книги из ГПНТБ / Глухов Л.Н. Подземные резервуары для светлых нефтепродуктов

ВВЕДЕНИЕ

Добыча нефти в СССР неуклонно возрастает. Для дальней­ шего улучшения структуры топливного баланса страны XXI съезд КПСС взял решительный курс на опережающее развитие нефтя­ ной и газовой промышленности.

В 1965 г. добычу нефти предусмотрено довести до 230— 240 млн. гп. Для сбора, переработки и хранения нефти и нефтепро­ дуктов потребуются новые громадные резервуарные парки. По­ этому важной государственной задачей является широкое строи­ тельство резервуаров в СССР.

До настоящего времени светлые нефтепродукты хранятся в основном в металлических вертикальных цилиндрических ре­ зервуарах наземного типа, которые не обеспечивают полной со­ хранности качества и количества продукта. Значительный про­ цент составляют потерн легких фракций от испарений при боль­ ших и малых дыханиях. На строительство наземных резервуа­ ров расходуется много дефицитной листовой стали. В результате постоянного воздействия на них атмосферных осадков, снега, ветра возникает необходимость предохранения металла от кор­ розии и постоянного ухода за резервуарами. Во время резких перепадов температур на стенках резервуаров из-за их высокой теплопроводности появляются трещины. Большое количество те­ пла расходуется на обогрев вязких продуктов (дизельное то­ пливо, масло).

К существенным недостаткам наземных резервуаров отно­ сятся также незначительное внутреннее избыточное давление в газовом пространстве (до 200 мм вод. ст.) и повышенная пожар­ ная опасность.

В наземных металлических резервуарах — каплевидных, ша­ ровидных и с дышащими и плавающими крышами — потери нефте­ продуктов от испарений ниже, но эти резервуары не нашлп ши­ рокого применения из-за их высокой стоимости и трудоемкости сооружения. Кроме того, им присущи все другие недостатки, свойственные обычным наземным резервуарам.

Подземные резервуары обладают многими преимуществами перед наземными. Они дают возможность резко сократить по­ тери нефтепродуктов от испарения благодаря отсутствию темпе­

ратурных колебании в газовом пространстве хранилищ; сохра­ нить постоянным качество продукта и этим увеличить срок его хранения; значительно снизить затраты на подогрев вязких неф­ тепродуктов; уменьшить пожарную опасность и сократить рас­ ходы на противопожарные мероприятия.

Прп строительстве подземных резервуаров широко приме­ няются местные строительные материалы (песок, гравий, ще­ бень).

Однако подземным резервуарам свойственны и существенные недостатки, ограничивающие их широкое применение. Это прежде всего высокая стоимость сооружения, сравнительно длительный срок строительства и значительная трудоемкость работ, приме­ нение листовой стали на облицовку резервуаров вследствие от­ сутствия бензонепроницаемых неметаллических покрытий. Исполь­ зование подземных емкостей возможно в большинстве случаев лишь при отсутствии подпора грунтовых вод. Значительно затруд­ няются контроль за утечками нефтепродукта п устранение обнару­ женных в резервуарах дефектов.

Таким образом, создание экономичных проектов подземных резервуаров — одна из актуальнейших проблем, которая ре­ шается многими проектными и научно-исследовательскими орга­ низациями в Советском Союзе и за рубежом.

Подземное резервуаростроенпе за рубежом

Во многих странах, напрпмер в Норвегии, Японии и США, для подземного храпения используются различные горные вы­ работки. В этих странах хранилища емкостью до 35—50 тыс. at3 были сооружены в отработанных шахтах. Однако такой метод строительства подземных резервуаров не может быть принят повсеместно, так как количество приемлемых для данной цели горных Выработок в СССР и за границей ограничено.

За последние 5 лет началось сооружение подземных резерву­ аров в пустотах и пористых горизонтах горных пород и хранение в нпх нефтепродуктов с использованием гидростатического да­ вления подземных вод. Этот способ храненпя горючего и газа весьма широко распространен в США, где некоторые подземные хранилища имеют емкость до 1 млн. .ч3.

