Ako fungujú podzemné zásobníky plynu: vhodné spôsoby skladovania zemného plynu

Zdalo by sa, že znalosť toho, ako sú navrhnuté podzemné zásobníky plynu, nemá pre bežného užívateľa praktický význam.Ľudstvo je však príliš závislé na „modrom“ palive a naozaj si chceme byť istí, že nikdy nedôjde k prerušeniu jeho dodávok. nie je to tak?

A každého krajana môže upokojiť informácia o zásobníkoch plynu umiestnených pod zemou (PZP) – pokiaľ budú plné, nebudú problémy s dodávkami plynu. Prečítajte si viac o štruktúre úložiska a funkciách úložiska v našom článku.

Výstavba podzemných zásobníkov plynu

Ak majitelia súkromných domov používajú plyn na skladovanie plynu pre domáce potreby plynové nádrže, potom v celoštátnom meradle hovoríme o úplne iných možnostiach skladovania. Oficiálne sú teda podzemné zásobníky plynu komplexy inžinierskych stavieb, ktoré slúžia na vstrekovanie, skladovanie a čerpanie „modrého“ paliva. Pozostávajú z nadzemných a podzemných komponentov.

TO zem týkať sa:

• miesto rozvodu plynu, ktorý slúži na rozdelenie prúdu plynu do viacerých technologických procesov;
• kompresorovňakde sa palivo pripravuje (zvyšovaním tlaku) na vstrekovanie do vrtov;
• Zariadenia na čistenie plynu.

Pod zemou Komponenty PZP sú: studne, diela, nádrže. A posledný bod (kontajnery) je najzaujímavejší - to, ako je usporiadané samotné skladovanie plynu, závisí od toho, kde sa skladuje „modré“ palivo.

Moderné podzemné zásobníky plynu majú podobný vzhľad ako veľké továrne. Pretože na zabezpečenie vstrekovania/odberu paliva je potrebné použiť výkonný kompresor, čistiace a iné zariadenia. Ktoré obsluhujú stovky, ba až tisíce špecialistov

Revízia zásobníkov plynu

Pri rovnakej hmotnosti plyn zaberá oveľa väčšie plochy ako akékoľvek pevné látky. A keďže sa používa v obrovských množstvách, na uskladnenie sú potrebné rovnaké nádoby.

Navyše, odborníci pred storočím opustili skladovanie plynu v umelých nadzemných zásobníkoch.

Dôvodom je, že by to vyžadovalo:

• obsadiť rozsiahle oblasti planéty komplexmi na skladovanie nízkotlakového „modrého“ paliva;
• používať drahé a výbušné vysokotlakové plynové nádrže.

V dôsledku toho, aby sa neutralizovali vyššie uvedené negatívne aspekty, bola voľba urobená v prospech podzemných skladovacích zariadení, ktoré sa považujú za kontajnery umiestnené vo významnej hĺbke. Čo sa vo väčšine prípadov pohybuje od 300 do 1000 metrov. A palivo tam môžete skladovať v nádržiach vytvorených prírodou.

Celkovo sa inžinieri naučili úspešne používať 7 typov zásobníkov zemného plynu:

• vytvorené vo vodou nasýtených pórovitých formáciách;
• konzervované po výrobe uhľohydrátov, menovite plynu, oleja;
• tvorené v ložiskách kamennej soli;
• vytvorené v baniach;
• vytvorené v odolných permafrostových horninách;
• s nízkoteplotnou ľadovou škrupinou;
• vznikol po podzemných atómových výbuchoch.

Aj keď existuje veľa možností, iba prvé 4 spôsoby skladovania plynu sa líšia praktickosťou.Zvyšné možnosti nádrží sú vhodné len teoreticky.

Podzemný zásobník plynu Severný Stavropol je najväčší na svete a zásoby plynu v ňom uložené sú schopné uspokojiť ročný dopyt po palive v takej veľkej krajine, akou je Francúzsko. Keďže skladovacia plocha je až 680 km²

Dôvod, prečo sú zvyšné tri možnosti nepraktické, je nasledujúci:

• Plyn je možné skladovať v zamrznutých horninách, čoho dôkazom je niekoľko existujúcich zásobníkov v severných oblastiach planéty. Ich objemy sú však mimoriadne zanedbateľné, preto dnes nemajú žiadny priemyselný význam.
• Nádoby vytvorené podzemnými jadrovými výbuchmi sú celkom vhodné na skladovanie významných zásob plynu, čo už bolo experimentálne dokázané. Ide však o to, že silné zbrane boli testované mimo miesta, kde ľudia žili. Preto tam zvyčajne nie sú žiadni spotrebitelia ani komunálne služby.

