Использование|употребление| подземных хранилищ по типам продуктов хранения

Тип хранилища	Продукт хранения
Шахтного типа Построенные в солях методом растворения Построенные камуфлетными| (глубинными) взрывами Изотермические	Нефть, нефтепродукты, сжиженные|сжиженные| газы Нефть, нефтепродукты, сжиженные|сжиженные| газы Нефтепродукты, захоронение токсичных отходов химических и нефтехимических комплексов Сжиженные|сжиженные| газы

При строительстве подземных хранилищ исходят из следующих основных положений:

– сохранение|сохранность| качества продуктов при их долговременном хранении|сбережении,сохранении| в породах;

– отсутствия влияния продуктов хранения|хранятся| на физико-механические|механичные| и другие свойства пород;

– возможности создания герметичной полости необходимого объема с помощью|посредством| средств современной техники при высоких технико-экономических показателях;

– уравновешенность избыточного давления продуктов хранения|хранятся| толщей пород при определенной глубине расположения подземной полости (хранилища).

Чаще всего сооружают подземные хранилища в непроницаемых породах: каменной соли, гипсе, ангидрите, глине, гнейсах|, вечномерзлых| породах и др. При возможности искусственной герметизации стенок хранилища в некоторых случаях возможно использование|употребление| и проницаемых| горных пород.

В зависимости от свойств горных пород выбирают способы сооружения подземных резервуаров. Открытыми горными работами сооружают траншейные резервуары в вечномерзлых | грунтах; подземными горными – шахтные хранилища в плотных и крепких горных породах (гипсе, ангидриде, каменной соли, доломите, известняках, гранитах, вечномерзлых | грунтах и|да| проч.) и в горных выработках отработанных рудников. В мощных залежах каменной и калийной соли создают подземные полости геотехнологическим| методом – растворением соляных массивов через|из-за| скважины. В пластичных|пластических| породах (глинах) подземные емкости можно сооружать методом глубинных (камуфлетных|) взрывов. В водонасыщенных песках сооружают изотермические подземные хранилища методом замораживания.

Возможность строительства подземных хранилищ того или другого типа определяется геологической и гидрогеологической характеристикой, рабочей мощностью пласта или структуры, географическими факторами, экономическими|экономичными| показателями и эксплуатационными особенностями.

Подземные газонефтехранилища шахтного типа

Подземные хранилища шахтного типа для нефти, нефтепродуктов и сжиженных|сжиженных| газов преимущественно сооружают в породах, сложенных|составных| мощными твердыми отложениями обычно непроницаемых горных пород, которые поддаются|подвергаются| герметизации, с помощью сравнительно несложных инженерных устройств. В частности|в том числе|, герметичность подземных резервуаров можно обеспечить, если подпереть их подземными водами с подвижной|движущейся| водяной подушкой. Горные породы считаются пригодными для сооружения газо-| и нефтехранилищ, если они не фильтруют продукт хранени|хранится|я и не имеют включений, которые влияют на качества последнего, стойкие к|до| горному давлению. Место для подземных хранилищ углеводородов можно выбирать по классификации пород (табл|.), в основу|основание| которой|какой| положены давление разрушения, проницаемость, экранирующая способность пород.

Породы, имеющие проницаемость 10^-1 мД| и больше, непригодны для строительства хранилищ.

Не рекомендуется сооружать подземные емкости шахтным способом под мощными (толщиной свыше 40 м) ледниковыми отложениями, которые вмещают преимущественно водоносные пески и гравий; под аллювиальными породами, где необходимо сплошное крепление; в породах с каменным углем, газом, нефтью, так как у них преимущественно пористые газопроницаемые структуры.

Подземные хранилища шахтного типа с успехом эксплуатируются в США, России, ФРГ, Франции, Финляндии, Швеции, Норвегии, Великобритании и других странах. Суммарный объем действующих шахтных хранилищ в специально построенных выработках для сжиженных|сжиженных| углеводородных газов составляет в США свыше 2,0 млн. м³ . Здесь|тут| в 17 штатах - около 60 шахтных хранилищ. Во Франции эксплуатируется 3 шахтных хранилища газа| объемом 200 тыс. м³, – Бельгии 60 тыс. м³, Италии – 50 тыс. м³ . Суммарный объем шахтных хранилищ газа| в Скандинавских странах составляет|складывает,сдает| около 10 млн.м³. Такие подземные хранилища сооружаются и для хранения|сбережения,сохранения| нефти и нефтепродуктов. В Швеции, Финляндии, Норвегии общий объем подземных хранилищ шахтного типа для хранения|сбережения,сохранения| нефти составляет около 3,0 млн. м³ .

Классификация горных пород подземных хранилищ

шахтного типа

Класс породы	Давление прорыва, МПа	Проницаемость, мД|	Экранирующая способность	Продукт хранения|хранится|
І ІІ III IV V VI	7 4.... 7 1,5 ... 4 0,5 ... 1,5 0,2 ...0,5 0,1	10-5 10-4….10-5 10-3.…10-4 10-2 ... 10-3 10-1 ... 10-2 10-1	Высокая Повышенная Средняя Пониженная Низкая Нулевая	Бутан, пропан|, этан|, этилен То же самое Кроме этилена Бутан-пропановые смеси, нефтепродукты Углеводороды бутанового ряда и нефтепродукты Непригодные для хранения|сбережения,сохранения| углеводородов

Одно из крупнейших подземных хранилищ шахтного типа для нефти построено в Финляндии при перерабатывающем заводе в г. Порво. Оно состоит из десяти выработок-емкостей|вместительности,емкости|, разделенных на три группы и эксплуатируемых с подпором подземными водами. Объем хранилищ от 70 до 130 тыс. м³.