Из подземных резервуаров в зарубежных странах наиболь­ шее. распространение получили металлобетонпые, где несущие элементы конструкции выполнялись пз монолитного железобе­ тона, а облицовкой служил листовой металл; сборные железобе­ тонные напряженно-армированные с оболочкой пз металла или неметаллических покрытий; железобетонные сборные или моно­ литные с гидравлической защитой против проникновения нефте­

4

имеют емкость по 37,5 тыс. at3 каждый. Глубина заложения от­ дельных резервуаров превышает 100 л». Резервуары, как правило, вертикальные, цилиндрической формы; днище и покрытие купо­ лообразные; диаметр 30 м, высота 75 м. Днище, покрытие и стенка выполняются из монолитного железобетона, облицовка — из ме­ талла толщиной 6 .и.и (рис. 1).

ским днищем и покрытием. Диаметр 38 м, высота 29 м. Стенки резервуара толщиной 50 см — пз монолитного железобетона, днища и покрытие — пз сборных железобетонных плит. Несу­ щие элементы покрытия представляют собой металлические фермы.

5

Резервуар облицован листовым металлом толщиной 8—10 мм (рис. 2).

Сборные напряженно-армированные железобетонные резер­ вуары для хранения нефтепродуктов начали использоваться за рубежом лишь в последние годы. Известный интерес предста-

Рис. 2. Подземный металлобетониый резервуар емкостью 30 000 -и3 (Япония), деталь сопряжения днища с вертикальной стенкой (Л), деталь покрытия (В).

1 — рамка металлическая пз уголков; 2 — железобетонные плиты днища; 3 — заливка раствором; 4 — железобетонный настил; 5 — грунт; 6 — верхний пояс фермы; 7 — верти­ кальная стенка — 50 сл<; 8 — металлические фермы, шаг 2 м.

вляют французские резервуары этого типа. Они отличаются одно­ типностью конструкций и деталей. Линзовидный железобетонный резервуар емкостью 2,5 тыс. м3 имеет днище и покрытие купо­ лообразного очертания с одинаковым радиусом кривизны. Об­ щая высота резервуара в центре 10 м, диаметр 24 м. Вертикаль­ ная стенка резервуара отсутствует. Она заменена опорным же­ лезобетонным кольцом, которое служит для сопряжения покры­ тия и днища.

Одинаковую конструкцию покрытия и днища имеет также круглый напряженно-армированный железобетонный резервуар

6

(Франция) емкостью 2,7 тыс. №. Высота его 8,7 м, диаметр 22,75 м. Отличительная особенность резервуара — центральный круглый пилон (диаметром 3 м, высотой 5,6 .w), на который опираются выпуклое покрытие и днище.

Для облицовки напряженно-армированных резервуаров ис­ пользуют листовой металл толщиной 6 мм или органические не­ металлические покрытия.

Весьма удачна конструкция подземных резервуаров с гидра­ влической защитой.

Гидравлической защите подвергают днище, стенки и покрытие резервуара. Функцию несущих элементов выполняет двойная железобетонная рубашка, сооружаемая из монолитного железо­ бетона пли сборных железобетонных плит. В последнем случае после укладки сборных стеновых панелей при помощи навивочной машины системы «Прелоуд» натягивают горизонтальную арматуру стенок. Скорость навивки арматуры 1400—3200 м/час или 20 см высоты резервуара в час. Затем арматура торкрети­ руется бетоном толщиной 4 см. Между несущими элементами покрытия и днища укладывают крупнопористый бетон, связанный с обводненным пространством стенок. Эти резервуары обычно вертикальной цилиндрической формы. Емкость их 5—7 тыс. м3, диаметр 30—50 м, высота 5—6 м.