V dôsledku toho sú tieto typy nádob jednoducho nevhodné na použitie.

Hoci sa podzemné zásobníky plynu nazývajú zásobníky, v skutočnosti nie je ochrana plynu ich primárnou úlohou. Keďže to, čo v nich je, slúži väčšinou na vyrovnávanie nerovností spotreby. Ktoré môžu byť denné, týždenné, sezónne. Len ako posledná možnosť sa vytvárajú zariadenia PZP na zmiernenie následkov okolností vyššej moci.

Ďalej podrobnejšie zvážime každú z možností skladovania plynu pod zemou.

Možnosť #1 - skladovanie vo vodou nasýtených formáciách

Skladovacie zariadenia v útvaroch nasýtených vodou sú navrhnuté tak, aby vyrovnávali vplyvy sezónnych nerovností pri používaní plynu. A tiež vytvárať strategické rezervy.

Dôležitým znakom návrhu takýchto skladovacích zariadení je minimálna ľudská účasť - najčastejšie vo fáze vytvárania studní potrebných na vstrekovanie plynu.

Mapa Ruska ukazuje, že podzemné zásobníky plynu sa nachádzajú v blízkosti hlavných plynovodov a veľkých obývaných oblastí. A to nie je náhoda, pretože zásobníky sú navrhnuté tak, aby zabezpečili stabilitu spotreby plynu, pre ktorú by mali byť v tesnej blízkosti veľkých objektov

Tieto nádoby sú vyhľadávané v artézskych útvaroch. Zásobníky plynu vznikajú tam, kde je horninová štruktúra priepustná a pórovitá. Zvyšnú kvapalinu odstráni plyn, ktorý ju stlačí a následne vytlačí.

Samotné takzvané palivové nádrže v skutočnosti takým nie sú. Presnejšie povedané, vôbec tam nie sú – slúžia ako úložný priestor dutiny v poréznych vrstvách. A celý postup vytvorenia zásobníka plynu pozostáva z vytesnenia časti vody na perifériu. Robia to preto, aby vytvorili priestor pre „modré“ palivo.

Vyššie opísaný postup je možné dokončiť len vtedy, ak k tomu prispieva viacero faktorov:

• Pórovitá priepustná vrstva je pokrytá kupolou (pokrývkou) z hornín nepriepustných pre plyny, čo sú zvyčajne stlačené íly.
• Zvodnená vrstva siaha od hraníc zásobníka desiatky kilometrov. A je ešte lepšie, ak má prístup na povrch. Všetko vyššie uvedené umožňuje plynu úspešne vytlačiť vodu vo formácii.
• Dĺžka kupoly je dostatočná na to, aby poskytovala schopnosť skladovať značné objemy plynu.
• Pórovitosť a priepustnosť horniny zabezpečuje prijateľnú kapacitu plynu a schopnosť uvoľňovať ho počas vývoja.

Ak nie je splnená aspoň jedna z podmienok, nebude možné vytvoriť podzemný sklad.

Princíp fungovania moderných podzemných zásobníkov je jednoduchý. Charakteristiky možno preskúmať na príklade veľkých podzemných zásobníkov plynu používaných na vyrovnávanie sezónnych nezrovnalostí.

Takže zvyčajne v teplej sezóne sa do nich čerpá požadované množstvo plynu. Čo sa začína odoberať až s nástupom vykurovacej sezóny. Navyše to nie je obrovské množstvo plynu, ktoré sa posiela do hlavného potrubia, ale priemerné množstvo, známe z prevádzkových skúseností v minulých zimách.

A ak náhle teplota prudko klesne a denná spotreba sa rádovo zvýši, potom veľký podzemný zásobník plynu stále nezvýši objem ťažby. A nedostatok pokryjú malé skladovacie zariadenia určené na vyrovnanie dennej a týždennej spotreby. Dôvodom je, že je jednoduchšie a rýchlejšie si z nich vybrať.

Za optimálne sa považujú kontajnery s rozlohou niekoľkých štvorcových kilometrov. S výškovým rozdielom medzi spodnou a vrchnou časťou kupoly do 10-15 metrov

Výhodou zariadení PZP v útvaroch nasýtených vodou je ich významná kapacita. Nevýhodou je, že geológovia pri štúdiu charakteristík zvodnenej vrstvy nemusia identifikovať alebo brať do úvahy niektoré dôležité faktory. V dôsledku toho bude úložisko nepoužiteľné.

