Разработка мероприятий по предотвращению неравномерной осадки РВС в условиях Крайнего Севера

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Стальные резервуары различной вместимости, предназначенные для сбора и оперативного хранения нефти, являются важным элементом в технологическом процессе ее добычи, подготовки и транспорта. Кроме того, они используются для предварительного обезвоживания нефти на промыслах или как буферные емкости при магистральном транспорте нефти, или на нефтебазах для сбора, хранения и распределения различных нефтепродуктов. По последним данным, на сегодняшний день в России эксплуатируется резервуарный парк, объемом порядка 50 млн м3. Наиболее часто среди объектов хранения нефти применяется резервуар вертикальный стальной (РВС).
Современное развитие нефтяной отрасли, безусловно, связано со строительством емкостей для хранения как готовой нефтяной продукции, так и сырьевого материала. Неравномерные осадки и большие по площади нагрузки, которые передаются на основание, придают резервуару свои конструктивные особенности. Во время эксплуатации стальных вертикальных резервуаров (РВС) нередко случаются аварийные ситуации, связанные с нарушением устойчивости основания или недостаточным обеспечением надежности самого резервуара. При проектировании и строительстве необходимо учитывать инженерно-геологические условия и экономические требования.
При интенсивном развитие нефтяной отрасли, которая нуждается в большом количестве резервуаров для хранения готовой продукции и сырья, актуальным остается качественное проектирование, строительство и поддержание резервуаров в исправном состоянии. Особенности данной конструкции состоят в том, что на основание передаются большие по площади нагрузки, возникают неравномерные осадки из-за гибкой конструктивной схемы. На сегодняшний день, добыча нефти в большинстве случаев осуществляется в районах с неблагоприятными геологическими условиями, поэтому возникает необходимость в повышении требований по подготовки оснований под фундаменты.
На нефтебазах арктических регионов России эксплуатируются резервуары, отработавшие более 20-40 лет, многие практически исчерпали свой эксплуатационный ресурс. Климатические условия Арктики, отличаются низкими климатическими температурами и резкой континентальностью, большая часть территории относится к районам криолитозоны. Нормативные документы РФ в нефтяной и газовой промышленности не содержат особых требований к устройству оснований резервуаров на вечномерзлых грунтах, таким образом, данные работы выполняются по типовым проектам без устройства проветриваемого фундамента.
В связи с этим крайне актуальным становится вопрос поиска новых, более надежных форм исполнения фундаментов под резервуары большого объема, либо усиление уже существующих форм.
Цель исследования – изучить и проанализировать разработку мероприятий по предотвращению неравномерной осадки РВС в условиях Крайнего Севера.
Задачи исследования:
1) изучить основные характеристики вертикальных резервуаров РВС для нефтепродуктов;
2) рассмотреть основания и фундаменты под РВС;
3) проанализировать причины неравномерной осадки РВС в условиях Крайнего Севера;
4) предложить рекомендуемые мероприятия по предотвращению неравномерной осадки РВС в условиях Крайнего Севера
Объект исследования – неравномерная осадка РВС в условиях Крайнего Севера.
Предмет исследования – разработка мероприятий по предотвращению неравномерной осадки РВС.
Методы исследования: изучение специализированной литературы, анализ и сравнение.
Работа по структуре состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованных источников и литературы.


