Развитие технических средств хранения и технологий предотвращения и удаления углеводородных отложений в резервуарах морских месторождений

• Автор: Локшина, Анна Александровна
• Шифр специальности: 07.00.10, 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Россия находится на пороге промышленного освоения запасов нефти и газа на морском шельфе. Эти крупнейшие в мире запасы распределены на 80-90% площади российского шельфа и составляют 90 - 100 млрд.тн условного топлива, включая до 40% мирового запаса природного газа. Приразломное нефтяное месторождение - первый отечественный проект по освоению ресурсов Арктического шельфа. Извлекаемые запасы нефти Приразломного месторождения составляют 46,4 млн т, что позволяет достичь годового уровня добычи около 6 млн т.
Обеспечение высокой экономической эффективности и экологической безопасности нефтяной отрасли в будущем требует ускоренной разработки и оперативной передачи нефтепромышленникам совершенных техники и технологий не только применительно к строительству и вводу в эксплуатацию новых объектов, но и к реальному уменьшению образования нефтесодержащих отходов и рациональной их утилизации. Необходимость ускорения постановки в производство новых техники и технологий обработки нефтесодержащих отходов вызвана и тем, что к настоящему времени в большинстве нефтедобывающих, транспортирующих, перерабатывающих и хранящих нефть объектов сосредоточены значительные ресурсы асфальто-смолистых парафиновых отложений и АСПО, которые при отложении ухудшают работу оборудования, вызывают нарушение технологических режимов на всем пути движения нефти от скважины до потребителя, что требует их регулярного удаления и приводит к накапливанию отходов. В настоящее время на долю нефтешламов приходится
1,5 % от мировой нефтедобычи. Поэтому разработка технологии удаления осадков и отложений, а также предотвращение их образования, является необходимым условием развития нефтяной промышленности. Особенно остро этот вопрос встает при эксплуатации морских месторождений из-за ограниченности территории морских платформ.
ГЛАВА 1 РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ХРАНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ ПОД ВОДОЙ
1.1. Развитие идеи подводного хранения нефти и нефтепродуктов.
Мягкие резервуары
Первые упоминания о хранении нефти и нефтепродуктов под водой относятся к 40-50-м годам. Именно в послевоенные годы появились новые идеи в области транспортировки нефтяных грузов: в первую очередь следует отметить создание гибких оболочек (емкостей) для морской перевозки и хранения нефти и нефтепродуктов. Основными преимуществами таких оболочек являются: быстрота и дешевизна изготовления, малые
эксплуатационные расходы, малый вес и малый объем без груза.
Впервые идею создания гибких оболочек для транспортировки нефтепродуктов высказали в начале 40-х годов советские инженеры М. Л. Аршава и А. М. Аршава. Они изготовили несколько моделей оболочек в виде мешков объемом 150-500 л, которые буксировались в Бакинской бухте. Значительные успехи в этой области были достигнуты в Англии, где работы по изготовлению гибких оболочек велись с 1956 г. Наибольшая оболочка, созданная в Англии, имела грузоподъемность 1000 т. В ней перевозили пресную воду между островами Эгейского моря. Размеры оболочки: длина 90 м, диаметр 4,5 м. Вес в порожнем состоянии 8 т.
Примерно в то же время в США, Великобритании, Японии, Швеции [51] начались интенсивные работы по созданию, внедрению и эксплуатации мягких резервуаров для подводного хранения нефтепродуктов. Мягкие резервуары имеют ряд существенных преимуществ, основными из которых являются: простота конструкции и эксплуатации; небольшие капитальные затраты и материальные расходы на производство, сооружение, эксплуатацию и обслуживание; быстрое сооружение, перебазирование и создание необходимых, скрытых и хорошо защищенных запасов в требуемом

месте; обеспечение возможности хранения и выдачи всех товарных сортов горючего; безопасность в пожарном отношении.
Еще в 60-х годах фирмой «United States Rubber Сотр.» (США) были изготовлены первые образцы подводных мягких резервуаров вместимостью 400 м3 [51] (рис. 1.1).
Рисунок 1.1 Мягкий резервуар емкостью 400 м3 в заполненном состоянии
под водой, 1960г.
Резервуар 6 помещался в металлический каркас 1, который крепился к анкерным сваям 7 на дне моря (водоема). Для уменьшения износа при эксплуатации оболочка резервуара удерживалась в каркасе капроновой сеткой 8 на высоте около 1,5 м от дна моря. На поверхности моря у места постановки резервуара находился заякоренный плот 5, служащий для швартовки заправляемых судов. Гибкий рукав 4 соединял плот с плавающим под водой (над резервуаром) распределительным устройством 3, которое имело

устанавливалась на предварительно выровненный участок дна и крепилась сваями. Сырая нефть от скважин поступала в верхнюю часть резервуара по трубопроводу и вытесняла из него воду, выходящую через боковые отверстия в стенках резервуара вместе с песком, который оседал на дно резервуара из сырой нефти. Размеры, вес и крепление резервуара должны были быть рассчитаны на удержание в нем определенного количества нефти с удельным весом 0,8.
В 1971 году в норвежском фьорде «Stavanger» закончено строительство гигантского железобетонного резервуара, предназначенного для установки в Северном море, в районе нефтяных месторождений «Ekofisk» в качестве нефтехранилища [78]. Вес резервуара составил 500 тыс.т. Емкость его была рассчитана на трехдневную добычу нефтепромысла и составляет 159 тыс.м . Резервуар был установлен на глубине 70 м. Он стал центральным сооружением нефтепромысла, связанным со всеми буровыми скважинами.
Для предотвращения загрязнения моря нефтью на резервуаре была установлена система датчиков, контрольных приборов и насосов. Проект резервуара был разработан фирмой «Doris» (Франция). Резервуар состоит из девяти секций, огражден перфорированной волногасящей стенкой и имеет платформу площадью 0,4 га. Более подробно вопросы конструкции и эксплуатации будут освещены ниже.
Резервуар был изготовлен из железобетона. Энергия волн частично отражалась перфорированной стенкой, а частично преобразовывалась в кинетическую энергию струй, проходящих через отверстия, при этом между волногасящей стенкой и стенкой резервуара возникает турбулентное движение воды, в котором кинетическая энергия струй рассеивается и гасится, не вызывая значительных воздействий на конструкцию резервуара. Определение параметров буксировки при различных состояниях моря производилось опытным путем в бассейне ВМС Франции «Carahes». Для определения лобового сопротивления сооружения при буксировке, в гидравлической лаборатории «Maisons alfort» (Франция) были выполнены