Файл: Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 103

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Нижний открытый конец питательной трубы не должен доходить до дна замораживающей трубы.

В целях уменьшения отклонения скважин от вертикали не­ редко предусматривают устройство направляющих кОлонн (кон­

дукторов)

диаметром

8—10"

и длиной 2—3 м. Кондукторы

уста­

навливают

под наблюдением

геодезиста,

они должны быть

на­

дежно закреплены в грунте.

 

 

 

 

 

Основные

параметры

рекомендуемых

глинистых

 

 

растворов

 

 

 

 

 

 

Удельный вес

1,15—1,25

кг/см3

 

 

Вязкость

 

20—25 сек

 

 

Коллоидность

95—97%

 

 

 

Содержание

песка

Не

более

5%

 

Для создания мерзлотной зоны заданной толщины нельзя до­ пускать отклонения оси скважины от заданного проектом поло­ жения. Допускается отклонение скважины от проектной оси не более 2%.

Основными причинами, вызывающими отклонение скважин от вертикали, являются: недостаточно тщательная установка кон­ дуктора либо плохо подготовленное забуривание; резкое чередо­ вание твердых и мягких пород; кривизна бурильных и обсадных труб.

Рис. 36. Схема присоединения замораживающей колонки к распре­ делителю и коллектору:

/ — замораживающая

колонка; 2 — распределитель; 3 — кран; 4 термо­

метр; 5 —коллектор;

6 теплоизоляция.

Отклонения неглубоких скважин (до 20 м) можно контролиро­ вать обычным отвесом. Контроль отклонений следует повторять через каждые 10 м глубины бурения, а также при контакте сла­ бых пород со скальными.

Возможность использования для замораживания искривлен­ ных скважин, а также необходимость бурения дополнительных выявляются в результате сопоставления фактических данных


Рис. 37. Схема присоеди­ нения колонок по спосо­ бу незамкнутых кругов:
/ — распределитель; 2—про­ ходной кран для спуска воз­ духа; 3—водомер; 4— за­ движка; 5 — манометр; б — термометр; 7 — заморажива­ ющие колонки; 8 — коллек­ тор.

с проектными. Особое внимание следует уделять сохранению кон­ тура будущей мерзлотной завесы хранилища (ледогрунтовый цилиндр или параллелепипед).

Охлаждающий раствор поступает в замораживающие колонки из распределительного трубопровода диаметром 150—200 мм. Для присоединения питательных и отводящих труб к распреде­

лителю приваривают штуцеры

диаметром

25—37 мм и длиной

100—150 мм. На штуцеры наворачивают

запорные

краны. Ко­

личество штуцеров с кранами

принимают

с запасом

на 5—10%

по отношению к числу действующих замораживающих колонок.

Коллектор представляет собой трубопровод, в который соби­ рается хладоноситель, поступающий из замораживающих коло­ нок. В наиболее высоких точках коллектора целесообразно уста­ навливать краны для периодического выпуска воздуха из си­ стемы. При замораживании пучинистых грунтов распределители и коллекторы ус­ танавливают иногда на кронштейнах, при­ вариваемых к головкам замораживающих колонок. Таким креплением обеспечивает­ ся уменьшение напряжений в трубопро­ водах при деформациях замораживающих колонок.

Независимое крепление распределителя и коллектора (рис. 36) применяют при за­ мораживании песков и других непучинистых пород.

Замораживающие колонки могут вклю­ чаться в магистральные трубопроводы как по последовательной, так и по параллель­ ной схеме (первый способ встречается ре­ же) . Сущность параллельного способа включения заключается в том, что пита­ тельные трубы колонок подсоединяются к распределителю, а отводящие — к коллек­ тору.

