CC BY
25
- © А.Н. Карпухин, О.И. Савич,
С.Д. Сурин, 2013
УДК 622.227:622.232.5
А.Н. Карпухин, О.И. Савич, С.Д. Сурин
ПОДЗЕМНОЕ ХРАНЕНИЕ ЖИДКИХ УГДЕВОДОРОДОВ НА ПОДУОСТРОВЕ ЯМАЛ
Освоение месторождений жидких углеводородов Крайнего Севера требует создание на местах парка горюче-смазочных материалов для обеспечения круглогодичной бесперебойной работы всех служб. С этой целью предлагается строительство в многолетнемерзлых осадочных породах подземных резервуаров единичным объемом 3000 и 5000 м3 на глубинах до 100 м от поверхности. Ключевые слова: хранилище жидких углеводородов, подземный резервуар.
Постоянно растущие потребности современного мира в углеводородном сырье требуют увеличения его добычи и изыскания новых месторождений. Перспективным направлением в расширении сырьевой базы являются месторождения углеводородов, расположенные в регионах Крайнего Севера. Освоение северных месторождений является одной из приоритетных государственных задач развития отечественной промышленности и укрепления экономики страны.
В настоящее время ведется активное обустройство крупнейших нефте-газоконденсатных месторождений (НГКМ) полуострова Ямал. Для обеспечения бесперебойной работы в условиях удаленности от основных транспортных систем, отсутствия постоянных дорог, сезонности завоза топлива и сурового арктического климата необходимо создание складов горюче-смазочных материалов (ГСМ) и хранилищ жидких углеводородов (ЖУВ) больших объемов непосредственно на месторождениях. Традиционно применяемый способ хранения ГСМ и ЖУВ в наземных резервуарах для данного региона связан с большими затратами на строительство и эксплуатацию.
С другой стороны необходимость в подземных резервуарах (ПР) возникает и при эксплуатации месторождений, когда добыча ведется из горизонтов с большим содержанием газового конденсата. В данном случае речь идет о сотнях тысяч кубометров жидких углеводородов, образующихся в результате осушки газа перед транспортировкой. Необходимость накопления этих ЖУВ связана с сезонной (летней) вывозкой морем и недостаточным объемом добычи ЖУВ для строительства магистральных трубопроводов на начальном этапе эксплуатации.
Подземные хранилища жидких углеводородов создаются методом скважинной гидродобычи в непроницаемых многолетнемерзлых песчаных породах на глубинах от 15 до 80 м от поверхности. В зависимости от мощности песчаных пород единичный объем подземных резервуаров составляет от 3000 до 5000 м3. Способ хранения жидких углеводородов в подземных резервуарах является экономически эффективным по сравнению со строительством и эксплуатацией наземных железобетонных и стальных резервуаров. Непроницаемость многолетнемерзлых пород, в
Принципиальная технологическая схема подземно■ го хранилища ЖУВ
которых сооружаются подземные резервуары, практически исключает негативное экологическое воздействия на природу Крайнего Севера. Постоянная отрицательная температура вмещающих пород существенно сокращает, по сравнению с наземными хранилищами, величину выбросов паров ЖУВ в атмосферу в результате больших и малых дыханий. Разработанные технические решения предусматривают накопление, хранение и выдачу стабильного и деэтанизиро-ванного конденсата, продуктов переработки конденсата (бензина и дизельного топлива) и синтетического жидкого топлива (рисунок).
При хранении деэтанизированного конденсата глубина заложения подземных резервуаров должна быть не менее 40 м. Это обусловлено тем, что деэтанизированный конденсат хранится под избыточным давлением 0,20,4 МПа.
Объем парка подземных резервуаров определяется с учетом использования геометрического объема порожнего резервуара и температурного воздействия хранимого продукта на многолетнемерзлые вмещающие породы:
Vр
КР =
расч
пр
К ■ К 2
Где Vpacч - расчетные объемы хранения ЖУВ на месторождении; К1 = 0,85 -коэффициент использования объема резервуарного парка; к2 =0,8 - коэффициент заполнения резервуара.
