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

М 1 : 10000; гидрогеологические профили М 1 : 10000; результаты химических и физико-механических испытаний свойств соли и вмещающих пород; рекомендации по сбросу рассола.

§3. Оценка прочности подземной емкости

ивыбор ее формы

Одним из главных элементов, определяющих экономическую эффективность подземного хранилища нефтепродуктов, является объем отдельных емкостей в его составе. Наиболее экономичным (при прочих равных условиях) будет хранилище, в котором весь объем сосредоточен в одной емкости; чем больше емкостей (и, соответственно, буровых скважин) и меньше объем каждой ка­ меры, тем слабее выражена экономическая эффективность хра­ нилища. Теоретическое определение допустимых размеров под­ земных емкостей является сложной задачей. Специфичность задачи (большая глубина заложения емкостей, неоднородность вмещающего массива, изменчивость физико-механических свойств соли, наличие противодавления в емкости хранимых продуктов) и другие причины не позволяют использовать методы определе­ ния пролетов незакрепленных выработок, применяемые в прак­ тике добычи полезных ископаемых, а также методы, используе­ мые в строительной механике. Поэтому определение допустимых размеров подземных емкостей потребовало разработки таких ме­ тодов расчета, которые имеют логическое обоснование, допус­ кают математическую обработку и соответствуют данным прак­ тики. В общем случае рекомендуемая схема расчета емкостей на прочность должна учитывать случайный характер распределения показателей физико-механических свойств массива соли (пре­ делы прочности на одноосное и объемное сжатие, угол внутрен­ него трения материала и другие прочностные параметры, опре­ деляемые экспериментальным путем), глубину заложения и ве­ личину противодавления хранимых в емкостях продуктов. С уче­ том этих параметров для определения размеров проектируемой емкости может быть сопоставлена вероятность ее разрушения с вероятностью разрушения «эталонной» выработки. В качестве «эталонов» могут приниматься луговни и камеры рассолопромыслов, а также выработки соляных рудников, находящиеся дли­ тельное время в устойчивом состоянии.

Известно, что при сферической емкости распределение напря­ жений и деформаций в окружающем массиве более благопри­ ятно, чем при цилиндрической емкости. Напряжения, действую­ щие по контуру сферической емкости как в упругой, так и в пла­ стической области, несколько меньше, чем по контуру цилиндри­ ческой. Кроме того, напряжения в массиве, вызванные сооруже­ нием емкости, затухают в пространственном случае обратно про­ порционально кубу расстояния, в плоском — квадрату, т. е. и в

окрестности емкости сферической формы массив находится в бо­ лее благоприятных условиях, чем в окрестности тоннельной. На основании вышеизложенных соображений подземным емкостям следует придавать формы: шарообразную, в виде эллипсоида вращения с большей вертикальной осью, цилиндрическую с купо­ лообразной потолочиной, грушевидную и т. п.

Для расчета на прочность любого инженерного сооружения, кроме напряжений, действующих в нем, необходимо знать меха­ нические свойства материала.

При сооружении подземных емкостей месторождение соли (ввиду его неоднородности) должно быть подвергнуто более де­ тальному изучению, чем это принято для обычных строительных материалов. Поэтому при изучении соляного массива целесооб­ разно, кроме средних значений пределов прочности, учитывать и их изменчивость (вариацию). Очевидно, что все результаты экс­ периментальных исследований механических свойств соляного массива полезно обрабатывать с применением современных ме­ тодов математической статистики.

Основной целью расчета на прочность подземной емкости яв­ ляется определение таких ее допустимых размеров, которые га­ рантировали бы безопасную эксплуатацию емкости в течение длительного периода времени (несколько десятков лет).

Обычно допустимые размеры сооружения назначаются на ос­ новании определенных теоретических и экспериментальных ис­ следований, а также многолетних практических данных. Соз­ дание подземных емкостей, выщелачиваемых в каменной соли,

лищ нефтепродуктов лабораторией прочности ВНИИСТа было выполнено массовое испытание кернового материала на проч­ ность. Мощность каменной соли на выбранной площадке дости­ гала 250—280 м. Интервал подземного выщелачивания соответ­ ствовал глубинам 520—750 м. На этих глубинах и отбирали керн по семи пробуренным скважинам. Всего было испытано 1435 об­ разцов цилиндрической формы суммарной длиной около 145 м. Диаметр образцов колебался от 40 до 48 мм, длина 50—80 мм. Влажность образцов не превышала 0,5%.

По данным В. А. Мазурова и Л. Н. Кислер для оценки проч­ ности камер выщелачивания, сооружаемых размывом, механи­ ческие свойства каменной соли необходимо характеризовать двумя основными показателями: средним значением предела прочности на сжатие о п п и изменчивостью V.

Изменчивостью или коэффициентом вариации характеризуется среднеквадратическое отклонение, отнесенное к среднему значе­ нию. Величины эти определяли с помощью уравнений математи­ ческой статистики.