Hvordan underjordiske gasslagre fungerer: egnede metoder for lagring av naturgass

Det ser ut til at kunnskap om hvordan underjordiske gasslagre er utformet ikke har noen praktisk betydning for den gjennomsnittlige brukeren.Men menneskeheten er for avhengig av "blått" drivstoff, og vi vil virkelig være sikre på at det aldri vil være noen avbrudd i forsyningen. Er det ikke riktig?

Og enhver landsmann kan bli beroliget av informasjonen om gasslagre som ligger under jorden (UGS) - så lenge de er fulle, vil det ikke være problemer med gassforsyningen. Les mer om lagringsstrukturen og lagringsfunksjonene i artikkelen vår.

Bygging av underjordiske gasslagre

Hvis eiere av private hus bruker gass til å lagre gass til husholdningsbehov gasstanker, da snakker vi i nasjonal målestokk om helt andre lagringsmuligheter. Offisielt er underjordiske gasslagre komplekser av ingeniørstrukturer som tjener til injeksjon, lagring og uttak av "blått" drivstoff. De består av over- og underjordiske komponenter.

TIL bakke relatere:

• gassdistribusjonspunkt, som tjener til å distribuere gassstrømmen i flere teknologiske prosesser;
• kompressor butikkhvor drivstoff forberedes (ved å øke trykket) for injeksjon i brønner;
• Gassrenseanlegg.

Underjordisk UGS-komponenter er: brønner, arbeider, tanker. Og det siste punktet (beholdere) er det mest interessante - hvordan selve gasslagringen er ordnet, avhenger av hvor det "blå" drivstoffet er lagret.

Moderne underjordiske lagringsanlegg for gass ligner i utseende på store fabrikker. Siden for å sikre drivstoffinnsprøytning/fjerning er det nødvendig å bruke kraftig kompressor, rengjøring og annet utstyr. Som betjenes av hundrevis, eller til og med tusenvis av spesialister

Gjennomgang av gasslagertanker

Med samme vekt opptar gass mye større områder enn noen faste stoffer. Og siden den brukes i enorme mengder, trengs de samme beholderne for å lagre den.

Dessuten forlot eksperter gasslagring i menneskeskapte overjordiske reservoarer for et århundre siden.

Grunnen er at dette vil kreve:

• okkupere store områder av planeten med komplekser for lagring av lavtrykks "blått" drivstoff;
• bruke dyre og eksplosive høytrykks gasstanker.

Som et resultat, for å nøytralisere de negative aspektene som er oppført ovenfor, ble valget gjort til fordel for underjordiske lageranlegg, og disse anses å være containere plassert på et betydelig dyp. Som i de fleste tilfeller varierer fra 300 til 1000 meter. Og du kan lagre drivstoff der i tanker skapt av naturen.

Totalt har ingeniører lært å bruke 7 typer lagringstanker for naturgass:

• dannet i vannmettede porøse formasjoner;
• konservert etter produksjon av karbohydrater, nemlig gass, olje;
• dannet i steinsaltforekomster;
• skapt i driften av gruver;
• skapt i holdbare permafrostbergarter;
• med et lavtemperatur-iskall;
• dannet etter underjordiske atomeksplosjoner.

Selv om det er mange alternativer, er det bare de første 4 metodene for gasslagring som er forskjellig i praktiske forhold.De resterende tankalternativene er kun egnet teoretisk.

North Stavropol underjordiske gasslagringsanlegg er det største i verden, og gassreservene som er lagret der er i stand til å dekke det årlige drivstoffbehovet til et så stort land som Frankrike. Siden lagerarealet er på hele 680 km²

Grunnen til at de resterende tre alternativene er upraktiske er som følger:

• Gass kan lagres i frosne bergarter, noe som fremgår av flere eksisterende lagringsanlegg i de nordlige delene av planeten. Men volumene deres er ekstremt ubetydelige, derfor har de ingen industriell betydning i dag.
• Beholdere dannet av underjordiske atomeksplosjoner er ganske egnet for å lagre betydelige gassreserver, noe som allerede er bevist eksperimentelt. Men poenget er at kraftige våpen ble testet bort fra der folk bodde. Derfor er det vanligvis ingen forbrukere eller verktøy der.

