Технология сооружения подземных хранилищ нефти и газа.

Для хранения больших количеств природного газа в первую очередь используют истощенные газовые, а также нефтяные месторождения. Практически весь хранимый газ приходится на подземные хранилища в истощенных газовых и нефтяных месторождениях. Если они расположены на небольшом расстоянии от районов потребления, то такие хранилища являются самыми выгодными. Экономическая эффективность подземных хранилищ зависит также от их объема: чем больше полезный объем, тем более выгодным является подземное хранилище. Расчеты и опыт проектирования и эксплуатации показывают, что объем подземного хранилища должен быть равен нескольким сотням миллионов кубических метров.

В истощенных нефтяных залежах при хранении газа часть тяжелых углеводородов оставшейся нефти переходит в газообразное состояние и извлекается из пласта вместе с хранимым газом. В этом случае необходимо предусматривать установки для выделения тяжелых углеводородов из газов.

Если вблизи центров потребления газа отсутствуют истощенные газовые и нефтяные месторождения, то хранилища сжиженных углеводородов сооружают в подземных водоносных пластах.

Для обеспечения надёжной герметизации днища и стенок выбирают заброшенные выработки, расположенные ниже уровня грунтовых вод, которые создают подпор, предотвращающий утечку продукта из хранилища. Избыточное давление грунтовых вод на стенки и днище хранилища должно быть выше давления на них хранимого продукта.

Так как плотность нефти и нефтепродуктов меньше единицы, то уже при незначительном превышении уровня грунтовых вод над зеркалом хранимого нефтепродукта обеспечивается необходимая разность давлений, гарантирующая от утечки продукта в горную породу.

Постоянную разность давлений поддерживают путем периодической откачки воды со дна хранилища. Так как режим грунтовых вод и колебания их уровня в течение года известны, можно определить заранее и режим эксплуатации подземного хранилища.

Подземные емкости в отложениях каменной соли сооружаются путем размыва (выщелачивания) полостей требуемой конфигурации в толще соли через буровые скважины.

Процесс размыва производится по двум технологиям:

- струйной (метод орошения), когда камера в соляном пласте разрабатывается струями воды под избыточным давлением, а рассол выкачивается из зумпфа погружным насосом или выдавливается сжатым воздухом (рис. 2.13, а);

а б

Рис. 2.13. Технологические схемы размыва подземных ёмкостей в пласте каменной соли

Схема а: 1 – форсунка; 2 – погружной электронасос для откачки рассола; 3 – проектный контур емкости;

Схема б: 1 – пласт каменной соли; 2 – рассолозаборная колонна труб; 3 – водопроводная колонна труб; 4 – оголовок скважины; 5 – цементация затрубного пространства; 6 – колонна обсадных труб; 7 – нерастворитель; 8 – размываемая камера; 9 – проектный контур емкости.

- циркуляционной, заключающейся в закачке пресной воды по одной колонне труб и выдавливании на поверхность земли рассола по другой (рис.2.13, б).

В районах, где нет соляных месторождений, пригодных для сооружения хранилищ сжиженных газов, можно строить шахтные емкости в монолитных осадочных, метаморфических и изверженных горных породах. Для этого необходимо, чтобы горные породы имели минимальную пористость и трещиноватость, проницаемость не выше 100 мд, достаточную прочность, а также легко поддавались разработке. Наиболее пригодны для строительства подземных шахтных ёмкостей следующие горные породы: осадочные (плотные известняки, доломиты, гипс, мел, алевриты, аргиллиты и др.), метаморфические (глинистые и шиферные сланцы, кварцит, кремнистый сланец и др.), изверженные (граниты и др.).

Рис.2.14.Схема подземного хранилища сжиженного газа шахтного типа

1 – поверхность земли; 2 – трубопровод для закачки продукта в емкость; 3 – шахтный ствол;

4 – колонна для фракционирования; 5 – дегидратор; 6 – промежуточная емкость; 7 – наливная эстакада; 8 – насос; 9 – подземная емкость; 10 – трубопровод для отбора продукта из емкости.

 

При строительстве подземной шахтной емкости вертикальными или наклонными выработками вскрывают пласт породы, в котором намечено расположить хранилище. Они служат для спуска и подъема рабочих, оборудования, механизмов, извлечения породы, вентиляции, прокладки водоотливных труб, кабеля и т.п. На период эксплуатации в них прокладывают трубопроводы и кабель для насоса. По окончании горных работ хранилище оснащается технологическим оборудованием и трубопроводами, монтируются системы КИП и проводится его испытание. Рабочая вместимость газохранилища определяется верхним и нижним пределами допустимых давлений. Максимально допустимое давление в подземном газохранилище зависит от глубины залегания пласта, плотности и прочности кровли и пород над хранилищем, геологических характеристик пласта и характеристик оборудования газохранилища. После извлечения газа из хранилища в нем остается определенный объем газа, который называется буферным, или подушечным. Он создает минимально необходимое давление, обеспечивающее экономичную работу хранилища.