Kuinka maanalaiset kaasuvarastot toimivat: sopivat menetelmät maakaasun varastointiin

Vaikuttaa siltä, ​​että tiedolla maanalaisten kaasuvarastojen suunnittelusta ei ole käytännön merkitystä keskivertokäyttäjälle.Mutta ihmiskunta on liian riippuvainen "sinisestä" polttoaineesta, ja haluamme todella olla varmoja, ettei sen toimituksessa tule koskaan keskeytyksiä. Eikö se ole oikein?

Ja jokaisen maanmiehensä voi rauhoittaa tiedot maanalaisista kaasuvarastoista (UGS) - niin kauan kuin ne ovat täynnä, kaasun toimituksissa ei ole ongelmia. Lue lisää säilytysrakenteesta ja säilytysominaisuuksista artikkelistamme.

Maanalaisten kaasuvarastojen rakentaminen

Jos yksityistalojen omistajat käyttävät kaasua kaasun varastointiin kotitalouksien tarpeisiin kaasusäiliöt, niin kansallisessa mittakaavassa puhumme täysin erilaisista säilytysvaihtoehdoista. Siten virallisesti maanalaiset kaasuvarastot ovat teknisten rakenteiden komplekseja, jotka palvelevat "sinisen" polttoaineen ruiskuttamista, varastointia ja poistamista. Ne koostuvat maanpäällisistä ja maanalaisista komponenteista.

TO maahan liittyä:

• kaasun jakelupiste, joka jakaa kaasuvirran useisiin teknologisiin prosesseihin;
• kompressoriliikejossa polttoaine valmistetaan (painetta lisäämällä) ruiskutettavaksi kaivoihin;
• Kaasunpuhdistuslaitokset.

Maanalainen UGS-komponentit ovat: kaivot, työpaikat, säiliöt. Ja viimeinen kohta (säiliöt) on mielenkiintoisin - kuinka itse kaasuvarasto on järjestetty, riippuu siitä, missä "sininen" polttoaine varastoidaan.

Nykyaikaiset maanalaiset kaasuvarastot muistuttavat ulkonäöltään suuria tehtaita. Koska polttoaineen ruiskutuksen/poiston varmistamiseksi on välttämätöntä käyttää tehokasta kompressoria, puhdistusta ja muita laitteita. Sitä palvelevat sadat tai jopa tuhannet asiantuntijat

Katsaus kaasusäiliöihin

Samalla painolla kaasu vie paljon suurempia alueita kuin mikään kiinteä aine. Ja koska sitä käytetään valtavia määriä, sen säilyttämiseen tarvitaan samoja astioita.

Lisäksi asiantuntijat luopuivat kaasun varastoinnista ihmisen rakentamissa maanpäällisissä altaissa sata vuotta sitten.

Syynä on, että tämä vaatisi:

• miehittää valtavia alueita planeetalla komplekseilla matalapaineisen "sinisen" polttoaineen varastointiin;
• käyttää kalliita ja räjähtäviä korkeapaineisia kaasusäiliöitä.

Tämän seurauksena edellä lueteltujen kielteisten näkökohtien neutraloimiseksi valittiin maanalaiset varastotilat, joiden katsotaan olevan merkittävällä syvyydellä sijaitsevia kontteja. Joka useimmissa tapauksissa vaihtelee 300 - 1000 metristä. Ja siellä voi säilyttää polttoainetta luonnon luomissa säiliöissä.

Kaiken kaikkiaan insinöörit ovat oppineet käyttämään 7 tyyppistä maakaasusäiliötä:

• muodostuu vedellä kyllästetyissä huokoisissa muodostelmissa;
• säilötyt hiilihydraattien, nimittäin kaasun, öljyn, tuotannon jälkeen;
• muodostunut kivisuolaesiintymissä;
• luotu kaivostoiminnassa;
• luotu kestävistä ikiroutakivistä;
• matalan lämpötilan jääkuorella;
• muodostui maanalaisten atomiräjähdysten jälkeen.

Vaikka vaihtoehtoja on monia, vain ensimmäiset 4 kaasun varastointimenetelmää eroavat käytännöllisyydestä.Loput säiliövaihtoehdot ovat sopivia vain teoreettisesti.