Som et resultat er disse typer beholdere rett og slett uegnet for bruk.

Selv om underjordiske lagringsanlegg for gass kalles lagringsanlegg, er gassbevaring faktisk ikke deres primære oppgave. Siden det som er i dem for det meste brukes til å jevne ut ujevnheter i forbruket. Som kan være daglig, ukentlig, sesongbasert. Kun som en siste utvei opprettes UGS-anlegg for å dempe konsekvensene av force majeure-omstendigheter.

Deretter vil vi vurdere mer detaljert hvert av alternativene for lagring av gass under jorden.

Alternativ #1 - lagring i vannmettede formasjoner

Lagringsanlegg i vannmettede formasjoner er designet for å utjevne effekten av sesongmessige ujevnheter i gassbruk. Og også for å skape strategiske reserver.

Et viktig trekk ved utformingen av slike lagringsanlegg er den minimale menneskelige deltakelsen - oftest på stadiet for å lage brønner som er nødvendige for gassinjeksjon.

Kartet over Russland viser at underjordiske gasslagre ligger nær hovedgassrørledninger og store befolkede områder. Og dette er ingen tilfeldighet, siden lagringsanlegg er designet for å sikre stabilitet i gassforbruket, for hvilket de bør være i nærheten av store gjenstander

Disse beholderne søkes etter i artesiske formasjoner. Det lages gasslagre der bergstrukturen er permeabel og porøs. Den gjenværende væsken fjernes med gass, som komprimerer den og deretter presser den ut.

De såkalte drivstofflagringstankene i seg selv er faktisk ikke slike. Mer presist er de ikke der i det hele tatt - de brukes som lagringsplass hulrom i porøse lag. Og hele prosedyren for å lage et gasslagringsanlegg består i å forskyve en del av vannet til periferien. Dette gjør de for å skape plass til «blått» drivstoff.

Prosedyren beskrevet ovenfor kan bare fullføres hvis en rekke faktorer bidrar til dette:

• Det porøse permeable laget er dekket med en kuppel (hette) av gass-ugjennomtrengelige bergarter, som vanligvis er komprimerte leire.
• Akviferen strekker seg fra grensene til lagringsanlegget i flere titalls kilometer. Og det er enda bedre hvis den har tilgang til overflaten. Alt det ovennevnte gjør at gassen klarer å presse ut vannet i formasjonen.
• Lengden på kuppelen er tilstrekkelig til å gi mulighet til å lagre betydelige gassvolumer.
• Bergartens porøsitet og permeabilitet sikrer akseptabel gasskapasitet og evne til å frigjøre den under utvikling.

Hvis minst en av betingelsene ikke er oppfylt, vil det være umulig å lage et underjordisk lager.

Driftsprinsippet for moderne underjordiske lagringsanlegg er enkelt. Funksjonene kan undersøkes ved å bruke eksemplet med store underjordiske gasslagre som brukes til å jevne ut sesongmessige uregelmessigheter.

Så vanligvis i den varme årstiden pumpes den nødvendige mengden gass inn i dem. Som begynner å bli tatt bort først med begynnelsen av fyringssesongen. Dessuten er det ikke en enorm mengde gass som sendes inn i hovedrøret, men en gjennomsnittlig gass, kjent fra driftserfaring i tidligere vintre.

Og hvis temperaturen plutselig synker kraftig og det daglige forbruket blir en størrelsesorden høyere, vil et stort underjordisk gasslager fortsatt ikke øke volumet av uttak. Og mangelen skal dekkes av små lageranlegg designet for å jevne ut daglig og ukentlig forbruk. Grunnen er at det er enklere og raskere å velge fra dem.

