Ученые Пермского Политеха и ИПНГ РАН решили проблему высокой стоимости подводных нефтехранилищ

Конструкции резервуаров. Иллюстрация: пресс-служба ПНИПУ

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 м³ 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 т, что в 3,37 раз ниже. Предпочтительными объемами будут обладать подводные хранилища вместимостью от 10 000 до 20 000 м³, – 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.

Статья опубликована в журнале «Безопасность труда в промышленности» за 2024 год.