СП 34-106-98

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ

(Госстрой России)

Система нормативных документов в строительстве

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

ПОДЗЕМНЫЕ ХРАНИЛИЩА ГАЗА, НЕФТИ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

UNDERGROUND STORAGES OF NATURAL GAS,

OIL AND PROCESSING PRODUCTS

СП 34-106-98

УДК 69 + 622.691.24(083.74)

Дата введения 1999-03-01

1. РАЗРАБОТАН научно-исследовательским и проектным предприятием по сооружению и эксплуатации подземных хранилищ ООО "Подземгазпром" ОАО "Газпром"

2. ВНЕСЕН ООО "Подземгазпром" ОАО "Газпром".

3. ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Управлением проектирования и экспертизы ОАО "Газпром".

4. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом ОАО "Газпром" от 15.01.99 №5.

5. ОДОБРЕН Госстроем России (письмо от 15.12.98 № 13-669).

6. СОГЛАСОВАН с ГУГПС МВД России (письмо от 18.12.97 № 70/7.7/7696); Госгортехнадзором России (письмо от 20.06.97 № 10-03/325); Госсанэпиднадзором России (письмо от 07.08.97 № Д01-13/904-111); Министерством природных ресурсов РФ (письмо от 14.08.97 № 21-19/152); Государственным комитетом РФ по охране окружающей среды (приказ от 31.12.97 № 586).

7. ВЗАМЕН ВСН 51-5-85.

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий Свод правил является приложением к СНиП 34-02-99 «Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки» и применяется при проектировании и строительстве подземных хранилищ газа, нефти, газового конденсата и продуктов их переработки (далее - подземные хранилища) с резервуарами, сооружаемыми в каменной соли и других горных породах.

2 ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ УСТЬЯМИ СОСЕДНИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН БЕСШАХТНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ

В КАМЕННОЙ СОЛИ

2.1 Расстояние между устьями соседних эксплуатационных скважин , м, следует определять по формуле

, (1)

где	-	допустимое отклонение оси скважины от вертикали на отметке кровли выработки-емкости, м;
	-	радиус выработки-емкости резервуара*, м;
	-	коэффициент, учитывающий погрешности формообразования в зависимости от принятой технологической схемы строительства, принимаемый равным для схемы растворения соли:
			сверху вниз.....................................................0,1
			снизу вверх.....................................................0,5
			для комбинированных и иных схем.............0,2;
	-	коэффициент, учитывающий возможную асимметричность формы выработки-емкости по геологическим условиям, определяемый по таблице 1.

___________________

* Если соседние выработки-емкости имеют разные размеры, то значение в формуле (1) принимается равным большему радиусу.

Таблица 1

	Значение коэффициента при схеме растворения
Морфологический тип месторождения	сверху вниз	снизу вверх	комбинированной и иной
Пластовый и пластово-линзообразный	0,2	0,7	0,4
Куполо - и штокообразный	0,5	1,5	1

2.2 В мощных соляных залежах расстояние между устьями скважин допускается уменьшать за счет двух- или многоярусного расположения выработок-емкостей резервуаров. При этом величина целика между соседними выработками-емкостями по кратчайшему расстоянию между стенками должна соответствовать требованиям формулы (1), а расстояние от стенки выработки-емкости до соседних скважин должно быть не менее 50 м.

2.3 При необходимости вытеснения продукта из подземного резервуара ненасыщенным рассолом или водой следует произвести расчет увеличения объема выработки-емкости в процессе эксплуатации и определение ее конечной конфигурации. Значение в формуле (1) принимается в соответствии с конечной конфигурацией. Увеличение объема выработки-емкости должно быть запланировано на стадии проектирования резервуара в соответствии с потребностями в расширении объема хранения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ВЫБРОСА СУГ, НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

ПРИ АВАРИЙНОЙ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ БЕСШАХТНОГО

РЕЗЕРВУАРА В КАМЕННОЙ СОЛИ

2.4 Объем выброса продукта хранения , м³ , при аварийной разгерметизации устьевой обвязки скважины допускается определять по формуле

(2)

где	-	изменение давления внутри резервуара при разгерметизации устьевой обвязки, Па;
	-	степень заполнения резервуара продуктами (в долях единицы);
	-	изотермический коэффициент сжимаемости рассола, 1/Па, для насыщенного рассола допускается принимать равным 2,3·10 1/Па;
	-	изотермический коэффициент сжимаемости продукта, 1/Па, допускается принимать равным (8-12)·10 1/Па, где нижние значения коэффициента относятся к дизельным топливам, верхние - к бензинам; - для СУГ следует принимать по имеющимся справочным данным;
	-	коэффициент концентрации напряжений на контуре выработки-емкости, принимаемый равным: для выработок-емкостей сферической или близкой к сферической формы - 1,5; для выработок-емкостей, вытянутых вдоль оси скважины (цилиндрической или близкой к ней формы) - 2;
	-	модуль деформации каменной соли, Па;
	-	длина скважины, м;
	-	сечение столба рассола, м2 ;
	-	начальное давление в выработке-емкости, Па.

Примечание . - При расчете вместимости обвалования уровень разлившейся жидкости при максимальном объеме излива следует принимать ниже верхней отметки гребня обвалования на 0,2 м. Высота обвалования должна быть не менее 1 м и ширина по верху насыпи не менее 0,5 м.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОЙ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ

КРОВЛИ ВЫРАБОТКИ-ЕМКОСТИ ПОДЗЕМНОГО РЕЗЕРВУАРА

2.5 Минимальную глубину заложения кровли выработки-емкости подземного резервуара, эксплуатирующегося в условиях избыточного давления, , м, при сооружении резервуаров в непроницаемых породах следует определять по формуле

, (3)

где	-	максимально допускаемое эксплуатационное давление, Па, принимаемое: для бесшахтных резервуаров в каменной соли на уровне башмака основной обсадной колонны; для шахтных резервуаров в породах с положительной температурой - на уровне кровли выработки-емкости;
	-	коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый: 0,85 - для бесшахтных резервуаров в каменной соли при спокойном или пластово-линзообразном залегании соли, когда надсолевая толща представлена непроницаемыми породами; 0,75 - в остальных случаях;
	-	длина необсаженной части скважины, м (только для бесшахтных резервуаров в каменной соли);
	-	усредненная плотность пород, залегающих выше башмака основной обсадной колонны (для бесшахтных резервуаров) и выше кровли выработки (для шахтных резервуаров), кг/ м3 ;
	-	ускорение свободного падения, м/с2 .

, (4)

здесь	-	число слоев;
	-	плотность пород i-слоя, кг/м;
	-	мощность i-слоя, м.

2.6 В проницаемых породах глубину заложения кровли выработок-емкостей шахтных резервуаров в породах с положительной температурой следует выбирать с таким расчетом, чтобы величина подпора подземных вод на кровлю выработок-емкостей превышала внутреннее давление в резервуаре не менее чем на 0,05 МПа.

2.7 Глубину заложения кровли шахтных резервуаров в вечномерзлых породах следует принимать, как правило, ниже слоя сезонных колебаний температуры, либо по условиям герметичности и устойчивости.

2.8 Оценочная классификация горных пород по экранирующей способности приведена в таблице 2.

Таблица 2

Экранирующая способность горных пород	Давление прорыва через водонасыщенную породу, МПа	Коэффициент проницаемости по газу ·10, мкм2	Коэффициент водонасыщенности породы, м%
Высокая	Более 7	Менее 1
Повышенная	Более 4 до 7	Более 10 до 1
Средняя	Более 1,5 до 4	Более 10 до 10	85 и более
Пониженная	Более 0,5 до 1,5	Более 10 до 10
Низкая	Более 0,1 до 0,5	Более 10 до 10
Очень низкая	Более 0,01 до 0,1	Более 10 до 10	25 и более

Примечания

1. Коэффициенты проницаемости по газу и водонасыщенности пород определяются при инженерно-геологических изысканиях.

2. Оценку пригодности пород следует производить по величине давления прорыва через водонасыщенную породу, при этом давление прорыва должно быть не менее избыточного давления в выработке-емкости.

ОЦЕНКА ЭКРАНИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОРОД

2.9 Экранирующие свойства массивов вечномерзлых пород, предназначаемых для строительства подземных резервуаров, рекомендуется оценивать по данным опытных наливов светлых нефтепродуктов, подлежащих хранению, в разведочные скважины.

Допускается в качестве испытательной жидкости использовать керосин и реактивное топливо независимо от видов подлежащих хранению светлых нефтепродуктов.

2.10 Испытываемый интервал в разведочной скважине перед наливом испытательной жидкости должен быть проработан буровым инструментом "всухую". Диаметр бурового инструмента должен быть равен или больше диаметра ствола скважины.

2.11 Замеры глубин забоя скважины и уровня жидкости в начальный период следует производить не реже одного раза в сутки, после стабилизации уровня и забоя периодичность измерений может быть увеличена, но не реже одного раза в десять суток.

