ذخیرهسازی نفت خام بعد از استخراج، پالایش و خالص‌سازی یکی از مهم‌ترین مسائل پالایشگاه‌های نفت است؛ زیرا نفت و مشتقات آن بلافاصله بعد از استخراج مورداستفاده قرار نمی‌گیرند و حتماً باید در مخازن ذخیره نفت خام ذخیرهسازی شوند. این مخازن که با نام مخازن پالایشگاهی نیز شناخته می‌شوند، انواع مختلفی دارند. در این مقاله ابتدا قصد داریم درباره انواع مخازن پالایشگاهی برای ذخیره نفت خام و کاربرد آنها صحبت کنیم و سپس به توضیح درباره نکات ایمنی و آزمایش‌های مرتبط با انواع مخازن نفتی و همچنین آب‌بندی آنها با ژئوممبران‌ها بپردازیم.
مخازن ذخیره نفت خام و کاربرد آنها
ذخیرهسازی نفت خام بخش مهمی از فرایند تولید نفت است. توسعه میدان نفتی معمولاً شامل بسیاری از چاه‌های تولیدی است که به سیستم‌های جابه‌جایی سیالات متصل می‌شوند تا نفت خام را طبق مشخصات فروش قبل از صادرات یا فروش به پالایشگاه‌ها تصفیه کنند.
مخازن ذخیره به عنوان یک منطقه اولیه برای مرحله‌بندی نفت خام و در برخی موارد تصفیه نهایی قبل از حملونقل عمل می‌کنند. در بسیاری از موارد، امکان صادرات مداوم نفت خام به هنگام تولید وجود ندارد؛ بنابراین مهم است که بتوانیم آن را برای مدتی ذخیره کنیم.
به‌طور کلی مخازن ذخیره نفت خام به مخازن ذخیرهسازی بزرگی اطلاق می‌شود که برای نگهداری موقت نفت خام در یک محیط کنترل‌شده مورداستفاده قرار می‌گیرند تا نفت خام در مراحل مختلف به سایر فرآورده‌های نفتی تبدیل شود.
برای ساخت این مخازن از متریال‌هایی مانند فولاد ضدزنگ، پلی‌اتیلن، کامپوزیت یا فایبرگلاس و متریال‌های ترکیبی دوجداره استفاده می‌کنند. مقاومت در برابر فشار و دما، جلوگیری از نشت نفت خام و حفظ کیفیت مواد نفتی از مهم‌ترین ویژگی‌های انواع مخازن نفتی محسوب می‌شود. از مهم‌ترین کاربردهای این نوع مخازن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ذخیرهسازی و محافظت از نفت خام
- حملونقل نفت خام و انتقال آن در فواصل کوتاه
- یکسان‌سازی کیفیت نفت خام
- نگهداری مناسب و ایمن از نفت خام
- جلوگیری از آلودگی محیط‌زیست
- ذخیره نفت خام برای بارگیری و پخش
انواع مخازن ذخیره نفت خام
انواع مخازن پالایشگاهی یا مخازن ذخیره نفت خام به چهار گروه مختلف زیر تقسیم می‌شوند که در ادامه با ویژگی‌های هر یک از این مخازن آشنا خواهید شد.
- مخازن پالایشگاهی با سقف ثابت
- مخازن پالایشگاهی با سقف شناور خارجی
- مخازن پالایشگاهی با سقف شناور داخلی
- مخازن پالایشگاهی افقی
مخزن نفتی سقف ثابت
یکی از انواع مخازن ذخیره نفت خام، مخزن سقف ثابت است. همان‌طور که از نام آن مشخص است، سقف ثابتی دارد که به شکل گنبد یا مخروط بوده و دیواره آن به شکل استوانه است. فشار این مخزن نزدیک به اتمسفر است و ظرفیت بالایی دارد. یکی از امکانات موجود در این نوع مخزن بخشی به نام دریچه بخار یا دریچه تنفسی است. این دریچه از افزایش فشار مخزن هنگام شارژ جلوگیری کرده و جلوی واردشدن آسیب به مخزن را می‌گیرد.
