Подземное хранение жидких углеводородов в подземных резервуарах, сооружаемых в мерзлых осадочных породах

Подземное хранение жидких углеводородов в подземных резервуарах, сооружаемых в мерзлых осадочных породах

Технологическая схема сооружения резервуара в мерзлых осадочных породах заключается в следующем. С поверхности земли бурится скважина. В незакрепленный интервал скважины нагнетают воду по межтрубью рабочих колонн с расходом 300 м³/ч, а по центральной колонне вытесняют на поверхность пульпу - смесь воды с оттаявшей песчаной породой. Процесс строительства ведется под давлением, поэтому герметичность выработки обеспечивают искусственным охлаждением обсадной колонны специальной конструкции, а уровень воды в выработке поддерживают ниже башмака обсадной колонны путем закачки в нее сжатого воздуха или природного газа. Уровень раздела фаз газ-вода контролируют специальным датчиком и регулируют подачей или отбором газа. Оптимальная температура воды 7-10°С. Понижение ее до 2°С практически прекращает процесс оттаивания, а повышение выше 10°С увеличивает затраты на охлаждение колонны.

Технология строительства подземного резервуара предусматривает первоначально создание в нижней части конического гидровруба объемом до 5% проектного объема резервуара, после чего примерно за 500 часов непрерывной работы формируют осесимметричную выработку - емкость с коническим или параболическим сводом диаметром и высотой порядка 20 м и вместимостью 4-5 тыс.м³. Оборудование, используемое для сооружения резервуаров: буровой станок типа А-50 или «Бакинец», компрессор типа НВ-10, насосный агрегат Д320/60 и аммиачная компрессорная холодильная машина ХМ-22/П. Это хранилище успешно эксплуатируется и в настоящее время.

При эксплуатации Бованенковского, Харасавэйского, Новопортовского, Ростовцевского и группы Тамбейских месторождений Ямала выход жидких углеводородов (стабильного конденсата и нефти) достигнет 10–12 млн.т/год. Для нормального функционирования транспортной системы Ямала с учетом межнавигационного периода объем хранения жидких углеводородов составит 3 - 4 млн.м³.

Экономическое сравнение вариантов подземного и наземного хранения жидких углеводородов для условий севера Тюменской области и Якутии свидетельствует о том, что капитальные вложения при подземном хранении снижаются в 2-3 раза при существенном снижении эксплуатационных расходов.

Подземные хранилища обеспечивают более высокие требования по безопасности обслуживающего персонала и населения, предотвращению экологических нарушений окружающей среды.

Расчет выбросов паров загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от подземного и наземного резервуаров для нефти и стабильного конденсата, по «Методическим указаниям по определению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу из резервуаров» показал, что при подземном хранении, благодаря низкой и постоянной температуре хранения, объем выбросов в 4-6 раза меньше, чем при наземном способе хранения.

Эксплуатационная надежность и экологическая безопасность ПХ обеспечивается: положением выработки-емкости ниже поверхности земли; прочностью и устойчивостью ее стенок; их герметичностью - изолированностью от грунтовых и поверхностных вод и от атмосферного воздуха; постоянством термобарических условий в резервуаре; сейсмической устойчивостью; минимальным риском при нештатных ситуациях.

В мерзлых осадочных породах были построены три типа подземных хранилищ: шахтные, траншейные и скважинные. В зависимости от хранимых продуктов подземные хранилища бывают безнапорными и напорными.

Для условий Бованенковского НГКМ с учетом экономической эффективности и геокриологических условий целесообразно строительство подземных резервуаров скважинного типа.

Затраты на строительство скважинных подземных резервуаров ниже затрат на строительство шахтных и траншейных резервуаров. Срок строительства подземного резервуара объемом 5 тыс.м³ в многолетнемерзлых породах от начала бурения скважины до его обустройства не превышает одного месяца, при этом одновременно могут создаваться несколько резервуаров. Организации, занимающиеся освоением Бованенковского НГКМ, имеют необходимое технологическое оборудование для строительства подземного хранилища, что позволяет осуществлять строительство в короткие сроки.

В основе технологии создания подземного резервуара лежит технология скважинной гидродобычи песка с учетом обеспечения заданного объема подземной камеры и ее устойчивости в процессе эксплуатации.

После создания подземной выработки-емкости производится демонтаж скважинного оборудования и обустройство подземного резервуара. Проводятся гидравлические испытания подземного резервуара в соответствии с СНиП 34-02-99 «Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки». После подтверждения герметичности подземного резервуара производится его опорожнение с помощью погружного насоса или вытеснением воды сжатым воздухом.

Для фиксации верхнего уровня продукта в емкости и автоматического отключения подачи конденсата в подземный резервуар, установлен датчик верхнего уровня на 0,5 м ниже кровли выработки-емкости. Отбор продукта производится погружным электронасосом.

Геокриологические условия на Российском Севере позволяют также рекомендовать строительство скважинных подземных резервуаров в пластовом льду, которые обладают следующими преимуществами:

• 
  возможность строительства в летний и зимний периоды с использованием природного газа или дизельного топлива для нагревания теплоносителя;
  
• 
  существенное снижение затрат по сравнению со строительством шахтных и траншейных резервуаров;
  
• 
  строительство резервуара без присутствия людей в очистном пространстве;
  
• 
  минимальные трудозатраты при строительстве.
  

Принципиальная схема строительства подземного резервуара в погребенных отложениях льда через вертикальную скважину следующая.

Станком вращательного бурения проходится вертикальная скважина до почвы пластового льда. В скважине на колонне насосно-компрессорных труб монтируются пароподающая труба и насос для регулирования уровня воды в подземной выработке-емкости. При подаче пара от парогенераторной установки по пароподающей трубе происходит оттаивание льда с образованием выработки-емкости. Предельный устойчивый пролет в зависимости от свойств подземного льда и глубины заложения выработки-емкости достигает 20 м. Обустройство подземного резервуара производится так же, как и резервуара, создаваемого в многолетнемерзлых песчаных породах.

Использование технологии строительства тоннельных резервуаров в пластовом льду через наклонно-горизонтальные скважины позволит существенно увеличить единичный объем резервуара и снизить затраты на его сооружение и эксплуатацию.