Pohjois-Stavropolin maanalainen kaasuvarasto on maailman suurin ja siellä varastoidut kaasuvarastot pystyvät tyydyttämään Ranskan kaltaisen suuren maan vuotuisen polttoainetarpeen. Koska varastotilaa on peräti 680 km²

Syy siihen, miksi loput kolme vaihtoehtoa ovat epäkäytännöllisiä, on seuraava:

• Kaasua voidaan varastoida jäätyviin kiviin, mistä ovat osoituksena useat olemassa olevat varastot planeetan pohjoisilla alueilla. Mutta niiden määrät ovat erittäin merkityksettömiä, joten niillä ei ole nykyään teollista merkitystä.
• Maanalaisissa ydinräjähdyksissä muodostuneet säiliöt ovat varsin sopivia merkittävien kaasuvarantojen varastointiin, mikä on jo kokeellisesti todistettu. Mutta pointti on, että tehokkaita aseita testattiin ihmisten asuinpaikan ulkopuolella. Siksi siellä ei yleensä ole kuluttajia tai laitoksia.

Tämän seurauksena tämäntyyppiset säiliöt eivät yksinkertaisesti sovellu käytettäväksi.

Vaikka maanalaisia ​​kaasuvarastoja kutsutaan varastoiksi, kaasun säilyttäminen ei itse asiassa ole niiden ensisijainen tehtävä. Koska niissä olevaa käytetään enimmäkseen kulutuksen epätasaisuuden tasoittamiseen. Joka voi olla päivittäin, viikoittain, kausiluonteista. Vain viimeisenä keinona luodaan UGS-tilat lieventämään ylivoimaisen esteen seurauksia.

Seuraavaksi tarkastelemme yksityiskohtaisemmin kaikkia vaihtoehtoja kaasun varastoimiseksi maan alle.

Vaihtoehto #1 - varastointi vedellä kyllästetyissä muodostelmissa

Veden kyllästyneiden muodostumien varastotilat on suunniteltu tasoittamaan kaasun käytön kausittaisen epätasaisuuden vaikutuksia. Ja myös strategisten reservien luomiseen.

Tärkeä piirre tällaisten varastotilojen suunnittelussa on minimaalinen ihmisen osallistuminen - useimmiten kaasun ruiskuttamiseen tarvittavien kaivojen luomisvaiheessa.

Venäjän kartta osoittaa, että maanalaiset kaasuvarastot sijaitsevat lähellä pääkaasuputkia ja suuria asuttuja alueita. Ja tämä ei ole sattumaa, koska varastotilat on suunniteltu varmistamaan kaasunkulutuksen vakaus, minkä vuoksi niiden tulisi olla lähellä suuria esineitä

Näitä säiliöitä etsitään arteesisista muodostelmista. Kaasuvarastot luodaan, joissa kalliorakenne on läpäisevä ja huokoinen. Jäljelle jäänyt neste poistetaan kaasulla, joka puristaa sen ja puristaa sen sitten ulos.

Niin sanotut polttoainesäiliöt eivät itse asiassa ole sellaisia. Tarkemmin sanottuna niitä ei ole ollenkaan - niitä käytetään säilytystilana huokoisissa kerroksissa on aukkoja. Ja koko kaasuvaraston luomismenettely koostuu osan vedestä syrjäyttämisestä reuna-alueelle. He tekevät tämän luodakseen tilaa "siniselle" polttoaineelle.

Edellä kuvattu menettely voidaan suorittaa vain, jos useat tekijät vaikuttavat tähän:

• Huokoinen läpäisevä kerros on peitetty kupulla (kannen) kaasua läpäisemättömistä kivistä, jotka ovat yleensä puristettua savea.
• Pohjavesikerros ulottuu varaston rajoista kymmeniä kilometrejä. Ja on vielä parempi, jos sillä on pääsy pintaan. Kaikki edellä mainitut antavat kaasun onnistuneesti puristaa vedestä muodostumassa.
• Kupolin pituus on riittävä mahdollistamaan merkittävien kaasumäärien varastoinnin.
• Kiven huokoisuus ja läpäisevyys takaavat hyväksyttävän kaasukapasiteetin ja kyvyn vapauttaa sitä kehityksen aikana.

