Подземные хранилища нефти и нефтепродуктов

Подземные хранилища нефти и нефтепродуктов сооружают в различных естественных искусственных емкостях (горных выработках). Подземное хранение основано на неизменяемости химического состава нефти и нефтепродуктов при прямом контакте с горными породами и на возможности уравновешивания избыточного давления их паров давлением лежащих над емкостью горных пород. Подземные хранилища предназначаются главным образом для хранения больших запасов нефти и нефтепродуктов в целях обеспечения их максимального сезонного потребления. Хранилища этого типа наиболее экономичны и требуют значительно меньшей площади застройки по сравнению с наземными резервуарными парками [35].

Рис. 6.10. Подземная емкость в пласте каменной соли, размываемая циркуляционным методом:

/ — пласт каменной соли; 2 — рассолоподъемная (рабочая) колонна труб; 3 — водоподающая (рабочая) колонна труб;

4 — оголовок скважины; 5 — цементный камень; б — колонна обсадных труб; 7 — защитный экран; 8 — размываемая камера; 9 — проектный контур емкости Выбор типа хранилища зависит от геологической характеристики пластов, географического месторасположения и комплекса эксплуатационных показателей, учитываемых при технико-экономических расчетах.

Существует несколько типов подземных хранилищ нефтепродуктов в зависимости от схемы устройства и способа их сооружения. К основным типам относятся:

1) хранилища в отложениях каменной соли;

2) шахтные хранилища;

3) ледогрунтовые хранилища;

4) хранилища, создаваемые в естественных и искусственных выработках;

5) хранилища, сооружаемые специальными методами.

Наибольшее распространение получили хранилища, создаваемые в отложениях каменной соли, так как в большинстве случаев они являются наиболее экономичными, а месторождения каменной соли широко распространены на территории России.

Подземные хранилища в отложениях каменной соли сооружают путем размыва (выщелачивания) полостей в толще соли через буровые скважины. Размыв каменной соли осуществляют двумя основными способами — циркуляционным и струйным. Циркуляционный метод представлен на рис. 6.10. Он заключается в том, что размыв производится путем закачки пресной воды по одной колонне труб с выдавливанием рассола по другой. С этой целью скважина оборудуется тремя колоннами труб. В водоподающую колонну труб поступает вода, которая, растворяя каменную соль, превращается в рассол; последний вследствие повышенной плотности опускается в нижнюю часть камеры. По мере поступления новых порций свежей воды давление в камере повышается и рассол вытесняется на поверхность по рассолоподъемной колонне труб. Отмытую до проектной размеров верхнюю часть подземной камеры предохраняют от дальнейшего растворения путем снижения уровня нерастворителя, вводимого по обсадной колонне труб. Нерастворителем называют жидкость, которая легче воды, или газ, не входящий в химические соединения с каменной солью, рассолом и водой. В качестве нерастворителя обычно используются нефтепродукты, для хранения которых размывается емкость, или воздух.

Каменная соль легко растворяется в пресной воде. В 1 м3 воды при 20°С может раствориться до 385 кг соли. Для образования 1 м3 емкости требуется 6 — 7 м3 воды.

Рис. 6.11. Подземная емкость в пласте каменной соли, размываемая струйным методом: 1— ороситель с насадками; 2 — проектный контур емкости; 3 — погружной электронасос для откачки рассола

В процессе эксплуатации нефть или нефтепродукт отбирают замещением (выдавливанием) его рассолом, который подают по колонне для рассола вниз камеры под нефтепродуктом (или нефть) из специального рассолохранилища, а при заполнении, наоборот, замещают рассол нефтепродуктом (или нефтью). Объем рассолохранилищ принимают равным объему хранилища. Минимальную глубину залегания подземных емкостей определяют, исходя из геологических условий, физических свойств нефти или нефтепродуктов (сжиженных газов), упругости их паров. Так, учитывая, что 0,1 МПа рабочего давления в емкости уравновешивается давлением толщи пород (над емкостью) мощностью не менее 6 м, заглубление хранилища для сжиженного бутана принимают не менее 40 — 60 м, а для сжиженного пропана — 80— 100 м.

Описанная выше схема размыва емкостей называется выщелачиванием по методу снизу вверх. Применяют также методы выщелачивания сверху вниз, т. е. когда размыв емкости начинают сверху, и комбинированный, когда размыв осуществляют одновременно обоими методами, т.е. емкость формируют навстречу друг другу: нижнюю часть размывают в восходящем направлении, а верхнюю часть — в нисходящем.