Hur underjordiska gaslagringsanläggningar fungerar: lämpliga metoder för att lagra naturgas

Det verkar som att kunskap om hur underjordiska gaslager är utformade inte har någon praktisk betydelse för den genomsnittlige användaren.Men mänskligheten är för beroende av "blått" bränsle och vi vill verkligen vara säkra på att det aldrig kommer att bli några avbrott i dess försörjning. Är det inte rätt?

Och varje landsman kan lugnas av informationen om gaslagringsanläggningar belägna under jord (UGS) - så länge de är fulla kommer det inte att finnas några problem med gasförsörjningen. Läs mer om lagringsstrukturen och lagringsfunktionerna i vår artikel.

Byggande av underjordiska gaslagringsanläggningar

Om ägare av privata hus använder gas för att lagra gas för hushållsbehov gasbehållare, då talar vi i nationell skala om helt andra förvaringsmöjligheter. Således, officiellt, är underjordiska gaslagringsanläggningar komplex av tekniska strukturer som tjänar till injektion, lagring och uttag av "blått" bränsle. De består av ovanjordiska och underjordiska komponenter.

TILL jord relatera:

• gasdistributionspunkt, som tjänar till att fördela gasflödet i flera tekniska processer;
• kompressorverkstaddär bränsle förbereds (genom att öka trycket) för insprutning i brunnar;
• Gasreningsanläggningar.

Underjordisk UGS-komponenter är: brunnar, arbeten, tankar. Och den sista punkten (behållare) är den mest intressanta - hur själva gaslagringen är anordnad beror på var det "blåa" bränslet lagras.

Moderna underjordiska gaslagringsanläggningar liknar till utseendet stora fabriker. Eftersom för att säkerställa bränsleinsprutning/borttagning är det nödvändigt att använda kraftfull kompressor, rengöring och annan utrustning. Som betjänas av hundratals, eller till och med tusentals specialister

Genomgång av gaslagringstankar

Med samma vikt upptar gas mycket större ytor än något fast ämne. Och eftersom det används i enorma mängder behövs samma behållare för att lagra det.

Dessutom övergav experter gaslagring i konstgjorda reservoarer ovan jord för ett sekel sedan.

Anledningen är att detta skulle kräva:

• ockupera stora områden på planeten med komplex för lagring av "blått" lågtrycksbränsle;
• använda dyra och explosiva högtrycksgastankar.

Som ett resultat, för att neutralisera de negativa aspekterna ovan, valdes valet till förmån för underjordiska lageranläggningar, och dessa anses vara containrar placerade på ett betydande djup. Vilket i de flesta fall sträcker sig från 300 till 1000 meter. Och du kan lagra bränsle där i tankar skapade av naturen.

Totalt har ingenjörer lärt sig att framgångsrikt använda 7 typer av lagringstankar för naturgas:

• bildas i vattenmättade porösa formationer;
• konserverad efter produktion av kolhydrater, nämligen gas, olja;
• bildas i bergsaltavlagringar;
• skapad i gruvdriften;
• skapad i hållbara permafroststenar;
• med en lågtemperatur isskal;
• bildas efter underjordiska atomexplosioner.

Även om det finns många alternativ, skiljer sig bara de första fyra metoderna för gaslagring åt i praktiska egenskaper.De återstående tankalternativen är endast lämpliga teoretiskt.

Den underjordiska gaslagringsanläggningen i North Stavropol är den största i världen och de gasreserver som lagras där kan tillgodose det årliga bränslebehovet i ett så stort land som Frankrike. Eftersom lagringsytan är så mycket som 680 km²

Anledningen till att de återstående tre alternativen är opraktiska är följande:

• Gas kan lagras i frusna stenar, vilket framgår av flera befintliga lagringsanläggningar i de norra delarna av planeten. Men deras volymer är extremt obetydliga, därför har de ingen industriell betydelse idag.
• Behållare bildade av underjordiska kärnvapenexplosioner är ganska lämpliga för att lagra betydande gasreserver, vilket redan har bevisats experimentellt. Men poängen är att kraftfulla vapen testades bort från där människor bodde. Därför finns det vanligtvis inga konsumenter eller verktyg där.