Наиболее совершенным способом рас­ пределения хладоносителя по колонкам, обеспечивающим их равномерное питание, является включение колонок по схеме не­ замкнутых кругов (рис. 37). При таком способе распределитель и коллектор вы­ полняются в виде незамкнутых контуров при параллельном включении заморажи­ вающих колонок. Эта схема распределе­

ния хладоносителя обеспечивает примерное равенство гидравли­ ческих сопротивлений в каждой колонке.

Распределители, коллекторы, соединительные трубы, головки замораживающих труб, водомеры, манометры и термометры

6*

83


обычно размещают в специальном сооружении, называемом га­ лереей (форшахтой). Устройство галереи регламентировано сле­ дующими правилами: ось галереи должна совпадать с линией оголовков замораживающих скважин; размеры галереи должны обеспечивать размещение всего вышеуказанного оборудования и приборов, а также гарантировать возможность свободного про­ хода для обслуживающего персонала. Ширину галереи прини­ мают обычно равной 2—3 м, а высоту — 1,8—2,0 м.

В зависимости от срока службы конструкции галереи могут быть выполнены из дерева, бетона или железобетона. Для строи­ тельства подземных ледогрунтовых хранилищ целесообразнее всего применять упрощенные траншееобразные галереи с дере­ вянным креплением. При этом толщину стоек для креплений принимают равной от 0,15 до 0,2 м. Стенки галереи устраивают в виде забивки из горбылей или досок, а перекрытие выполняют из двух дощатых обшивок, пространство между которыми запол­ няют утеплителем.

§ 7. Искусственное водонасыщение грунтов

Способ искусственного замораживания пород применим в ус­ ловиях полной водонасыщенности пород, поэтому для заморажи­ вания грунтов возникает необходимость в их искусственном оро-

шени и глубоком обводнении.

На первом

этапе

целесообразно

применять искусственное насыщение пород с помощью

сква­

жин диаметром

100—200 мм,

на глубину

5—10

м

ниже

уров­

ня отметки днища проектируемого подземного

хранилища,

располагаемых

на расстоянии

3 м друг

от друга

вдоль

кон­

тура осей замораживающих колонок. Водонасыщающие сква­ жины в рыхлых грунтах обсаживают металлическими пер­ форированным трубами. В крепких породах скважины не об­ саживают металлическими трубами, а оснащают металличе­ скими оголовками, заглубленными на 1 м, выступающими на 0,5 м над поверхностью, и обвязывают общим трубопроводом, по которому вода поступает от источника. Количество воды, необ­ ходимое для закачки, принимают из условия трехкратного насы­ щения пятиметрового слоя грунта.

На следующем этапе грунты искусственно насыщают по ме­ тоду площадного заводнения, применяемого в нефтяной промыш­ ленности при эксплуатации нефтяных месторождений.

§ 8. Монтаж и испытание магистральных труб

хладоносителя

Отдельные звенья питательных труб соединяют муфтами, уп­ лотняя резьбу льном на сурике. При монтаже питательной трубы необходимо следить за тем, чтобы нижний конец ее не доходил


на 0,5 м до башмака. Для этого питательную трубу следует опус­ тить на дно замораживающей трубы, а затем приподнять на 0,5 м и прикрепить к головке. Верхний конец питательной трубы при­ крепляют к головке сваркой.

При монтаже труб необходимо следить за тем, чтобы в ко­ лонку не попадали посторонние предметы (окалина от сварки, куски металла, сор, опилки и пр.), которые могут засорить систему и вывести ее из строя.

Магистральные трубопроводы (магистральные трубы теплоно­ сителя, распределитель, коллектор) соединяют на фланцах муф­ тами также с помощью автогенной сварки.или электросварки.

При соединении труб сваркой следует обращать особое внима­ ние на тщательную стыковку и центровку труб, так как от ка­ чества этой работы в значительной степени зависит и качество сварных стыков.

Зазоры между концами труб должны быть одинаковыми. Если разница в зазорах превышает 1,5 мм, сварка стыков не допу­ скается.

