Підземні сховища нафти і нафтопродуктів споруджена-ють в різних природних штучних ємностях (гір-них виробках). Підземне зберігання засноване на неизм-няемості хімічного складу нафти і нафтопродуктів при прямому контакті з гірськими породами і на можливості урівноваження надлишкового тиску їх парів тиском лежать над ємністю гірських порід. Підземні сховища призначаються головним чином для зберігання великих запасів нафти і нафтопродуктів з метою забезпечення їх максимальної сезонного споживання. Сховища цього типу найбільш економічні і вимагають значно меншою пло-щади забудови в порівнянні з наземними резервуарними парками [35].
Мал. 6.10. Підземна ємність в пласті кам'яної солі, розмивається цирку-ляціонному методом:
/ - пласт кам'яної солі; 2 - рассолопод'емная (робоча) колона труб; 3 - водоподаючого (робоча) колона труб;
4 - оголовок свердловини; 5 - цемен-тний камінь; б - колона обсадних труб; 7 - захисний екран; 8 - розмивається камера; 9 - проектний контур ємності
Вибір типу сховища залежить від геологічної характе-ристики пластів, географічного розташування та кому-плекса експлуатаційних показників, що враховуються при тих-нико-економічних розрахунках.
Існує кілька типів підземних сховищ нафто-продуктів в залежності від схеми пристрою і способу їх спорудження. До основних типів відносяться:
1) сховища у відкладеннях кам'яної солі;
2) шахтні сховища;
3) ледогрунтовие сховища;
4) сховища, створювані в природних і штучної вен-них виробках;
5) сховища, що споруджуються спеціальними методами.
Найбільшого поширення набули сховища, з-здавай у відкладеннях кам'яної солі, так як в блешні-стве випадків вони є найбільш економічними, а міс-торожденія кам'яної солі широко поширені на тер-ріторііУкаіни.
Підземні сховища у відкладеннях кам'яної солі з-оружают шляхом розмиву (вилуговування) порожнин в товщі солі через свердловини. Розмив кам'яної солі здійснюють двома основними способами - циркуляційним і струменевим. Циркуляційний метод представлений на рис. 6.10. Він полягає в тому, що розмив проводиться шляхом закачано-ки прісної води по одній колоні труб з видавлюванням розсолу за іншою. З цією метою свердловина обладнується тре-ма колонами труб. У водоподаючого колону труб надійшли-ет вода, яка, розчиняючи кам'яну сіль, перетворюється в розсіл; останній внаслідок підвищеної щільності опускаючи-ється в нижню частину камери. У міру надходження нових порцій свіжої води тиск в камері підвищується і розсіл витісняється на поверхню по рассолопод'емной колоні труб. Відмиту до проектної розмірів верхню частину під-земної камери оберігають від подальшого розчинення шляхом зниження рівня нерастворителем, що вводиться по обсад-ної колоні труб. Нерастворителем називають рідину, ко-торая легше води, або газ, який не входить в хімічні соеди-вати з кам'яною сіллю, розсолом і водою. Як нера-створітеля зазвичай використовуються нафтопродукти, для збер-ня яких розмивається ємність, або повітря.
Кам'яна сіль легко розчиняється в прісній воді. У 1 м 3 води при 20 ° С може розчинитися до 385 кг солі. Для утворення 1 м 3 ємності потрібно 6 - 7 м 3 води.
Мал. 6.11. Підземна ємність в пласті камен-ний солі розмивала струменевим методом: 1 зрошувач з насад-ками; 2 - проектний контур ємності; 3 - по-гружной електронасос для відкачування розсолу
В процесі експлуатації нафту або нафтопродукт відбираючи-ють заміщенням (видавлюванням) його розсолом, який по-дають по колоні для розсолу вниз камери під нафтопродуктом (або нафту) зі спеціального рассолохраніліща, а при заповненні, навпаки, заміщають розсіл нафтопродуктом (або нафтою ). Обсяг рассолохраніліщ приймають рівним обсягів по-му сховища. Мінімальну глибину залягання підземних ємностей визначають, виходячи з геологічних умов, фі-зичних властивостей нафти або нафтопродуктів (скраплених газів), пружності їх парів. Так, з огляду на, що 0,1 МПа рабо-чого тиску в ємності врівноважується тиском товщі порід (над ємністю) потужністю не менше 6 м, заглиблення сховища для скрапленого бутану приймають не менше 40 - 60 м, а для зрідженого пропану - 80 100 м.