Som ett resultat är dessa typer av behållare helt enkelt olämpliga för användning.

Även om underjordiska lagringsanläggningar för gas kallas lagringsanläggningar, är gasbesparing i själva verket inte deras primära uppgift. Eftersom det som finns i dem mest används för att jämna ut ojämnheter i konsumtionen. Vilket kan vara dagligen, veckovis, säsongsbetonad. Endast som en sista utväg skapas UGS-anläggningar för att mildra konsekvenserna av force majeure-förhållanden.

Därefter kommer vi att överväga mer i detalj vart och ett av alternativen för att lagra gas under jord.

Alternativ #1 - lagring i vattenmättade formationer

Lagringsanläggningar i vattenmättade formationer är utformade för att utjämna effekterna av säsongsbetonade ojämnheter i gasanvändningen. Och även att skapa strategiska reserver.

Ett viktigt inslag i utformningen av sådana lagringsanläggningar är det minimala mänskliga deltagandet - oftast i skedet för att skapa brunnar som är nödvändiga för gasinjektion.

Kartan över Ryssland visar att underjordiska gaslagringsanläggningar är belägna nära huvudgasledningar och stora befolkade områden. Och detta är ingen slump, eftersom lagringsanläggningar är utformade för att säkerställa stabiliteten i gasförbrukningen, för vilken de bör vara i närheten av stora föremål

Dessa behållare söks efter i artesiska formationer. Gaslagringsanläggningar skapas där bergstrukturen är permeabel och porös. Den återstående vätskan avlägsnas med gas, som komprimerar den och sedan pressar ut den.

De så kallade bränsletankarna i sig är faktiskt inte sådana. Mer exakt, de finns inte alls - de används som förvaringsutrymme tomrum i porösa lager. Och hela proceduren för att skapa en gaslagringsanläggning består av att förskjuta en del av vattnet till periferin. Detta gör de för att skapa utrymme för "blått" bränsle.

Proceduren som beskrivs ovan kan endast genomföras om ett antal faktorer bidrar till detta:

• Det porösa permeabla lagret är täckt med en kupol (täcke) av gasogenomträngliga bergarter, som vanligtvis är komprimerade leror.
• Akvifären sträcker sig från lagringsanläggningens gränser i tiotals kilometer. Och det är ännu bättre om den har tillgång till ytan. Allt ovanstående tillåter gasen att framgångsrikt pressa ut vattnet i formationen.
• Kupolens längd är tillräcklig för att ge möjlighet att lagra betydande volymer gas.
• Bergets porositet och permeabilitet säkerställer acceptabel gaskapacitet och förmåga att frigöra den under utvecklingen.

Om åtminstone ett av villkoren inte är uppfyllt, kommer det att vara omöjligt att skapa en underjordisk lagringsanläggning.

Funktionsprincipen för moderna underjordiska lagringsanläggningar är enkel. Funktionerna kan undersökas med hjälp av exemplet med stora underjordiska gaslagringsanläggningar som används för att jämna ut säsongsbetonade oegentligheter.

Så vanligtvis under den varma årstiden pumpas den nödvändiga mängden gas in i dem. Som börjar tas bort först när eldningssäsongen börjar. Dessutom är det inte någon enorm mängd gas som skickas in i huvudröret, utan en genomsnittlig sådan, känd från drifterfarenhet under tidigare vintrar.

Och om plötsligt temperaturen sjunker kraftigt och den dagliga konsumtionen blir en storleksordning högre, kommer en stor underjordisk gaslagringsanläggning fortfarande inte att öka volymen av uttag. Och bristen kommer att täckas av små lager som är utformade för att jämna ut daglig och veckovis konsumtion. Anledningen är att det är lättare och snabbare att välja bland dem.