В случае применения электросварки следует учитывать свой­ ство металла труб снижать сопротивление изгибу при низких температурах вследствие потери пластичности. Поэтому электросварку магистральных труб теплоносителя рекомендуется производить только качественными электродами (с толстой обмазкой).

До центровки все трубы тщательно просматривают с внутрен­ ней стороны и с помощью скребка очищают от грязи.

После монтажа и промывки магистральных труб теплоноси­ теля, распределителя, коллектора и соединительных труб замо­ раживающие колонки отключают. Затем производится гидрав­ лическое испытание всей системы на непроницаемость и проч­ ность. Это испытание необходимо провести до устройства тепло­ изоляции магистральных труб теплоносителя и засыпки их зем­ лей.

При наполнении системы водой для испытания следует обра­ щать особое внимание на полное удаление из нее воздуха через воздушные вентили, установленные специально для этого во всех

высоких ее точках и переломах.

 

Наблюдение при гидравлическом

испытании осуществляют

в течение 10 мин, при этом швы, на

которых замечают потение

и выход воды в виде капель, считаются дефектными и подлежат немедленному исправлению.

Магистральные трубы теплоносителя гидравлически испыты-. вают под давлением, в полтора раза превышающем рабочее дав­ ление, но не менее чем в 5 ат. Давление при этом должно оста­ ваться неизменным в течение всего периода испытания.

Для предупреждения замерзания воды и порчи трубопроводов магистральные трубы теплоносителя в зимнее время испытывают раствором хлористого натрия или хлористого кальция. После


окончания монтажа и испытания замораживающих колонок об­ садные трубы извлекают из грунта.

Для замораживания грунтов обычно применяют растворы хло­ ристого кальция, концентрация которых связана с рабочей тем­ пературой циркулирующего раствора и устанавливается по таб­ личным данным *.

Для замораживания грунтов теплоносителем, охлажденным до температуры минус 20—25°, применяют раствор хлористого каль­ ция с удельным весом 1,23—1,25 кг/л, при котором температура замерзания теплоносителя соответственно равна минус 28—35°.

При этом концентрацию теплоносителя устанавливают таким образом, чтобы температура его замерзания была ниже той тем­ пературы, при которой он направляется в сеть. На практике эту разность температур принимают равной около 8°. Концентрацию раствора определяют ареометром.

Хлористый кальций (ГОСТ 450—70) доставляют на место по­ требления в кристаллическом виде или в виде готового раствора соответствующей концентрации.

Объем необходимого количества раствора теплоносителя опре­ деляют из расчета наполнения всех замораживающих колонок, распределителя, коллектора, магистральных труб теплоносителя и бака испарителя. При этом змеевики испарителя полностью покрывают теплоносителем для полного использования их ох­ лаждающей поверхности.

Количество хлористого кальция, необходимого для приготов­ ления раствора теплоносителя заданной концентрации, подсчи­ тывают по весовому содержанию его на 100 частей воды по фор­ муле

где G — общий

G = qpV,

(44)

вес соли, необходимой для приготовления рас­

твора,

кг;

 

qp — вес соли в растворе при соответствующей концентрации

раствора, кг;

 

V — объем

воды, необходимой

для заполнения всей си­

стемы,

л.

 

Замораживающую систему наполняют раствором только после осуществления указанных выше испытаний и откачки воды из системы.

При наполнении магистральных труб раствор пропускают че­ рез сетку с отверстиями диаметром 0,5—1 мм, покрытую сверху тканью.

Эта

предосторожность необходима для предупреждения засо­

рения

труб

и водомеров

на колонках, так как засорение может

затруднить

нормальную

циркуляцию

хладоносителя, особенно

в первые дни пуска замораживающей

системы в действие.

* М а л к о в М. П., Д а н и л о в И. Б., З е л ь д о в и ч А. Г., Ф р а д к о в А. Б. Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения. М.— Л., Госэнергоиздат, 1963.