В последнее время из-за сокращения
ресурсов на мелководных нефтяных
месторождениях все больше растет
популярность эксплуатации подводных
резервуаров. Массогабаритные параметры
таких установок влияют на их стоимость.
Ученые Пермского национального
исследовательского политехнического
университета (ПНИПУ) и Института проблем
нефти и газа Российской академии наук
(ИПНГ РАН) выявили основные факторы, от
которых зависит вес и размер таких
нефтехранилищ. Результаты исследования
помогут в правильной проектировке и
уменьшении стоимости их производства.
Статья опубликована в журнале «Безопасность
труда в промышленности» за 2024 год.
Исследование проведено в рамках программы
стратегического академического лидерства
«Приоритет 2030».
Мелководные
месторождения на континентальном шельфе
уже достаточно исследованы и разработаны,
большинство доступных ресурсов извлечено,
и дальнейшие работы по добыче становятся
дороже и сложнее. В связи с этим
наблюдается тенденция к увеличению
производства морской нефти в крупных
глубоководных и арктических проектах.
Использование подводных насосов,
глубоководных буровых установок и
специальных технологий позволяет
эффективно извлекать нефть из сложных
месторождений. Но природная среда
Арктики (включая ее шельф) долго
восстанавливает экобаланс после
техногенных воздействий, соответственно,
такое производство несет высокие риски.
Необходимо стремиться к созданию
инновационных технологий, предотвращающих
негативное воздействие на окружающую
среду.
Одно из
решений - применение подводных
нефтехранилищ. Традиционно сырая нефть
хранится на морских платформах до
выгрузки на танкер или трубопровод для
транспортировки на берег. Этот метод
приводит к увеличению веса и размеров
платформы, что влечет за собой повышение
стоимости. Помимо всего, для обслуживания
инфраструктуры требуется постоянный
морской персонал. Альтернативным и
менее дорогостоящим методом хранения
нефти может стать подводный резервуар,
расположенный на морском дне.
- Влияние
на массогабаритные (вес и размер)
параметры оказывают условия эксплуатации,
устойчивость и прочность, технология
изготовления резервуара, транспортировка
и установка на морское дно, а так же
экономический фактор. Рациональная
конструкция должна обеспечивать
оптимальное соотношение между объемом
хранения и затратами на проектирование
и эксплуатацию, - пояснил Сергей
Чернышов, доктор технических наук,
заведующий кафедрой «Нефтегазовые
технологии» ПНИПУ.
Ученые
Пермского Политеха и ИПНГ РАН рассчитали
параметры нефтехранилищ на примере
различных широко используемых конструкций
подводных резервуаров.
- В подводном
нефтехранилище для предотвращения
контакта нефти с водой и уменьшения
толщины нежелательного слоя эмульсии
используются мембраны. Они устанавливается
внутри оболочки хранилища, обеспечивая
надежную изоляцию и защиту от коррозии.
Анализ показал, что применение гибких
мембран позволяет снизить толщину
стенки и габаритные размеры, а также
уменьшить массу конструкции, -
прокомментировал Сергей Попов, доктор
технических наук, заведующий лабораторией
ИПНГ РАН.
- Вес шести
подводных резервуаров Kongsberg (с гибкой
мембраной) суммарным объемом 120 000
кубометров составляет всего лишь 1541
тонны. Это в 5,18 раз меньше, чем в случае
с конструкцией М.С. Сонина. А вес 12
подводных резервуаров NOV составляет
2372 тонны, что в 3,37 раз ниже. Предпочтительными
объемами будут обладать подводные
хранилища вместимостью от 10 000 до 20 000
кубометров, - дополнил Вадим Земляновский,
инженер ИПНГ РАН.
Текущие
результаты анализа ученых ПНИПУ и ИПНГ
РАН демонстрируют зависимость
массогабаритных показателей от включения
гибких мембран в конструкцию нефтехранилищ.
В дальнейшем планируются исследования
проблемы осаждения парафина в подводных
резервуарах при понижении температуры
сырой нефти в окружающую морскую воду.
Осажденный воск может либо оставаться
в сырой нефти, либо выпадать в виде слоя,
прилипая к внутренним стенкам резервуара.
На фото конструкции подводных резервуаров. А - конструкция
М.С. Сонина; б - Kongsberg; в -
NOV.