مهندسی پشت ذخایر استراتژیک نفت ایالات متحده

یکی از جذاب ترین چیزهایی که اخیرا در مورد آن آموخته ام، مهندسی پشت ذخایر استراتژیک نفت ایالات متحده است. در اینجا الزامات کلیدی است که برای برآورده ساختن آن طراحی شده است:

راه حل واقعی، مانند بسیاری از راه حل های مهندسی عالی، فوق العاده زیبا و ساده است. اما قبل از اینکه در مورد آن صحبت کنیم، بیایید با نحوه حل این مشکل شروع کنیم:

برای نگهداری 714 میلیون بشکه نفت (ظرفیت کامل ذخایر استراتژیک نفت)، به حدود 1130 تانک از این مخزن نیاز دارید. اگر از ظرفیت استاندارد بزرگترین مزارع نفت تجاری (به عنوان مثال، در کوشینگ، اوکلاهما) استفاده می کنید، برای ذخیره این مخازن به حدود 45000 هکتار نیاز دارید. این اساسا به اندازه واشنگتن دی سی است، به این معنی که شما باید زمین زیادی را به دست آورید.

با این حال، بزرگترین نقطه ضعف استفاده از تانک ها این است که آنها در برابر حمله بسیار آسیب پذیر هستند. آسیب می تواند باعث نشت و آتش سوزی شود و نقطه ضعف خاصی در آب بندی بین سقف شناور و پوسته مخزن وجود دارد. آتش سوزی های ناشی از رعد و برق در فضای مهر و موم مخازن با سقف شناور باز ثبت شده است، بنابراین یک منبع احتراق عمدی (ترش، آتش زا) می تواند به خصوص بد باشد.

همچنین حفاظت از آب های زیرزمینی به یک چالش بزرگ تبدیل شد. یک مخزن در سال 2014 حدود 27000 گالن سوخت آزاد کرد. انتشار جداگانه در سال 2021 سیستم آب آشامیدنی نیروی دریایی را آلوده کرد و باعث شد که نیروی دریایی بنزین را تخلیه کند و تأسیسات را برای همیشه ببندد.

همچنین مسئله مقیاس وجود دارد. برای رسیدن به 714 میلیون بشکه، به ظرفیت تقریبا 119 تأسیسات به اندازه Red Hill و فضای کافی برای قرار دادن این مخازن در زمین نیاز دارید. این یک پروژه ساختمانی کاملا عظیم خواهد بود که صدها میلیارد دلار هزینه خواهد داشت (که حتی برای دولت بسیار گران است).

پس چگونه ایالات متحده این را حل کرد؟ هسته از گنبدهای نمکی در چهار مکان در تگزاس و لوئیزیانا در امتداد خلیج مکزیک استفاده می‌کرد. ایالات متحده غارهای عظیمی را در زیر زمین در این گنبدهای نمکی ایجاد کرد که هر کدام حدود 10 میلیون بشکه (بیش از کل تأسیسات رد هیل) ذخیره می کنند. DOE در حال حاضر 60 غار را با ظرفیت ذخیره سازی مجاز ترکیبی حدود 714 میلیون بشکه فهرست کرده است.

غارهای استوانه ای با استفاده از آب حفاری می شوند. مهندسان در یک گنبد نمکی حفاری می کنند و آب شیرین تزریق می کنند. نمک در آب حل می شود و سپس از پمپ ها برای حذف آب نمک حاصل استفاده می شود و یک غار باقی می ماند که می توان از آن برای ذخیره نفت استفاده کرد.

نمک حاوی روغن است و به مهر و موم شدن شکستگی های کوچک کمک می کند. سنگ نمک احاطه کننده غارهای SPR دارای نفوذپذیری بسیار کم است، به این معنی که مایعات توانایی بسیار کمی برای عبور از آن دارند. همچنین با نفت واکنش نشان نمی دهد. نمک نیز تحت فشارهای زیاد زیرزمینی به آرامی تغییر شکل می دهد که به بستن شکستگی های کوچک کمک می کند. بنابراین خود نمک می‌تواند حاوی روغن بدون مخزن فولادی و بتنی باشد که غار را پوشانده است.

روغن روی آب شناور می شود، به این معنی که پمپاژ آب به انتهای غار، روغن را بیرون می راند. همانطور که آب شیرین به کف غار پمپ می شود، روغن به سمت بالا به سیستم تحویل منتقل می شود.

به عنوان یک امتیاز، موقعیت مکانی به عرضه نفت به بازار کمک می کند. ساحل خلیج این ذخیره را در نزدیکی پالایشگاه ها، خطوط لوله و پایانه های دریایی قرار می دهد، که به ویژه زمانی مفید است که هدف اصلی تحویل نفت در خلال اختلال در عرضه باشد.

با این حال، هنوز معاوضه هایی وجود دارد. ایجاد غار نیاز به منبع آب و راهی برای دفع آب نمک دارد. و آب تازه وارد شده در حین برداشت نمک اضافی را حل می کند و به تدریج غارها را بزرگ می کند. که دوچرخه‌سواری مکرر را محدود می‌کند و نظارت و نگهداری غار را بسیار مهم می‌کند. چاه ها، پمپ ها و خطوط لوله نیز به نگهداری مداوم نیاز دارند، بنابراین برداشت های مکرر می تواند زیرساخت ها را تخریب کند.