Wie unterirdische Gasspeicher angeordnet sind: eine Übersicht über die Möglichkeiten der Gasspeicherung

Es scheint, dass das Wissen über die Anordnung von unterirdischen Gasspeichern für einen normalen Benutzer keinen praktischen Wert hat. Aber die Menschheit ist zu abhängig von "blauem" Treibstoff und so möchte man sicher sein, dass es nie zu Versorgungsunterbrechungen kommt. Ist das nicht richtig?

Und jeder Landsmann kann sich durch die Informationen über unterirdische Gasspeicher (UGS) beruhigen – solange diese voller Probleme mit der Gasversorgung sind. Lesen Sie mehr über das Speichergerät und die Speicherfunktionen in unserem Artikel.

Bau von unterirdischen Gasspeichern

Wenn zum Speichern von Gas für den Haushaltsbedarf die Eigentümer von Privathäusern Gasspeicher, dann sprechen wir bundesweit von ganz anderen Speichermöglichkeiten. Offiziell ist die unterirdische Gasspeicherung also ein Komplex von technischen und technischen Strukturen, die der Injektion, Speicherung und Auswahl von "blauem" Kraftstoff dienen. Sie bestehen aus Boden- und Untergrundkomponenten.

ZU terrestrisch betreffen:

• Gasverteilungspunkt, die dazu dient, den Gasstrom auf mehrere technologische zu verteilen;
• Kompressorengeschäftwo der Brennstoff (durch Druckerhöhung) für die Injektion in die Bohrlöcher vorbereitet wird;
• Gasaufbereitungsanlagen.

Unter Tage UGS-Komponenten sind: Brunnen, Gruben, Tanks. Und der letzte Punkt (Behälter) ist der interessanteste - die Anordnung des Gasspeichers hängt davon ab, wo der "blaue" Kraftstoff gelagert wird.

Übersicht Gasspeicher

Bei gleichem Gewicht nimmt Gas viel größere Flächen ein als alle Feststoffe. Und da es in großen Mengen verwendet wird, wird die gleiche Kapazität für die Lagerung benötigt.

Darüber hinaus weigerten sich Spezialisten vor einem Jahrhundert, Gas in künstlichen Bodentanks zu lagern.

Der Grund dafür ist, dass dies erfordert:

• weite Gebiete des Planeten mit Komplexen zur Speicherung von "blauem" Niederdruckkraftstoff zu besetzen;
• Verwenden Sie teure und explosive Hochdruckgastanks.

Um die oben genannten negativen Aspekte zu neutralisieren, wurde daher die Wahl zugunsten von unterirdischen Lagern getroffen, bei denen es sich um Tanks in beträchtlicher Tiefe handelt. Was in den meisten Fällen zwischen 300 und 1000 Metern liegt. Und Sie können dort Kraftstoff in von der Natur geschaffenen Stauseen lagern.

Insgesamt haben Ingenieure gelernt, 7 Arten von Erdgasspeichern erfolgreich einzusetzen:

• gebildet in wassergesättigten porösen Formationen;
• konserviert nach der Herstellung von Kohlenhydraten, nämlich das gleiche Gas, Öl;
• gebildet in Steinsalzvorkommen;
• in den Bergwerken von Bergwerken geschaffen;
• erstellt in dauerhaftem Permafrost;
• mit einer Tieftemperatur-Eisschale;
• nach unterirdischen Atomexplosionen gebildet.

Obwohl es viele Möglichkeiten gibt, unterscheiden sich nur die ersten 4 Methoden der Gasspeicherung in der Praktikabilität. Die restlichen Tankoptionen sind nur theoretisch geeignet.

Der Grund für die Unpraktikabilität der verbleibenden drei Optionen ist folgender:

• Es ist möglich, Gas in gefrorenem Gestein zu speichern, wie mehrere bestehende Speicheranlagen in den nördlichen Regionen der Erde belegen. Ihr Volumen ist jedoch äußerst unbedeutend, daher haben sie heute keine industrielle Bedeutung.
• Tanks, die durch unterirdische Atomexplosionen gebildet wurden, eignen sich gut, um erhebliche Gasreserven zu speichern, was bereits experimentell nachgewiesen wurde. Aber unter dem Strich wurden mächtige Waffen abseits der Wohnorte der Menschen getestet. Daher gibt es in der Regel keine Verbraucher, technische Kommunikation.