A najhoršie je, že sa to často odhalí po obrovských investíciách do budovania nadzemnej a podzemnej infraštruktúry. Pomerne často sa vyskytujú aj menej významné problémy, z ktorých prevádzka podzemných zásobníkov plynu vo vodou nasýtených horninách je sprevádzaná značnými neplánovanými nákladmi.

Možnosť #2 - kontajnery po výrobe uhľovodíkov

Inžinierske komplexy, ktoré patria do tohto typu, slúžia na vyrovnávanie sezónnych výkyvov v spotrebe „modrého“ paliva. A tiež vytvárať strategické rezervy.

Podzemné zásobníky sú žiadané z dôvodu, že ich vytvorenie a prevádzka sú ekonomicky najrentabilnejšie. A obrovské nadzemné plynové nádrže (zobrazené na fotografii) sa používajú, ak nie je možné použiť hlavné plynovody z podzemných zásobníkov plynu. Okrem toho nádoby zobrazené na fotografii zvyčajne uchovávajú iba skvapalnený plyn

Konštrukcia skladovacích zariadení tohto typu je rovnaká ako v prípade analógov vytvorených vo vodou nasýtených formáciách. To znamená, že palivo je uložené v dutinách poréznych hornín.

Zariadenia PZP vytvorené v horninách, kde sa kedysi nachádzali uhľovodíky, sú najpočetnejšie na svete. Ich počet teda dosahuje významných 70%, dôvodom je množstvo výhod.

Patria sem: značná kapacita a úspory na kapitálových investíciách do prieskumu, vytvorenia infraštruktúry alebo aspoň jej časti, vrty - ťažba ropy a zemného plynu sa už v mieste vzniku takýchto podzemných zásobníkov plynu realizovala.

Malo by byť zrejmé, že zakopané plynové nádrže nie sú podzemné zásobníky. Keďže sú určené na riešenie úplne iných problémov. A pod zemou sa dostávajú len preto, aby v silných mrazoch zefektívnili odparovanie skvapalneného plynu. A to bez akýchkoľvek nákladov. A tiež podmienené podzemné umiestnenie plynových nádrží vám umožňuje ušetriť užitočný priestor niekde na vašom osobnom pozemku

Ale nádoby konzervované po výrobe uhľovodíkov nemožno nazvať ideálnymi.

Majú veľa nevýhod:

• problémy s tesnosťou starých vrtov - to platí najmä pre bývalé ropné polia;
• nedostatočná pórovitosť, priepustnosť hornín;
• zmiešavanie plynu so zvyškami oleja - čo niekedy vedie k značným stratám, pretože výslednú zmes už nemožno použiť.

A tiež plyn často vytvára nebezpečnú nečistotu vo forme sírovodíka v ropných poliach. Čo je škodlivé pre ľudské zdravie a tiež ničí všetky druhy oceľových konštrukcií, dokonca aj tie, ktoré súvisia s nehrdzavejúcou oceľou.

Prevádzka podzemných zásobníkov plynu založených na oblastiach vyčerpaných uhľovodíkových ložísk je možná vďaka skutočnosti, že plyn pri vstrekovaní vytláča zvyšnú ropu z požadovanej formácie. Okrem toho, podobne ako voda, má účinok stlačiteľnosti a mobility, čo uľahčuje úlohu usporiadania nádoby. Niekedy sa ropa pod tlakom plynu nevytlačí do skaly, ale stúpa na vrchol, čo sa stáva dodatočným zdrojom zisku.

Možnosť #3 - zásobníky v ložiskách kamennej soli

Takéto nádoby s plynom slúžia na vyrovnávanie denných a týždenných nerovností jeho používania a podieľajú sa aj na vyrovnávaní sezónneho. Skladovacie zariadenia v soľných formáciách navyše úspešne zvládajú úlohu záložného zdroja pre dôležitých spotrebiteľov.

Existujú len 2 populárne spôsoby skladovania plynu pod zemou. A to v priepustných poréznych vrstvách a kavernách vymývaných v soľných nánosoch. Prvá možnosť sa používa, keď potrebujete vytvoriť veľké úložisko, druhá - iba na riešenie miestnych problémov

Uvedené zariadenia PZP vznikajú vymývaním časti soľných ložísk, aby sa vytvorila dutina požadovanej veľkosti. Na tento účel sa na začiatku vyvŕta niekoľko studní, cez ktoré sa voda dodáva na dlhú dobu.