Описана вище схема розмиву ємностей називається вилуговуванням за методом знизу вгору. Застосовують також методи вилуговування зверху вниз, т. Е. Коли розмив ємності починають зверху, і комбінований, коли розмив здійснюють одночасно обома методами, тобто ємність формують назустріч один одному: нижню частину розмивають в висхідному напрямку, а верхню частину - в низхідному.
Найбільш поширений водоструминний метод розмиву (рис. 6.11) полягає в тому, що розмив проводиться стру-ями води, розбризкується при атмосферному або підвищена-шенном тиску в ємності спеціальним зрошувачем. При цьому розсіл відкачується з зумпфа розмивної камери занурювальним насосом або видавлюється стисненим повітрям (або газом). Зрошувач з насадками, що розміщується на водоподаючого трубі, повільно обертається під напором води, а також може переміщатися по висоті ємності.
В окремих випадках застосовують систему розмивають насадок по висоті водоподаючого колони труб. Струменевий метод, що часто використовується при спорудженні ємкостей в твердих відкладеннях кам'яної солі на глибині не більше 300 - 400 м, відрізняється високою продуктивністю.
Визначення глибини залягання і потужності соляного пла-ста, якості кам'яної солі, необхідних для вибору методу розмиву, здійснюється геофізичними методами і хіба-дочним бурінням. Розміри ємності в процесі вищелачівая-ня постійно контролюються шляхом визначення значень концентрацій і кількості видавлюється розсолу. Готові підземні камери обмірять методом ультразвукової лока-ції за допомогою гідролокатора, заснованого на реєстрації посилаються імпульсів від глибинного вібратора до стінок ємності і назад. Знаючи час і швидкість поширення звукових хвиль в розсолі, визначають відстань і за кожен оборот прокреслюють контур перетину на певній глибині-ні. Зберігання нафти, нафтопродуктів і зріджених газів в підземних сховищах відбувається при постійній темпера-турі і під тиском стовпа розсолу в розсільної колоні, що забезпечує їх якісне зберігання.
Мал. 6.12. Схема експлуатації підземного сховища в соляному пласті: 1 - залізобетонна естакада; 2 - компресор; 3 - насоси для перекач-ки нафтопродукту; 4 - установка для осушення газу; 5 - конденсатор; 6 - збірник конденсату; 7 - насоси для перекачки розсолу; 8 - сховище розсолу; 9 - підземна ємність; / - трубопровід рідкої фази; II - трубопровід парової фази; III - трубопровід для затоки розсолу; IV - засувка, вентиль, кран
На рис. 6.12 показана схема експлуатації підземного збе-ніліща для зрідженого газу (або нафтопродукту) в соляному пласті. З залізничних цистерн естакади 1 скраплений-ний газ (пропан) перекачується в сховище 9 за допомогою насосів 3, витісняючи з неї розсіл в рассолохраніліще 8, Після зливу рідкої фази залізничні цистерни освоєння-няється від парів за допомогою компресора 2, що подає газ в конденсатор 5 . У збірнику 6 газ стискається до отри-ня конденсату. Зі збірки скраплений газ періодично відкачується в підземну ємність 9. Зворотний процес, т. Е. Видача газу зі сховища, проводиться шляхом видавлювання його розсолом, що забирається за допомогою насосів 7 з рассолохраніліща 8. Після насосів скраплений газ подається в залізничні цистерни, а при необхідності предвари-кові пропускається через установку осушки 4.
