2. Оборудование резервуарного парка: стальные и железобетонные резервуары и их оборудование.

29.4 Нефтяные резервуары

Нефтяные резервуары (емкости) предназначены для накопления, кратковременного хранения и учета «сырой» и поворотной нефти. Группу резервуаров, сосредоточенных в одном месте, называют резервуарным парком.

Согласно СНиП объем сырьевых резервуаров должен быть не менее пятикратного суточного объема добычи нефти, а товарных резервуаров — двухратного. На промыслах используют в основном стальные цилиндрические резервуары вместимостью 100 ¸ 20000 м3 и реже железобетонные подземные резервуары вместимостью до 100000 м3.

Нефтяные, резервуары строят из несгораемых материалов в наземном, полуподземном и подземном исполнении.

Стальные резервуары сооружают с постоянной или переменной толщиной стенок корпуса. В зависимости от объема и высоты резервуара их изготовляют из листовой стали толщиной от 4 до 10 мм. По технологическим условиям (сварка) листовая сталь толщиной менее 4 мм не может применяться, если даже расчетная толщина стенки получается меньше.

При сооружении корпуса резервуара стальные пояса могут располагаться тремя способами: ступенчатым, телескопическим и встык.

Стенки вертикальных цилиндрических резервуаров при отсутствии избыточного давления над поверхностью жидкости испытывают давление, зависящее от высоты столба уровня жидкости до рассматриваемого пояса резервуара. Например, на глубине стенки испытывают внутреннее давление , равное:

.

Толщину стенки определяют из уравнения:

,

— высота резервуара, мм; — плотность жидкости, кг/м3; — ускорение силы тяжести, м/с2; — диаметр резервуара; — допустимое напряжение на растяжение.

Толщину листовой стали днищ резервуаров не рассчитывают и принимают обычно не более 5 мм, так как гидростатическое давление воспринимается фундаментом.

Крышки резервуаров изготовляют из листовой стали толщиной не более 2.5мм и бывают: конические, сферические, плоские.

На нефтяных месторождениях применяют чаще всего резервуары с плоскими крышками.

Крыши резервуаров располагаются на строительных перекрытиях (фермах), которые могут опираться как на промежуточные колонны внутри резервуара, так и непосредственно на его стенки.

Оборудование стальных резервуаров и их конструктивные схемы должны обеспечивать их правильную и безопасную эксплуатацию, в частности: 1) накопление и опорожнение резервуаров; 2) замер уровня нефти; 3) отбор проб нефти; 4) зачистку и ремонт резервуаров; 5) отстой нефти и удаление подтоварной воды; 6) поддержание давления в резервуаре в безопасных пределах.

На нефтяных резервуарах монтируется оборудование представленное на рисунке 8.

Диаметры приёмо-раздаточных патрубков определяются заданной производительностью перекачиваемой нефти и колеблются в пределах 150 ¸ 700 мм. Скорость движения жидкости в них, в пределах 0.5 ¸ 2.5 м/с в зависимости от вязкости нефти.

Захлопка 2 устанавливается для предотвращения утечек нефти из резервуаров при неисправности задвижек.

Подъёмная труба 3 монтируется внутри резервуара и предназначена для отбора нефти с требуемой высоты.

Замерный люк 4 служит для замера в резервуаре уровня нефти и подтоварной воды, а также для отбора проб пробоотборником.

Замерный люк устанавливается на патрубке, вваренном вертикально в крышу резервуара. Крышка замерного люка герметично закрывается посредством прокладки и нажимного, откидного болта. Внутри замерного люка расположена направляющая колодка, по которой спускают в резервуар замерную ленту с лотом.

Колодка изготовляется из меди или алюминия, чтобы предотвратить искрообразование.

Рисунок 8 — Схема расположения оборудования на стальном резервуаре: 1 — приемо-раздаточные патрубки; 2 — захлопка для принудительного закрытия; 3 — приемная труба; 4 — замерной люк; 5 — световой люк; 6 — люк-лаз; 7 — сифон; 8 — дыхательный клапан; 9 — гидравлический предохранительный клапан

Световой люк 5 — для проникновения света и проветривания перед зачисткой, ремонтом. Люк-лаз для проникновения людей, при ремонте, очистке, а также освещения и проветривания. Водоспускное приспособление сифонного типа предназначается для отбора пластовой воды.