 
1 Литературный обзор

1.1 Основные характеристики вертикальных резервуаров РВС для нефтепродуктов

Резервуары для нефтепродуктов — самый важный элемент любого резервуарного парка; от их надежности зависит стабильная и надежная работа любой нефтебазы.
Резервуарный завод «ОЗРМ» проектирует, изготавливает и монтирует вертикальные резервуаров для нефтепродуктов (типа РВС), резервуары горизонтальные стальные для нефтепродуктов (типа РГС), а также ремонтные комплекты для вертикальных и горизонтальных резервуаров для нефтепродуктов, в том числе секционные подогреватели для стальных цилиндрических резервуаров для темных нефтепродуктов.
Резервуары для нефтепродуктов (накопительные) выпускаются в разных конструкциях, а также для разного метода использования. В настоящий момент производители резервуаров могут предложить потребителям следующие виды емкостей для нефтепродуктов: резервуар горизонтального и вертикального расположения, а также подземного или надземного размещения.
Благодаря такому подходу есть возможность подобрать необходимый тип резервуара и установить его в соответствии техническим нормам.
Резервуары для нефтепродуктов надземного (наземного) типа комплектуются дополнительной лестницей для упрощения обслуживания.
Резервуары для нефтепродуктов подземного исполнения оснащается высокими горловинами, искробезопасной лестницей, а также необходимой запорной и трубопроводной арматурой .
Для монтажа подземного резервуара для нефтепродуктов необходимо составлять проектный план и целый комплекс работ, связанных с разработкой котлована, созданию надёжного основания для размещения резервуара, его закрепление и окончательное благоустройство.
Что касается объёма емкостей для нефтепродуктов, то здесь число варьируется от 1 до 100 000 м3. Если говорить об области применения резервуаров для нефтепродуктов, можно отметить некоторые объекты, среди которых: автозаправочные станции АЗС (АЗК), нефтебазы и нефтехранилища, где храниться различные виды нефтепродуктов; и другие места применения, где производиться переработка нефти.
Резервуары для нефтепродуктов можно классифицировать несколькими способами:
1. По типу нефтепродукта, хранящегося в емкости:
- Резервуар для ГСМ;
- Резервуар для битума;
- Резервуар для масла;
- Резервуара для бензина;
- Резервуар для мазута;
- Резервуар для дизельного топлива;
- Резервуар для солярки;
- Резервуар для керосина;
2. По конструкции резервуаров:
- Емкости для нефтепродуктов вертикального расположения;
- Емкости для нефтепродуктов горизонтального положения;
3. По способу монтажа резервуара;
- Подземное оборудование;
- Надземное оборудование;
Кроме этого, классификация резервуаров для нефтепродуктов проходит по объёму емкостей, которые выпускают заводы производители. Изделия бывают от 1 куб. метра (1000 литров) до 100 000 м3 .
В связи с тем, что нефтепродукты любого типа являются агрессивными жидкостями, для изготовления резервуаров используется высокопрочная химстойкая смола, которой обматываются ёмкости перекрёстным методом. Благодаря этому обеспечивается надёжное хранение нефтепродуктов.
Безусловно, для изготовления применяют только высококачественные материалы от проверенных производителей, занимающихся подобной деятельностью на протяжении долгих лет.
Резервуары вертикальные для нефтепродуктов объёмом от 100 до 300 000 м3 выполняются по индивидуальным проектам КМ. Они могут быть выполнены методом рулонирования или полистовой сборкой с учётом требований ГОСТ 31385-2008, СТО-СА-03-02-2009, РБ 03-69, ПБ 03-605-03, РД 08-95-95.
Резервуары вертикальные для нефтепродуктов объёмом от 100 до 300000 м3 выполняются со стационарной крышей и секционным донным и пристенным теплонагревателем.
Резервуары для нефтепродуктов. Объемы выпускаемой продукции (м3):
1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 12, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 75, 80, 90, 100, 110, 120, 140, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000, 4900, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 15000, 20000, 30000, 40000, 50000 м3,
Резервуары горизонтальные стальные предназначены для налива и хранения жидких нефтепродуктов типа бензин, дизельное топливо ДТ, авиационный керосин и других, с давлением насыщенных паров до 0,07 МПа, а также могут использоваться как технологические горизонтальные емкости для нефтепродуктов.