Мал. 6.13. Схеми підземних ємностей шахтного типу: а, б - ємності для одного і декількох продуктів відповідно; 1 - ствол; 2 - ємність; 3 - непроникна гірська порода; 4 - насосна камера; 5 - зумпф; б - нафтопродукт; 7 - герметична перемичка; 8 - колекторні вироблення
Шахтні сховища являють собою систему гірських виробок, пов'язаних з поверхнею вертикальними ство-лами (рис. 6.13). Такі сховища зазвичай споруджують в гірських виробках, складених непроникними та хі-но нейтральними до збережених нафтопродуктів (нафти), породами, які не змінюють своєї міцності в процес-се тривалого контакту з ними. До таких порід, напри-заходів, відносяться гіпс, доломіт, вапняк, ангідрит, кам'яна сіль, мергелі, глинисті сланці, граніт і ін. ПОдз-ні сховища споруджують у вигляді виробок камерного типу (штолень) склепінчастою або прямокутної форми і з пристроєм розкривають вертикальних стволів, розтин яких приймається з урахуванням розміщення горнопроход-го обладнання на час будівельних робіт і тих-технологічного - на період експлуатації. Для герметизуется-ції сховищ у розкривають або підхідних виробках зводяться спеціальні перемички. Глибина закладення виробок-сховищ визначається глибиною залягання плас-та непроникних порід. Оптимальна глибина закладення виробок-сховищ становить 20 - 40 м для нафти і неф-тепродукт і 80- 100 м для зрідженого газу. Підземні газонафтосховища обсягом 100 000 - 300 000 м 3 можна будувати на глибині 200 - 300 м.
Крім зазначених типів сховищ в соляних пластах ма-лій потужності товщиною 10 - 20 м споруджуються ємності галерейного типу, для чого похилу свердловину бурять па-раллельно простиранию пласта. Вилуговування в цьому слу-чаї досягається нагнітанням води уздовж пласта, причому ка-заходи отримують форму, витягнуту вздовж пласта. Відомі також окремі сховища для нафти, створені в солячи-них куполах під морським дном. Для зберігання зріджених газів в невеликих кількостях застосовують підземні вер-тікальние сховища, облицювання залізобетонної обо-оболонка. Так як підземні сховища нафти, нафтопродук-тів і газу - економічно вигідний і найбільш перспек-тивний вид зберігання, вони з кожним роком отримують все більше застосування.
Сховища спеціального типу включають: ледогрунтовие сховища; сховища, створювані в природних і спокуса-ських виробках; сховища, що споруджуються вибуховими методами.
Ледогрунтовие сховища споруджують в північних районах країни (в зоні поширення багаторічномерзлих порід), де потрібно створювати великі запаси нафтопродуктів, до-ставлять в літню пору. Такі сховища влаштовують у вигляді траншів у Багаторічномерзлі грунті, які мають спеціально намороженого крижане покриття склепінчастою фор-ми, покрите зверху теплоізоляційним шаром (для підтрим-жания в сховище температури не вище -3 ° С). Дно і борту траншеї також облицьовують льодом. Лід на стінки сховища наносять наморожуванням крижаного шару шляхом пошарового нанесення води на охолоджені поверхні або викладанням крижаних блоків. Необхідне обладнання для закачування і викачування нафтопродуктів встановлюють в спе-ціально колодязі. Температура закачується нафтопродук-та повинна бути не вище Про ° С, що в необхідних випадках забезпечується спеціальною холодильною установкою.
Сховища в виробках споруджують в природних і штучно створюваних виїмках у вигляді відпрацьованих соляних шахт, копалень, а також у вигляді різних виробок і кар'єрів. У цьому випадку досягається істотна еконо-мія за рахунок зведення до мінімуму виконання земляних і гірничих робіт. Вироблення використовуються шляхом установки в них резервуарів або спеціальної облицюванням їх внутрен-неї поверхні. Виїмки в окремих випадках використовують-ся для наповнення їх водою з подальшою установкою в них резервуарів підводного типу. Сховища, споруджують-мі вибуховим методом, дуже перспективні. Для образо-вання підземної порожнини на певну глибину бурять свердловину, в основу якої закладається заряд. У ре-док камуфлетного вибуху утворюється порожнина сфероі-далекої форми з ущільненими стінками. Такі зберігали-ща найдоцільніше створювати у пластах пластичного-кою глини і суглинків, які володіють незворотними пластичними деформаціями під дією великих давши лений, що виникають під час вибуху.