Opísaný postup je síce zdĺhavý a nákladný, ale vyplatí sa, keďže vtlačený zemný plyn sa skladuje bez strát. Dôvodom je, že soľné jaskyne sú vzduchotesné. Okrem toho majú účinok samoliečba — tektonické a iné trhliny rýchlo zarastajú soľnými nánosmi.

Výhodou výstavby takýchto podzemných zásobníkov plynu je, že potrebný objem paliva sa odoberá prakticky bez obmedzenia rýchlosti. Čo je niekoľkonásobne vyššie ako pri vykonávaní rovnakých operácií v kontajneroch iných typov. A tiež dôležitou výhodou zariadení PZP vybudovaných v soľných jaskyniach je vysoké percento ťažby plynu - jedno z najvyšších spomedzi všetkých typov.

Skala na skladovanie plynu by mala byť taká, ako je znázornené na fotografii. To znamená, že priepustné a majú dostatok priestoru na umiestnenie veľkého objemu paliva. Okrem toho by štruktúra formácie mala umožňovať ľahké vytesnenie zvyškov vody a oleja

Počet kaverien v soľných vrstvách však nepresahuje 2% z celkového počtu skladovacích zariadení.

Tento ukazovateľ ovplyvňuje množstvo negatívnych aspektov:

• Prítomnosť obrovského množstva slanej vody po vymytí jaskýň pre úsporu plynu. Výsledkom je, že ak v blízkosti nie je more alebo aspoň závody na spracovanie soli, nie je kam dať tekutinu. Čo je hlavným dôvodom malého množstva tohto druhu PZP.
• Zníženie užitočného objemu počas prevádzky. Tento jav je spôsobený vyparovaním soli v miestach s vyšším tlakom a akumuláciou, kde je nižší.
• Vzhľad nečistôt v plyne, ktoré sa často stávajú zvyškami kvapaliny, ktorá sa predtým používala na vymývanie jaskyne.
• Menšie objemy, čo neumožňuje vytvárať rezervy v dostatočnom množstve.

V dôsledku toho sa sklady soli zvyčajne používajú len tam, kde nie je možné použiť vyššie uvedené typy kontajnerov.

Možnosť #4 - PZP v banských dielach

Ich objemy sú zanedbateľné. Napriek tomu Švédi a Nóri skladujú časť svojich strategických zásob plynu práve v kontajneroch tohto typu.

PVC v banských dielach je jediným zásobníkom plynu kompletne vybaveným ľuďmi. V jednej z baní teda výbuchy vytvoria kontajner, ktorý je potom obložený oceľovými plechmi.

Takto vyzerajú soľné jaskyne používané na skladovanie plynu. Sú hermeticky uzavreté a spoľahlivé, ale majú obmedzené rozmery, a preto sú vhodné na vytváranie maloobjemových zariadení PZP. A to výlučne na riešenie lokálnych problémov. Napríklad v Rusku z 27 dnes používaných skladovacích zariadení sú iba 2 skladmi soli.

Prevádzkovať podzemné zásobníky plynu v opustených baniach je síce pre vysoké percento a mieru ťažby rentabilné, no ich počet sa v najbližšom období výrazne nezvýši. Dôvodom je, že opísané skladovacie priestory sú náročné na výstavbu. Pretože nie je vždy možné dosiahnuť úplnú tesnosť, čo vedie k významným stratám.

Stáva sa to preto, že počas prevádzky bane sa tam snažia dodať maximálne množstvo vzduchu. Prečo vzniká ventilačný systém s množstvom výstupov na povrch, ktoré nie je možné vždy utesniť pri usporiadaní skladu?

Výsledkom je, že dnes existuje len niekoľko úspešných príkladov realizácie myšlienky skladovania plynu v opustených baniach (vo Švédsku, Nórsku, Nemecku).

Sú skladovacie priestory vzduchotesné?

Úniky paliva sú bežné procesy, ktorým sa nedá vyhnúť. Pretože existuje príliš veľa dôvodov.

Pre pohodlie sú rozdelené do 3 kategórií:

• geologické;
• technologické;
• technické.

Do skupiny geologické dôvodov zahŕňajú heterogenitu krytu UGS, prítomnosť tektonických porúch, ako aj vlastnosti hydrodynamiky a geochémie. Napríklad plyn môže jednoducho migrovať cez formáciu a špecialisti to nijako neovplyvnia.