Containere med et areal på flere kvadratkilometer anses som optimale. Med en høydeforskjell mellom bunnen og toppen av kuppelen innenfor 10-15 meter

Fordelen med UGS-anlegg i vannmettede formasjoner er deres betydelige kapasitet. En ulempe er at geologer, når de studerer egenskapene til akviferen, kanskje ikke identifiserer eller tar hensyn til en viktig faktor. Som et resultat vil lagringen være ubrukelig.

Og det verste er at dette ofte avsløres etter enorme investeringer i bygging av over- og underjordisk infrastruktur. Ganske ofte er det også mindre betydelige problemer, hvorfra driften av underjordiske gasslagre i vannmettede bergarter er ledsaget av betydelige ikke-planlagte kostnader.

Alternativ #2 - containere etter hydrokarbonproduksjon

Tekniske komplekser som tilhører denne typen tjener til å jevne ut sesongmessige svingninger i forbruket av "blått" drivstoff. Og også for å skape strategiske reserver.

Underjordiske lagringsanlegg er etterspurt på grunn av at etableringen og driften av dem er de mest økonomisk lønnsomme. Og enorme overjordiske gasstanker (vist på bildet) brukes hvis det ikke er mulig å bruke hovedgassrørledninger fra underjordiske gasslagre. I tillegg lagrer beholderne vist på bildet vanligvis bare flytende gass

Utformingen av lagringsanlegg av denne typen er den samme som i tilfelle av analoger laget i vannmettede formasjoner. Det vil si at drivstoffet lagres i hulrommene til porøse bergarter.

UGS-anlegg laget i bergarter der hydrokarboner en gang var lokalisert, er de mest tallrike i verden. Så antallet når betydelige 70%, årsaken til dette er en rekke fordeler.

Disse inkluderer: betydelig kapasitet og besparelser på kapitalinvesteringer i leting, etablering av infrastruktur eller i det minste deler av den, boring - olje- og gassproduksjon er allerede utført på stedet for opprettelsen av slike underjordiske gasslagre.

Det skal forstås at nedgravde gasstanker ikke er underjordiske lagringsanlegg. Siden de er designet for å løse helt andre problemer. Og de havner under jorden bare for å gjøre fordampningen av flytende gass mer effektiv i streng frost. Og uten kostnader. Og også den betingede underjordiske plasseringen av gasstanker lar deg spare nyttig plass et sted på din personlige tomt

Men beholdere konservert etter hydrokarbonproduksjon kan ikke kalles ideelle.

De har mange ulemper:

• problemer med tettheten til gamle brønner - dette gjelder spesielt for tidligere oljefelt;
• utilstrekkelig porøsitet, permeabilitet av bergarter;
• blanding av gass med oljerester - noe som noen ganger fører til betydelige tap, siden den resulterende blandingen ikke lenger kan brukes.

Dessuten utvikler gass ofte en farlig urenhet i form av hydrogensulfid i oljefelt. Som er skadelig for menneskers helse, og også ødelegger alle slags stålkonstruksjoner, også de som er relatert til rustfritt stål.

Drift av underjordiske gasslagre basert på områder med utarmet hydrokarbonavsetning er mulig på grunn av det faktum at gass, når den injiseres, fortrenger den gjenværende oljen fra ønsket formasjon. I tillegg, som vann, har det effekten av komprimerbarhet og mobilitet, noe som letter oppgaven med å arrangere beholderen. Noen ganger blir olje under gasstrykk ikke presset inn i fjellet, men stiger til toppen, noe som blir en ekstra kilde til profitt.

Alternativ #3 - reservoarer i steinsaltforekomster

Slike beholdere med gass tjener til å jevne ut den daglige og ukentlige ujevnheten i bruken, og deltar også i å utjevne den sesongmessige. I tillegg takler lagringsanlegg i saltformasjoner rollen som backupkilde for viktige forbrukere.

Det er bare 2 populære måter å lagre gass under jorden på. Nemlig i permeable porøse lag og huler vasket ut i saltforekomster. Det første alternativet brukes når du trenger å lage et stort lager, det andre - bare for å løse lokale problemer

De spesifiserte UGS-fasilitetene opprettes ved å vaske ut deler av saltforekomstene for å lage et hulrom av ønsket størrelse. For dette formålet bores det i utgangspunktet flere brønner, gjennom hvilke vann tilføres over lang tid.