Jos vähintään yksi ehdoista ei täyty, maanalaisen varaston luominen on mahdotonta.

Nykyaikaisten maanalaisten varastotilojen toimintaperiaate on yksinkertainen. Ominaisuuksia voidaan tarkastella esimerkkinä suurista maanalaisista kaasuvarastoista, joita käytetään tasoittamaan kausiluonteisia epäsäännöllisyyksiä.

Joten yleensä lämpimänä vuodenaikana niihin pumpataan tarvittava määrä kaasua. Joka alkaa viedä pois vasta lämmityskauden alkaessa. Pääputkeen ei myöskään lähetetä valtavaa määrää kaasua, vaan keskimääräistä, menneiden talvien käyttökokemuksesta tunnettua.

Ja jos lämpötila yhtäkkiä laskee jyrkästi ja päivittäisestä kulutuksesta tulee suuruusluokkaa suurempi, suuri maanalainen kaasuvarasto ei silti lisää poiston määrää. Ja pulaa katetaan pienillä varastotiloilla, jotka on suunniteltu tasoittamaan päivittäistä ja viikoittaista kulutusta. Syynä on, että niistä on helpompi ja nopeampi valita.

Säiliöitä, joiden pinta-ala on useita neliökilometrejä, pidetään optimaalisina. Korkeusero kupolin ala- ja yläosan välillä on 10-15 metriä

UGS-tilojen etuna vedellä kyllästetyissä muodostumissa on niiden merkittävä kapasiteetti. Haittapuolena on se, että geologit eivät välttämättä tunnista tai ottaisi huomioon jotakin tärkeää tekijää pohjavesikerroksen ominaisuuksia tutkiessaan. Tämän seurauksena tallennustila on käyttökelvoton.

Ja pahinta on, että tämä paljastuu usein valtavien investointien jälkeen maanpäällisen ja maanalaisen infrastruktuurin rakentamiseen. Melko usein tulee myös vähemmän merkittäviä ongelmia, joista maanalaisten kaasuvarastojen käyttöön vesikylläisissä kiviaineissa liittyy merkittäviä suunnittelemattomia kustannuksia.

Vaihtoehto 2 - kontit hiilivetyjen tuotannon jälkeen

Tähän tyyppiin kuuluvat suunnittelukompleksit auttavat tasoittamaan "sinisen" polttoaineen kulutuksen kausivaihteluita. Ja myös strategisten reservien luomiseen.

Maanalaiset varastotilat ovat kysyttyjä, koska niiden rakentaminen ja käyttö ovat taloudellisesti kannattavimpia. Ja valtavia maanpäällisiä kaasusäiliöitä (näkyy kuvassa) käytetään, jos ei ole mahdollista käyttää pääkaasuputkia maanalaisista kaasuvarastoista. Lisäksi kuvassa näkyvät säiliöt sisältävät yleensä vain nestekaasua

Tämän tyyppisten varastotilojen suunnittelu on sama kuin veden kyllästyneissä muodostelmissa luotujen analogien tapauksessa. Toisin sanoen polttoaine varastoidaan huokoisten kivien tyhjiin.

UGS-tilat, jotka on luotu kiviin, joissa hiilivetyjä aikoinaan sijaitsi, ovat maailman runsaimmat. Joten niiden määrä saavuttaa merkittävän 70%, syynä tähän on useita etuja.

Näitä ovat: merkittävä kapasiteetti ja säästöt pääomainvestoinneissa etsinnässä, infrastruktuurin tai ainakin osan luomisessa, poraus - öljyn ja kaasun tuotanto on jo toteutettu tällaisten maanalaisten kaasuvarastojen perustamispaikalla.