Коэффициент использования общего объема резервуарного парка учитывает:
- объем постоянно занятый под неизвлекаемым остатком (5 %), определяемым «мертвой» зоной работы скважинного насоса;
- объем резервуаров находящихся в зачистке или ремонте (5 %);
- уменьшение объема резервуара за время эксплуатации в результате конвергенции (5 %).
Наименее устойчивой частью подземного резервуара является его свод, следовательно, необходимо избежать теплового и гидродинамического воздействия хранимого продукта на сводовую часть. С этой целью вводится коэффициент заполнения (К2), учитывающий повышенную температуру ЖУВ в летний период (до минус 20 С), интенсивную откачку при опорожнении резервуара и большое количество циклов заполнения и опорожнения в год. Восьмидесяти процентное заполнение резервуара позволяет сохранить длительную устойчивость выработки.
Объекты основного производства парка подземных резервуаров:
1. Манифольдная резервуарного парка, регулирующая последовательность заполнения подземных резервуаров и позволяющая производить одновременную откачку из нескольких подземных резервуаров.
2. Резервуарный парк, состоящий из подземных резервуаров, соединен-
ных продуктопроводом, общей газоуравнительная линией, пожарным трубопроводом и электросетью. При хранении разных продуктов газоуравнительная линия создается для каждого из хранимых продуктов со сбросом газовой составляющей на свечу.
При хранении деэтанизированного конденсата вместо свечи применяется факельная установка, предусматривающая сжигание газовой составляющей, при превышении величины допустимого давления в ПР.
Для откачки ЖУВ из подземных резервуаров используются скважин-ные насосы типа ЭЦНН.
3. Насосная станция для перекачки ЖУВ от резервуарного парка до места загрузки в средства транспорта (танкер, Ж/Д и т.п.).
4. Площадка факельного хозяйства
При превышении давления в газоуравнительной системе более 0,05 МПа предусмотрен сброс газовой смеси через гидрозатвор в атмосферу через свечу при заполнении подземных резервуаров. Высота свечи должна быть не менее 30 м.
При хранении ЖУВ под избыточным давлением 0,2-0,4 МПа используется факельная система. В факельную систему направляются сбросные газы, образующиеся при сверхнормативном заполнении подземных резервуаров де-этанизированным конденсатом.
5. Объекты вспомогательного назначения обеспечивают работу по об-
служиванию и ремонту оборудования и сооружений, размещение персонала.
6. Резервная дизельная электростанция предназначена для обеспечения энергией полигона подземных резервуаров, манифольдной и ремонтного блока при отключении подачи электроэнергии от ЁЭП. Она позволяет не прерывать процесс заполнения подземного хранилища жидкими углеводородами и контролировать условия хранения продукта в подземных резервуарах.
7. Мобильная мембранная азото-добывающая станция для проведения технологических операций по созданию невзрывоопасных подушек в емкостях, продувки трубопроводов при проведении ремонтных работ
Строительство парков подземных резервуаров позволяют накапливать и хранить большие объемы различных видов жидких углеводородов. Геокриологические условия, наличие мощных непроницаемых пластов мно-голетнемерзлых песчаных пород, постоянная отрицательная температура позволяют строить ПР единичным объемом до 5000 м3, исключая возможность воздействия продуктов хранения на окружающую среду.
Обобщая вышесказанное, можно говорить об экономической эффективности и экологической безопасности при использовании подземных резервуаров вместо традиционно применяемых способов хранения жидких углеводородов. гттш
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Карпухин Алексей Николаевич - аспирант, [email protected]
Савич Олег Игоревич - кандидат технических наук, [email protected]
Сурин Степан Дмитриевич - аспирант, [email protected]
Московский государственный горный университет, [email protected]