Как подземные резервуары для нефти и нефтепродуктов и сжиженных|сжиженных| газов все чаще используются подземные полости отработанных рудников. Так, в США с 1960 года функционирует подземное хранилище в отработанной угольной шахте, объем полостей которой|какой| составляет|складывает,сдает| 4,25 млн.м³. В ФРГ для этих целей используются отработанные выработки соляных и калийных рудников с общим объемом около 5,0 млн.м³ на глубине 550-600 м. Во Франции в отработанной железорудной шахте действует подземное хранилище нефтепродуктов объемом 5,0 млн.м³. Оно представляет собой систему вертикальных и горизонтальных выработок шириной 5-6 и высотой 10,0 м.

Подземное хранилище шахтного типа представляют собой систему вертикальных и горизонтальных выработок с технологическим наземным комплексом (рис.).

Рис. Принципиальная схема подземного хранилища шахтного типа:

1 – поверхность; 2 – трубопровод для закачки продукта;

3– ствол; 4 – колонна для сепарирования; 5 – дегидратор|;

6 – промежуточный резервуар; 7 – наливная эстакада; 8 – трубопровод для откачки продукта; 9 – насосная; 10 – подземный резервуар; 11 – герметичная|герметичная| перемычка

Глубина закладки подземного шахтного хранилища в первую очередь предопределена наличием достаточно мощного слоя газопроницаемой горной породы. Потери при строительстве и эксплуатации шахтного хранилища нефтепродуктов прямо пропорциональны глубине его расположения.

Минимальная глубина расположения подземных камер ограничена расчетной упругостью нефтепродукта|хранится|. Это ограничение преимущественно касается сжиженных|сжиженных| углеводородных газов (пропан|, бутан|, пропилен и их смеси). Там, где газопроницаемость горных пород кровли точно не определена, хранилища нужно располагать ниже уровня грунтовых вод.

Глубину Н кровли камер шахтных хранилищ сжиженного|сжиженного| газа определяют в зависимости от средней плотности пород кровли и максимального давления газа в хранилище

где k — коэффициент запаса|припаса| прочности пород кровли (обычно 1,2... 1,5);

Р_вн — максимально допустимое давление сжиженного|сжиженного| газа внутри камер, МПа;

γ_сер — средняя плотность пород кровли, кг/м³.

где h₁, h₂…, h_n — мощность отдельных слоев|с| |каких| толщи пород кровли, м;

γ₁, γ₂…,γ_n — плотность этих слоев, кг/м³.

Минимальная глубина закладки подземных резервуаров шахтного типа зависит также от вида углеводородных газов и должна составлять для пропана| не менее|менее| 90 м, для бутана| – не менее|менее| 50 м. В газонепроницаемых породах целесообразными являются глубины закладки резервуаров для хранения|сбережения,сохранения| нефтепродуктов 20 – 40 м, сжиженных|сжиженных| газов – 30 |– 100 м.

Фактически|практично| глубину закладки резервуаров определяют, исходя из горногеологических условий и свойств пород.

Мощность рабочей толщи пород должна быть достаточной для расположения в ней выработок-емкостей|вместительности,емкости| необходимого объема, чтобы в подошве и кровле был еще некоторый|некий| запас|припас| непроницаемых пород.

Технология сооружения подземных хранилищ шахтного типа.

Все выработки хранилища подразделяются на вскрывающие, вспомогательные и выработки-емкости|вместительность,емкость|. Вскрывающими выработками могут быть вертикальные и наклонные|покатые| стволы, а также штольни. К|до| выработкам вспомогательного назначения относятся коллекторные выработки, эксплуатационные скважины и камеры подземных насосных станций.

Вскрывающие выработки крепятся сплошным креплением из|с| монолитного бетона, железобетона, металла.

Коллекторные выработки сооружают с наклоном|наклонением,предрасположением| 0,003 - 0,005 в направлении к стволу для стока подземных вод|пропитались|.

Эксплуатационные скважины предназначены для проведения сливо-наливных операций, прокладки дышащих и сливо-наливных трубопроводов, размещения глубинных| насосов и измерения уровня нефтепродуктов.

Выработки-емкости|вместительность,емкость| являются главными|головными| сооружениями подземных хранилищ. В зависимости от объема хранилища горногеологических и горнотехнических факторов подземные газонефтехранилища сооружают камерного типа с замкнутой системой выработок-емкостей|вместительности,емкости|, камерного типа с изолированными выработками-емкостями|вместительностью,емкостью|, ячеистого типа (рис.). Хранилища камерного типа с замкнутой системой выработок-емкостей (рис. а, б|б|) или с изолированными выработками-емкостями| (рис. в, г) предназначены как для одного, так и для нескольких видов продукта при общем объеме резервуаров свыше 50 тыс.м³. Хранилища ячеистого типа (рис. г, д) сооружают любого|какого-нибудь| объема. В них может находиться только один вид продукта.

Рис. Схемы шахтных газонефтехранилищ:

а – камерного типа с замкнутой системой выработок-емкостей для одного продукта; б|б| – для двух видов продуктов; в – с изолированными емкостями для одного продукта; г – то же для двух видов продуктов; д – ячеистого типа;

1 – выработка-емкость|вместительность,емкость|; 2 – сбойка| между| выработками-емкостями|вместительностью,емкостью|; 3 – обводная|окольная| выработка; 4 – ствол; 5 – герметизирующая|герметичная| перемычка; 6 – породный целик|; 7 – вентиляционные скважины