В монографии показана актуальность и перспективы подземного хранения природных
и сжиженных газов, нефти и нефтепродуктов. Отображены этапы развития строительства и
эксплуатации подземных емкостей на протяжении 100-летнего периода.
Изложены геологические и горнотехнические условия районов строительства,
свойства горных пород, определяющие их пригодность для размещения в них подземных
хранилищ углеводородов.
Основная часть монографии посвящена вопросам строительства и эксплуатации
различных типов подземных хранилищ: сооружаемых в пористых структурах, в каменной
соли методом размыва, в прочных, непроницаемых горных породах шахтным методом, при
помощи камуфлетных взрывов и в вечномерзлых породах. Рассмотрены вопросы
безопасности и охраны окружающей среды.
Для широкого круга специалистов и студентов технических вузов.
Author(s): Нагорный Владимир П., Глоба Владимир М.
Publisher: НАН Украины
Year: 2014
Language: Russian
Pages: 288
City: Киев
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Раздел 1. Актуальность проблемы подземного хранения
углеводородов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.1. Нефть и газ – основные составляющие топливноэнергетического
комплекса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2. Неравномерность потребления углеводородов и
создание подземных хранилищ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Раздел 2. Развитие подземного хранения углеводородов . . . . . . 19
2.1. Общие сведения о подземных хранилищах
углеводородов, их типы и классификация . . . . . . . . . . . . 19
2.2. Опыт создания подземных хранилищ углеводородов . . . 23
Раздел 3. Геологические и горно-технические условия районов
строительства подземных хранилищ углеводородов . 29
3.1. Характеристика районов распространения соляных
залежей, пригодных для строительства подземных
хранилищ методом размыва . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2. Характеристика районов распространения горных
пород, пригодных для строительства подземных
хранилищ шахтного типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3. Характеристика условий для строительства подземных
хранилищ камуфлетными взрывами . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.4. Горно-геологические условия сооружения подземных
хранилищ в районах вечной мерзлоты . . . . . . . . . . . . . . . 41
Раздел 4. Свойства горных пород, определяющие их
пригодность для создания подземных хранилищ
углеводородов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.1. Физико-механические свойства горных пород . . . . . . . . 42
4.2. Реологические свойства горных пород . . . . . . . . . . . . . . 49
4.3. Проницаемость горных пород . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4.4. Структура порового пространства и экранирующая
способность горных пород . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.5. Изменение свойств горных пород при длительном
контактировании их с углеводородами . . . . . . . . . . . . . . 58
4.6. Особенности хранения углеводородов в подземных
емкостях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Раздел 5. Подземные хранилища природных газов в пористых
структурах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.1. Общие сведения и параметры подземных газохранилищ 64
5.2. Определение емкости и продуктивности подземных
газохранилищ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.3. Технология бурения скважин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.4. Технологическая схема эксплуатации подземного
газохранилища в водоносном пласте . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Раздел 6. Подземные хранилища углеводородов, образованные
в отложениях каменной соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
6.1. Выбор площадок под строительство подземных
хранилищ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.2. Размещение подземных емкостей . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.3. Физико-химические основы процесса размыва каменной
соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.4. Бурение и герметизация скважин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6.5. Методы сооружения подземных емкостей размывом
каменной соли через буровые скважины . . . . . . . . . . . . . 88
6.6. Основы проектирования размыва подземных емкостей . 101
6.7. Оценка прочности и выбор формы подземных емкостей 105
6.8. Методы контроля формообразования подземных
емкостей и определение их объема . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.9. Интенсификации процесса размыва подземных
емкостей, образованных в отложениях каменной соли . . 118
6.9.1. Анализ причин, снижающих эффективность сооружения
подземных хранилищ в каменных солях методом
размыва . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
6.9.2. Методы интенсификации процесса размыва подземных
емкостей в отложениях каменной соли . . . . . . . . . . . . . . 119
6.9.3. Разуплотнение и прочность горных пород при
неравномерных динамических нагружениях. Результаты
экспериментальных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.9.4. Теоретические исследования напряженнодеформированного
состояния нерастворимых пластов
горных пород при действии нагрузок . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.9.5. Технологии интенсификации сооружения подземных
хранилищ в каменных солях методом размыва . . . . . . . . 139
6.9.6. Промышленные исследования эффективности взрывных
методов интенсификации строительства подземных хранилищ
в каменных солях методом размыва . . . . . . . . 153
6.10. Технологические схемы и режимы эксплуатации
подземных хранилищ, образованных в каменных солях
методом размыва . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.10.1. Эксплуатация подземных хранилищ газообразных
продуктов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.10.2. Эксплуатация подземных хранилищ нефтепродуктов . . . 167
Раздел 7. Подземные хранилища углеводородов шахтного
типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.1. Конструктивные схемы подземных хранилищ шахтного
типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
7.2. Выбор основных параметров подземных хранилищ . . . . 175
7.3. Выбор формы и оценка прочности горизонтальных
выработок-емкостей подземных хранилищ . . . . . . . . . . . 178
7.4. Технология сооружения подземных хранилищ шахтного
типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.4.1. Технология сооружения вертикальных выработок . . . . . 181
7.4.2. Технология сооружения горизонтальных выработок . . . 193
7.4.3. Сооружение выработок-емкостей подземных хранилищ 202
7.5. Герметизация подземных хранилищ шахтного типа . . . . 208
7.5.1. Методы герметизации подземных емкостей . . . . . . . . . . 208
7.5.2. Сооружение герметичных перемычек в подземных
хранилищах шахтного типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
7.5.3. Герметизация стенок выработок-емкостей . . . . . . . . . . . 222
7.5.4. Технология эксплуатации подземных хранилищ
шахтного типа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
7.5.5. Испытания подземных хранилищ шахтного типа . . . . . . 226
Раздел 8. Подземные хранилища, образованные
камуфлетными взрывами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
8.1. Действие камуфлетного взрыва при создании
подземных хранилищ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
8.2. Технология сооружения подземных хранилищ
камуфлетными взрывами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.3. Сооружение базы подземных хранилищ камуфлетными
взрывами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
8.4. Безопасность взрывных работ при сооружении
хранилищ камуфлетными взрывами . . . . . . . . . . . . . . . . 241
8.5. Обеспечение герметичности и прочности подземных
емкостей, сооружаемых камуфлетными взрывами . . . . . 244
8.6 Эксплуатация подземных емкостей, образованных
камуфлетными взрывами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Раздел 9. Подземные хранилища в вечномерзлых породах . . . . 252
9.1. Общие сведения и характеристика пород . . . . . . . . . . . . 252
9.2. Технология строительства подземных хранилищ в
вечномерзлых породах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
9.2.1. Ледопородные хранилища шахтного типа . . . . . . . . . . . . 253
9.2.2. Траншейные ледопородные хранилища . . . . . . . . . . . . . . 257
9.2.3. Подземные хранилища, образованные в пластовых
льдах посредством скважин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Раздел 10. Изотермические хранилища . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
10.1. Основные характеристики изотермических хранилищ . . 260
10.2. Технология сооружения изотермических хранилищ . . . . 262
10.3. Эксплуатация изотермических хранилищ . . . . . . . . . . . . 267
Раздел 11. Обеспечение безопасности и охрана окружающей
среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Подземные хранилища углеводородов (хронология, цифры и
факты) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