Selv om den beskrevne prosedyren er lang og kostbar, betaler den seg selv, siden den injiserte naturgassen lagres uten tap. Årsaken er at salthulene er lufttette. I tillegg har de effekten selv helbreding — tektoniske og andre sprekker blir raskt gjengrodd med saltavleiringer.

Fordelen med å bygge slike underjordiske gasslagre er at nødvendig volum av drivstoff trekkes ut nesten uten hastighetsbegrensninger. Noe som er flere ganger høyere enn når man utfører samme operasjoner i containere av andre typer. Og også en viktig fordel med UGS-anlegg bygget i salthuler er den høye prosentandelen av gassutvinning - en av de høyeste blant alle dens typer.

Berget for gasslagring skal være som vist på bildet. Det vil si, gjennomtrengelig og har nok plass til å romme et stort volum drivstoff. I tillegg skal formasjonens struktur tillate enkel fortrengning av vann og oljerester

Men antall huler i saltlag overstiger ikke 2 % av det totale antallet lagringsanlegg.

Denne indikatoren påvirkes av en rekke negative aspekter:

• Tilstedeværelse av enorme mengder saltvann etter å ha vasket ut hulene for å spare gass. Som et resultat, hvis det ikke er hav i nærheten eller i det minste saltbehandlingsanlegg, er det ingen steder å sette væsken. Hva er hovedårsaken til den lille mengden av denne typen UGS.
• Reduksjon av nyttig volum under drift. Dette fenomenet er forårsaket av fordampning av salt på steder med høyere trykk og akkumulering hvor det er lavere.
• Utseendet til urenheter i gassen, som ofte blir til rester av væske som tidligere ble brukt til å vaske ut hulen.
• Mindre volumer, som ikke tillater å opprette reserver i tilstrekkelige mengder.

Som et resultat brukes saltlagringsanlegg vanligvis bare der det ikke er mulig å bruke beholderne som er oppført ovenfor.

Alternativ #4 - UGS i gruvedrift

Volumene deres er ubetydelige. Likevel lagrer svenskene og nordmenn deler av sine strategiske gassreserver i containere av nettopp denne typen.

PVC i gruvedrift er det eneste gasslagringsanlegget fullt utstyrt av mennesker. Så i en av gruvene skaper eksplosjoner en beholder, som deretter er foret med stålplater.

Slik ser salthuler som brukes til å lagre gass ut. De er hermetisk forseglet og pålitelige, men har begrensede dimensjoner og er derfor egnet for å lage små volum UGS-anlegg. Og utelukkende for å løse lokale problemer. For eksempel, i Russland, av 27 lagringsanlegg som er i bruk i dag, er det bare 2 som er saltlagre.

Selv om det er lønnsomt å drive underjordiske gasslagre i forlatte gruver på grunn av den høye prosenten og uttakshastigheten, vil ikke antallet øke nevneverdig i nær fremtid. Årsaken er at de beskrevne lageranleggene er vanskelige å bygge. Siden det ikke alltid er mulig å oppnå fullstendig tetthet, noe som fører til betydelige tap.

Dette skjer på grunn av det faktum at under driften av gruven prøver de å tilføre maksimal luftmengde der. Hvorfor lages det et ventilasjonsanlegg med mange utganger til overflaten, som ikke alltid kan tettes ved tilrettelegging av lager?

Som et resultat er det i dag bare noen få vellykkede eksempler på implementering av ideen om å lagre gass i forlatte gruver (i Sverige, Norge, Tyskland).

Er oppbevaringsfasilitetene lufttette?

Drivstofflekkasjer er vanlige prosesser som ikke kan unngås. For det er for mange grunner.

For enkelhets skyld er de delt inn i 3 kategorier:

• geologisk;
• teknologisk;
• teknisk.

Til gruppen geologisk grunner inkluderer heterogeniteten til UGS-dekning, tilstedeværelsen av tektoniske forkastninger, samt egenskaper ved hydrodynamikk og geokjemi. For eksempel kan gass ganske enkelt migrere gjennom formasjonen, og spesialister vil ikke påvirke dette på noen måte.