Behållare med en yta på flera kvadratkilometer anses vara optimala. Med en höjdskillnad mellan botten och toppen av kupolen inom 10-15 meter

Fördelen med UGS-anläggningar i vattenmättade formationer är deras betydande kapacitet. En nackdel är att geologer, när de studerar akvifärens egenskaper, kanske inte identifierar eller tar hänsyn till någon viktig faktor. Som ett resultat kommer lagringen att vara oanvändbar.

Och det värsta är att detta ofta avslöjas efter enorma investeringar i byggandet av infrastruktur ovan jord och under jord. Ganska ofta finns det också mindre betydande problem, från vilka driften av underjordiska gaslagringsanläggningar i vattenmättade bergarter åtföljs av betydande oplanerade kostnader.

Alternativ #2 - behållare efter kolväteproduktion

Teknikkomplex som tillhör denna typ tjänar till att jämna ut säsongsvariationer i förbrukningen av "blått" bränsle. Och även att skapa strategiska reserver.

Underjordiska lagringsanläggningar är efterfrågade på grund av att deras skapande och drift är de mest ekonomiskt lönsamma. Och enorma gastankar ovan jord (visas på bilden) används om det inte är möjligt att använda huvudgasledningar från underjordiska gaslagringsanläggningar. Dessutom lagrar behållarna som visas på bilden vanligtvis endast flytande gas

Utformningen av lagringsanläggningar av denna typ är densamma som i fallet med analoger skapade i vattenmättade formationer. Det vill säga att bränslet lagras i hålrummen i porösa stenar.

UGS-anläggningar skapade i bergarter där kolväten en gång fanns är de vanligaste i världen. Så deras antal når betydande 70%, anledningen till detta är ett antal fördelar.

Dessa inkluderar: betydande kapacitet och besparingar på kapitalinvesteringar i prospektering, skapande av infrastruktur eller åtminstone en del av den, borrning - olje- och gasproduktion har redan utförts på platsen för skapandet av sådana underjordiska gaslagringsanläggningar.

Det bör förstås att nedgrävda gastankar inte är underjordiska lagringsanläggningar. Eftersom de är designade för att lösa helt andra problem. Och de hamnar under jorden bara för att göra avdunstning av flytande gas effektivare i svår frost. Och utan några kostnader. Och även den villkorliga underjordiska placeringen av gastankar gör att du kan spara användbart utrymme någonstans på din personliga tomt

Men behållare konserverade efter kolväteproduktion kan inte kallas idealiska.

De har många nackdelar:

• problem med tätheten hos gamla brunnar - detta gäller särskilt för tidigare oljefält;
• otillräcklig porositet, permeabilitet av stenar;
• blanda gas med oljerester - vilket ibland leder till betydande förluster, eftersom den resulterande blandningen inte längre kan användas.

Dessutom utvecklar gas ofta en farlig förorening i form av vätesulfid i oljefält. Vilket är skadligt för människors hälsa, och även förstör alla typer av stålkonstruktioner, även de som är relaterade till rostfritt stål.

Driften av underjordiska gaslagringsanläggningar baserade på områden med utarmade kolväteavlagringar är möjlig på grund av det faktum att gas, när den injiceras, förskjuter den återstående oljan från den önskade formationen. Dessutom, liksom vatten, har det effekten av kompressibilitet och rörlighet, vilket underlättar uppgiften att ordna behållaren. Ibland pressas olja under gastryck inte in i berget, utan stiger till toppen, vilket blir en ytterligare vinstkälla.

Alternativ #3 - reservoarer i bergsaltavlagringar

Sådana behållare med gas tjänar till att jämna ut den dagliga och veckovisa ojämnheten i användningen och deltar också i att utjämna den säsongsbetonade. Dessutom klarar lagringsanläggningar i saltformationer framgångsrikt rollen som backupkälla för viktiga konsumenter.

Det finns bara två populära sätt att lagra gas under jord. Nämligen i permeabla porösa lager och grottor som tvättats ut i saltavlagringar. Det första alternativet används när du behöver skapa ett stort lager, det andra - bara för att lösa lokala problem

De angivna UGS-anläggningarna skapas genom att en del av saltavlagringarna tvättas ur för att skapa en hålighet av önskad storlek. För detta ändamål borras initialt flera brunnar, genom vilka vatten tillförs under lång tid.

