Как устроены подземные газовые хранилища: обзор вариантов хранения газа

Казалось бы, знания о том, как устроены подземные газовые хранилища прикладного значения для рядового пользователя не имеют. Но человечество слишком зависимо от «голубого» топлива и так хочется быть уверенным, что перебоев с его поставками никогда не будет. Ведь верно?

И каждого соотечественника может успокоить информация о газовых хранилищах, расположенных под землей (ПХГ) — пока они полны проблем с газоснабжением не будет. Подробнее об устройстве хранилищ и особенностях хранения читайте в нашей статье.

Устройство подземных газовых хранилищ

Если для хранения газа для бытовых нужд владельцы частных домов используют газгольдеры, то в масштабах государства речь идет совсем о других вариантах хранения. Так, официально подземные хранилища газа — это комплексы инженерно-технических сооружений, которые служат для закачки, хранения и отбора «голубого» топлива. Состоят они из наземных и подземных компонентов.

К наземным относятся:

  • газораспределительный пункт, который служит для распределения газового потока на несколько технологических;
  • компрессорный цех, где происходит подготовка топлива (повышением давления) к закачке в скважины;
  • установки для очистки газа.

Подземными компонентами ПХГ являются: скважины, выработки, емкости. И последний пункт (емкости) является наиболее интересным — от того, где хранится «голубое» топливо зависит как устроено само газовое хранилище.

Устройство ПХГ

Современные подземные газовые хранилища внешне схожи с крупными заводами. Так как для обеспечения закачки/отбора топлива необходимо использовать мощное компрессорное, очистительное и другое оборудование. Которое обслуживают сотни, а то и тысячи специалистов

Герметичны ли хранилища?

Утечки топлива являются частыми процессами, избежать которых невозможно. Так как причин слишком много.

  • геологические;
  • технологические;
  • технические.

К группе геологических причин относят неоднородность покрышек ПХГ, наличие тектонических разломов, а также особенности гидродинамики и геохимии. К примеру, газ может просто мигрировать по пласту, и специалисты на это никак не повлияют.

Технологические причины относятся к наиболее частым так, как регулярно случаются ошибки при оценке каких-либо фактов. К примеру, эффективности гидроловушек, запасов газа, происходящих физико-химических процессов.

Бурение скважин

Нередко, чтобы добраться до нужных пластов применяется бурение скважин. Причем его технология ничем не отличается от аналогичных процедур при попытке добраться к залежам газа, нефти

Технические причины чаще всего связаны с состоянием используемых скважин, с помощью которых осуществляется закачка газа.

Классификация ПХГ

Чтобы уравновесить потребление ресурса по сезонам, происходящее неравномерно в любом газовом промысле или газопроводе магистрального назначения, запасы нужно хранить герметично в определенных хранилищах. Для этого используют месторождения, выработка которых истощена, ловушки в водонапорных системах в пластах породы, а также особенные трещины или каверны, образующиеся природным путем или искусственным. Все ПХГ можно разделить на категории в зависимости от их характеристик работы и особенностей эксплуатации.

Режим работы ПХГ

Классификация по работе в пористом пласте позволяет выделить несколько типов ПХГ:

  • базисные обустраиваются для регулировки неравномерности в графике газового потребления на протяжение нескольких месяцев. Режим работы в период отбора стабилен;
  • пиковые требуются для удовлетворения суточной неравномерности отбора газа, при этом производительность сильно меняется;
  • газгольдерное наземное хранилище обеспечивает стабильность закачки природного ресурса в разгар сезона отбора, при этом количества закачиваемого ресурса хватает на короткий период времени;
  • стратегические нужны для запасов ресурса в исключительные случаи, поэтому их работа должна быть безопасной в течение долгого периода времени.

Назначение

По своему назначению подземные хранилища можно разделить на базовые, локальные и районные. Каждый тип отличается своим объемом:

базовые ПХГ содержат десятки миллиардов кубометров газа, вырабатывая до нескольких сотен млн. кубометров в 24 часа

Такое хранилище отличается региональным значением и важно для промышленных предприятий и транспортной системы;
районные ПХГ вмещают до 10 млрд. кубометров ресурса, вырабатывая десятки млн

кубометров в сутки. Значение такого хранилища – районное, рассчитанное на группы конечных потребителей и часть газотранспортной системы;
локальное ПХГ рассчитано на сотни млн. кубометров, производительность достигает 10 млн. кубометров за день. Значение этого типа отличается локальностью, а потребители – единицами.

Объекты эксплуатации

Подземные газовые хранилища могут работать в следующих объектах:

  • водоносный пласт;
  • выработанное газовое хранилище или нефтяное месторождение, газоконденсатная скважина.

Для каждого из объектов предусмотрено количество – один пласт или многопластовая система складов.

Колебания и пики

ПХГ (подземные хранилища газа) в значительной мере способствуют надежности снабжения потребителей газом. Они позволяют выравнивать суточные колебания газопотребления и удовлетворять пиковый спрос в зимний период. Особенно важны ПХГ в России с ее климатическими особенностями и удаленностью источников ресурсов от конечных потребителей. В России действует не имеющая мировых аналогов Единая система газоснабжения (ЕСГ), ее неотъемлемая часть — система ПХГ. Подземные хранилища позволяют гарантированно обеспечивать потребителей природным газом независимо от времени года, колебаний температуры, форс-мажорных обстоятельств.

