книги / Переработка углеводородных газов.-1
.pdf8.9.Подземные резервуары, сооружаемые
ввечномерзлых грунтах
Вряде стран, в том числе и России, есть территории, занятые вечной мерзлотой. В нашей стране в зоне вечной мерзлоты находится свыше 50 % территории.
Взоне вечной мерзлоты грунты постоянно находятся при отрицательной температуре и характеризуются достаточной прочностью и другими необходимыми свойствами, которые позволяют сооружать в их толще подземные резервуары больших объемов. В них могут храниться СУГ, светлые нефтепродукты, газовые конденсаты.
Подземные резервуары в вечномерзлых грунтах могут сооружаться как подземным горным методом – шахтные, так и открытым способом – траншейные.
Шахтные резервуары размещают в породах, находящихся в естественном твердомерзлом состоянии, обладающих экранирующей способностью и обеспечивающих устойчивость пройденных в них выработок без применения крепи.
Максимальная естественная температура вечномерзлых пород, при которой допускается размещать в них подземные резервуары, должна быть ниже температуры их оттаивания: в скальных породах на 1 °С, в дисперсных на 3 °С.
Для предотвращения растепления массива вечномерзлых пород при эксплуатации резервуара предусматривают буферный объем холодного продукта в выработке-емкости.
На рис. 8.7 приведена принципиальная схема шахтного однокамерного резервуара.
Выработки-емкости имеют уклоны не менее 0,002 м по почве к месту отбора продукта. Внутренняя поверхность выработкиемкости имеет ледяную облицовку толщиной не менее 0,05 м. Эксплуатационные скважины для приема продукта оборудуют устройствами, исключающими тепловое и гидравлическое разрушение породы в месте слива.
151
Рис. 8.7. Принципиальная схема шахтного однокамерного резервуара: 1 – технологический шурф (холодец); 2 – оголовок шурфа; 3 – насос в зумпфе; 4 – дыхательный клапан; 5 – теплоизоляция оголовка; 6 – ледяная облицовка; 7 – смотровой колодец наклонного ствола; 8 – наклонный ствол; 9 – перемычка; 10 – уровень максимального взлива нефтепродукта;
11 – трубопроводдлязалива; 12 – дыхательнаяскважина
Эксплуатационные скважины для приема продукта с положительной температурой оборудуют двумя колоннами труб, в межтрубном пространстве которых предусматривают теплоизоляцию.
Бесшахтные подземные резервуары в вечномерзлых породах сооружают методом их теплового разрушения. Бесшахтный подземный резервуар включает подземную камеру, эксплуатационную скважину и оголовок (рис. 8.8).
Для исключения потери устойчивости или разгерметизации эксплуатационной скважины вследствие растепления пород вокруг нее скважину термостатируют до температуры, не превышающей естественную температуру вечномерзлых грунтов. При достижении проектного объема подземной камеры на ее поверхности создают ледяную облицовку.
152
Рис. 8.8. Принципиальная схема бесшахтного резервуара в вечномерзлых грунтах: 1 – оголовок; 2 – обсадная колонна; 3 – цементное кольцо; 4 – уровнемер; 5 – трубопровод для залива; 6 – уровень сжиженного газа; 7 – парогазовое пространство; 8 – сжиженный газ; 9 – ледяная облицовка; 10 – насосдляотборасжиженного газа; 11 – струебойноеустройство
Глубину заложения выработок-емкостей от земной поверхности принимают для транспортных не более 15 м, для шахтных
10–40 м, бесшахтных – 10–400 м.
8.10.Подземные низкотемпературные резервуары
вискусственно замороженных породах
Для хранения значимых объемов СУГ там, где нет приемлемых геологических структур, можно применять подземные резервуары, созданные в искусственно замороженных породах.
153
Их называют подземными низкотемпературными ледопородны-
ми (см. рис. 8.9).
Рис. 8.9. Подземный ледопородныйрезервуар: 1 – подземнаяемкость; 2 – перекрытие; 3 – узелпримыканияперекрытиякледопороднойоболочке; 4 – скважина; 5 – замораживающаяколонна; 6 – ледопороднаяоболочка
Такой резервуар представляет собой емкость, стенки и днище которой выполнены из замороженных горных пород, а перекрытие – из традиционных строительных материалов.
Ледопородный резервуар сооружается в следующей последовательности. Вокруг будущего резервуара по окружности радиусом на 1,5–2 м больше радиуса резервуара бурятся скважины (4) на глубину ниже 3–5 м глубины залегания водоупора. Затем монтируется узел примыкания (3) перекрытия к ледопородной оболочке, который обычно представляет собой железобетонное кольцо.
В пробуренные скважины опускаются замораживающие колонны (5), по которым пропускается хладагент. Это приводит к замораживанию горных пород вокруг колонны и созданию ледопородной оболочки (6), сопряженной с водоупором.
154
Под защитой ледопородного ограждения и водоупора, противостоящих гидростатическому и горному давлению, вынимают талый грунт, и образуется емкость (1). Затем на опорное кольцо перемещают перекрытие, которое теплоизолируется, и на него устанавливают трубопроводы, арматуру и приборы. Далее в резервуар заливают СУГ при давлении 200–500 мм вод. ст., но отрицательной температуре (пропан – минус 40 °С; сжиженный природный газ – минус 160 °С).
155
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Кидни А.Дж., Парриш У.Р., Маккартни Д. Основы переработки природного газа: пер. с англ. / под ред. О.П. Лыкова, И.А. Голубевой. – СПб.: Профессия, 2014. – 644 с.
2.Тархов Л.Г., Беляева Е.Ю. Добыча и первичная переработка газа и газового конденсата: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 174 с.
3.Рябов В.Г. Технология переработки нефти и газа: учеб. пособие. Ч. 1. Первичная переработка нефти и газа. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. – 225 с.
4.Ахметов С.А., Гайсина А.Р. Моделирование и инженерные расчеты физико-химических свойств углеводородных систем: учеб. пособие. – СПб.: Недра, 2010. – 128 с.
5.Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды: учеб. для вузов. – М.: Альянс, 2014. – 316 с.
6.Рачевский Б.С. Сжиженные углеводородные газы. – М.:
Нефть и газ, 2009. – 640 с.
7.Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти
иприродного газа: учеб. пособие для вузов. – М.: Химия, 1999. – 568 с.
156
Учебное издание
Рябов Валерий Германович, Чудинов Александр Николаевич
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ
Учебное пособие
Редактор и корректор М.А. Шемякина
Подписано в печать 02.09.2021. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 9,75. Тираж 30 экз. Заказ № 175/2021.
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета.
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.
Тел.: (342) 219-80-33.
157