مخزن نفتی سقف شناور بیرونی
در مخزن نفت خام سقف شناور ، سقف درصورت بارش برف‌و‌باران روی مخزن قرار می‌گیرد و در غیر این‌صورت در معرض فضای آزاد قرار داده می‌شود. در روی سقف شناور بیرونی مسیری برای تخلیه آب ناشی از باران و آب‌شدن برف تعبیه شده است تا آب به داخل مخزن نفوذ نکند و از طریق لوله به سمت زمین حرکت کند.
مخزن نفتی سقف شناور درونی
در مواردی که امکان استفاده از سقف شناور بیرونی وجود نداشته باشند، روی مخازن نفت خام سقف شناور، از سقف درونی استفاده می‌کنند. در چنین حالتی سقف شناور درونی روی سطح نفت خام قرار می‌گیرد و یک سقف ثابت نیز روی بدنه مخزن قرار می‌دهند. با انجام این کار بار اضافی به سقف شناور فشار وارد نمی‌کند و آلودگی‌های محیطی وارد مخزن نمی‌شود.
مخزن نفتی افقی
یکی دیگر از انواع مخازن ذخیره نفت خام مخزن افقی است که برای ساخت آن از فولادضدزنگ و پلی‌استر تقویت‌شده با کامپوزیت یا فایبرگلاس استفاده می‌کنند. طول مخازن افقی پنج برابر بیشتر از قطر آن‌هاست. علت پنج برابر بودن طول مخزن نسبت به قطر آن حفظ ثبات ساختاری آن است. این نوع مخزن به دریچه‌های خلا فشار مجهز شده است.
مطالعه بشتر: ساخت مخازن نفتی با ژئوممبران
نکات ایمنی در رابطه با مخازن ذخیره نفت خام
نکات ایمنی یکی از مهم‌ترین جنبه‌های مدیریت مخازن ذخیره نفت خام به‌عنوان یک ماده قابل اشتعال است. رعایت این نکات از بروز حوادث غیرمترقبه مانند آتش‌سوزی و آسیب‌های محیط و آلودگی محیط‌زیست جلوگیری می‌کند. از مهم‌ترین نکات ایمنی در رابطه با انواع مختلف مخازن ذخیرهسازی نفت خام می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
انجام اقدامات ایمنی مورد نیاز برای مقابله با آتش
اقدمات ایمنی که برای محافظت از مخازن در برابر آتش‌سوزی انجام می‌شود، عبارت‌اند از: آماده‌کردن کپسول‌های آتش‌نشانی، استفاده از سیستم‌های خودکار اطفا حریق، اجرای سیستم‌های آشکارسازی دود. علاوه‌بر این اقدامات کارکنان پالایشگاه باید در دوره‌های آموزشی شرکت کنند تا آموزش‌های لازم درباره جابه‌جایی ایمن مخازن، بررسی به‌موقع نشت نفت خام از مخازن و واکنش‌های اضطراری در زمان ایجاد حادثه آتش‌سوزی به آنها ارائه شود. با شرکت در دوره‌های آموزشی کارکنان به‌خوبی می‌توانند روش‌های ایمنی مخازن را تقویت کنند و سریع‌تر برای جلوگیری از خطر احتمالی آتش‌سوزی واکنش نشان دهند.
نگهداری و بازرسی منظم از مخازن
یکی دیگر از نکات ایمنی در رابطه با مخازن نفتی نگهداری و بازرسی منظم آنها برای اطمینان از سالم‌بودنشان است. وقتی از سالم‌بودن مخازن اطمینان حاصل شود، به‌نوعی از نشتی و ریزش نفت به بیرون از مخزن جلوگیری خواهد شد. بازرسی منظم باید در فواصل زمانی مشخص انجام شود.
استفاده از سیستم‌های نظارتی و تشخیص‌دهنده نشتی
برای افزایش سطح ایمنی مخازن نفت خام از سیستم‌های نظارتی و تشخیص‌دهنده نشتی نیز استفاده می‌شود. این سیستم‌ها انواع مختلفی دارند. سیستم‌های اندازهگیری برای اندازهگیری خودکار نفت خام موجود در مخزن، سیستم‌های تشخیص‌دهنده برای تشخیص سریع نشتی، دایک یا حوضچه مهار نشتی به‌عنوان سیستم‌های مهار ثانویه برای مهار نشت نفت خام به خارج از منطقه مورداستفاده قرار می‌گیرند.