Teknologisk fører til er blant de vanligste siden det jevnlig oppstår feil ved vurdering av fakta. For eksempel effektiviteten til hydrofeller, gassreserver og pågående fysiske og kjemiske prosesser.

Ofte brukes borebrønner for å komme til de ønskede lagene. Dessuten er teknologien ikke forskjellig fra lignende prosedyrer når du prøver å komme til gass- og oljeforekomster

Tekniske årsaker er oftest forbundet med tilstanden til brønnene som brukes, gjennom hvilke gass injiseres.

Funksjoner ved å lage underjordiske gasslagre

I 95 % av tilfellene opprettes underjordiske lagerfasiliteter å presse ut vann med gass, oljerester fra porøse formasjoner. På denne måten lages "beholdere" for lagring av "blått" drivstoff.

Og den viktigste egenskapen er at volumet av gass som brukes til å presse ut væsker senere ikke kan brukes til levering til forbrukere. Dens oppgave er å forhindre at vann og hydrokarbonrester kommer tilbake til sitt gamle sted. Ellers vil depotet rett og slett slutte å eksistere.

Det vil si at den angitte gassen er buffer. Som regel er det ikke mindre enn halvparten av det totale volumet som pumpes inn i underjordiske gasslagre. Og i noen tilfeller er det 3 ganger mer buffergass enn det som kan brukes til forsyning til forbrukere, som kalles aktiv.

Det er interessant at mengden buffergass ikke kan beregnes på forhånd.Det vil si at alt testes utelukkende eksperimentelt. Noe som i mange tilfeller tar år. Men likevel, når det oppnådde resultatet er utilfredsstillende, kan buffergassen pumpes ut i sin helhet.

Prosedyre for fylling av lageret

Etter at geologer har studert en formasjon og bestemt at et gasslager kan opprettes på rett sted, bygger gassprodusenter et ingeniørkompleks.

Moderne underjordiske gasslagre er den sikreste måten å lagre gassreserver på. Men dens hyppige lekkasjer er et stort problem for gassarbeidere og miljøvernere, som anser slike saker som et betydelig problem for miljøet. Og det skjer også, som vist på bildet (en brann i et av de ungarske underjordiske gasslagrene er synlig i det fjerne)

Og så begynner injeksjonen av "blått" drivstoff i det fremtidige underjordiske gasslageranlegget, som forsynes fra nærmeste hovedrørledningen. Og det går til rengjøringsstedet, hvor alle slags mekaniske urenheter fjernes.

Det tilføres rent drivstoff til måle- og målepunktet. Og etter det, til kompressorbutikken, hvor kompresjon utføres - dette er navnet for å forberede gass for pumping til lagring. Det representerer en økning i gasstrykket til ønsket verdi.

Den fraktes deretter til gassdistribusjonspunkter. Hvor den totale strømmen deles i flere og tilføres ulike teknologiske linjer. Derfra sendes det gjennom skyer til brønner for injeksjon.

Gjennom hele prosessen overvåker spesialister en rekke parametere, inkludert gasstrykk og temperatur, og produktiviteten til hver brønn.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Videoen vedlagt nedenfor er dedikert til temaet å lage underjordiske gasslagre for å jevne ut det ujevne forbruket av drivstoff som vil bli levert av gassrørledningen Power of Siberia.

Underjordiske gasslagre er den mest pålitelige og lønnsomme måten å utjevne ujevnt gassforbruk og sikre stabil forsyning i tilfelle force majeure. Og det mest interessante er at for dette må vi ikke takke det menneskelige geni, men naturen, som med omhu skapte berglagene som var egnet for dette.

Har du personlig deltatt i opprettelsen av underjordiske gasslagre og ønsker å supplere materialet ovenfor med nyttig informasjon? Eller merket et avvik i fakta? Legg igjen kommentarer og kommentarer - tilbakemeldingsblokken ligger under artikkelen.