On ymmärrettävä, että haudatut kaasusäiliöt eivät ole maanalaisia ​​varastotiloja. Koska ne on suunniteltu ratkaisemaan täysin erilaisia ​​​​ongelmia. Ja ne päätyvät maan alle vain tehdäkseen nesteytetyn kaasun haihtumisen tehokkaammaksi kovissa pakkasissa. Ja ilman kuluja. Ja myös kaasusäiliöiden ehdollisesti maanalainen sijoitus mahdollistaa hyödyllisen tilan säästämisen jossain henkilökohtaisella tontillasi

Mutta hiilivetyjen tuotannon jälkeen säilyneitä säiliöitä ei voida kutsua ihanteellisiksi.

Niissä on monia haittoja:

• vanhojen kaivojen tiiviysongelmat - tämä koskee erityisesti entisiä öljykenttiä;
• riittämätön huokoisuus, kivien läpäisevyys;
• kaasun sekoittaminen öljyjäännöksiin - mikä joskus johtaa merkittäviin hävikkiin, koska tuloksena olevaa seosta ei voida enää käyttää.

Ja myös kaasu kehittää usein vaarallisia epäpuhtauksia rikkivedyn muodossa öljykentillä. Mikä on haitallista ihmisten terveydelle ja tuhoaa myös kaikenlaisia ​​teräsrakenteita, myös ruostumattomaan teräkseen liittyviä.

Maanalaisten kaasuvarastojen käyttö tyhjentyneiden hiilivetyesiintymien alueille on mahdollista johtuen siitä, että kaasu ruiskuttaessa syrjäyttää jäljellä olevan öljyn halutusta muodostumasta. Lisäksi sillä on veden tavoin kokoonpuristuvuus ja liikkuvuus, mikä helpottaa säiliön järjestelyä. Joskus kaasun paineessa oleva öljy ei puristu kiveen, vaan nousee huipulle, josta tulee lisävoiton lähde.

Vaihtoehto 3 - säiliöt vuorisuolaesiintymissä

Tällaiset kaasusäiliöt tasoittavat sen käytön päivittäistä ja viikoittaista epätasaisuutta ja osallistuvat myös kausittaisen tasoittamiseen. Lisäksi suolamuodostelmien varastotilat selviävät onnistuneesti tärkeiden kuluttajien varalähteen roolista.

On vain 2 suosittua tapaa varastoida kaasua maan alla. Nimittäin läpäisevissä huokoisissa kerroksissa ja suolakerrostumissa huuhtoutuneissa luolissa. Ensimmäistä vaihtoehtoa käytetään, kun sinun on luotava suuri tallennustila, toinen - vain paikallisten ongelmien ratkaisemiseen

Määritellyt UGS-tilat luodaan pesemällä pois osa suolakertymistä, jotta muodostuu vaaditun kokoinen ontelo. Tätä tarkoitusta varten porataan aluksi useita kaivoja, joiden kautta syötetään vettä pitkän aikaa.

Vaikka kuvattu toimenpide on pitkä ja kallis, se maksaa itsensä takaisin, koska ruiskutettu maakaasu varastoidaan ilman hävikkiä. Syynä on, että suolaluolat ovat ilmatiiviitä. Lisäksi niillä on vaikutusta itsensä parantavaa — tektoniset ja muut halkeamat kasvavat nopeasti suolakerrostumien umpeen.

Tällaisten maanalaisten kaasuvarastojen rakentamisen etuna on, että tarvittava määrä polttoainetta otetaan talteen käytännössä ilman nopeusrajoituksia. Mikä on useita kertoja suurempi kuin suoritettaessa samoja toimintoja muun tyyppisissä säiliöissä. Ja myös suolaluoliin rakennettujen UGS-tilojen tärkeä etu on korkea kaasunpoistoprosentti - yksi suurimmista kaikista tyypeistään.

Kaasun varastoinnin kiven tulee olla kuvan mukainen. Eli läpäisevä ja tarpeeksi tilaa suurelle polttoainemäärälle. Lisäksi muodostuman rakenteen tulee mahdollistaa veden ja öljyjäämien helppo syrjäytyminen

Mutta suolakerroksissa olevien luolien määrä ei ylitä 2 % varastotilojen kokonaismäärästä.

