Com funcionen les instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas: mètodes adequats per emmagatzemar gas natural

Sembla que el coneixement de com es dissenyen les instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas no té cap importància pràctica per a l'usuari mitjà.Però la humanitat depèn massa del combustible "blau" i realment volem estar segurs que mai no hi haurà interrupcions en el seu subministrament. No és així?

I tots els compatriotes poden estar tranquils amb la informació sobre les instal·lacions d'emmagatzematge de gas subterrànies (UGS): sempre que estiguin plenes, no hi haurà problemes amb el subministrament de gas. Llegiu més sobre l'estructura d'emmagatzematge i les funcions d'emmagatzematge al nostre article.

Construcció d'instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas

Si els propietaris de cases particulars utilitzen gas per emmagatzemar gas per a necessitats domèstiques dipòsits de gasolina, llavors a escala nacional estem parlant d'opcions d'emmagatzematge completament diferents. Així, oficialment, les instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas són complexos d'estructures d'enginyeria que serveixen per a la injecció, emmagatzematge i retirada de combustible "blau". Consten de components aeri i subterranis.

A terra relacionar:

• punt de distribució de gas, que serveix per distribuir el flux de gas en diversos processos tecnològics;
• botiga de compressorson es prepara el combustible (augmentant la pressió) per a la injecció als pous;
• Plantes depuradores de gasos.

Subterrani Els components de l'UGS són: pous, treballs, dipòsits. I l'últim punt (contenidors) és el més interessant: com s'organitza l'emmagatzematge de gas en si depèn d'on s'emmagatzema el combustible "blau".

Les instal·lacions d'emmagatzematge de gas subterrànies modernes són semblants en aparença a les grans fàbriques. Ja que per garantir la injecció/eliminació de combustible és necessari utilitzar un compressor potent, neteja i altres equips. Que és servit per centenars, o fins i tot milers d'especialistes

Revisió dels dipòsits d'emmagatzematge de gas

Amb el mateix pes, el gas ocupa àrees molt més grans que qualsevol sòlid. I com que s'utilitza en grans quantitats, es necessiten els mateixos contenidors per emmagatzemar-lo.

A més, els experts van abandonar l'emmagatzematge de gas en embassaments artificials sobre terra fa un segle.

El motiu és que això requeriria:

• ocupar grans àrees del planeta amb complexos per emmagatzemar combustible "blau" de baixa pressió;
• Utilitzeu dipòsits de gas d'alta pressió cars i explosius.

En conseqüència, per neutralitzar els aspectes negatius esmentats anteriorment, s'ha optat per les instal·lacions d'emmagatzematge subterrànies, que es consideren contenidors situats a una profunditat important. Que, en la majoria dels casos, oscil·la entre els 300 i els 1000 metres. I hi podeu emmagatzemar combustible en dipòsits creats per la natura.

En total, els enginyers han après a utilitzar amb èxit 7 tipus de dipòsits d'emmagatzematge de gas natural:

• format en formacions poroses saturades d'aigua;
• conservat després de la producció d'hidrats de carboni, és a dir, gas, petroli;
• format en dipòsits de sal gema;
• creat en el treball de les mines;
• creat en roques duradores de permafrost;
• amb una closca de gel a baixa temperatura;
• format després d'explosions atòmiques subterrànies.

Tot i que hi ha moltes opcions, només els 4 primers mètodes d'emmagatzematge de gas difereixen en la pràctica.La resta d'opcions de tancs només són adequades teòricament.

La instal·lació subterrània d'emmagatzematge de gas de North Stavropol és la més gran del món i les reserves de gas emmagatzemades són capaces de satisfer la demanda anual de combustible d'un país tan gran com França. Com que l'àrea d'emmagatzematge és de fins a 680 km²

La raó per la qual les tres opcions restants no són pràctiques és la següent:

• El gas es pot emmagatzemar en roques congelades, com ho demostren diverses instal·lacions d'emmagatzematge existents a les regions del nord del planeta. Però els seus volums són extremadament insignificants, per tant, avui dia no tenen cap importància industrial.
• Els contenidors formats per explosions nuclears subterrànies són bastant adequats per emmagatzemar importants reserves de gas, que ja s'ha demostrat experimentalment. Però la qüestió és que es van provar armes poderoses lluny d'on vivia la gent. Per tant, normalment no hi ha consumidors ni serveis públics.

