Методические указания. Подземные хранилища для газа, нефти и нефтепродуктов представляют собой комплексы инженерных сооружений

Подземные хранилища для газа, нефти и нефтепродуктов представляют собой комплексы инженерных сооружений, ко­торые включают подземные (скважины, выработки, емкости) и наземные (ГРП, компрессорный или насосный цех, установки для очистки газа и др.) объекты и технологическое оборудо­вание.

Подземные газонефтехранилища подразделяют по способам сооружения:

образованные в подземных водонасыщенных пористых сре­дах (пластах), а также в выработанных локальных нефтяных или газовых месторождениях;

образованные в отложениях каменной соли методом раз­мыва через буровые скважины;

создаваемые в прочных и плотных горных породах шахтным способом или в горных выработках отработанных рудников;

сооружаемые в вечномерзлых породах;

образованные подземными взрывами;

подземные и заглубленные низкотемпературные хранилища с льдопородной оболочкой.

В первом случае в водоносный пласт (обычно куполообраз­ный или горизонтальный), лежащий между водонепроницае­мыми кровлей и подошвой, пробуривают скважины, по которым отбираемый из магистрального трубопровода газ с помощью газомоторных компрессоров, газотурбинных установок или турбин с электроприводом закачивается под расчетным дав­лением, вытесняя из пласта воду, заполняя его поры и трещины и образуя подземное хранилище (обычно вблизи крупных по­требителей природного газа). Из этого хранилища газ подается потребителям за счет пластового давления (с предварительной очисткой газа на станции подземного хранилища и редуцирова­нием на ГРП). Все сооружения станции подземного хранения газа, за исключением компрессорного цеха, имеют блочное исполнение, что уменьшает объем работ по сооружению СПХГ. К ним относят подготовительные работы, сооружение техноло­гических трубопроводов, строительство компрессорного цеха, монтаж блоков на подготовленные фундаменты, благоустрой­ство станции. Возможен вариант компрессорного цеха в блоч­ном исполнении. Технологическая схема хранения газа в отра­ботанных нефтяных месторождениях аналогична.

Методы сооружения подземных емкостей путем размыва через буровые скважины весьма разнообразны:

прямо- и противоточный (вода поступает соответственно по внутренней колонне, а раствор на поверхность по межтрубному пространству и наоборот);

комбинированный (емкость формируется в два этапа: сна­чала размывается гидровруб и несколько ступеней до получе­ния камеры определенных размеров, а затем верхнюю и ниж­нюю части емкости разрабатывают навстречу друг другу);

подземное выщелачивание каменной соли с гидроврубом, который представляет собой специальную горную выработку, создаваемую искусственным путем в нижней части соляного пласта;

ступенчатое выщелачивание каменной соли (развитие камеры вверх по вертикали регулируется с помощью нерастворителя (например, нефти), предохраняющего кровлю от растворения пресной водой);

размыв емкостей с помощью газообразного нерастворителя, как правило, воздуха;

размыв емкости с помощью двух скважин (емкости создают как независимым выщелачиванием, так и совместным, когда одну скважину используют в качестве водоподающей, другую - рассолоподъемной);

размыв подземных емкостей струей;

сооружение емкостей галерейного типа (скважины бурятся наклонно-горизонтальными, а выработки емкости образуются протяженными, расположенными вдоль простирания пласта сравнительно малой мощности – 5-20 м).

Подземные хранилища шахтного типа сооружают в различных устойчивых непроницаемых горных породах, а также в проницаемых породах с искусственной герметизацией стенок емкостей. Под хранилища оборудуют отработанные вы­работки шахт и рудников.

По мере вскрытия шахтные газонефтехранилища делят на хранилища с вертикальным стволом, наклонной вскрывающей выработкой и штольней (горизонтальной выработкой). В ком­плексных хранилищах одновременно может находиться не­сколько видов продуктов.

На практике применяют три основные схемы камерного типа с замкнутой системой выработок емкостей; камерного типа с обособленными выработками-емкостями; ячеистого типа.

Подземная часть газонефтехранилищ шахтного типа состоит из вскрывающих и вспомогательных выработок и непосредственно выработок-емкостей. Вскрывающие выработки, т. е. строительные подходы, представляют собой вертикальные или наклонные стволы, а также штольни. Вертикальные стволы про­ходят как традиционным буровзрывным способом, так и буре­нием в особо сложных геологических условиях с использованием метода замораживания породы. Для бурения шурфов исполь­зуют ручные электросверла, пневматические перфораторы или специальные бурильные установки (например, типа БУКС-1м).

Вертикальные стволы проходят сплошным забоем с примене­нием шпуровых зарядов. Разработанная порода поднимается из забоя бадьями (вместимость до 1 т).

При бурении вертикальных стволов малого диаметра наи­более эффективен реактивно-турбинный метод. Пробуренный ствол крепят обсадными трубами с заполнением пространства между выработкой и обсадной трубой тампонажным раствором.

Горизонтальные выработки подземных хранилищ шахтного типа проходят в основном с применением буровзрывного метода: сплошным забоем при опережающей выработке малого сечения с уступным забоем (верхний и нижний уступы).

Надежность подземных газонефтехранилищ шахтного типа обеспечивают герметизацией подземных емкостей в пределах непроницаемого массива пород; герметизацией стенок вырабо­ток-емкостей при наличии трещиноватости пород: созданием специальных устройств, выполняющих роль герметичных пере­мычек. Существует несколько конструкций герметичных перемы­чек, например, двойная герметичная перемычка, основанная на, принципе гидрозатвора; одинарная герметичная перемычка, рас­положенная в устье ствола; двойная металлическая перемычка, расположенная в стволе большого диаметра.

Технологическая схема образования подземных емкостей глу­бинными взрывами весьма проста: первый этап бурения сква­жины; второй этап бурения скважины; первое простреливание скважины; второе простреливание скважины; основной взрыв заряда взрывчатых веществ. Подземные емкости, образованные глубинными взрывами, бывают одиночными и групповыми. При сооружении групповых подземных емкостей оптимальное рас­стояние между ними может быть уменьшено до ¹/₂ глубины за­ложения емкости, что обеспечивает сохранность породных цели­ков и максимальную плотность размещения емкостей на зани­маемой площади.

После создания полости в хранилище монтируют технологи­ческое оборудование, в том числе осуществляют обвязку устья скважины. Емкость закрепляют разными способами: нанесением облицовочных материалов механическим способом, формирова­вшем бетонной крепи взрывом и др.

Вместимость подземных резервуаров достигает 100000 м³.

Вопросы для самоконтроля

1. Особенности сооружения подземных изотермических хранилищ.

2. Соору­жение хранилищ в соляных пластах.

3. Сооружение хранилищ в вечномёрзлых грунтах.

4. Сооружение хранилищ глубинными взрывами.

5. Шахтные хранилища, их конструкция и технология хранения нефти.

6. Сооружение наземных сооружений подземных газонефтехранилищ.

Раздел 6. ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ ПРИ СО­ОРУЖЕНИИ

НАСОСНЫХ И КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