Tähän indikaattoriin vaikuttavat useat negatiiviset näkökohdat:

• Valtavien määrien suolavettä läsnäolo luolien pesun jälkeen kaasun säästämiseksi. Tämän seurauksena, jos lähellä ei ole merta tai ainakin suolankäsittelylaitoksia, nestettä ei ole minnekään laittaa. Mikä on tärkein syy tällaisten UGS:ien pieneen määrään.
• Hyödyllisen tilavuuden vähentäminen käytön aikana. Tämä ilmiö johtuu suolan haihtumisen paikoista, joissa paine on korkeampi, ja kerääntymisestä sinne, missä se on alhaisempi.
• Epäpuhtauksien esiintyminen kaasussa, jotka ovat usein aiemmin luolan huuhtomiseen käytetyn nesteen jäänteitä.
• Pienet volyymit, mikä ei mahdollista riittävien määrien varantojen luomista.

Tästä johtuen suolavarastoja käytetään yleensä vain siellä, missä ei ole mahdollista käyttää edellä mainittuja säiliöitä.

Vaihtoehto 4 - UGS kaivoksissa

Niiden määrä on mitätön. Siitä huolimatta ruotsalaiset ja norjalaiset varastoivat osan strategisista kaasuvarannoistaan ​​juuri tämäntyyppisissä konteissa.

PVC kaivoksessa on ainoa täysin ihmisten varustama kaasuvarasto. Joten yhdessä kaivoksissa räjähdykset luovat kontin, joka sitten vuorataan teräslevyillä.

Tältä näyttävät kaasun varastointiin käytetyt suolaluolat. Ne ovat hermeettisesti suljettuja ja luotettavia, mutta niiden mitat ovat rajalliset, joten ne soveltuvat pienikokoisten UGS-tilojen luomiseen. Ja yksinomaan paikallisten ongelmien ratkaisemiseen. Esimerkiksi Venäjällä nykyisin käytössä olevista 27 varastosta vain 2 on suolavarastoa.

Vaikka maanalaisten kaasuvarastojen käyttö hylätyissä kaivoksissa on korkean poistumisprosentin ja -asteen vuoksi kannattavaa, ei niiden määrä lähitulevaisuudessa merkittävästi kasva. Syynä on se, että kuvatut varastotilat ovat vaikeita rakentaa. Koska täydellistä tiiviyttä ei aina ole mahdollista saavuttaa, mikä johtaa merkittäviin tappioihin.

Tämä johtuu siitä, että kaivoksen toiminnan aikana he yrittävät toimittaa sinne mahdollisimman paljon ilmaa. Miksi syntyy ilmanvaihtojärjestelmä, jossa on paljon uloskäyntiä pintaan, jota ei aina voida tiivistää varastotilaa järjestettäessä?

Tämän seurauksena nykyään on vain muutamia onnistuneita esimerkkejä kaasun varastoinnin idean toteuttamisesta hylätyissä kaivoksissa (Ruotsissa, Norjassa, Saksassa).

Ovatko varastotilat ilmatiiviitä?

Polttoainevuodot ovat yleisiä prosesseja, joita ei voida välttää. Koska syitä on liikaa.

Mukavuuden vuoksi ne on jaettu kolmeen luokkaan:

• geologinen;
• teknologinen;
• tekninen.

Ryhmään geologinen syyt Sisältää UGS-peitteen heterogeenisyyden, tektonisten vikojen esiintymisen sekä hydrodynamiikan ja geokemian piirteet. Esimerkiksi kaasu voi yksinkertaisesti kulkeutua muodostuman läpi, eivätkä asiantuntijat vaikuta tähän millään tavalla.

Teknologinen syitä ovat yleisimpiä, koska virheitä tapahtuu säännöllisesti arvioitaessa faktoja. Esimerkiksi vetyloukkujen tehokkuus, kaasuvarannot ja käynnissä olevat fysikaaliset ja kemialliset prosessit.

Usein kaivojen poraamista käytetään haluttuihin kerroksiin pääsemiseksi. Lisäksi sen tekniikka ei eroa vastaavista menettelyistä yritettäessä päästä kaasu- ja öljyesiintymiin

Tekniset syyt liittyvät useimmiten käytettyjen kaivojen kuntoon, joiden kautta kaasua ruiskutetaan.

