Подземное хранение газов и жидкостей. Т. 1. Проектирование. Строительство

Аннотация

Изложены основные понятия и определения, используемые при проектировании, строительстве, эксплуатации, ремонте, консервации и ликвидации подземных хранилищ газов и жидкостей. Рассмотрены подземные хранилища газов и жидкостей как необходимый элемент функционирования топливно-энергетического комплекса страны. Приведены классификация и характеристика каждого класса хранилища как в зависимости от хранимого продукта, способа строительства, так и зависимости от горных пород, вмещающих выработки-емкости.

Рассмотрены методология проектирования, способы обоснования необходимости строительства хранилищ, этапы проектирования, организации строительства, горно-геологические и гидрогеологические критерии оценки условий строительства подземных хранилищ, соленосные бассейны на территории Российской Федерации, пригодные для строительства подземных хранилищ. Приведены описания геолого-разведочных работ, необходимых для проектирования подземных хранилищ.

Особое внимание уделено технологии строительства подземных хранилищ в каменной соли и в многолетнемерзлых породах. Приведены методика расчета основных параметров процесса создания выработок-емкостей, способы интенсификации процесса строительства выработки-емкости. Рассмотрено строительство подземных хранилищ с нетрадиционной геометрической формой выработок-емкостей, а также в нетрадиционных породах.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Нефтегазовое дело», а также для специалистов научно-исследовательских институтов и предприятий по подземному хранению газов и жидкостей.

Рекомендовано ученым советом РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина в качестве учебника для студентов образовательных организаций высшего образования, обучающихся по направлению подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело»(уровень бакалавриата)

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ЧАСТЬ 1. НЕОБХОДИМОСТЬ СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Глава 2. ПОДЗЕМНЫЕ ХРАНИЛИЩА ГАЗООБРАЗНЫХ И ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ — НЕОБХОДИМЫЙ ЭЛЕМЕНТ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СТРАНЫ
2.1. Подземные хранилища — необходимый элемент функционирования единой системы газоснабжения страны
2.2. Подземные хранилища — необходимый элемент системы снабжения нефтью и нефтепродуктами страны
2.3. Подземные хранилища — необходимый элемент функционирования системы электро- и теплоснабжения
2.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗООБРАЗНЫХ И ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ
3.1. Подземные хранилища жидких продуктов
3.2. Подземные хранилища газообразных продуктов
3.3. Вопросы для самостоятельной подготовки

ЧАСТЬ 2. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ

Глава 4. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
4.1. Особенности проектирования подземных хранилищ
4.2. Инвестиционный замысел
4.3. Ходатайство (декларация) о намерениях
4.4. Обоснование инвестиций
4.5. Бизнес-план
4.6. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 5. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
5.1. Технологический проект
5.2. Технический проект
5.3. Разработка и согласование рабочей документации
5.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 6. ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРО- ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ В ОТЛОЖЕНИЯХ КАМЕННОЙ СОЛИ
6.1. Требования, определяющие пригодность отложений каменной соли для размещения подземных хранилищ
6.2. Требования к источникам технического водоснабжения для строительства подземных хранилищ
6.3. Гидрогеологические критерии оценки условий подземного захоронения рассолов, образованных в процессе строительства подземных хранилищ
6.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 7. СОЛЕНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ, ПРИГОДНЫЕ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ
7.1. Калининградский соленосный бассейн
7.2. Подмосковный соленосный бассейн
7.3. Двинско-Ветлужский соленосный бассейн
7.4. Серёговский соляной купол
7.5. Печоро-Камский соленосный бассейн
7.6. Прикаспийский соленосный бассейн
7.7. Волго-Уральский соленосный бассейн
7.8. Северо-Кавказский соленосный бассейн
7.9. Тувинский соленосный бассейн
7.10. Северо-Сибирский соленосный бассейн
7.11. Восточно-Сибирский соленосный бассейн
7.12. Кемпендяйский соленосный бассейн
7.13. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 8. ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫЕ РАБОТЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ В ОТЛОЖЕНИЯХ КАМЕННОЙ СОЛИ
8.1. Региональное изучение недр на оцениваемой территории для проектирования строительства подземного хранилища
8.2. Геологическое изучение недр: поиски и оценка перспективных площадей строительства подземного хранилища
8.3. Комплекс геолого-разведочных работ на этапе разведки площадки строительства подземного хранилища
8.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 9. ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫРАБОТОК-ЕМКОСТЕЙ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ, СОЗДАННЫХ В ОТЛОЖЕНИЯХ КАМЕННОЙ СОЛИ
9.1. Расчет основных эксплуатационных параметров выработки-емкости
9.2. Расчет величины максимально допустимого пролета выработки-емкости
9.3. Изменение уровня поверхности земли при строительстве и эксплуатации подземного резервуара
9.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАССОЛОХРАНИЛИЩ
10.1. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительства наземных рассолохранилищ
10.2. Определение объема (вместимости) рассолохранилища
10.3. Вопросы для самостоятельной подготовки

ЧАСТЬ 3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК-ЕМКОСТЕЙ В КАМЕННОЙ СОЛИ

Глава 11. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ХРАНИМЫХ ПРОДУКТОВ И ГОРНЫХ ПОРОД, ВМЕЩАЮЩИХ ПОДЗЕМНЫЕ ХРАНИЛИЩА ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
11.1. Основные законы газового состояния
11.2. Нормальные и стандартные условия
11.3. Критические и приведенные параметры газа
11.4. Уравнение состояния реальных газов
11.5. Физические свойства газообразных и жидких углеводородов
11.6. Упругость паров углеводородов
11.7. Влагосодержание газов
11.8. Кристаллогидраты углеводородов
11.9. Теплота превращения
11.10. Диффузия и растворимость газа в жидких углеводородах
11.11. Поверхностное натяжение
11.12. Физические свойства горных пород
11.13. Теплофизические свойства горных пород, вмещающих подземные хранилища
11.14. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 12. РАСТВОРЕНИЕ КАМЕННОЙ СОЛИ В ОГРАНИЧЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК-ЕМКОСТЕЙ
12.1. Молекулярно-диффузионное растворение каменной соли
12.2. Растворение каменной соли в режиме свободной конвекции
12.3. Растворение каменной соли в режиме вынужденной конвекции
12.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 13. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ СООРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК- ЕМКОСТЕЙ В КАМЕННОЙ СОЛИ
13.1. Определение концентрации рассола в процессе сооружения выработки-емкости
13.2. Определение технологических параметров выработки-емкости в процессе ее сооружения
13.3. Пример расчета основных технологических параметров строительства выработки-емкости
13.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

ЧАСТЬ 4. СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ В ОТЛОЖЕНИЯХ КАМЕННОЙ СОЛИ

Глава 14. ТЕХНОЛОГИЯ ПОДЗЕМНОГО РАСТВОРЕНИЯ КАМЕННОЙ СОЛИ ДЛЯ ЕЕ ДОБЫЧИ
14.1. Способы подземного растворения каменной соли с применением различных режимов подачи растворителя
14.2. Способы создания гидровруба с применением гидровруба
14.3. Послойный способ растворения каменной соли в направлении снизу вверх
14.4. Способ растворения каменной соли с применением заглубленной водоподачи
14.5. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 15. ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК-ЕМКОСТЕЙ В ОТЛОЖЕНИЯХ КАМЕННОЙ СОЛИ
15.1. Технология создания гидровруба
15.2. Технология создания выработки-емкости ступенями по направлению снизу-вверх
15.3. Технология создания выработки-емкости ступенями по направлению сверху вниз
15.4. Комбинированная технология создания выработки-емкости
15.5. Технология создания выработки-емкости без применения нерастворителя
15.6. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 16. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ПОДЗЕМНОГО РАСТВОРЕНИЯ КАМЕННОЙ СОЛИ И ФОРМИРОВАНИЯ ВЫРАБОТКИ-ЕМКОСТИ
16.1. Экспериментальное исследование процесса массообмена на образцах каменной соли при наличии центробежных сил
16.2. Результаты численного моделирования процесса массообмена в условиях вращения растворителя
16.3. Экспериментальное моделирование процесса растворения каменной соли при принудительном вращении растворителя
16.4. Струйные установки для интенсификации процесса создания выработок-емкостей
16.5. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 17. ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В ОТЛОЖЕНИЯХ КАМЕННОЙ СОЛИ
17.1. Геотехнологические требования к скважинам
17.2. Конструкция скважины
17.3. Бурение технологических скважин
17.4. Буровые растворы
17.5. Крепление скважин
17.6. Тампонажные материалы, тампонажные растворы и буферные жидкости
17.7. Геофизические исследования скважин
17.8. Испытание скважин на герметичность
17.9. Обустройство скважин для создания выработки-емкости
17.10. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 18. КОМПЛЕКС РАБОТ ПО МОНИТОРИНГУ ЗОНЫ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ПРИ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
18.1. Система мониторинга геологической среды при строительстве подземных хранилищ в каменной соли
18.2. Размещение наблюдательной сети пунктов контроля за геологической средой
18.3. Частота замеров основных параметров, характеризующих мониторинг геологической среды
18.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