2.12 Вечномерзлые породы в испытанном интервале глубин считаются пригодными для размещения выработок-емкостей, если средняя за период наблюдений скорость понижения уровня испытательной жидкости в скважине, после стабилизации ее забоя, не превышает 0,5 см/сут.

2.13 При скорости понижения уровня жидкости более 0,5 см/сут., проницаемый пласт следует перекрыть ледяной пробкой, путем налива в скважину воды, до заданной отметки. Объем подаваемой в скважину воды следует определять расчетом.

2.14 При наличии в геологическом разрезе площадки проницаемых пропластков продолжительность наблюдений за уровнем испытательной жидкости в разведочных скважинах должна быть не менее трех месяцев; при отсутствии таких пропластков - не менее 15 суток после стабилизации скважины.

2.15 По окончании опытных наливов испытательная жидкость из разведочной скважины вытесняется водой, собирается или сжигается на месте.

СРОКИ ХРАНЕНИЯ ТОПЛИВА В ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ РАЗЛИЧНОГО

ТИПА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ СОХРАНЕНИЕ КАЧЕСТВА В ПРЕДЕЛАХ

ТРЕБОВАНИЙ ГОСТ И ТУ НА МЕСТЕ ПРИМЕНЕНИЯ

Таблица 3

Топливо	Типы подземных резервуаров	Срок хранения, лет
Авиационные бензины	Бесшахтные в каменной соли с температурой до 25°С	8
	Шахтные в вечномерзлых породах	10
Автомобильные бензины	Бесшахтные в каменной соли с температурой, ° С, до:
А-72, А-76	25	12
	26-35	9
	36-45	5
	Шахтные в породах с положительной температурой (неэтилированные бензины)	15
	Шахтные в вечномерзлых породах	15
Автомобильные бензины	Бесшахтные в каменной соли с температурой, °С, до:
АИ-91, АИ-93, АИ-95	25	15
	26-35	11
	36-45	6
	Шахтные в породах с положительной температурой	15
	Шахтные в вечномерзлых породах	15
Дизельное топливо всех	Бесшахтные в каменной соли с температурой, °С, до:
марок	25	15
	26-35	11
	36-45	7
	Шахтные в породах с положительной температурой	15
	Шахтные в вечномерзлых породах	15
Авиационный керосин	Бесшахтные в каменной соли с температурой, °С, до:
	25	12*
	26-35	9*
	36-45	7*
	Шахтные в породах с положительной температурой	15*
	Шахтные в вечномерзлых породах	15*

_________________

* Сроки хранения, обеспечивающие сохранение качества в пределах норм ГОСТ, но не согласованные с организациями, эксплуатирующими авиационную технику (согласованные сроки хранения - до 5 лет во всех типах хранилищ).

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ СХЕМЫ

2.16 Бесшахтные резервуары в каменной соли вертикального типа показаны на рисунках 1 и 2.

а) на одном уровне	б) на различных уровнях	в) двухъярусное на одной вертикальной скважине

Рисунок 1 - Расположение выработок-емкостей

а) треугольной	б) ромбической	в) квадратной

а - расстояние между центрами выработок-емкостей

r - радиус выработки-емкости

Рисунок 2 - Расположение выработок-емкостей по сетке

2.17 Шахтные резервуары в породах с положительной температурой и в вечномерзлых породах показаны на рисунках 3-6.

а) вертикальный ствол	б) наклонный ствол	в) наклонный спиральный ствол

Рисунок 3 - Вскрывающие выработки

а

б

1 - выработка-емкость; 2 - герметичная перемычка; 3 - коллекторная выработка; 4 - ствол

Рисунок 4 - Выработки-емкости для нескольких видов продукта (а)

и для одного вида продукта (б)

а) кровля выработки-емкости ниже почвы подходной выработки;

б) почва выработки-емкости в одном уровне с почвой подходной выработки;

в) почва выработки-емкости выше уровня кровли подходной выработки

Рисунок 5 - Узел герметизации выработок-емкостей

а) прямоугольно-сводчатая с полуциркульным сводом;

б) прямоугольно-сводчатая с коробовым сводом;

в) арочная (подковообразная);

г) трапециевидно-сводчатая;

д) прямоугольная;

е) трапециевидная;

ж) прямоугольно-трапециевидная;

з) прямоугольно-трапециевидная с наклонной кровлей;

и) круглая

Рисунок 6 - Формы поперечных сечений выработок-емкостей

ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫРАБОТОК-ЕМКОСТЕЙ

ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В ПОРОДНЫХ МАССИВАХ, ПРОЯВЛЯЮЩИХ

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Бесшахтные резервуары в каменной соли

2.18 Максимально допускаемое эксплуатационное давление , Па, создаваемое в резервуаре на уровне башмака обсадной колонны, определяется по формуле

, (5)

где	-	коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по 2.5 СП;
	-	расстояние от поверхности земли до кровли выработки-емкости, м;
	-	длина необсаженного участка скважины, м.