Även om den beskrivna proceduren är lång och dyr, betalar den sig själv, eftersom den injicerade naturgasen lagras utan förluster. Anledningen är att saltgrottor är lufttäta. Dessutom har de effekten självläkande — tektoniska och andra sprickor bevuxnas snabbt med saltavlagringar.

Fördelen med att bygga sådana underjordiska gaslagringsanläggningar är att den erforderliga volymen bränsle tas ut praktiskt taget utan hastighetsbegränsningar. Vilket är flera gånger högre än när man utför samma operationer i containrar av andra typer. Och också en viktig fördel med UGS-anläggningar byggda i saltgrottor är den höga andelen gasutvinning - en av de högsta bland alla dess typer.

Berget för gaslagring ska vara som på bilden. Det vill säga permeabel och har tillräckligt med utrymme för att rymma en stor volym bränsle. Dessutom bör formationens struktur möjliggöra enkel undanträngning av vatten och oljerester

Men antalet grottor i saltlager överstiger inte 2 % av det totala antalet lagringsanläggningar.

Denna indikator påverkas av ett antal negativa aspekter:

• Närvaro av enorma mängder saltvatten efter att ha tvättat ur grottorna för att spara gas. Som ett resultat, om det inte finns något hav i närheten eller åtminstone saltbearbetningsanläggningar, finns det ingenstans att lägga vätskan. Vad är huvudorsaken till den lilla mängden av denna typ av UGS.
• Minskning av användbar volym under drift. Detta fenomen orsakas av avdunstning av salt på platser med högre tryck och ackumulering där det är lägre.
• Uppkomsten av föroreningar i gasen, som ofta är rester av vätska som tidigare använts för att tvätta ur grottan.
• Mindre volymer, vilket inte tillåter att reserver skapas i tillräckliga mängder.

Som ett resultat används saltlagringsanläggningar vanligtvis endast där det inte är möjligt att använda de typer av behållare som anges ovan.

Alternativ #4 - UGS i gruvdrift

Deras volymer är obetydliga. Ändå lagrar svenskarna och norrmännen en del av sina strategiska gasreserver i containrar av just denna typ.

PVC i gruvdrift är den enda gaslagringsanläggningen helt utrustad av människor. Så i en av gruvorna skapar explosioner en behållare, som sedan fodras med stålplåt.

Så här ser salthålor ut för att lagra gas. De är hermetiskt tillslutna och pålitliga, men har begränsade dimensioner och är därför lämpliga för att skapa UGS-anläggningar med små volymer. Och uteslutande för att lösa lokala problem. Till exempel, i Ryssland, av 27 lagringsanläggningar som används idag, är bara 2 saltlagringar.

Även om det är lönsamt att driva underjordiska gaslagringsanläggningar i övergivna gruvor på grund av den höga andelen och uttagstakten, kommer deras antal inte att öka nämnvärt inom den närmaste framtiden. Anledningen är att de beskrivna förråden är svåra att bygga. Eftersom det inte alltid är möjligt att uppnå fullständig täthet, vilket leder till betydande förluster.

Detta händer på grund av det faktum att de under driften av gruvan försöker leverera den maximala mängden luft där. Varför skapas ett ventilationssystem med många utgångar till ytan, som inte alltid kan tätas när man ordnar förråd?

Som ett resultat finns det idag bara ett fåtal framgångsrika exempel på att implementera idén om att lagra gas i övergivna gruvor (i Sverige, Norge, Tyskland).

Är förvaringsutrymmena lufttäta?

Bränsleläckor är vanliga processer som inte kan undvikas. För det finns för många anledningar.

För enkelhetens skull är de indelade i 3 kategorier:

• geologisk;
• teknologisk;
• teknisk.