ЧАСТЬ 5. СООРУЖЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ С НЕТРАДИЦИОННОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМОЙ ВЫРАБОТОК-ЕМКОСТЕЙ

Глава 19. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ТОННЕЛЬНОГО ТИПА
19.1. Технология строительства односкважинных резервуаров
19.2. Технология строительства двухскважинных резервуаров
19.3. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 20. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДВУХЪЯРУСНОГО ТИПА
20.1. Массообмен через перфорированную стенку
20.2. Методика расчета регламента создания подземных резервуаров двухъярусного типа
20.3. Применение разработанной технологии при строительстве подземных резервуаров двухъярусного типа
20.4. Интенсификация процесса создания подземных резервуаров двухъярусного типа
20.5. Вопросы для самостоятельной подготовки

ЧАСТЬ 6. СТРОИТЕЛЬСТВО ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ В КАМЕННОЙ СОЛИ

Глава 21. КОМПЛЕКС СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЫРАБОТОК-ЕМКОСТЕЙ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ В КАМЕННОЙ СОЛИ
21.1. Водорассольный комплекс
21.2. Технологический комплекс по обеспечению нерастворителем строительства выработок-емкостей
21.3. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 22. РАССОЛОХРАНИЛИЩЕ
22.1. Строительство наземных рассолохранилищ
22.2. Строительство подземных рассолохранилищ
22.3. Испытание рассолохранилищ на герметичность
22.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

ЧАСТЬ 7. ТЕХНОЛОГИЯ СООРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ В ПОРОДАХ, НЕТРАДИЦИОННЫХ ДЛЯ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВА

Глава 23. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ
23.1. Технология строительства подземных резервуаров через буровые скважины в многолетнемерзлых породах
23.2. Исследование процесса оттаивания мерзлых осадочных пород
23.3. Моделирование процесса сооружения подземных выработок-емкостей в многолетнемерзлых породах
23.4. Методика расчета основных параметров процесса создания подземных выработок-емкостей в многолетнемерзлых породах
23.5. Реализация технологии строительства подземных резервуаров в многолетнемерзлых породах
23.6. Вопросы для самостоятельной подготовки

Глава 24. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В ОТЛОЖЕНИЯХ ПОДЗЕМНОГО ЛЬДА
24.1. Технология строительства подземных резервуаров
24.2. Методика расчета основных параметров процесса строительства подземных выработок-емкостей в отложениях подземного льда
24.3. Реализация строительства подземных резервуаров в отложениях льда
24.4. Вопросы для самостоятельной подготовки

ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПХГ В КАМЕННОЙ СОЛИ В ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАНАХ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ВЫРАБОТКИ-ЕМКОСТИ В ОТЛОЖЕНИЯХ КАМЕННОЙ СОЛИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ВЫРАБОТКИ-ЕМКОСТИ В ОТЛОЖЕНИЯХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ВЫРАБОТКИ-ЕМКОСТИ В ОТЛОЖЕНИЯХ ЛЬДА
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ТРЕХМЕРНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК-ЕМКОСТЕЙ, СОЗДАВАЕМЫХ В ОТЛОЖЕНИЯХ КАМЕННОЙ СОЛИ, НАХОДЯЩИХСЯ НА ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ИЛИ ОКОНЧАТЕЛЬНЫХ ЭТАПАХ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВА СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