体供給孔６７のこの取り付け部７１には、後端部がガスボンベ等の加圧源（図示せず）に接続されたゴム製の加圧チューブ７３の先端部に設けられている金属製の接続端子７５がねじ込まれて接続されている。したがって、加圧源からの加圧気体は、加圧チューブ７３及び加圧気体供給孔６７を通ってゴム栓２５の内側（循環用パイプ１９又は外側パイプ４３の外側）に供給され、ゴム栓２５は、供給された加圧気体の圧力により径方向外側に膨張して水封用ボーリング１３の内周面に押し付けられる（図３の仮想線参照）。加圧源には圧力計（図示せず）が接続される。
【００２２】
図５は地下タンク用水封装置１５の密封水の循環システムを説明するための概念図である。
【００２３】
それぞれの地下タンク用水封装置１５は、ゴム栓２５が水封用ボーリング１３の内周面に押し付けられた状態で、あるいは、パッカー１７が水封用ボーリング１３の開口側を閉塞した状態で、排水路４９から密封水を排出しながら、給水路４７を通って水封用ボーリング１３内に密封水を供給する。すなわち、地下タンク用水封装置１５は、密封水を、密封水源（図示せず）、給水路４７、水封用ボーリング１３、排水路４９、そして密封水源といった順序で循環させながら、水封用ボーリング１３内に供給している。密封水源に接続された送水ホース５９から給水路４７に送られた密封水は、水封用ボーリング１３の先端手前で、給水ホース５５の先端から水封用ボーリング１３内に供給される。水封用ボーリング１３内に供給された密封水は、水封用ボーリング１３内を後方に向って流れ、パッカー１７の先端近傍に配置されている開口から排水路４９内に流れ込む。排水路４９内に流れ込んだ密封水は、接続口部６１を通って排水ホース６５に送られ、密封水源に戻される。
【００２４】
密封水の循環は、中央トンネル１１の幅方向それぞれの側で、順に複数本の水封用ボーリング１３をグループ化し、それぞれのグループを単位として管理されている。ここでは、５本の水封用ボーリング１３が１つのグループを構成している。それぞれのグループでは、５つの地下タンク用水封装置１５の送水ホース５９後端部同士を連結するグループ給水管７７が中央トンネル１１内に位置するように設けられ、このグループ給水管７７と、密封水源（例えば、中央トンネル１１内に設置することができる）から中央トンネル１１内を通って延びるメイン給水管７９との間に、グループ給水管７７に密封水を送るための送水ポンプ８１が配置されている。それぞれの送水ポンプ８１の送水圧は個別に設定あるいは制御される。また、それぞれのグループでは、５つの地下タンク用水封装置１５の排水ホース６５後端部同士を連結するグループ排水管８３が中央トンネル１１内に位置するように設けられ、このグループ排水管８３は、中央トンネル１１内を通って密封水源に延びるメイン排水管８５と接続されていて、それぞれの排水ホース６５からの排水がメイン排水管８５から密封水源に回収されるように構成されている。なお、それぞれの送水ポンプ８１には送水圧力計８７及び積算流量計８９が設けられ、それぞれの排水ホース６５には、水封用ボーリング１３内の密封水圧を計測するための圧力計９１が設けられている。また、グループ排水管８３とメイン排水管８５との間には積算流量計９３が設けられている。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の地下タンク用水封装置を用いれば、地下タンクに適切な地下水圧を加えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地下タンク用水封装置が用いられる地下タンク用水封設備の全体構成を示す概念図である。
【図２】地下タンク用水封装置のパッカーを地下タンク用水封設備の水封用ボーリング内に配置した状態を示す図である。
【図３】パッカーの詳細を示すための正面図である。
【図４】パッカーの詳細を示すための側面図である。
【図５】地下タンク用水封装置の密封水の循環システムを説明するための概念図である。
【符号の説明】
１地下タンク
９地下タンク用水封設備
１３水封用ボーリング
１５地下タンク用水封装置
１７パッカー
４７給水路

Claims

石油等の貯蔵に用いられる地下タンクを水封するための地下タンク用水封装置であって、
地下タンクの周辺に形成された水封用ボーリングの開口側に配置される、前記水封用ボーリングの開口側を閉塞するためのパッカーと、前記パッカーを長さ方向に貫通するようにこのパッカーに設けられた、前記水封用ボーリング内に密封水を供給するための給水路と、前記パッカーを長さ方向に貫通するようにこのパッカーに設けられた、前記水封用ボーリング内の密封水を排出するための排水路と、を備え、
前記排水路から密封水を前記水封用ボーリングの外側に排出しながら、前記給水路から前記水封用ボーリング内に密封水を供給するように構成されている、ことを特徴とする地下タンク用水封装置。
前記給水路及び前記排水路の一方は他方の外周に形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の地下タンク用水封装置。