Till gruppen geologisk skäl inkluderar heterogeniteten hos UGS-täckning, förekomsten av tektoniska fel, såväl som egenskaper hos hydrodynamik och geokemi. Till exempel kan gas helt enkelt migrera genom formationen och specialister kommer inte att påverka detta på något sätt.

Teknologisk orsaker är bland de vanligaste eftersom det regelbundet förekommer fel vid bedömning av eventuella fakta. Till exempel effektiviteten av hydrofällor, gasreserver och pågående fysiska och kemiska processer.

Ofta används borrbrunnar för att komma till önskade lager. Dessutom skiljer sig tekniken inte från liknande förfaranden när man försöker ta sig till gas- och oljefyndigheter

Tekniska skäl är oftast förknippade med tillståndet hos de brunnar som används, genom vilka gas injiceras.

Funktioner för att skapa underjordiska gaslagringsanläggningar

I 95 % av fallen skapas underjordiska lageranläggningar pressa ut vatten med gas, oljerester från porösa formationer. På så sätt skapas "behållare" för förvaring av "blått" bränsle.

Och den viktigaste egenskapen är att volymen gas som används för att pressa ut vätskor senare inte kan användas för leverans till konsumenter. Dess uppgift är att förhindra att vatten och kolväterester återvänder till sin gamla plats. Annars kommer förvaret helt enkelt att upphöra att existera.

Det vill säga den angivna gasen är buffert. I regel är det inte mindre än hälften av den totala volymen som pumpas in i underjordiska gaslager. Och i vissa fall finns det 3 gånger mer buffertgas än vad som kan användas för leverans till konsumenter, vilket kallas aktiva.

Det är intressant att mängden buffertgas inte kan beräknas i förväg.Det vill säga att allt testas uteslutande experimentellt. Vilket i många fall tar år. Men ändå, när det erhållna resultatet är otillfredsställande, kan buffertgasen pumpas ut i sin helhet.

Procedur för att fylla förrådet

Efter att geologer har studerat en formation och bestämt att ett gaslager kan skapas på rätt plats, bygger gasproducenter ett ingenjörskomplex.

Moderna underjordiska gaslagringsanläggningar är det säkraste sättet att lagra gasreserver. Men dess frekventa läckor är ett stort problem för gasarbetare och miljöpartister, som anser att sådana fall är ett betydande problem för miljön. Och det händer också, som visas på bilden (en brand i en av de ungerska underjordiska gaslagringsanläggningarna är synlig på avstånd)

Och sedan börjar insprutningen av "blått" bränsle i den framtida underjordiska gaslagringsanläggningen, som tillförs från närmaste huvudrörledningen. Och det går till rengöringsplatsen, där alla typer av mekaniska föroreningar tas bort.

Rent bränsle tillförs mät- och mätpunkten. Och efter det, till kompressorbutiken, där kompression utförs - det här är namnet för att förbereda gas för pumpning till lagring. Det representerar en ökning av gastrycket till önskat värde.

Den transporteras sedan till gasdistributionsställen. Där det totala flödet delas upp i flera och tillförs olika tekniska linjer. Därifrån skickas den genom plymer till brunnar för injektion.

Under hela processen övervakar specialister ett antal parametrar, inklusive gastryck och temperatur, och produktiviteten för varje brunn.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon som bifogas nedan är tillägnad ämnet att skapa underjordiska gaslagringsanläggningar för att jämna ut den ojämna förbrukningen av bränsle som kommer att levereras av gasledningen Power of Siberia.

Underjordiska gaslagringsanläggningar är det mest tillförlitliga och lönsamma sättet att utjämna ojämn gasförbrukning och säkerställa en stabil tillgång i händelse av force majeure. Och det mest intressanta är att för detta behöver vi inte tacka det mänskliga geniet, utan naturen, som försiktigt skapade bergskikten som är lämpliga för detta.

Har du personligen deltagit i skapandet av underjordiska gaslagringsanläggningar och vill komplettera ovanstående material med användbar information? Eller märkt en diskrepans i fakta? Lämna dina kommentarer och kommentarer - feedbackblocket finns under artikeln.