Подземные хранилища нефти и газа

Естественные и искусственные подземные хранилища позволяют решать проблему накопления запасов нефти и газа в больших объемах. При хранении газа и его транспортировке подземные хранилища позволяют еще решать проблему компенсации неравномерности в его суточном и сезонном потреблении. В качестве естественных нефтяных и газовых хранилищ широко применяются выработанные угольные и рудниковые шахты; пористые пласты и т.д.

Хранилища шахтного типа строятся на глубине 30—120 м. Отдельные подземные емкости соединяются между собой туннелями. На дне хранилища в бетонном колодце помещаются насосы погружного типа.

В хранилищах поддерживают избыточное давление, равное или несколько больше максимально возможной упругости паров закачиваемой нефти или нефтепродукта. Перед заполнением хранилище должно продуваться инертными газами, как правило, азотом или дымовыми газами. Это мероприятие предупреждает образование взрывоопасных смесей. При первом заполнении резервуара потери нефти (нефтепродукта) от «больших дыханий» могут составить до 0,5% от емкости хранилища. При дальнейшей эксплуатации потери от «больших дыханий» значительно сокращаются, а от «малых» устраняются полностью, так как температура газового пространства и продукта постоянны. За счет сокращения потерь от испарения стоимость хранения нефти и нефтепродуктов на больших глубинах составляет 30—40% от стоимости хранения в наземных металлических резервуарах.

Сооружение искусственных подземных хранилищ чаще всего производится в отложениях каменной соли, горных породах, кембрийских глинах и грунтах вечной мерзлоты, а также с применением подземных взрывов. Наиболее рентабельным типом подземных хранилищ считают хранилища, создаваемые в соляных куполах и пластах.

Кроме лучших экономических показателей, такие хранилища имеют еще следующие преимущества:

• практически полное отсутствие взрывоопасности и пожарной опасности;

• увеличение срока хранения нефти и газа в связи с замедлением процессов окисления;

• самоочищение обводненных и загрязненных механическими примесями нефтепродуктов;

• сокращение электроэнергии на выкачку нефтепродукта, так как вытеснение его происходит за счет разности плотности продукта и рассола;

• устранение потерь от испарения ввиду отсутствия газового пространства.

Хранилища, создаваемые в соляных куполах и пластах, могут иметь значительные объемы, что в основном зависит от глубины залегания и мощности пласта каменной соли.

Хранилища в соляных куполах и пластах создаются путем размывания соляных залежей через буровые скважины.

Скважина оборудована тремя колоннами труб:

• обсадной 3 (Ду = 300 мм), опускается до кровли хранилища;

• водопроводной 2 (Ду = 200 мм);

• рассолоподъемной 1 (Ду = 100 мм).

Формирование емкости осуществляется ступенчато — сверху вниз. Это достигается последовательным перемещением водопроводной колонны из крайнего верхнего положения в нижнее через определенный шаг. При каждом шаге производится размыв пласта и замер образовавшегося пространства.

При таком способе размыва пласта в лучшем случае можно получить емкость в форме перевернутого конуса, в большинстве случаев — узкую цилиндрическую камеру. Естественно, такая форма хранилища не обладает высокими прочностными характеристиками. Желательно, чтобы подземное хранилище имело сферическую форму и могло выдерживать давление горных пород. Для этого необходимо применять размывающие устройства снаправленной струей. Исследования, проведенные в Московском горном институте, показывают, что приданию камере сферической формы способствует применение специального акустического резонатора (сирены).

Акустический резонатор помещается на конце центральной трубы на отметке, несколько превышающей отметку дна будущего хранилища. Диски его приводятся в движение электродвигателем, вместо воздуха в отверстия поступает вода. Звуковая волна, воздействуя на насыщенный солью слой воды, образует в нем микропотоки и завихрения, вследствие чего происходит бурное перемешивание всей массы. За счет энергичного перемешивания потока воды с рассолом камера принимает сферическую форму.

Обычно в соляном пласте или куполе строится несколько камер для хранения нефти (нефтепродукта). Это предупреждает обрушение свода камеры большой емкости. Чтобы предупредить обруше-ние свода купола при многокамерном хранении, необходимо предусматривать между их стенками соляные перемычки. Толщина перемычек для обеспечения необходимой прочности определяется расчетом при проектировании хранилища.

Подземные хранилища, помимо емкости в соляном, пласте должны иметь наземные сооружения и эксплуатационное оборудование, схожее с хозяйством нефтебаз. Подъем на поверхность нефти или нефтепродукта осуществляется путем обратной закачки рассола в хранилище. Объем хранилища для рассола, необходимого для подъема нефтепродукта на поверхность, должен быть равным или на 10% больше объема подземного хранилища.