Способы строительства подземных емкостей в отложениях каменной соли

На сегодняшний день стратегический запас нефтепродуктов, является наиболее значимым и направляющим фактором в экономическом и геополитическом      развитии      государства.      Строительство газонефтехранилищ на территории нашей страны наиболее актуально, поскольку Российская Федерация входит в список основных государств-экспортеров газонефтепродуктов.

К наиболее подходящим способам строительства емкостей, отвечающим основным требованиям, а именно:  экономическая целесообразность, техническая упрощенность и главное- экологическая безопасность, относят способ строительства бесшахтного подземного резервуара, который сооружается методом подземного растворения каменной соли через буровые скважины.

Каменная соль обладает рядом преимуществ, необходимых для надежного хранения и использования подземных хранилищ. Проницаемость практически равна 0, при правильной эксплуатации обладает высокой устойчивостью, процент влаги в среднем составляет 1-3% от общей мощности, пласты обладают высоким пластическим течением, что позволяет с легкостью ликвидировать дефекты, полученные в ходе эксплуатации. [3]

В ПХ такого типа можно хранить разнообразные углеводородные продукты, такие как: природный газ, этилен, пропилен, нефть. Так же возможно хранение гелия, азота; использование ПХ под захоронение или депонирования промышленных отходов. [1]

В конструкцию бесшахтного подземного резервуара входит эксплуатационная скважина, служащая для закачки и выдачи продукта, и емкость, используемая для хранения необходимого продукта. Конструкция эксплуатационной скважины должна выбираться исходя из исследований конкретных горно-геологических условий и обеспечивать:

• 1)    безопасное ведение работ на всех этапах строительства и эксплуатации резервуара;

• 2)    охрану недр и окружающей среды, обеспечиваемую прочностью и долговечностью скважины;

• 3)    требуемые производительности по закачке и выдаче продукта при эксплуатации;

• 4)    размещение в скважине требуемого оборудования необходимого для нормальной эксплуатации резервуара. [4]

К основным составляющим эксплуатационной скважины относят:

• -    первый направленный защитный слой, ограждающий от рыхлых отложений и предотвращающий размыв и образование грифонов при последующем бурении.

• -    слой кондуктор, при разбуривании соляных отложений, служит преграждением для загрязнения питьевых горизонтов.

• -    обсадная  труба,  отвечающая за герметичность подземного

резервуара.[1]

Технология строительства выработок-емкостей заключается в непрерывном воздействии воды на поверхность соляных отложений. Основными режимами подачи растворителя в каменную соль, являются прямоточный и противоточный режим. Разница между ними заключается в том, что при прямоточном режиме вода подается по центральной подвесной колонне, а рассол отбирается по межтрубному пространству, в случае противоточного режима, вода и рассол передвигаются строго наоборот. Режим «сближенный противоток» включает в себя два выше перечисленных режима и представляет собой противоток с подачей растворителя в нижнюю часть создаваемого интервала выработки. К технологиям создания подземных резервуаров относят три способа:

• 1)    «Накопление нерастворителя» - технология, позволяющая формировать потолочную выработку заданной формы, благодаря тому, что растворение каменной соли осуществляется сверху вниз без перемещения внешней рабочей колонны на сближенном противотоке с постепенным накоплением нерастворителя в верхней части выработки.

• 2)    «Послойная» - применяется при ограниченной мощности пласта, для получения рассола высокой концентрации, при подаче воды в зону кровли выработки и противотоковом отборе рассола в ее нижней части с перемещением внешней рабочей колонны на каждом этапе.

• 3)    «Комбинированная» - нижняя часть выработки создается по первому способу, а верхняя по второму. Данная технология позволяет получать высококонцентрированный рассол и формировать выработку проектных размеров. Выработка-емкость имеет, как правило, ассиметричную форму и сводчатую кровлю, причем осью симметрии является скважина.[2] Вышеперечисленные способы изображены на рис. 1.

Рис. 1. Основные технологические режимы подачи растворителя: (а – прямоточный; б – противоточный; в – сближенный противоток; 1 – обсадная колонна; 2 – внешняя подвесная колонна труб;

3 – центральная подвесная колонна труб; 4 – выработка-емкость;

5 – нерастворитель).

Выработки-емкости имеют пролет до 80 м, высоту до нескольких сотен метров и вместимость от десятков тысяч до миллиона кубометров

Появившиеся по той или иной причине, трещины в теле ПХ способны самозалечиваться, вследствие вязкопластических деформаций соли [2], что обеспечивает практическую непроницаемость соляных массивов и герметичность подземных резервуаров. Основной проблемой, с которой сталкиваются при разработке подземного хранилища в каменной соли, является небольшая разница по вязкости и значительная по плотности воды и рассола, способствующей возникновению интенсивного конвективного движения рассола по всему объему выработки а также расслоение рассола в процессе выработки. [4] Это приводит к росту преимущественно верхней части, что негативно влияет на устойчивость ПГХ. Решением является разработка объекта несколькими ступенями: снизу вверх, сверху вниз и комбинированно.

К экономическим приоритетам данного способа строительства можно отнести относительно малое количество необходимых стройматериалов, так как сама выработка-емкость получена путем размыва соляной породы, которая в свою очередь и служит ее оболочкой. Исходя из этого капиталовложения в строительство данных подземных объектов значительно меньше, по сравнению с наземными. Помимо этого, отработанный рассол, полученных в ходе работ, идет во вторичное использование, что приносит дополнительный доход владельцу. Также такое строительство является экологически выгодным, так как наносит наименьший вред окружающей среде, в следствии с меньшими размерами проводимых работ на поверхности выработки-емкости. Высокая укомплектованность и герметичность резервуаров не требует создания обширной сети контрольных и наблюдательных скважин. [4] Все это приводим к уменьшению количества госпошлин связанных с наносимым вредным воздействием на окружающую среду. Из-за небольшой площади выработки, и простоты в эксплуатации, так же сокращается штат рабочей силы привлеченный на объект, что с одной стороны является положительным эффектом для работодателя, в следствии дополнительной экономии, с другой стороны является отрицательным из-за сокращение рабочих мест на рынке труда.

Одно из важнейших преимуществ подземных хранилищ, на фоне политической картины мира, является возможность создания засекреченных объектив стратегического назначения. Большинство ПГХ сконструировано таким образом, что защищенность от ударов любых видов оружия равна практически 90%. На фоне этого, особый интерес на рынке подземных хранилищ проявляют Китай, США и Россия. Возможность использования ПХ в экстремальных ситуациях, дает странам владеющим данным резервом стратегическую независимость на мировом рынке.

Заключение.

Следуя основным критериям, способным повлиять на выбор способа строительства хранилищ под газонефтепродукты, а именно : экономический, технологический, и ставший актуальным в последнее время, экологический, можно сделать вывод , что сооружение хранилищ подземного типа , по всем показателям превосходят надземные. ПХ можно рассматривать как дополнительный резерв в развитии экономики не только нашей страны, но и других стран поставляющих нефтепродукты на рынок, что могло бы послужить росту всемирного благополучия, и дальнейшего развития рыночных отношений.