Как работят подземните хранилища за газ: подходящи методи за съхранение на природен газ

Изглежда, че знанието за това как са проектирани съоръженията за подземно съхранение на газ няма практическо значение за обикновения потребител.Но човечеството е твърде зависимо от „синьото” гориво и ние наистина искаме да сме сигурни, че никога няма да има прекъсвания в доставките му. не е ли така

И всеки сънародник може да бъде успокоен от информацията за подземни газови хранилища (ПГХ) – докато са пълни, няма да има проблеми с газоснабдяването. Прочетете повече за структурата на съхранение и функциите за съхранение в нашата статия.

Изграждане на подземни хранилища за газ

Ако собствениците на частни къщи използват газ за съхранение на газ за битови нужди газови резервоари, тогава в национален мащаб говорим за напълно различни възможности за съхранение. Така официално подземните газови хранилища са комплекси от инженерни съоръжения, които служат за инжектиране, съхранение и изтегляне на „синьо“ гориво. Те се състоят от надземни и подземни компоненти.

ДА СЕ земята отнасям се:

• газоразпределителна точка, който служи за разпределяне на газовия поток в няколко технологични процеса;
• компресорен цехкъдето горивото се подготвя (чрез повишаване на налягането) за инжектиране в кладенци;
• Газопречиствателни инсталации.

Под земята Компоненти на ПГХ са: кладенци, изработки, резервоари. И последната точка (контейнери) е най-интересна - как е подредено самото хранилище за газ зависи от това къде се съхранява „синьото“ гориво.

Съвременните подземни газови хранилища приличат на външен вид на големи заводи. Тъй като за осигуряване на впръскване/отстраняване на гориво е необходимо да се използва мощен компресор, почистващо и друго оборудване. Която се обслужва от стотици, дори хиляди специалисти

Преглед на резервоари за съхранение на газ

При същото тегло газът заема много по-големи площи от всички твърди тела. И тъй като се използва в огромни количества, за съхранението му са необходими същите контейнери.

Освен това експертите изоставиха съхранението на газ в изкуствени надземни резервоари преди век.

Причината е, че това ще изисква:

• заемат огромни площи на планетата с комплекси за съхранение на „синьо” гориво с ниско налягане;
• използвайте скъпи и експлозивни газови резервоари под високо налягане.

В резултат на това, за да се неутрализират негативните аспекти, изброени по-горе, изборът беше направен в полза на подземни хранилища, като те се считат за контейнери, разположени на значителна дълбочина. Което в повечето случаи варира от 300 до 1000 метра. И можете да съхранявате гориво там в резервоари, създадени от природата.

Общо инженерите са се научили да използват успешно 7 вида резервоари за съхранение на природен газ:

• образувани в наситени с вода порести образувания;
• консервирани след производството на въглехидрати, а именно газ, масло;
• образувани в находища на каменна сол;
• създадени в изработките на мини;
• създадени в устойчиви вечно замръзнали скали;
• с нискотемпературна ледена черупка;
• образувани след подземни атомни експлозии.

Въпреки че има много опции, само първите 4 метода за съхранение на газ се различават по практичност.Останалите опции за резервоар са подходящи само теоретично.

Подземното газохранилище в Северен Ставропол е най-голямото в света и запасите от газ, съхранявани там, са в състояние да задоволят годишното търсене на гориво на такава голяма страна като Франция. Тъй като зоната за съхранение е цели 680 km²

Причината останалите три варианта да са непрактични е следната:

• Газът може да се съхранява в замръзнали скали, както се вижда от няколко съществуващи хранилища в северните райони на планетата. Но техните обеми са изключително незначителни, поради което днес те нямат промишлено значение.
• Контейнерите, образувани от подземни ядрени експлозии, са доста подходящи за съхранение на значителни запаси от газ, което вече е доказано експериментално. Но въпросът е, че мощните оръжия са тествани далеч от местата, където живеят хората. Следователно там обикновено няма потребители или комунални услуги.

В резултат на това тези видове контейнери са просто неподходящи за употреба.

Въпреки че подземните газови хранилища се наричат ​​хранилища, всъщност съхранението на газ не е основната им задача. Тъй като това, което е в тях, се използва най-вече за изглаждане на неравномерности в консумацията. Което може да бъде ежедневно, седмично, сезонно. Само в краен случай се създават съоръжения за ПГХ за смекчаване на последиците от форсмажорни обстоятелства.

След това ще разгледаме по-подробно всеки от вариантите за съхранение на газ под земята.