В зимнее время действующие 25 хранилищ обеспечивают до четверти суточных ресурсов газа ЕСГ России, что сопоставимо с суммарным отбором из Ямбургского, Медвежьего и Юбилейного месторождений.

Закачка газа

Закачку ресурса проводят для хранения при обеспечении переменного давления и расхода ресурса. Компрессорная станция имеет 5%-ный диапазон в момент заполнения и достигает 100% показателя по проектной мощности коллектора. Значения рабочего давления коллектора вычисляют по давлению в газопроводе подвода ресурса и показателям потери давления в водном пласте или шлейфе.

От того, насколько подвижны пласты, режим работы может быть приближен к водонапорному или газовому в случае истощения жилы. При повышении давления закачки эффективность хранилища повышается, но в призабойном секторе в сезон хранения давление может снижаться.

В сводовую часть закачивается газ, создавая пузырь в структуре в виде купола. Вода вымещается к краям, после чего удаляется через скважины разгрузочного назначения или по водоносной системе оттока. Кровлю делают из пластичной глины или известняка, допускается доломитовый пласт без разломов или трещин.

Так, толщины в 15 метров и глубины 300…1000 метров достаточно, чтобы не допустить утечки. Самая экономичная ПХГ – на 600 метрах. Именно такие хранилища должны быть обустроены в каждом регионе, потребляющем ресурс в значительных объемах.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your quota.

Как строят подземные хранилища газа?

Пётр Кравец

Особенности создания ПХГ

В 95% случаев ПХГ создаются выдавливанием газом воды, остатков нефти из пористых пластов. Таким образом создаются «емкости» для хранения «голубого» топлива.

А самой главной особенностью является то, что применявшийся для выдавливания жидкостей объем газа в дальнейшем не может быть использован для поставки потребителям. Его задача заключается в том, чтобы не допустить возвращения воды, остатков углеводородов на старое место. В противном случае хранилище просто перестанет существовать.

То есть указанный газ является буферным. Его, как правило, бывает не меньше половины от всего объема, закачанного в ПХГ. А в отдельных случаях буферного газа в 3 раза больше, чем того, что можно использовать для поставки потребителям, который называется активным.

Интересно, что количество буферного газа предварительно исчислить невозможно. То есть все проверяется исключительно экспериментальным способом. На что во многих случаях тратятся годы. Но все же, когда полученный результат неудовлетворительный, то буферный газ можно выкачать в полном объеме.

ПХГ «Газпрома» за рубежом

В целях повышения надежности поставок газа по экспортным контрактам «Газпром» использует мощности ПХГ в странах ближнего и дальнего зарубежья.

В странах Европы «Газпром» на правах соинвестора имеет доступ к активной емкости ПХГ:

  • «Йемгум», «Катарина», «Реден» и «Этцель» (Германия);
  • «Хайдах» (Австрия);
  • «Бергермеер» (Нидерланды);
  • «Банатский Двор» (Сербия);
  • «Дамборжице» (Чехия).

В случае необходимости дополнительно арендуются емкости для хранения газа у сторонних компаний.

К осенне-зимнему периоду 2018–2019 годов собственные мощности «Газпрома» по хранению газа в Европе составили 5 млрд куб. м., а заключенные дополнительные контракты на хранение газа позволили создать к 1 декабря 2018 года резерв в 5,8 млрд куб. м.

На территории стран бывшего Советского Союза «Газпром» является собственником ПХГ:

  • Мозырское, Осиповичское и Прибугское (Белоруссия);
  • Абовянское (Армения).

Компания также использует часть мощностей Инчукалнского ПХГ (Латвия).

По состоянию на 31 декабря 2018 года оперативный резерв газа в этих ПХГ составил 1,6 млрд куб. м.

Предусмотрительная природа

Однако газ занимает значительно больший объем, чем твердое тело или жидкость. Поэтому найти для него герметичные резервуары было бы затруднительно, если бы природа уже не построила их. Пористые пласты песчаника в земной коре, герметично закупоренные сверху куполом из слоя глины, являются природными ПХГ. В порах песчаника может находиться вода, но могут скапливаться и углеводороды. В процессе создания ПХГ в водоносном слое газ, скапливающийся под глиняной покрышкой, вытесняет воду вниз.

Если в пласте-коллекторе изначально содержатся углеводороды, то он является месторождением нефти или газа. Герметичность такой структуры уже доказана тем, что в ней скопились углеводороды.

Хранилища в отложениях каменной соли

Чаще всего встречаются хранилища, построенные в отложениях каменной соли. Это связано с простотой и низкой стоимостью их строительства. Благодаря растворимости каменной соли в воде подземное хранилище можно просто «намыть». Для этого на месте будущего хранилища пробуривают три скважины. В первую закачивают обычную пресную воду, которая начинает растворять соли: для образования одного кубометра полой емкости требуется всего лишь 6-7 кубометров воды. Растворяясь, соль превращает воду в рассол, который из-за высокой плотности постепенно опускается в нижнюю часть соляной камеры. По мере увеличения закачиваемых объемов воды в камере растет давление, и рассол начинает выходить на поверхность через вторую полую скважину.

После того как необходимый объем пространства намыт, в образовавшуюся полость закачивается нерастворитель, который препятствует дальнейшему растворению солей водой. Третья скважина используется для закачки нефти в хранилище.

1 — трубопровод для нефти
2 — трубопровод для воды
3 — емкость
4 — водяная подушка


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий