Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ

.pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.15 Mб
Скачать

симости от конструкции скважины и заданной производитель­ ности. В качестве примера для расчетов данных графиков при­ нята пропан-бутановая смесь в составе: С 3 Н 8 — 50% и С4Н10 — 50%.

При малых диаметрах скважин расход мощности на преодоле­ ние сопротивления системы резко возрастает, что приводит к уве­ личению капитальных затрат на строительство наземной насос-

Рис. 67. Графики удельных затрат мощности насос­ ных (на 100 м глубины заложения емкости) при под­ земном хранении сжиженных газов в соляных форма­ циях:

а — односкважинный вариант; б — двухскважинный вариант.

ной и соответственно эксплуатационных расходов (речь идет только о нефтепродуктовой насосной, так как вследствие гидро­ статического подпора, определяемого разницей удельных весов сжиженного газа и рассола, последний поступает в скважину без принудительной подачи). Увеличение диаметра скважины влечет повышение стоимости бурения и труб. По-видимому, каждой глубине заложения емкости и заданной производительности на­ сосных установок должно соответствовать определенное опти­ мальное соотношение между конструктивными размерами сква­ жины и мощностью насосных агрегатов, определяемое миниму­ мом затрат на строительство и эксплуатацию подземного храни­ лища.

Автором получено аналитическое решение в следующем виде

 

D g - K = - З і - ( 1 , 9 3 5 +

0,73-10е v ) Q 8 ,

(78)

 

ъ

 

 

где

Д, — оптимальный диаметр наружной колонны, м\

 

Фі и ф2 — коэффициенты, определяемые по формулам

 

 

?! = 1 9 , 8 ^ 8 ! +

С,а , + - ^ ;

 

а = |^а2

Lj(58,5 + c 2 ) ; '

(79)

І — коэффициент нагрузки насосной на протяжении года

 

 

(отношение предполагаемого

годового числа

 

часов

 

 

работы насосов к общему числу часов в году);

 

т

установленный срок окупаемости

сооружений;

 

С] — удельные капиталовложения

в строительство

насос­

 

 

но-силового блока со всем

комплексом

вспомога­

 

 

тельного оборудования и строительной частью, от­

С2

 

несенные к 1 кет установленной

мощности, руб/квт;

— стоимость бурения и оборудования

скважины, отне­

 

 

сенная к ее диаметру и глубине,

руб/м2;

 

 

 

аі — удельные зксплуиатационные расходы на 1 кет уста- .

 

 

новленной

мощности

в год, руб/квт

-год;

 

 

 

аг — отчисления на амортизацию и текущий ремонт в до­

 

 

лях от единицы;

 

 

 

 

 

 

м2/сек;

v — кинематическая вязкость сжиженного газа,

Q — производительность

подачи

сжиженного

газа

или

Пример:

 

вытеснения рассола,

м3/сек.

 

 

 

 

 

 

 

Найти оптимальные

конструктивные

размеры

 

сква­

жины подземного хранилища сжиженного углеводородного

газа

в соляном

пласте. Вязкость хранимого газа v = 0,29-10- < i

м2/сек;

заданная производительность подачи продукта в хранилище Q =

 

 

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 180 мг/ч=

— =0,05 м3/сек.

Ориентировочные значения ко-

 

 

ооОО

 

 

 

руб/квт-год;

 

 

 

эффициентов:

g = 0,07;

т = 5 лет;

ai = 30

а2

= 0,05;

d = 6 5 руб/квт;

С 2 = 4 0 0

руб/м2.

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<Р, =

19,8 0,07-30 +

65-0,05 +

 

=

360;

 

 

 

 

 

<р, = т , 0 5 + ~ \ (58,5 + 400) =

107,3.

 

 

 

Подставляя полученные величины в формулу

(78),

получим

£ = 0,318 ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбираем трубу диаметром 325X10 ( D c p =31 5 мм).

Средний диаметр рассольной колонны 0,68X315=214 мм. Принимаемый типоразмер диаметра 219X6 мм.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАССОЛОХРАНИЛИЩА

Эксплуатационные рассолохранилища входят в состав соору­ жений наземного комплекса подземных хранилищ в отложениях каменной соли и предназначаются для хранения запасов рассола в процессе эксплуатации подземных хранилищ.

Эксплуатационное рассолохранилище представляет собой есте­ ственную или искусственно созданную выемку в грунте, покры­ тую противофильтрационными экранами, предотвращающими утечку хлор-натриевых рассолов в подстилающие породы.

Чаша рассолохранилищ может быть:

а) заглубленной в виде выемки в грунте; б) полузаглубленной в полувыемке, полунасыпи;

в) поверхностной, образуемой с помощью дамб и плотин.

При сооружении рассолохранилищ могут быть приняты сле­ дующие типы противофильтрационных экранов:

бетонные (из безусадочных полимерцементных бетонов, пневмополимербетонные, стеклополимербетонные);

асфальтовые; из укрепленных грунтов (методами осолонцевания, коагуля-

ционного кольматажа, органическими и минеральными вяжу­ щими);

из уплотненных грунтов; пленочные (из стабилизированной полиэтиленовой пленки);

из материалов, созданных на основе синтетических каучуков. Основными задачами при проектировании рассолохранилища

являются:

выбор типа и места размещения; определение наивыгоднейших размеров, объема и формы;

обоснование глубины и вертикальных отметок рассолохрани­ лища;

выбор противофильтрационных покрытий — экранов; способы производства и механизация работ.

Выбор типа рассолохранилища зависит от рельефа местности, геологических и гидрогеологических условий, а также от способа производства работ и наличия строительных материалов для отсыпки дамб.

Глубину и вертикальные отметки рассолохранилища опреде­ ляют с учетом глубины промерзания, мертвого объема и гидро­ технических условий эксплуатации открытых бассейнов. Для ограждения рассолохранилищ устраивают, как правило, земля­ ные дамбы. Лучшими для этой цели, как и для создания ложа рассолохранилища, являются связные породы: глины и суглин­ ки — тяжелые, средние и, в отдельных случаях, легкие.

Ограждающие дамбы должны отвечать повышенным требова­ ниям в отношении фильтрации в связи с агрессивным воздей­ ствием концентрированного рассола.

Коэффициент фильтрации ложа и ограждающих дамб не дол­ жен превышать величины Кф=10~ 6 см/сек.

Защиту рассолохранилища от притока поверхностных вод обычно осуществляют путем устройства нагорных канав. При больших скоростях течения воды, способствующих размыву сте­ нок и дна канав, необходимо предусматривать их крепление.

Допустимые

значения скоростей воды, м/сек, в канавах

в зави­

симости от грунтов и типов крепи

 

Песок:

 

 

мелкий

 

0,35

средней

крупности

0,50

крупный

 

0,75

Суглинок:

 

0,40

легкий

средний

0,60

тяжелый

0,80

Глина плотная

1,20

Мощение

камнем

1,30

Облицовка

бетонная

5,00

При выборе типа противофильтрационных покрытий необхо­ димо учитывать следующие факторы:

наличие и состав местных материалов и грунтов; их фильтрационную способность;

водостойкость, морозоустойчивость и механическую прочность

материалов;

 

 

 

 

 

 

технологию подготовки

материалов;

 

 

технологию изготовления

(создания) покрытий;

 

технико-экономические показатели принятой

конструкции по-

крытия.

 

 

 

 

 

 

Рекомендуемая

плотность

грунтов,

т/м3, при создании

противо­

фильтрационных

экранов

 

 

 

 

Суглинок:

 

 

 

Глина:

 

 

легкий

. .

1,90

 

легкая .

.

1,83—1,85

средний

. .

1,88—1,90

средняя .

.

1,81

тяжелый

. .

1,85—1,87

тяжелая

.

1,70

Оптимальная влажность,

необходимая для уплотнения грун­

тов экранов, соответствует

границе влажности

при раскатыва­

нии в шнур 2-;-5%. При создании экранов из глин и суглинков их

укладывают

слоями

10—15 см

и уплотняют нагрузкой 10—

30 кГ/см2

с помощью вибратора. Полная толщина такого экрана

должна быть не менее 0,2—0,5 м. При коэффициенте

фильтрации

более 5 - Ю -

6 см/сек

в грунтовые

смеси

следует вводить добавки

извести,

молотого кирпича или

нефти.

Наилучшие

результаты

при известковании дают суглинистые грунты.

Для создания противофильтрационных экранов из местных супесчаных и суглинистых грунтов добавляются сырые нефти в количестве 5—10 весовых частей. Влажность грунта при этом должна быть равной 14—18%. Толщину слоя такого экрана при­ нимают равной 0,3—0,4 м.

При строительстве грунтоцементных экранов в целях нор­

мального гидролиза цемента

и максимального уплотнения смесь

должна иметь оптимальную

влажность.

 

Значения

оптимальной

влажности грунтов, применяемых

при со­

здании

грунтоцементных

экранов

 

Грунты:

 

 

 

крупнопесчанистые

 

 

7—12

мелкосупесчанистые . .

9—15

суглинистые и пылеватые

14—20

тяжелосуглинистые,

глинистые и черноземные

Более 18

Добавку цемента к грунтам рекомендуется принимать в пре­ делах 12—18% по весу.

Для устройства противофильтрационного покрытия можно применять полиэтиленовые и полихлорвиниловые пленки толщи­ ной 0,1—0,2 мм. Рекомендуется применять стабилизованную пленку (черного цвета), не разрушающуюся от действия ультра­ фиолетовых лучей.

Грунт перед укладкой пленки следует обрабатывать гербици­ дами, чтобы предупредить рост растений и повреждений ими пленки.

При укладке пленки на гравелистые грунты следует обяза­ тельно предусматривать предварительную отсыпку из рыхлого мелкозернистого грунта толщиной слоя 10—15 см. Пленку, осо­ бенно уложенную на откосы, во избежание механических повре­ ждений необходимо засыпать слоем местного грунта толщиной 10—15 см.

Строительные работы на площадке рассолохранилища вклю­ чают следующие процессы:

снятие и транспортировку растительного слоя; разработку грунта в пределах проектных отметок рассолохра­

нилища; транспортировку вынутого грунта;

устройство оградительных стенок и дамб; разравнивание и уплотнение грунта в ложе рассолохранилища; устройство откосов и уплотнение грунта;

устройство противофильтрационных покрытий — экранов.

Для отделения растворимых в рассоле следов хранимого не­ фтепродукта на рассольной линии от оголовка скважины к рассолохранилищу обычно предусматривают улавливающее устрой­ ство с отводом паров на факел для сжигания.

ПРИНЦИПЫ ПЛАНИРОВКИ И РАЗМЕЩЕНИЯ НАЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИИ

Компоновка генерального плана

базы должна быть решена

с учетом последовательности ввода в действие объектов.

На рис. 68 показана примерная

планировка базы подземного

хранения жидких нефтепродуктов. Площадка разделена на две зоны: в одной зоне находятся объекты, соответствующие этапу размыва подземных емкостей, в другой — объекты эксплуата­ ционной службы базы после ввода ее в действие.

На площадке размыва размещаются следующие временные здания и сооружения, необходимые в период подземного выще­ лачивания: водонасосная размыва; в случае надобности, резер­ вуар нерастворителя; два резервуара для воды и рассола.

На площадке базы подземного хранения жидких углеводород­ ных газов сооружаются постоянные здания и сооружения: насос­ ная для жидких углеводородных газов, иногда буферная емкость для них, двусторонняя эстакада (для железнодорожного ва­ рианта), трансформаторная подстанция.

Здания — пожарный пост

с проходной,

контора

с лаборато­

рией, блок

(гараж на одну

автомашину,

мехмастерская, мате­

риальный

склад, котельная

и кузница), а

также

павильон над

скважинами — запроектированы на площадке размыва с после­ дующим использованием их без изменений на стадии нормальной эксплуатации базы подземного хранения.

Рис. 68. Планировка базы подземного хранения сжиженных угле­ водородных газов:

; — мерники

для нерастворителя;

2— насосная станция

размыва;

3— па­

вильон над скважиной; 4 — пожарный

пост с проходной;

5

—.контора

с ла­

бораторией;

6 — буферные

резервуары

для сжиженных углеводородных га­

зов; 7 — железнодорожная

двусторонняя

эстакада; 8 — насосная для сжи­

женных углеводородных

газов;

9 — трансформаторная

подстанция;

10 —

производственный блок;

/ / — подземный

железобетонный

резервуар

для

воды и рассола; 12 — резервуар для нерастворителя; 13 — насосная

станция

при рассолохранилище; 14 — рассолохранилище.

 

 

 

 

Расстояния от осей скважин отдельных емкостей баз подзем­ ного хранения сжиженных газов до зданий и сооружений, не от­ носящихся к базе, следует принимать в зависимости от макси­ мального объема одной емкости и глубины ее заложения по табл. 27.

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

27

Максимальный

Глубина

Расстояние,м

Максимальный

Глубина

Расстояние, м

объем одной

объем одной

заложения, м

заложения, м

емкости, м'

 

 

 

 

емкости, м*

 

 

 

 

5000

Д о

400

Не менее 100

30000

Д о

400

Не менее 400

 

 

800

я 200

 

 

800

 

450

 

я

я

300

 

 

1200

 

500

 

 

1200

 

 

 

10000

я400

я 200

40000

 

400

»

400

 

Я

800

 

300

 

»

800

 

450

 

 

1200

я 400

 

п

1200

500

20000

я400

я 300

50000

и

400

Щ

400

 

800

я

400

 

 

800

И

500

 

1200

450

 

*

1200

*

500

Расстояния,

м, между

зданиями

или сооружениями

базы

подзем­

ного

хранения

нефти и нефтепродуктов

 

с производствами

катего­

рий

А,

Б

и

В

том числе

от оголовков

подземных

емкостей

и

сливо-наливных

устройств)

и соседними

предприятиями, жилыми

и

общественными

зданиями

 

и другими

объектами

 

 

 

Границы

участков промышленных

предприятий

Не менее 200

Границы

полосы отвода

под железную

дорогу:

 

 

 

 

на

станциях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»

100

 

на

разъездах

и платформах

 

 

 

 

»

 

80

 

на

перегонах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»

 

50

Границы полосы отвода автомобильных дорог:

 

 

 

 

I, I I и I I I категорий

 

 

 

 

 

 

 

>

 

50

 

IV

и

V категорий

 

 

 

 

 

 

 

 

»

 

30

Жилые

здания

базы

 

 

 

 

 

 

 

 

»

160

Жилые

(прочие)

и общественные

здания . .

>

200

Электросети

(воздушные)

высокого

напряжения

»

 

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

высоты

Склады

лесных

материалов,

твердого

топлива,

 

опоры

 

 

 

торфа, сена,

волокнистых

веществ и т. п., а так­

 

 

 

же участки

массового

залегания

торфа

. .

»

100

Расстояния,

м, от осей

скважин емкости

баз подземного

хранения

сжиженных

газов

до зданий

и сооружений

базы

 

 

 

Здание

насосно-компрессорного и наполнитель­

 

 

 

ного

отделений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Не менее

10

Железнодорожные

пути

 

для

слива

сжиженного

 

 

 

газа

(до крайнего

рельса)

 

 

 

 

 

»

 

20

Автомобильные

дороги

(до

обочины)

 

. . .

>

 

10

Автозаправочные

колонки

 

 

 

 

 

 

»

. 3 0

Котельная, гараж, ремонтная мастерская, мате­

 

 

 

риальный

склад, пожарная

насосная

станция . .

»

 

50

Контора

и прочие

здания

без огневых

процессов

»

30

Ограждение

территории

станции

 

. . . .

»

 

10

Противопожарные

расстояния

от осей скважин

подземных ем­

костей баз подземного хранения

нефти

и нефтепродуктов

до со­

седних зданий и сооружений на территории базы следует прини­ мать по табл. 28.

На базах подземного хранения должно быть не менее двух выездов на дороги общего пользования или на тупиковые подъ­ езды к базе. Прокладка дорог общего пользования через терри­ торию йе разрешается. Ко всем .сооружениям должны быть устроены подъезды. Проезды и подъезды для пожарных автомо­ билей должны отвечать требованиям «Противопожарных норм строительного проектирования промышленных предприятий и на­ селенных мест» (СНиП Н-М. 1—62).

Устройство сгораемых мостов и проездов для пожарных авто­ мобилей на территории баз не допускается.

По границам парка подземных емкостей должны быть устрое­ ны проезды для пожарных автомобилей шириной не менее 3,5 м.

Территория базы подземного хранения ограждается:

при хранении сжиженных газов — несплошной несгораемой оградой;

12—243

'

, 1 7 7

Наименование зданий и сооружений, до которых

п.попределяется расстояние

1Сливо-наливные причалы

2Железнодорожные сливо-наливные устрой­

ства, наливные и сливные автоколонки

3Продуктовые насосные, помещения узлов задвижек насосных, компрессорные, водо­ проводные насосные, лаборатории, масло-

осветительные и регенерационные уста­ новки

4Разливочные, расфасовочные, раздаточные устройства

5

Хранилища

жидкостей в таре

 

6

Здания и сооружения

базы, в которых при­

 

меняются производства с открытым огнем:

 

а) при

легковоспламеняющихся

жидко­

 

стях

 

 

 

 

б) при

горючих

жидкостях

 

7

Площадки

для хранения жидкостей в таре

8

Открытые

склады

деревянной

тары и

 

клепки

 

 

 

9Рассолохранилище

10Все прочие здания и сооружения

Степень

 

 

огнестойкости

Расстояние

м

зданий

и сооружений

 

 

 

 

Не менее

50

I,

н

Я

20

1, II

Я

20

I,

I I

Я

15

I,

11

»

20

I,

I I

50

I,

II

 

40

III

Я

50

 

 

я

20

 

 

я

50

 

 

я

50

I,

II

я

40

III,

I V

я

50

П р и м е ч а н и е . Указанное в п. 1 табл. 28 расстояние между оголовками подземных емкостей и сливо-наливными причалами считают до ближайшей части корпуса судна, стоящего у причала. Эти расстояния не относятся к ре­ зервуарам-мерникам, предназначенным для бункеровки судов. Такие резер­ вуары-мерники разрешается устанавливать непосредственно на несгораемых причалах.