مطالعه بیشتر: کاربرد ژئوتکستایل در صنعت نفت و گاز
نکات انتخاب مخازن پالایشگاهی
انتخاب مخازن پالایشگاهی نیازمند توجه به نکات مهم و متعددی است تا هم از نظر فنی و هم از نظر ایمنی بهینه باشند. توجه به این نکات به بهبود عملکرد، افزایش ایمنی و کاهش هزینه‌های نگهداری و عملیاتی مخازن پالایشگاهی کمک می‌کند. در ادامه مهم‌ترین این نکات را بررسی کرده‌ایم:
نوع مخزن
- مخازن سقف ثابت: برای ذخیره نفت خام و محصولات نفتی که فشار بخار کمی دارند
- مخازن سقف شناور: برای موادی با فشار بخار بالا که نیاز به کاهش تبخیر دارند
- مخازن تحت فشار: برای ذخیرهسازی گازهای مایع یا محصولات با فشار بالا
ظرفیت مخزن
- بسته به حجم تولید و نیازهای ذخیرهسازی پالایشگاه باید ظرفیت مناسبی انتخاب شود
- مخازن بزرگتر به فضای بیشتری نیاز دارند و هزینه ساخت و نگهداری بیشتری دارند
مواد ساخت مخزن
- فولاد کربنی: برای بیشتر محصولات نفتی مناسب است
- فولاد ضد زنگ: برای موادی که خاصیت خورندگی دارند
- آلیاژهای خاص: برای ذخیره موادی با خواص شیمیایی خاص.
محل نصب مخزن
- بررسی شرایط زمین‌شناسی محل نصب
- دوری از مناطق زلزله‌خیز
- دسترسی به راه‌های ارتباطی و امکانات پالایشگاه
سیستم‌های ایمنی و حفاظتی
- نصب سیستم‌های اعلام و اطفاء حریق
- وجود سیستم‌های تهویه مناسب برای جلوگیری از تجمع بخارات خطرناک
- طراحی مناسب جهت جلوگیری از نشت و آلودگی محیط زیست
استانداردها و مقررات
- رعایت استانداردهای بین‌المللی و ملی مربوط به طراحی، ساخت و نگهداری مخازن
- توجه به مقررات زیست‌محیطی و ایمنی شغلی
هزینه‌ها
- هزینه ساخت و نصب مخزن.
- هزینه‌های نگهداری و تعمیرات دوره‌ای
- هزینه‌های مربوط به سیستم‌های ایمنی و محافظتی
عوامل محیطی
- مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی منطقه (دما، رطوبت، باد و غیره)
- تاثیرات محیطی مانند زنگ‌زدگی و خوردگی
تکنولوژی و تجهیزات
- استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته برای پایش و کنترل شرایط داخل مخزن
- سیستم‌های اندازهگیری سطح و دما
نگهداری و تعمیرات
- طراحی برای دسترسی آسان به منظور انجام تعمیرات و بازرسی‌های دوره‌ای
- پیش‌بینی سیستم‌های جایگزین برای زمان‌های تعمیرات و نگهداری
آزمایش های مرتبط با مخازن ذخیره نفت خام
مهم‌ترین آزمایش‌هایی که برای بررسی سلامت مخازن نفت خام کاربرد دارند، شامل موارد زیر هستند:
- آزمایش نشت شار مغناطیسی ( manetic fluc leakage) یاMFL با استفاده از آهنربای قوی برای بازرسی صفحات کف مخزن از لحاظ خوردگی و پوسیدگی
- آزمایش اولتراسونیک UT یا خرنده crawler برای تعیین وضعیت پوسته یا سقف مخزن ذخیره نفت خام از راه دور بدون نیاز به طناب یا داربست
- آزمایش آرایه اولتراسونیک فازی (Phased array ultrasonic testing) یا PAUT برای نقشه‌برداری خوردگی مخازن و آشکاسازی دقیق عیوب
- آزمایش بازرسی بصری از راه دور (remote visual inspection) یا RVI با استفاده از خزنده‌های رباتیک
- آزمایش اندازهگیری میدان جریان متناوب (alternating current field measurement) یا ACFM برای بازرسی و تشخیص دقیق ترک جوش‌های داخلی و خارجی مخازن ذخیره نفت خام
- آزمایش آلتراسونیک UT و پالس ادی کارنت (Pulsed eddy current) یا PEC برای بازرسی بخش حلقوی مخازن ذخیرهسازی نفت خام
- آزمایش Pipescan یا بازرسی MFL برای بررسی دقیق و سریع تجهیزات لوله‌ای مرتبط با مخازن
آب بندی مخازن نفتی با ژئوممبران ها
ورق ژئوممبران (Geomembrane) یکی از محصولات ژئوسنتتیک با سطحی یکدست و غیرقابل نفوذ است که در صنایع مختلف کاربرد زیادی دارد و در ساخت آن از مواد پلیمری مانند پلی‌اتیلن استفاده شده است.