2.19 Минимально допускаемое давление , Па, на уровне кровли выработки-емкости, создаваемое в резервуаре, определяется по формуле

. (6)

Здесь	-	коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным единице;
и	-	параметры уравнения состояния каменной соли, принимаемого в виде:

; (7)

; (8)

где ; (9)

; (10)

; (11)

; (12)

. (13)

Здесь:

	-	интенсивность касательных напряжений, Па;
	-	интенсивность касательных напряжений, соответствующая пределу длительной прочности при заданной сумме главных напряжений , Па;
	-	интенсивность деформации сдвига;
	-	интенсивность деформации сдвига при и бесконечно большом значении времени;
	-	модуль деформации, Па;
	-	коэффициент Пуассона;
	-	объемная деформация;
, ,	-	главные напряжения, Па;
, ,	-	главные деформации.

Параметры уравнений (7) и (8), ; ; ; определяются путем обработки результатов длительных испытаний образцов каменной соли, отобранных в интервале предполагаемой кровли выработки-емкости, при всестороннем неравнокомпонентном сжатии в условиях ползучести для постоянной суммы главных напряжений , вычисляемой по формуле

. (14)

Параметр определяется по формуле

, (15)

где - интенсивность деформации сдвига при разрушении образца для и времени нагружения более 100 ч.

2.20 Пролет кровли выработки-емкости на уровне кровли , м, определяется по формуле

, (16)

где	-	допустимый объем области запредельного деформирования (ОЗД) в окрестности кровли, где значение превысило величину , м3 ;
	-	значение объема ОЗД в окрестности кровли резервуара при = 1 м;

, (17)

где		- коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным единице;
	-	эксплуатационное давление, удовлетворяющее условию , Па;
,	-	безразмерные параметры, значения которых приведены в табл. 4 в зависимости от безразмерной величины , определяемой по формуле

, (18)

и от отношения высоты выработки-емкости к пролету .

Таблица 4

Значения параметров и

3 и более	1,105	29,6	4,8
	1,073	19,1	5,13
	1,04	4,9	6,19
1	1,105	22,3	4,63
	1,073	10,0	5,32
	1,04	1,1	7,23
1/3	1,105	4,5	6,41
	1,073	1,5	7,34
	1,04	0,72	7,37

При значениях , отличающихся от приведенных в табл. 4, по формуле (17) вычисляются объемы ОЗД для двух ближайших , линейной интерполяцией находится необходимое значение и по формуле (16) определяется пролет выработки-емкости.

На основании опыта эксплуатации бесшахтных резервуаров рекомендуется принимать = 700 м³ . Если вычисленное по формуле (17) значение меньше 1,37·10, то следует принимать = 1,37·10.

2.21 Для оценки длительной устойчивости выработки-емкости бесшахтного резервуара в породном массиве выделяется зона ее влияния, для которой строится геомеханическая модель. Элементами модели являются фрагменты массива, выделенные по характерным для них литологическим признакам. Для каждого элемента определяются параметры уравнения состояния. Методами механики сплошных сред рассчитывается напряженно-деформированное состояние в окрестности выработки-емкости заданной формы при пролете кровли , минимальном эксплуатационном давлении , уравнении состояния пород (7), (8).

Длительная устойчивость выработки-емкости будет обеспечена на весь период эксплуатации, если будут выполнены следующие условия (критерии устойчивости):

- не вся поверхность выработки принадлежит ОЗД;

- объем ОЗД в кровле не превышает величины ;

- максимальный размер ОЗД в кровле в направлении, нормальном поверхности выработки-емкости, не превышает 0,04 ;

- растягивающие напряжения в породном массиве не превышают прочности породы при растяжении.

Взаимовлияние выработок-емкостей не учитывается при оценке их устойчивости, если выполняется условие:

, (19)

где	-	кратчайшее расстояние между контурами соседних выработок-емкостей, м;
	-	максимальный пролет соседних выработок-емкостей, м;
,	-	наибольший размер ОЗД в глубь целика по нормали к поверхности для каждой из двух соседних выработок-емкостей соответственно, м.

Если критерии устойчивости не выполняются, то значения минимального эксплуатационного давления увеличиваются и расчет повторяется.