Высота колена сифона определяется расчетом в зависимости от выбранного соотношения высот столбов воды и нефти в резервуаре по формуле:

,

откуда .

Дыхательный клапан 8 автоматически сообщает газовое пространство резервуара с атмосферой в тот момент, когда в резервуаре создается предельно допустимое давление или вакуум в результате изменения температуры, а также при наполнении и опорожнении резервуара. Дыхательные клапаны рассчитаны на избыточное давление и вакуум в газовом пространстве резервуара мм вод. ст. При таком избыточном давлении масса кровли резервуара, изготовленной из листовой стали толщиной 2.5 мм, уравновешивается силой избыточного давления на неё. Масса 1 м2 крыши составляет 20 кг и, следовательно, крыша не будет испытывать напряжения, если давление изнутри не будет превышать давления, создаваемого массой крыши (рисунок 9).

При повышении давления изнутри резервуара клапан 2 поднимается и сбрасывает в атмосферу излишний газ, а при понижении давления внутри резервуара открывается клапан 1 и в резервуар поступает воздух.

Во избежание коррозии корпус клапана и седло изготовляют из алюминиевого сплава. Размер дыхательных клапанов выбирают в зависимости от их допустимой пропускной способности.

Рисунок 9— Функциональная схема дыхательного клапана:1 — клапан вакуума; 2 — клапан давления; 3 — фланец для установки клапана на огневом предохранителе

Дыхательный клапан является ответственным элементом оборудования резервуара, в связи, с чем исправному состоянию клапанов и правильной эксплуатации их должно уделяться особое внимание. В зимнее время дыхательные клапаны часто выходят из строя, так как при прохождении влажных паров нефти через клапан влага, конденсируясь на тарелках и седлах, приводит к их взаимному примерзанию. Этот недостаток устраняется путем изоляции смерзающихся поверхностей клапана фторопластом, имеющим большую механическую прочность при низких температурах и высокую химическую стойкость.

Гидравлический предохранительный клапан 9 предназначается для ограничения избыточного давления или вакуума в газовом пространстве резервуара при отказе в работе дыхательного клапана, а также при недостаточном сечении дыхательного клапана для быстрого пропуска газа или воздуха. Предохранительные клапаны рассчитаны на несколько большее давление и вакуум, чем дыхательный клапан: на избыточное давление 60 мм вод. ст. и разряжения 40 мм вод. ст. Его функциональная схема приведена на рисунке 10.

Предохранительный клапан заливают незамерзающими, неиспаряющимися и маловязкими жидкостями — раствором глицерина, этиленгликолем и др. образующими гидравлический затвор, через который происходит барботаж из резервуара излишней смеси газа с воздухом или «вдох» в резервуар.

В случаях резкого повышения давления в резервуаре может произойти выброс жидкости из клапана в кольцевой канал, обратно из него жидкость стекает через отверстия в стенке кармана. Огневые предохранители устанавливаются на резервуарах в комплекте с дыхательными и предохранительными клапанами и предназначаются для предохранения газового пространства резервуара от проникновения в него пламени через дыхательный клапан.

Рисунок 10 - Функциональная схема гидравлического предохранительного клапана

Принцип действия огневых предохранителей заключается в том, что пламя, попадая в огневой предохранитель, проходит через систему клапанов малого сечения, в результате чего дробится на отдельные мелкие потоки; поверхность соприкосновения пламени с предохранителем увеличивается, возрастает отдача тепла стенкам каналов, и пламя затухает.

Основной деталью огневых предохранителей является спиральная ленточная кассета цилиндрической формы, изготовленная из цветных металлов и помещенная в корпус предохранителя.

Резервуары стальные вертикальные цилиндрические (рисунок 11) предназначены для хранения нефти, нефтепродуктов с понтоном и без понтона.

Рисунок 11 - Резервуар стальной вертикальный