Вариант №1 - съхранение във водонаситени пластове

Съоръженията за съхранение във водонаситени формации са проектирани да изравняват ефектите от сезонните неравномерности в използването на газ. А също и за създаване на стратегически резерви.

Важна характеристика на проектирането на такива съоръжения за съхранение е минималното човешко участие - най-често на етапа на създаване на кладенци, необходими за инжектиране на газ.

Картата на Русия показва, че подземните хранилища за газ са разположени в близост до главни газопроводи и големи населени места. И това не е случайно, тъй като съоръженията за съхранение са проектирани да осигурят стабилност на потреблението на газ, за ​​което те трябва да бъдат в непосредствена близост до големи обекти

Тези контейнери се търсят в артезиански образувания. Съоръженията за съхранение на газ се създават там, където скалната структура е пропусклива и пореста. Останалата течност се отстранява от газ, който я компресира и след това я изстисква.

Самите така наречени резервоари за съхранение на гориво всъщност не са такива. По-точно, те изобщо не са там - те се използват като място за съхранение кухини в порести слоеве. И цялата процедура за създаване на газохранилище се състои в изместване на част от водата към периферията. Те правят това, за да създадат място за "синьо" гориво.

Описаната по-горе процедура може да бъде завършена само ако редица фактори допринасят за това:

• Порестият пропусклив слой е покрит с купол (шапка) от газонепропускливи скали, които обикновено са пресовани глини.
• Водоносният хоризонт се простира от границите на хранилището на десетки километри. И още по-добре е, ако има достъп до повърхността. Всичко по-горе позволява на газа успешно да изстиска водата във формацията.
• Дължината на купола е достатъчна, за да осигури възможност за съхранение на значителни обеми газ.
• Порьозността и пропускливостта на скалата осигурява приемлив капацитет на газ и способността за освобождаването му по време на разработката.

Ако поне едно от условията не е изпълнено, тогава ще бъде невъзможно да се създаде подземно хранилище.

Принципът на работа на съвременните подземни хранилища е прост. Характеристиките могат да бъдат разгледани на примера на големи подземни газови хранилища, използвани за изглаждане на сезонните нередности.

Така че обикновено през топлия сезон в тях се изпомпва необходимото количество газ. Което започва да се отнема едва с настъпването на отоплителния сезон. Освен това в главната тръба се изпраща не някакво огромно количество газ, а средно, известно от експлоатационния опит през миналите зими.

И ако изведнъж температурата падне рязко и дневното потребление стане с порядък по-високо, тогава голямо подземно хранилище за газ все още няма да увеличи обема на изтегляне. А недостигът ще бъде покрит от малки складови помещения, предназначени да изравнят дневното и седмичното потребление. Причината е, че е по-лесно и бързо да изберете от тях.

Контейнерите с площ от няколко квадратни километра се считат за оптимални. С разлика във височината между дъното и върха на купола в рамките на 10-15 метра

Предимството на съоръженията за ПГХ във водонаситени пластове е техният значителен капацитет. Недостатък е, че геолозите, когато изучават характеристиките на водоносния хоризонт, може да не идентифицират или вземат под внимание някой важен фактор. В резултат на това хранилището ще бъде неизползваемо.

И най-лошото е, че това често се разкрива след огромни инвестиции в изграждането на надземна и подземна инфраструктура. Доста често има и по-малко значими проблеми, от които експлоатацията на подземни газови хранилища във водонаситени скали е придружена от значителни непланирани разходи.

Вариант №2 - контейнери след производството на въглеводороди

Инженерните комплекси, които принадлежат към този тип, служат за изглаждане на сезонните колебания в потреблението на „синьо“ гориво. А също и за създаване на стратегически резерви.

Подземните хранилища са търсени поради факта, че тяхното създаване и експлоатация са най-икономически изгодни. И огромни надземни газови резервоари (показани на снимката) се използват, ако не е възможно да се използват главни газопроводи от подземни газови хранилища. Освен това контейнерите, показани на снимката, обикновено съхраняват само втечнен газ

Конструкцията на съоръженията за съхранение от този тип е същата като в случая на аналози, създадени във водонаситени образувания. Тоест, горивото се съхранява в кухините на порести скали.

Съоръженията за ПГХ, създадени в скали, където някога са били разположени въглеводороди, са най-разпространените в света. Така техният брой достига значителни 70%, причината за това са редица предимства.

Те включват: значителен капацитет и спестявания от капиталови инвестиции в проучване, създаване на инфраструктура или поне част от нея, сондиране - добивът на нефт и газ вече е извършен на мястото на създаването на такива подземни хранилища за газ.