Изготовление и приемка резервуаров для нефтепродуктов осуществляется по ТУ резервуарного завода «ОЗРМ» 5265-002-67029533-2010 .
Для районов с расчетной температурой наружного воздуха:
- до -40° С – Ст3сп-5;
- ниже -40°С – 09Г2С-12.
Объемы резервуаров горизонтальных для нефтепродуктов (м3):
1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 75, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500.
Для установки технологического оборудования на резервуар нефтепродуктов, он должны быть оборудован горловиной Ду 600, 700 или 800 с плоской крышкой. На время транспортировки и монтажа наружная поверхность резервуаров для нефтепродуктов окрашивается грунтом ГФ-021 ГОСТ 25129.
Резервуары вертикальные РВС – это емкости, произведенные из стали. Они предназначаются для выдачи, хранения и приема нефтепродуктов, воды, химикатов и прочих жидких сред. Оборудование является важным компонентом технологической цепочки разнообразных промышленных отраслей: газовой, пищевой, нефтехимической, металлургической и многих других.
Аббревиатура РВС расшифровывается как «резервуар вертикальный стальной».
В перерабатывающей и нефтяной промышленности он используется для хранения, учета и выдачи нефти, нефтепродуктов, пластовой воды и технологических растворов, хотя их назначение универсально. Те же емкости подходят для:
- Технических спиртов;
- Воды – питьевой, технической;
- Жидких пищевых продуктов (алкогольных напитков, растительного масла, молока, сусла, кваса и пр.);
- Химических реагентов (кислотных растворов, щелочей, жидких удобрений) .
Конструкция вертикально-цилиндрических резервуаров универсальна, их непосредственное назначение определяется лишь способом обработки внутренней поверхности. В рамках этого материала нас интересует нефтедобывающая и перерабатывающая отрасль, поэтому здесь мы рассмотрим основные характеристики резервуаров рвс, рвсп, рвспк, которые актуальны для нефти и нефтепродуктов.
Резервуар вертикальный стальной (РВС) — это крупногабаритная цилиндрическая ёмкость для хранения различных жидкостей. Минимальный объём резервуара РВС составляет 100 м³. На промышленных предприятиях, как правило, используются ёмкости вместительностью от 400 м³, так как меньшее количество жидкости более удобно хранить в горизонтальных резервуарах РГС. При необходимости объём вертикальных резервуаров может достигать 120 000 м³. Конструкция таких габаритов представляет собой отдельное строительное сооружение и изготавливается только ограниченным кругом производителей .
Самое широкое распространение РВС получили в нефтепромышленности. Хранение больших объёмов нефтепродуктов связано с рядом требований к прочности и надёжности ёмкости. Современные технологии изготовления вертикальных резервуаров позволяют создать достаточно долговечную и безопасную конструкцию, которая имеет гарантийный срок службы от 10 до 40 лет.
Кроме продуктов нефтепереработки, в РВС можно сберегать запасы воды для нужд пожаротушения. Вертикальные ёмкости используются не только для хранения технической воды, в правильно оборудованных РВС допускается также хранение питьевой воды. В сельском хозяйстве нередко требуется складирование значительных объёмов жидких удобрений. Небольшие фермерские хозяйства часто берут для своих нужд горизонтальные стальные ёмкости РГС, но постоянное хранение химически активных жидкостей в объёме от 2 000 м³ более предпочтительно в вертикальных РВС.
Минимальная высота резервуара составляет 6 метров для конструкции объёмом 100 м³. Такую же высоту стенки имеет ёмкость 200 м³, РВС на 300 м³ и 400 м³ изготавливается с высотой цилиндра 7,5 метра. Высота резервуара 700 м³ составляет 9 м. РВС вместительностью 1000 м³, 2000 м³, 3000 м³ и 5000 м³ имеют одинаковую высоту 12 метров, но отличаются по внутреннему диаметру ёмкости, который равен 12.33 м, 15.18 м, 18.98 м, и 22.8 м соответственно.
Толщина стали стенки варьируется в зависимости от диаметра резервуара. Внутренний диаметр до 16 метров даёт возможность использовать материал толщиной 5 мм, диаметр РВС от 16 до 25 метров предполагает применение стали толщиной 6 мм. Большие диаметры ёмкостей 25-40 м изготавливаются из 8-миллиметровой стали, а РВС диаметром 40-65 м требует использования материала 12 мм толщиной.

Рисунок 1 - РВС

Резервуар РВС имеет цилиндрическую форму. Оборудование делится на виды в зависимости от предназначения:
- товарное – для обессоленной нефти;
- сырьевое – для размещения обводненной нефти;
- технологическое – для воды (предварительный сброс, отстой) .
Также стальные емкости подразделяются на типы по конструкциям крыш, которые бывают:
1. плавающими;
2. стационарными с понтоном;
3. стационарными без понтома.
Зачем нужны в конструкциях понтоны? Они используются для хранения жидкостей, которые могут быстро испарятся. Резервуары вертикальные стальные, которые оборудованы понтоном, применяются без внутреннего давления, вакуума, что является их отличительной чертой.
Стационарные резервуары бывают бескаркасными, каркасными. Последние имеют конический (диаметр 10-25м) и сферический (свыше 25м) вид. Бескаркасные – конические конструкции диаметром до 12,5м для металлических конструкций, а также сферические – до 25м.
Плавающие крыши делятся на однодечные, которые применяются в конкретных районах, где наблюдается много осадков (не более 240кг/м.кв) и двудечные (применяются без ограничений).
Резервуары РВС содержат конструкции различных видов: несущие и ограждающие. При этом к несущим причисляются:
- стенки, на которых имеются врезки люков и патрубков;
- анкретное крепление стен;
- окрайка дна;
- крыша;
- кольца жесткости