при хранении нефти и нефтепродуктов — оградой любой сте­ пени огнестойкости.

Высота ограды должна быть не менее 2 м.

§ 11. Некоторые данные из опыта проектирования и строительства

Анализ и обобщение опыта проектирования и строительства подземных хранилищ нефтепродуктов в отложениях каменной соли необходимы для более глубокого понимания процессов под­ земного выщелачивания и корректировки сложившихся пред­ ставлений как в части численной оценки формообразования ем­ костей, так и в области технологии их сооружения.

Для проектировщиков и строителей весьма полезными ока­ жутся изложенные здесь некоторые важные положения из опыта

создания крупнейших в стране подземных хранилищ нефтепро­ дуктов и сжиженных углеводородных газов в отложениях камен­ ной соли.

МНОГОКАМЕРНОЕ ХРАНИЛИЩЕ В ПЛАСТОВОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ КАМЕННОЙ СОЛИ

На участке, выбранном для строительства, соленосные образо­ вания характеризуются быстрой фациальной изменчивостью по простиранию. Отложения каменной соли находятся в централь­ ной части синклинального прогиба, выполненного главным обра­ зом пермскими отложениями. Каменная соль залегает в виде

Рис. 69. Схема расположения скважин.

огромного линзовидного тела с неровной поверхностью. В кровле

эта поверхность ограничена мощными горизонтами

гипсов и ан­

гидритов, которые в виде прослоев и линз

встречаются и в сред­

ней части слоя, ниже подошвы соляных

залежей

залегают из­

вестняки.

 

 

На исследованной площадке отложения каменной соли выкли­

ниваются с северо-востока на юго-запад. Скважины

I и I I I (рис.

69 и 70) расположены на юго-западной окраине линзы каменной

соли. Всего на площадке было пробурено семь скважин, распо­ ложенных почти по квадратной сетке со стороной 100 м.

Мощность каменной соли на выбранной площадке достигает 250—280 м. Возможный интервал выщелачивания находится на глубине 520—750 м.

Размыв подземных емкостей был начат в 1963 г. (проектиро­ вание осуществлялось в 1958—1962 гг.).

В целях накопления опыта было принято решение об экспери­ ментальной проверке в условиях многокамерного хранилища разнообразных способов размыва подземных емкостей. Храни-

лище вводили в эксплуатацию поэтапно, по мере формирования проектных объемов отдельных емкостей. Приведем здесь наибо­ лее полезные данные промежуточного этапа строительства.

Наряду с исследованием формообразования подземных камер/ анализировалась степень- сходимости расчетных и фактических величин, характеризующих процесс размыва. В 1961 г. лабора­ торией строительства подземных газонефтехранилищ ВНИИСТа

*200

Рис. 70. Геологический профиль по сква­ жинам lp, I I I и 7 р. Условные обозначе­ ния:

/ — делювиально-аллювиальные

отложения

(глина,

песок,

гравий,

конгломерат

и

щебень);

2 — глины

и

мергели

с

прослоями

песчаника,

гравия

и

конгломерата;

3

ангидрито-гипсо-

вые породы с прослоями мергелей;

4 — полига-

литовая

порода; 5 — ангидрито-галитовая, ан-

гидридо-магнезито-галитовая

порода;

6—ан­

гидриты, ангидрито-глинистые, ангидрито-мер- гелистые, ангидрито-доломитовые породы с прослоями глин, мергелей, доломитов; .7 — ан­ гидритовая порода; 8 — галитовая порода (ка­ менная соль).

при участии Василенко Л. А., Немкова М. П., Цыганкова Б. Я- и автора были разработаны рабочие регламенты формирования подземных емкостей, согласно которым был осуществлен их раз­ мыв. При практическом осуществлении технологии размыва в силу ряда технических причин имели место некоторые отступ­ ления от рабочих регламентов.

Кроме того, до строительства хранилища был неясен факти­ ческий температурный режим размыва. Поэтому при анализе сходимости расчетных и фактических величин необходимо было внести некоторые коррективы в расчетную часть технологии раз­ мыва.

Как показал опыт, скорость растворения каменной соли в под­ земной емкости в значительной мере зависит от температуры.

Определение температурного режима растворения каменной соли является весьма сложной задачей.

На температурный режим размыва емкостей влияют такие факторы, как температура окружающих пород, их теплопровод­ ность, глубина заложения емкости, температура и производи­

ло

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