Трябва да се разбере, че заровените газови резервоари не са подземни хранилища. Тъй като те са предназначени да решават напълно различни проблеми. И те се озовават под земята само за да направят изпарението на втечнения газ по-ефективно при силни студове. И то без никакви разходи. И също така условното подземно поставяне на газови резервоари ви позволява да спестите полезно пространство някъде в личния си парцел

Но контейнерите, запазени след производството на въглеводороди, не могат да се нарекат идеални.

Те имат много недостатъци:

• проблеми с херметичността на стари кладенци - това важи особено за бившите нефтени полета;
• недостатъчна порьозност, пропускливост на скалите;
• смесване на газ с маслени остатъци - което понякога води до значителни загуби, тъй като получената смес вече не може да се използва.

И също така газът често развива опасен примес под формата на сероводород в нефтените находища. Което е вредно за човешкото здраве, а също така разрушава всякакви стоманени конструкции, дори и тези, свързани с неръждаема стомана.

Експлоатацията на подземни газови хранилища, базирани на зони с изчерпани въглеводородни находища, е възможна поради факта, че газът, когато се инжектира, измества останалия нефт от желаното образувание. В допълнение, подобно на водата, той има ефект на свиваемост и подвижност, което улеснява задачата за подреждане на контейнера. Понякога маслото под налягане на газ не се изстисква в скалата, а се издига до върха, което се превръща в допълнителен източник на печалба.

Вариант №3 - резервоари в находища на каменна сол

Такива контейнери с газ служат за изглаждане на дневните и седмичните неравномерности на използването му, а също така участват в изравняването на сезонното. В допълнение, съоръженията за съхранение в солни образувания успешно се справят с ролята на резервен източник за важни потребители.

Има само 2 популярни начина за съхранение на газ под земята. А именно в пропускливи порести слоеве и каверни, измити в солни отлагания. Първата опция се използва, когато трябва да създадете голямо хранилище, втората - само за решаване на локални проблеми

Посочените ПГХ се създават чрез отмиване на част от солните отлагания с цел създаване на кухина с необходимия размер. За тази цел първоначално се пробиват няколко кладенци, през които се подава вода за дълъг период от време.

Въпреки че описаната процедура е продължителна и скъпа, тя се изплаща, тъй като инжектираният природен газ се съхранява без загуби. Причината е, че солните пещери са херметични. Освен това имат ефект самолечение — тектонските и други пукнатини бързо обрастват със солни отлагания.

Предимството на изграждането на такива подземни газови хранилища е, че необходимото количество гориво се изтегля практически без ограничения на скоростта. Което е няколко пъти по-високо, отколкото при извършване на същите операции в контейнери от друг тип. Освен това важно предимство на ПГХ, изградени в солни пещери, е високият процент на извличане на газ - един от най-високите сред всички негови видове.

Скалата за съхранение на газ трябва да бъде както е показано на снимката. Тоест, пропускливи и с достатъчно място за побиране на голям обем гориво. Освен това структурата на пласта трябва да позволява лесно изместване на вода и нефтени остатъци

Но броят на пещерите в солните слоеве не надвишава 2% от общия брой на хранилищата.

Този показател се влияе от редица негативни аспекти:

• Наличие на огромни количества солена вода след измиване на пещерите, за да спестите газ. В резултат на това, ако наблизо няма море или поне заводи за преработка на сол, няма къде да поставите течността. Каква е основната причина за малкото количество на този вид ПГХ.
• Намаляване на полезния обем по време на работа. Това явление се причинява от изпаряването на солта на места с по-високо налягане и натрупването й там, където е по-ниско.
• Появата на примеси в газа, които често се превръщат в остатъци от течност, използвана преди това за измиване на пещерата.
• Незначителни томове, което не позволява създаване на резерви в достатъчни количества.

В резултат на това съоръженията за съхранение на сол обикновено се използват само когато не е възможно да се използват видовете контейнери, изброени по-горе.

Вариант №4 - ПХГ в минни изработки

Обемите им са незначителни. Въпреки това шведите и норвежците съхраняват част от стратегическите си запаси от газ точно в такива контейнери.

PVC в минните изработки е единственото съоръжение за съхранение на газ, напълно оборудвано от хора. И така, в една от мините експлозиите създават контейнер, който след това е облицован със стоманени листове.

Ето как изглеждат солните пещери, използвани за съхранение на газ. Те са херметически затворени и надеждни, но с ограничени размери, поради което са подходящи за създаване на малообемни ПХГ. И изключително за решаване на местни проблеми. Например в Русия от 27 използвани днес хранилища само 2 са за съхранение на сол.