Technologické príčin patria medzi najčastejšie, keďže pri posudzovaní akýchkoľvek skutočností sa pravidelne vyskytujú chyby. Napríklad účinnosť hydrolapačov, zásoby plynu a prebiehajúce fyzikálne a chemické procesy.

Často sa na získanie požadovaných vrstiev používa vŕtanie studní. Jeho technológia sa navyše nelíši od podobných postupov pri pokuse dostať sa k ložiskám plynu a ropy

Technické dôvody sú najčastejšie spojené so stavom používaných vrtov, cez ktoré sa vháňa plyn.

Vlastnosti vytvárania podzemných zásobníkov plynu

V 95% prípadov sú vytvorené podzemné zásobníky vytláčanie vody plynom, zvyšky oleja z poréznych útvarov. Týmto spôsobom sa vytvárajú „nádoby“ na skladovanie „modrého“ paliva.

A najdôležitejšou vlastnosťou je, že objem plynu použitého na vytlačenie kvapalín nemožno následne použiť na dodávku spotrebiteľom. Jeho úlohou je zabrániť tomu, aby sa voda a zvyšky uhľovodíkov vrátili na svoje staré miesto. V opačnom prípade úložisko jednoducho prestane existovať.

To znamená, že špecifikovaný plyn je vyrovnávacej pamäte. Spravidla to nie je menej ako polovica celkového objemu čerpaného do podzemných zásobníkov plynu. A v niektorých prípadoch je 3-krát viac vyrovnávacieho plynu, ako je možné použiť na zásobovanie spotrebiteľov, čo je tzv aktívny.

Je zaujímavé, že množstvo vyrovnávacieho plynu sa nedá vopred vypočítať.To znamená, že všetko sa testuje výlučne experimentálne. Čo v mnohých prípadoch trvá roky. Ale napriek tomu, keď je získaný výsledok neuspokojivý, vyrovnávací plyn sa môže úplne odčerpať.

Postup pri plnení zásobníka

Po tom, čo geológovia preštudovali útvar a rozhodli, že na správnom mieste môže vzniknúť zásobník plynu, výrobcovia plynu postavia inžiniersky komplex.

Moderné podzemné zásobníky plynu sú najbezpečnejším spôsobom skladovania zásob plynu. No jeho časté úniky sú veľkým problémom pre plynárov a environmentalistov, ktorí takéto prípady považujú za značný problém pre životné prostredie. A tiež sa to stáva, ako je znázornené na fotografii (v diaľke je viditeľný požiar v jednom z maďarských podzemných zásobníkov plynu)

A potom začne vstrekovanie „modrého“ paliva do budúceho podzemného zásobníka plynu, ktorý je zásobovaný z najbližšieho hlavné potrubie. A ide na miesto čistenia, kde sa odstránia všetky druhy mechanických nečistôt.

Do meracieho a meracieho miesta sa dodáva čisté palivo. A potom do kompresorovne, kde sa vykonáva kompresia - to je názov pre prípravu plynu na prečerpanie do zásobníka. Predstavuje zvýšenie tlaku plynu na požadovanú hodnotu.

Následne sa prepravuje do distribučných miest plynu. Kde je celkový prietok rozdelený na niekoľko a dodávaný do rôznych technologických liniek. Odtiaľ sa posiela cez oblaky do studní na injekciu.

Počas celého procesu špecialisti sledujú množstvo parametrov vrátane tlaku a teploty plynu a produktivity každého vrtu.

Závery a užitočné video na túto tému

Nižšie priložené video je venované téme vytvárania podzemných zásobníkov plynu na vyrovnávanie nerovnomernej spotreby paliva, ktoré bude dodávať plynovod Power of Siberia.

Podzemné zásobníky plynu sú najspoľahlivejším a najziskovejším spôsobom, ako vyrovnať nerovnomernú spotrebu plynu a zabezpečiť jeho stabilnú dodávku v prípade zásahu vyššej moci. A najzaujímavejšie je, že za to musíme poďakovať nie ľudskému géniovi, ale prírode, ktorá prezieravo vytvorila horninové vrstvy vhodné na to.

Podieľali ste sa osobne na tvorbe podzemných zásobníkov plynu a chcete vyššie uvedený materiál doplniť o užitočné informácie? Alebo ste si všimli nezrovnalosť vo faktoch? Zanechajte svoje pripomienky a komentáre - blok spätnej väzby sa nachádza pod článkom.