Maanalaisten kaasuvarastojen luomisen ominaisuudet

95 %:ssa tapauksista luodaan maanalaisia ​​varastotiloja puristamalla vettä kaasulla, huokoisista muodostelmista peräisin olevia öljyjäämiä. Tällä tavalla luodaan "kontteja" "sinisen" polttoaineen varastointiin.

Ja tärkein ominaisuus on se, että nesteiden ulospuristamiseen käytettyä kaasumäärää ei voida myöhemmin käyttää toimittamiseen kuluttajille. Sen tehtävänä on estää veden ja hiilivetyjen jäännösten palautuminen vanhalle paikalleen. Muuten arkisto yksinkertaisesti lakkaa olemasta.

Eli määritetty kaasu on puskuri. Se on pääsääntöisesti vähintään puolet maanalaisiin kaasuvarastoihin pumpatusta kokonaismäärästä. Ja joissakin tapauksissa puskurikaasua on 3 kertaa enemmän kuin mitä voidaan käyttää kuluttajien toimittamiseen, mikä on ns. aktiivinen.

On mielenkiintoista, että puskurikaasun määrää ei voida laskea etukäteen.Eli kaikki testataan yksinomaan kokeellisesti. Mikä kestää monissa tapauksissa vuosia. Mutta silti, kun saatu tulos on epätyydyttävä, puskurikaasu voidaan pumpata kokonaan pois.

Varaston täyttömenettely

Kun geologit ovat tutkineet muodostumaa ja päättäneet, että kaasuvarasto voidaan rakentaa oikeaan paikkaan, kaasuntuottajat rakentavat insinöörikompleksin.

Nykyaikaiset maanalaiset kaasuvarastot ovat turvallisin tapa varastoida kaasuvarantoja. Mutta sen toistuvat vuodot ovat suuri ongelma kaasualan työntekijöille ja ympäristönsuojelejille, jotka pitävät tällaisia ​​tapauksia merkittävänä ympäristöongelmana. Ja myös tapahtuu, kuten kuvassa näkyy (palo jossakin Unkarin maanalaisessa kaasuvarastossa näkyy kaukaa)

Ja sitten alkaa "sinisen" polttoaineen ruiskutus tulevaan maanalaiseen kaasuvarastoon, joka toimitetaan lähimmästä pääputki. Ja se menee siivouspaikalle, jossa poistetaan kaikenlaiset mekaaniset epäpuhtaudet.

Mittaukseen ja mittauspisteeseen syötetään puhdasta polttoainetta. Ja sen jälkeen kompressoriliikkeeseen, jossa puristus suoritetaan - tämä on nimi kaasun valmistelemiseksi varastoon pumpattavaksi. Se edustaa kaasun paineen nousua haluttuun arvoon.

Sitten se kuljetetaan kaasun jakelupisteisiin. Kun kokonaisvirtaus jaetaan useisiin ja toimitetaan eri teknisille linjoille. Sieltä se lähetetään pilvien kautta kuoppiin injektiota varten.

Koko prosessin ajan asiantuntijat valvovat useita parametreja, mukaan lukien kaasun painetta ja lämpötilaa sekä kunkin kaivon tuottavuutta.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Alla oleva video on omistettu aiheeseen maanalaisten kaasuvarastojen luominen tasaamaan Power of Siberia -kaasuputkesta tulevan polttoaineen epätasaista kulutusta.

Maanalaiset kaasuvarastot ovat luotettavin ja kannattavin tapa tasata epätasaista kaasun kulutusta ja varmistaa sen vakaa toimitus ylivoimaisen esteen sattuessa. Ja mielenkiintoisinta on, että tästä ei tarvitse kiittää ihmisneroa, vaan luontoa, joka loi harkitusti tähän sopivat kivikerrokset.

Oletko itse osallistunut maanalaisten kaasuvarastojen rakentamiseen ja haluat täydentää yllä olevaa materiaalia hyödyllisellä tiedolla? Vai oletko huomannut ristiriidan tosiasioissa? Jätä huomautuksesi ja kommenttisi - palautelohko sijaitsee artikkelin alla.