Com a resultat, aquests tipus de contenidors són simplement inadequats per al seu ús.

Tot i que les instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas s'anomenen instal·lacions d'emmagatzematge, de fet, la conservació del gas no és la seva tasca principal. Ja que el que hi ha en ells s'utilitza principalment per suavitzar desnivells de consum. Que pot ser diari, setmanal, estacional. Només com a últim recurs es creen les instal·lacions UGS per mitigar les conseqüències de les circumstàncies de força major.

A continuació, considerarem amb més detall cadascuna de les opcions per emmagatzemar gas sota terra.

Opció 1: emmagatzematge en formacions saturades d'aigua

Les instal·lacions d'emmagatzematge en formacions saturades d'aigua estan dissenyades per anivellar els efectes de les desigualtats estacionals en l'ús del gas. I també per crear reserves estratègiques.

Una característica important del disseny d'aquestes instal·lacions d'emmagatzematge és la mínima participació humana, sovint en l'etapa de creació de pous necessaris per a la injecció de gas.

El mapa de Rússia mostra que les instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas es troben a prop dels principals gasoductes i grans àrees poblades. I això no és casual, ja que les instal·lacions d'emmagatzematge estan dissenyades per garantir l'estabilitat del consum de gas, per la qual cosa haurien d'estar molt a prop d'objectes grans.

Aquests recipients es busquen en formacions artesianes. Es creen instal·lacions d'emmagatzematge de gas on l'estructura de la roca és permeable i porosa. El líquid restant s'elimina pel gas, que el comprimeix i després l'extreu.

Els anomenats dipòsits d'emmagatzematge de combustible no ho són en realitat. Més precisament, no hi són en absolut: s'utilitzen com a espai d'emmagatzematge buits en capes poroses. I tot el procediment per crear una instal·lació d'emmagatzematge de gas consisteix a desplaçar part de l'aigua cap a la perifèria. Ho fan per crear espai per al combustible "blau".

El procediment descrit anteriorment només es pot completar si hi ha una sèrie de factors que hi contribueixen:

• La capa permeable porosa està coberta amb una cúpula (coberta) de roques impermeables al gas, que solen ser argiles comprimides.
• L'aqüífer s'estén des dels límits de l'emmagatzematge durant desenes de quilòmetres. I encara és millor si té accés a la superfície. Tot l'anterior permet que el gas esprémer amb èxit l'aigua de la formació.
• La longitud de la cúpula és suficient per proporcionar la capacitat d'emmagatzemar volums significatius de gas.
• La porositat i la permeabilitat de la roca garanteixen una capacitat de gas acceptable i la capacitat d'alliberar-lo durant el desenvolupament.

Si no es compleix almenys una de les condicions, serà impossible crear un magatzem subterrani.

El principi de funcionament de les modernes instal·lacions d'emmagatzematge subterrani és senzill. Les característiques es poden examinar utilitzant l'exemple de grans instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas utilitzats per suavitzar les irregularitats estacionals.

Per tant, normalment a l'estació càlida s'hi bombeja la quantitat necessària de gas. Que es comença a treure només amb l'inici de la temporada de calefacció. A més, no és una quantitat enorme de gas que s'envia a la canonada principal, sinó una quantitat mitjana, coneguda per l'experiència operativa dels hiverns passats.

I, si de sobte la temperatura baixa bruscament i el consum diari augmenta un ordre de magnitud, una gran instal·lació subterrània d'emmagatzematge de gas encara no augmentarà el volum de retirada. I l'escassetat es cobrirà amb petites instal·lacions d'emmagatzematge dissenyades per suavitzar el consum diari i setmanal. El motiu és que és més fàcil i ràpid seleccionar-los.

Els contenidors amb una àrea de diversos quilòmetres quadrats es consideren òptims. Amb una diferència d'alçada entre la part inferior i la part superior de la cúpula en uns 10-15 metres

L'avantatge de les instal·lacions UGS en formacions saturades d'aigua és la seva important capacitat. Un desavantatge és que els geòlegs, a l'hora d'estudiar les característiques de l'aqüífer, poden no identificar o tenir en compte algun factor important. Com a resultat, l'emmagatzematge serà inutilitzable.