Шахтные резервуары в вечномерзлых породах

2.22 Для оценки длительной устойчивости системы горизонтальных протяженных выработок пролетом , высотой , целиком , кровля которых располагается на глубине Н от поверхности земли, используются уравнения состояния мерзлых пород в виде (7) и (8). Методами механики сплошных сред определяется напряженно-деформированное состояние породного массива в окрестности выработки-емкости шахтного резервуара. Устойчивость выработки-емкости будет обеспечена, если выполняются следующие условия:

- не вся поверхность выработки принадлежит ОЗД;

- максимальный размер ОЗД в кровле в направлении, нормальном поверхности выработки, не превышает 0,03 ;

- растягивающие напряжения в породном массиве не превышают прочности породы при растяжении;

- максимальное опускание кровли не превышает 0,0175 .

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА

БЕСШАХТНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ В КАМЕННОЙ СОЛИ

2.23 Создание выработок-емкостей бесшахтных хранилищ следует предусматривать, как правило, через одну скважину. Допускается создание выработок-емкостей через несколько скважин.

2.24 При строительстве выработок-емкостей через одну скважину следует принимать одну из следующих технологических схем растворения соли водой:

- снизу вверх с перемещением внешней подвесной колонны на каждом этапе (рисунок 7,а);

- снизу вверх без перемещения внешней подвесной колонны (рисунок 7,б);

- с подачей растворителя через перфорированную подвесную колонну (рисунок 7,в);

- сверху вниз без перемещения внешней подвесной колонны с постепенным накоплением нерастворителя в верхней части растворяемой выработки (рисунок 7,г);

- "комбинированная" схема, когда нижняя часть выработки создается по схеме "снизу вверх", а верхняя - по схеме "сверху вниз" (рисунок 7,д);

- с применением энергии "затопленных струй" с вводом растворителя в нижнюю часть выработки через насадки (рисунок 7,е).

2.25 При строительстве выработок-емкостей через одну скважину допускается создавать подземные выработки одну над другой (двухъярусного типа). Выработки сообщаются друг с другом и с поверхностью земли общей эксплуатационной скважиной.

2.26 При строительстве резервуаров через две скважины (рисунок 7,ж) следует предусматривать как независимую, так и совместную подачу растворителя. Соединение выработок следует предусматривать, как правило, сбойкой гидроврубов или с помощью специальных устройств.

Рисунок 7 - Технологические схемы сооружения выработок-емкостей бесшахтных резервуаров в каменной соли I-VII - ступени сооружения выработок-емкостей

2.27 Выбор схемы создания выработок-емкостей следует производить на основании сравнения вариантов с учетом следующих факторов:

планируемого срока строительства;

формы и вместимости выработок-емкостей;

допустимых размеров выработок-емкостей по условию прочности;

количества нерастворимых включений, вида нерастворителя и его влияния на качество продукта.

2.28 Содержание и форма представления технологического регламента на строительство выработки-емкости бесшахтного резервуара в каменной соли даны в таблицах 5-7.

Таблица 5

Основные расчетные параметры технологического регламента сооружения подземного резервуара

Номер ступени	Уровень установки башмака колонн, м		Уровень границы	Производительность растворения, м3 /ч		Концентрация выдаваемого рассола, кг/ м3			Количество выданного рассола, тыс. м3		Количество добытой соли, тыс. т
	внешней колонны 194мм	центральной колонны, 127мм	раздела нерастворитель-рассол, м	по растворителю	по рассолу	в начале ступени	в конце ступени	средняя	на ступени	всего	на ступени	всего
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

Продолжение таблицы 5

Объем выработки, тыс. м		Время создания, сут.
на ступени	всего	тexнологическое					полное с к = 1,05		Средняя температура	Режим
		чистое, часы/сутки	приподъем колонн, контроль уровня нерастворителя	локация	на ступени	всего	на ступени	всего	процесса растворения соли, °С	работы
14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24

Примечание - Отметки должны уточняться геофизическими методами измерений.

Таблица 6

Расчет регламента закачки нерастворителя для создания резервуара

Время растворения, сутки	Кол-во на зарядку скважины,	Ежесуточная закачка, м3	Объем нерастворителя, м3	Контроль уровня нерастворителя и положения башмака рабочих колонн
	м3			подбашмачный	геофизический
1	2	3	4	5	6

Таблица 7

Прогнозный состав получаемых рассолов при строительстве подземного резервуара

Содержание ионов, г/л							Содержание	Общая
Са	Mg	Na	К	SО	Сl	Br	NaCl, г/л	минерализ., г/л
1	2	3	4	5	6	7	8	9

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6

Читайте также