Введение к работе
Актуальность темы. Нефть, газ и продукты их переработки составляют примерно 80% в топливно-энергетическом балансе России. Неравномерность газонефтепотребления, географическая разобщенность районов добычи и переработки углеводородов существенно влияет на надежность транспортно-распределительной системы, повышение которой достигается путем резервирования газонефтепродуктов в каменной соли.
Подземные резервуары для хранения углеводородов сооружаются в соляных залежах различных морфологических типов: куполах, штоках и пластах. К настоящему времени достаточно хорошо изучена зависимость физико-механических свойств соляных пород от их состава. В то же время влияние литологических особенностей солей оценивалось фрагментарно и не связывалось с их генезисом. Также при расчетах устойчивости подземных сооружений и создании технологических схем растворения не учитывалось реальное строение соляной структуры, которая принималась однородной.
Выполненные за последние годы исследования соляных месторождений свидетельствуют о необходимости учета в расчетных и технологических схемах геологического строения соляной структуры, а также литологических особенностей и свойств слагающих ее горных пород. Это позволит с одной стороны точнее определить допустимые размеры будущей выработки и необходимое противодавление, что существенно влияет на объемы хранимых продуктов, а с другой стороны избежать нежелательных последствий при ее строительстве и эксплуатации, таких как обрушение кровли или образование вывалов в стенках.
Цель работы. Основной целью исследования является разработка принципов инженерно-геологической схематизации соляных структур на основе изучения закономерностей их строения и изменения физико-механических и физико-химических свойств в зависимости от петрогенетических особенностей соляных пород, прогнозирование инженерно-геологических процессов при строительстве и эксплуатации подземных хранилищ углеводородов с учетом выявленных закономерностей. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучение литологических особенностей каменной соли в зависимости от ее генезиса и выделение основных литолого-генетических разновидностей каменной соли.
2. Определение физико-механических и физико-химических
свойств каменной соли, установление связи ее петрогенетических
особенностей с инженерно-геологическими характеристиками.
-
Изучение соотношения и диапазона изменений свойств различных литолого-генетических разновидностей каменной соли.
-
Разработка основных принципов инженерно-геологической схематизации соляных структур на основе изучения их геологического строения, состава и литологических особенностей слагающих соляные структуры горных пород, их физико-механических и физико-химических свойств. Создание инженерно-геологической модели на основании установленных закономерностей формирования соляных структур.
5. Разработка принципов осреднения реологических пара
метров слоистого массива каменной соли.
6. Прогноз конвергенции выработки и осадки земной поверх
ности в связи с изменением напряженно-деформированного со
стояния массива, обусловленным созданием подземного хранили
ща.
Исходные данные. Основой для написания диссертационной работы послужили результаты полевых и экспериментальных исследований, выполненных автором в НТЦ "Подземгазпром", фондовые материалы ДАО "Волгоградтрансгаз" и Соликамской геологоразведочной партии, опубликованные источники, посвященные данной проблеме.
Научная новизна работы. Научная новизна исследований заключается в следующих основных положениях, являющихся предметом защиты:
-
Выделены десять основных литолого-генетических разновидностей каменной соли.
-
Установлена петрогенетическая обусловленность физико-механических и физико-химических свойств каменной соли, их соотношение и диапазон изменений.
3. Выявлены наиболее неблагоприятные литолого-
генетические разновидности каменной соли, наличие которых в
разрезе вызывает осложнения при создании и эксплуатации под
земного хранилища.
4. Для различных литолого-генетических разновидностей ка
менной соли установлена линейная зависимость максимальных
значений интенсивности деформаций сдвига от интенсивности ка
сательных напряжений, соответствующих пределу длительной
прочности, что позволяет определять максимальное значение ин
тенсивности деформаций сдвига при пределе длительной
прочности любых литологических разновидностей на основании результатов реологических испытаний одной из них.
5. Разработаны принципы построения инженерно-геологической модели соляных структур на основе изучения геологического строения, физико-механических и физико-химических свойств, слагающих их горных пород, что позволяет прогнозировать инженерно-геологические процессы при строительстве и эксплуатации хранилищ.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Практическое значение работы состоит в разработке инженерно-геологической модели для определения параметров подземного хранилища, обеспечивающих его длительную устойчивость.
Результаты работы использовались при проектировании Березниковского, Волгоградского и Калининградского подземных хранилищ газа. Принципы инженерно-геологической схематизации соляных структур в связи с созданием подземных хранилищ включены в нормативные документы: "Инструкция по проведению инженерно-геологических изысканий при проектировании подземных хранилищ нефти, природных газов и продуктов их переработки в залежах каменной соли" (ИИГИ-ПХС-96), НТЦ "Подземгазпром", М., 1996 и СНиП 34-02-97 "Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки", Минстрой России, М., 1997.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных конференциях "Подземное хранение газа" (Москва, 1995 г.) и "Захоронение радиоактивных отходов" (Лас-Вегас, 1995 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано две научные работы. Две научные работы находятся в печати.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Основное содержание изложено на 133 страницах. Диссертация содержит 42 рисунка, 6 таблиц. Список использованной литературы включает 69 наименований.
Похожие диссертации на Инженерно-геологическая характеристика соляных формаций в связи с созданием подземных хранилищ углеводородов