یکی از مهم‌ترین کاربردهای این محصول آب‌بندی مخازن ذخیره نفت خام است. در واقع هدف اصلی آب‌بندی مخازن با ورق ژئوممبران این است که از پایین آمدن کیفیت نفت خام جلوگیری شود. آب‌بندی مخازن ذخیرهسازی نفت خام با ژئوممبران مانع از ورود آب و سایر مواد به داخل مخزن می‌شود.
از مهم‌ترین مزایای آب‌بندی مخازن با این محصول می‌توان به مواردی مانند جلوگیری از نفوذ آب و هوا به داخل مخزن، پیشگیری از انتشار مواد خطرناک به محیط‌زیست و افزایش مقاومت مخازن در برابر میگروارگانیسم‌ها به‌دلیل داشتن مقاومت شیمیایی بالا اشاره کرد.
برای این نوع آب‌بندی رعایت چند نکته لازم است. نکته اول این است که قبل از ایزولاسیون ورق‌های ژئوممبران باید یک نمونه ماکت در سایز کوچک تهیه شود تا از کیفیت ورق و سالم بودن دستگاهی که برای جوش‌دادن ورق به مخزن استفاده می‌شود، اطمینان حاصل شود. جوشکاری لبه‌ها و شکاف‌های مخزن به دقت فوق‌العاده زیادی نیاز دارد. لوله‌هایی که در مخزن ذخیرهسازی نفت خام استفاده شده است، باید از جنس پلی‌اتیلن باشد تا به ورق ژئوممبران متصل شوند.
جمع‌بندی
در این مقاله از سایت فرنام بسپار ابتدا درباره مخازن ذخیرهسازی نفت خام و کاربرد آنها صحبت کردیم و توضیح دادیم که این مخازن بزرگ برای ذخیرهسازی و نگهداری موقت نفت خام کاربرد دارند؛ زیرا در بسیاری از موارد امکان صادرات فوری و سریع نفت خام بلافاصله بعد از تولید وجود ندارد و این محصول تا آن زمان باید در داخل مخازن نگهداری شود.
در ادامه به معرفی انواع مخازن ذخیره نفت خام شامل مخزن نفتی سقف ثابت، مخزن نفتی سقف شناور بیرونی، مخزن نفتی سقف شناور درونی و مخزن نفتی افقی پرداختیم و ویژگی هر یک از آنها را توضیح دادیم.
نکات ایمنی در رابطه با مخازن ذخیره نفت خام شامل انجام اقدامات ایمنی برای مقابله با آتش، نگهداری و بازرسی منظم از مخازن و استفاده از سیستم‌های نظارتی و تشخیص‌دهنده، آزمایش‌های مرتبط با مخازن نفت خام و آب‌بندی مخازن نفتی با ژئوممبران‌ها موارد دیگری بود که در این مقاله راجع‌به آنها توضیح داده شد. امیدواریم توضیحات ارائه‌شده در این مقاله به‌اندازه کافی کامل بوده باشد.