I el pitjor és que sovint es revela després de grans inversions en la construcció d'infraestructures soterrades i soterrades. Molt sovint també hi ha problemes menys importants, a partir dels quals l'operació d'instal·lacions d'emmagatzematge de gas subterrànies en roques saturades d'aigua s'acompanya de costos no planificats importants.

Opció 2: contenidors després de la producció d'hidrocarburs

Els complexos d'enginyeria que pertanyen a aquest tipus serveixen per suavitzar les fluctuacions estacionals en el consum de combustible "blau". I també per crear reserves estratègiques.

Les instal·lacions d'emmagatzematge subterrani són demanades pel fet que la seva creació i explotació són les més rendibles econòmicament. I s'utilitzen grans dipòsits de gas sobre el sòl (que es mostren a la foto) si no és possible utilitzar gasoductes principals de les instal·lacions d'emmagatzematge de gas subterrànies. A més, els contenidors que es mostren a la foto solen emmagatzemar només gas liquat

El disseny d'instal·lacions d'emmagatzematge d'aquest tipus és el mateix que en el cas dels anàlegs creats en formacions saturades d'aigua. És a dir, el combustible s'emmagatzema en els buits de les roques poroses.

Les instal·lacions d'UGS creades a les roques on antigament es trobaven els hidrocarburs són les més abundants del món. Per tant, el seu nombre arriba a un 70% significatiu, la raó d'això és una sèrie d'avantatges.

Aquests inclouen: capacitat significativa i estalvis en inversions de capital en exploració, creació d'infraestructures o almenys una part d'aquesta, perforació - la producció de petroli i gas ja s'ha dut a terme al lloc de la creació d'aquestes instal·lacions d'emmagatzematge de gas subterrànies.

S'ha d'entendre que els dipòsits de gas enterrats no són instal·lacions d'emmagatzematge subterranis. Ja que estan dissenyats per resoldre problemes completament diferents. I acaben sota terra només per fer més eficient l'evaporació del gas liquat en les gelades severes. I sense cap cost. I també la col·locació subterrània condicional dels dipòsits de gasolina us permet estalviar espai útil en algun lloc de la vostra parcel·la personal

Però els contenidors conservats després de la producció d'hidrocarburs no es poden anomenar ideals.

Tenen molts inconvenients:

• problemes amb l'estanquitat dels pous antics, això és especialment cert per als antics jaciments de petroli;
• porositat insuficient, permeabilitat de les roques;
• barrejar gas amb residus de petroli, que de vegades comporta pèrdues importants, ja que la mescla resultant ja no es pot utilitzar.

I també, el gas sovint desenvolupa una impuresa perillosa en forma de sulfur d'hidrogen als jaciments de petroli. La qual cosa és perjudicial per a la salut humana, i també destrueix tot tipus d'estructures d'acer, fins i tot les relacionades amb l'acer inoxidable.

El funcionament d'instal·lacions d'emmagatzematge de gas subterrànies basades en zones de jaciments d'hidrocarburs esgotats és possible a causa del fet que el gas, quan s'injecta, desplaça el petroli restant de la formació desitjada. A més, com l'aigua, té l'efecte de compressibilitat i mobilitat, la qual cosa facilita la tasca de disposar el recipient. De vegades, el petroli sota pressió de gas no s'esprem a la roca, sinó que s'eleva a la part superior, la qual cosa es converteix en una font addicional de beneficis.

Opció 3: embassaments en dipòsits de sal gema

Aquests contenidors amb gas serveixen per suavitzar el desnivell diari i setmanal del seu ús, i també participen en l'anivellament del estacional. A més, les instal·lacions d'emmagatzematge en formacions de sal fan front amb èxit al paper de font de reserva per a consumidors importants.

Només hi ha dues maneres populars d'emmagatzemar gas sota terra. És a dir, en capes poroses permeables i cavernes rentades en dipòsits de sal. La primera opció s'utilitza quan necessiteu crear un emmagatzematge gran, la segona només per resoldre problemes locals

Les instal·lacions UGS especificades es creen rentant part dels dipòsits de sal per crear una cavitat de la mida requerida. Amb aquesta finalitat, inicialment es foren diversos pous, a través dels quals es subministra aigua durant un llarg període de temps.

Tot i que el procediment descrit és llarg i costós, es paga per si mateix, ja que el gas natural injectat s'emmagatzema sense pèrdues. El motiu és que les coves de sal són hermtiques. A més, tenen l'efecte autocuració — Les esquerdes tectòniques i altres es creixen ràpidament amb dipòsits de sal.

L'avantatge de construir aquestes instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas és que el volum de combustible necessari es retira pràcticament sense restriccions de velocitat. Que és diverses vegades més gran que quan es fan les mateixes operacions en contenidors d'altres tipus. I també un avantatge important de les instal·lacions UGS construïdes a les coves de sal és l'alt percentatge d'extracció de gas, un dels més alts entre tots els seus tipus.

La roca per a l'emmagatzematge de gas hauria de ser com es mostra a la foto. És a dir, permeable i disposar d'espai suficient per acollir un gran volum de combustible. A més, l'estructura de la formació ha de permetre un fàcil desplaçament de residus d'aigua i petroli

Però el nombre de cavernes en capes de sal no supera el 2% del nombre total d'instal·lacions d'emmagatzematge.

Aquest indicador es veu afectat per una sèrie d'aspectes negatius:

• Presència d'enormes quantitats d'aigua salada després de rentar les coves per estalviar gas. Com a resultat, si no hi ha mar a prop o almenys plantes de processament de sal, no hi ha on posar el líquid. Quina és la raó principal de la petita quantitat d'aquest tipus d'UGS?
• Reducció del volum útil durant el funcionament. Aquest fenomen és causat per l'evaporació de la sal en llocs amb major pressió i acumulació on és menor.
• L'aparició d'impureses en el gas, que sovint són les restes de líquid que abans s'utilitzaven per rentar la cova.
• Volums menors, que no permet crear reserves en quantitats suficients.

Com a resultat, les instal·lacions d'emmagatzematge de sal solen utilitzar-se només quan no és possible utilitzar els tipus d'envasos indicats anteriorment.

Opció núm. 4 - UGS en treballs miners

Els seus volums són insignificants. No obstant això, els suecs i noruecs emmagatzemen part de les seves reserves estratègiques de gas en contenidors d'aquest tipus.

El PVC a les mines és l'única instal·lació d'emmagatzematge de gas completament equipada per humans. Així, en una de les mines, les explosions creen un contenidor, que després es recobreix amb làmines d'acer.

Així són les cavernes de sal que s'utilitzaven per emmagatzemar gas. Estan tancats hermèticament i fiables, però tenen dimensions limitades i, per tant, són adequats per crear instal·lacions UGS de petit volum. I exclusivament per resoldre problemes locals. Per exemple, a Rússia, de les 27 instal·lacions d'emmagatzematge que s'utilitzen actualment, només 2 són emmagatzematge de sal.

Tot i que és rendible operar instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas en mines abandonades a causa de l'alt percentatge i taxa de retirada, el seu nombre no augmentarà significativament en un futur proper. El motiu és que les instal·lacions d'emmagatzematge descrites són difícils de construir. Com que no sempre és possible aconseguir una estanquitat completa, la qual cosa comporta pèrdues importants.

Això passa pel fet que durant l'explotació de la mina intenten subministrar-hi la màxima quantitat d'aire. Per què es crea un sistema de ventilació amb moltes sortides a la superfície, que no sempre es poden segellar a l'hora d'organitzar un magatzem?

Com a resultat, avui només hi ha uns quants exemples d'èxit d'implementació de la idea d'emmagatzemar gas a les mines abandonades (a Suècia, Noruega, Alemanya).

Les instal·lacions d'emmagatzematge són hermtiques?

Les fuites de combustible són processos habituals que no es poden evitar. Perquè hi ha massa raons.

Per comoditat, es divideixen en 3 categories:

• geològic;
• tecnològic;
• tècnica.