Строительство подземных резервуаров в СССР

В СССР за последнее время создано большое количество про­ ектов подземных резервуаров. В 1957 г. Госстроем СССР прово­ дился специальный конкурс, на котором демонстрировалось 70 проектов подземных железобетонных резервуаров. Двум про­ ектам под девизом «Авторский» (авторы Кривошеин и Дворко­ вич) и девизом «Просто и прочно» (авторы Чалкин п Самойлов) были присуждены III премии. Цилиндрический резервуар «Автор­ ский» выполняется согласно проекту из напряженно-армирован­ ного железобетона с облицовкой из стали или неметаллического покрытия, а резервуар «Просто и прочно» — из монолитного или сборного железобетона с гидравлической защитой.

Из большого количества проектов подземных резервуаров, разработанных за последние 8—10 лет, можно выделить 5 групп, имеющих общие конструктивные решения.

Первая группа — казематные резервуары. В создании их при­ нимали участие ГПИ-1, ГПИ-6, Гипроспецпромстрой и другие проектные организации. По проектам ГПИ-6, Промстройпроекта были построены опытные резервуары.

Вторая группа — резервуары с использованием сборных же­ лезобетонных элементов, заранее «офактуренных» металлом. Опытные резервуары сооружены по проекту института Гипроазнефть.

Третья группа — траншейные резервуары с применением сборного и монолитного железобетона. К ним относятся проекты

7

ГПИ-6, Гипроспецпромстроя, ГПИ «Проектстальконструкция» и др. Траншейный резервуар ГПИ-6 был построен в опытном по­ рядке на нефтебазе долгосрочного хранения. К типу траншейных можно отнести чашеобразный металлобетонный резервуар ГПИ-6 с хорошими конструктивными и технико-экономическими данными (рис. 3).

Четвертая группа — резервуары с несущим металлическим каркасом. Среди них заслуживают внимания резервуары ГПИ-6 и Спецпромстроя. Траншейный резервуар с металлическим кар­ касом ГПИ-6 был выстроен на одной из нефтебаз. Особенность конструкции квадратно-каркасного резервуара ГПИ-6 (предло­ жение т. Воинова) заключается в том, что металлическая обо­ лочка толщиной 4 мм вместе с металлическим каркасом воспри­ нимает давление грунта и жидкости (рис. 4).

Пятая группа — железобетонные резервуары с гидравличе­ ской защитой. Разработку такпх проектов проводит в основном Гипровостокнефть. Опытные резервуары, построенные в южных районах СССР, отличаются хорошими технико-экономическими данными.

Следует отметить, что только небольшая часть запроектиро­ ванных резервуаров была принята для строительства. В настоя­ щей работе обобщается опыт строительства подземных резервуа­ ров для светлых нефтепродуктов на нефтебазах долгосрочного хранения.

Неметаллические защитные облицовки

За последние годы в Советском Союзе в значительных масшта­ бах ведутся испытания неметаллических материалов для исполь­ зования их в строительстве нефтерезервуаров. ВНИИСТ, НИИ полимеров и другие научно-исследовательские институты предло­ жили различные неметаллические защитные покрытия. Значи­ тельная часть этих покрытий прошла лабораторные и промышлен­

ные испытания.

Изыскание новых неметаллических материалов для нефтере­ зервуаров идет по трем основным направлениям (бензостойкие бетоны, лакокрасочные покрытия и пленочные материалы). По проекту института Гипровостокнефть (предложение инж. Чалкина) был выстроен опытный резервуар (емкостью 900 м3) из ячеистого бетона с последующим заполнением пустот водой. Ре­ зервуары такого типа находят применение в южных районах

СССР.

В 1955—1958 гг. по предложению ВНИИСТ были построены резервуары (емкостью 4,5 jt3 и 240 .м3) из бетона с добавками гидрата окиси железа, а также из хлористого кальция и хлори­ стого натрия с примесью сульфит-спиртовой барды. Промышлен­ ные испытания дали положительные результаты. На 1960—1961гг. намечено опытное строительство таких резервуаров емкостью

до 3000 м3.

8