Въпреки че е изгодно да се експлоатират подземни газови хранилища в изоставени мини поради високия процент и степен на изтегляне, техният брой няма да се увеличи значително в близко бъдеще. Причината е, че описаните хранилища са трудни за изграждане. Тъй като не винаги е възможно да се постигне пълна плътност, което води до значителни загуби.

Това се дължи на факта, че по време на работа на мината те се опитват да доставят максимално количество въздух там. Защо се създава вентилационна система с много изходи към повърхността, които не винаги могат да бъдат запечатани при подреждането на склад?

В резултат на това днес има само няколко успешни примера за прилагане на идеята за съхранение на газ в изоставени мини (в Швеция, Норвегия, Германия).

Съоръженията за съхранение херметически ли са?

Течовете на гориво са обичайни процеси, които не могат да бъдат избегнати. Защото причините са твърде много.

За удобство те са разделени на 3 категории:

• геоложки;
• технологични;
• технически.

Към групата геоложки причини включват хетерогенността на покритието на UGS, наличието на тектонски разломи, както и характеристики на хидродинамиката и геохимията. Например, газът може просто да мигрира през формацията и специалистите няма да повлияят на това по никакъв начин.

Технологичен причини са сред най-често срещаните, тъй като редовно възникват грешки при оценката на всякакви факти. Например ефективността на хидроуловителите, запасите от газ и протичащите физически и химични процеси.

Често се използват сондажни кладенци, за да се стигне до желаните слоеве. Освен това технологията му не се различава от подобни процедури, когато се опитвате да стигнете до находища на газ и нефт

Технически причини най-често са свързани със състоянието на използваните кладенци, през които се нагнетява газ.

Характеристики на създаване на подземни хранилища за газ

В 95% от случаите се създават подземни хранилища изстискване на вода с газ, нефтени остатъци от порести образувания. По този начин се създават „контейнери” за съхранение на „синьо” гориво.

И най-важната характеристика е, че обемът газ, използван за изстискване на течности, не може впоследствие да се използва за доставка до потребителите. Неговата задача е да предотврати връщането на водата и въглеводородните остатъци на старото им място. В противен случай хранилището просто ще престане да съществува.

Тоест посоченият газ е буфер. По правило той е не по-малко от половината от общия обем, изпомпван в подземните газови хранилища. А в някои случаи има 3 пъти повече буферен газ от този, който може да се използва за доставка на потребителите, т.нар. активен.

Интересно е, че количеството буферен газ не може да се изчисли предварително.Тоест всичко се тества изключително експериментално. Което в много случаи отнема години. Но все пак, когато полученият резултат е незадоволителен, буферният газ може да се изпомпва изцяло.

Ред за попълване на склада

След като геолозите са проучили дадена формация и са решили, че може да се създаде газово хранилище на правилното място, производителите на газ изграждат инженерен комплекс.

Съвременните подземни газови хранилища са най-сигурният начин за съхранение на газови запаси. Но честите й течове са голям проблем за газовите работници и еколозите, които смятат подобни случаи за сериозен проблем за околната среда. И това също се случва, както е показано на снимката (пожар в едно от унгарските подземни газови хранилища се вижда в далечината)

И тогава започва нагнетяването на „синьо” гориво в бъдещото подземно газохранилище, което се доставя от най-близкия главен тръбопровод. И отива на мястото за почистване, където се отстраняват всички видове механични примеси.

Чистото гориво се подава до измервателната и измервателната точка. И след това в компресорния цех, където се извършва компресия - това е името за подготовка на газ за изпомпване в хранилището. Представлява повишаване на налягането на газа до желаната стойност.

След това се транспортира до газоразпределителните пунктове. При което общият поток се разделя на няколко и се подава към различни технологични линии. Оттам се изпраща през струи до кладенци за инжектиране.

По време на целия процес специалистите следят редица параметри, включително налягане и температура на газа, както и производителността на всеки кладенец.

Изводи и полезно видео по темата

Приложеното по-долу видео е посветено на темата за създаване на подземни газови хранилища за изглаждане на неравномерното потребление на гориво, което ще се доставя от газопровода „Силата на Сибир“.

Подземните газови хранилища са най-надеждният и печеливш начин за изравняване на неравномерното потребление на газ и осигуряване на стабилното му снабдяване в случай на форсмажорни обстоятелства. И най-интересното е, че за това трябва да благодарим не на човешкия гений, а на природата, благоразумно създала скалните пластове, подходящи за това.

Вие лично участвахте ли в създаването на подземни хранилища за газ и искате да допълните горния материал с полезна информация? Или сте забелязали несъответствие във фактите? Оставете вашите забележки и коментари - блокът за обратна връзка се намира под статията.