Al grup geològic raons inclouen l'heterogeneïtat de la coberta UGS, la presència de falles tectòniques, així com característiques de la hidrodinàmica i la geoquímica. Per exemple, el gas simplement pot migrar a través de la formació, i els especialistes no hi influiran de cap manera.

Tecnològic causes es troben entre les més freqüents, ja que es produeixen errors regularment a l'hora d'avaluar qualsevol fet. Per exemple, l'eficàcia de les hidrotrampes, les reserves de gas i els processos físics i químics en curs.

Sovint, la perforació de pous s'utilitza per arribar a les capes desitjades. A més, la seva tecnologia no és diferent dels procediments similars quan s'intenta arribar als jaciments de gas i petroli

Motius tècnics s'associen més sovint amb l'estat dels pous utilitzats, a través dels quals s'injecta gas.

Característiques de la creació d'instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas

En el 95% dels casos es creen magatzems subterranis esprémer l'aigua amb gas, residus d'oli de formacions poroses. D'aquesta manera es creen “contenidors” per emmagatzemar combustible “blau”.

I la característica més important és que el volum de gas utilitzat per extreure líquids no es pot utilitzar posteriorment per al lliurament als consumidors. La seva tasca és evitar que l'aigua i els residus d'hidrocarburs tornin al seu antic lloc. En cas contrari, el dipòsit simplement deixarà d'existir.

És a dir, el gas especificat és tampó. Per regla general, no és menys de la meitat del volum total bombejat a les instal·lacions d'emmagatzematge de gas subterrànies. I en alguns casos, hi ha 3 vegades més gas amortidor que el que es pot utilitzar per al subministrament als consumidors, que s'anomena actiu.

És interessant que la quantitat de gas tampó no es pugui calcular per endavant.És a dir, tot es prova exclusivament experimentalment. Que en molts casos porta anys. Però tot i així, quan el resultat obtingut no és satisfactori, el gas tampó es pot bombejar completament.

Procediment per omplir l'emmagatzematge

Després que els geòlegs hagin estudiat una formació i hagin decidit que es pot crear una instal·lació d'emmagatzematge de gas al lloc adequat, els productors de gas construeixen un complex d'enginyeria.

Les modernes instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas són la manera més segura d'emmagatzemar les reserves de gas. Però les seves freqüents fuites són un gran problema per als treballadors del gas i els ecologistes, que consideren que aquests casos són un problema important per al medi ambient. I també passa, com es mostra a la foto (un incendi en una de les instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas hongaresos és visible a la distància)

I llavors comença la injecció de combustible "blau" a la futura instal·lació subterrània d'emmagatzematge de gas, que es subministra des del més proper. canonada principal. I va al lloc de neteja, on s'eliminen tot tipus d'impureses mecàniques.

Es subministra combustible net al punt de mesura i mesura. I després d'això, a la botiga de compressors, on es duu a terme la compressió, aquest és el nom de la preparació de gas per bombar-lo a l'emmagatzematge. Representa un augment de la pressió del gas fins al valor desitjat.

Després es transporta als punts de distribució de gas. On el cabal total es divideix en diversos i es subministra a diferents línies tecnològiques. Des d'allà s'envia a través de plomalls als pous per a la injecció.

Durant tot el procés, els especialistes controlen una sèrie de paràmetres, com ara la pressió i la temperatura del gas, i la productivitat de cada pou.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El vídeo adjunt a continuació està dedicat al tema de la creació d'instal·lacions d'emmagatzematge de gas subterrànies per suavitzar el consum desigual de combustible que subministrarà el gasoducte Power of Siberia.

Les instal·lacions subterrànies d'emmagatzematge de gas són la forma més fiable i rendible d'anivellar el consum desigual de gas i garantir el seu subministrament estable en cas de força major. I el més interessant és que per això hem d'agrair no el geni humà, sinó la natura, que amb prudència va crear les capes de roca adequades per a això..

Heu participat personalment en la creació d'emmagatzematge subterrani de gas i voleu complementar el material anterior amb informació útil? O heu notat una discrepància en els fets? Deixeu les vostres observacions i comentaris: el bloc de comentaris es troba a sota de l'article.