Als Ergebnis sind diese Arten von Behältern für die Verwendung einfach ungeeignet.

Obwohl UGS-Anlagen als Speicher bezeichnet werden, ist das Einsparen von Gas nicht ihre primäre Aufgabe. Denn was in ihnen steckt, dient zum größten Teil dazu, Unebenheiten und Verbrauch auszugleichen. Das ist täglich, wöchentlich, saisonal. Nur in letzter Instanz werden UGS-Einrichtungen geschaffen, um die Folgen von Umständen höherer Gewalt abzumildern.

Als nächstes werden wir jede der Optionen für die unterirdische Speicherung von Gas genauer betrachten.

Option Nr. 1 - Lagerung in wassergesättigten Stauseen

Speicher in wassergesättigten Formationen sollen die Auswirkungen saisonaler Unregelmäßigkeiten bei der Gasnutzung ausgleichen. Und auch um strategische Reserven zu schaffen.

Ein wichtiges Merkmal der Anordnung solcher Speichereinrichtungen ist die minimale menschliche Beteiligung - meistens bei der Erstellung von Bohrlöchern, die für die Gasinjektion erforderlich sind.

Diese Behälter werden in artesischen Schichten gesucht. Gasspeicher entstehen dort, wo die Gesteinsstruktur durchlässig und porös ist. Die restliche Flüssigkeit wird durch Gas entfernt, das sie komprimiert und dann herauspresst.

Die sogenannten Kraftstofflagertanks selbst sind nicht wirklich solche. Genauer gesagt gibt es sie überhaupt nicht - sie verwenden Hohlräume in porösen Formationen. Und das ganze Verfahren zur Schaffung eines Gasspeichers besteht darin, einen Teil des Wassers an die Peripherie zu verdrängen. Sie tun dies, um Platz für „blauen“ Kraftstoff zu schaffen.

Das oben beschriebene Vorgehen funktioniert nur, wenn mehrere Faktoren dazu beitragen:

• Die poröse durchlässige Formation ist mit einer Kuppel (Siegel) aus gasundurchlässigen Gesteinen bedeckt, bei denen es sich normalerweise um gepresste Tone handelt.
• Der Grundwasserleiter erstreckt sich von den Grenzen des Speichers über Dutzende von Kilometern. Und noch besser, wenn es einen Ausgang zur Oberfläche hat. All dies ermöglicht es dem Gas, das Wasser im Reservoir erfolgreich herauszudrücken.
• Die Länge der Kuppel reicht aus, um erhebliche Gasmengen zu speichern.
• Die Porosität und Durchlässigkeit des Gesteins bietet eine akzeptable Gaskapazität und die Fähigkeit, diese während der Entwicklung freizusetzen.

Wenn mindestens eine der Bedingungen nicht erfüllt ist, ist die Errichtung eines unterirdischen Lagers nicht möglich.

Das Funktionsprinzip moderner Untertagespeicher ist einfach. Die Besonderheiten lassen sich am Beispiel großer UGS-Anlagen betrachten, die zum Ausgleich saisonaler Unregelmäßigkeiten eingesetzt werden.

So wird in der Regel in der warmen Jahreszeit die erforderliche Gasmenge hineingepumpt. Welche sie erst mit Beginn der Heizperiode auswählen. Außerdem wird nicht eine große Menge Gas in die Hauptleitung geleitet, sondern die durchschnittliche Menge, die aus den Betriebserfahrungen der vergangenen Winter bekannt ist.

Und wenn die Temperatur plötzlich stark sinkt und der Tagesverbrauch um eine Größenordnung höher wird, wird eine große UGS-Anlage das Entnahmevolumen immer noch nicht erhöhen. Und der Mangel wird durch kleine Lager gedeckt, die den täglichen, wöchentlichen Verbrauch ausgleichen sollen. Der Grund ist, dass es einfacher und schneller ist, aus ihnen auszuwählen.

Der Vorteil von UGS-Anlagen in wassergesättigten Formationen ist ihre erhebliche Kapazität. Der Nachteil besteht darin, dass Geologen bei der Untersuchung der Eigenschaften des Grundwasserleiters möglicherweise einige wichtige Faktoren nicht identifizieren und berücksichtigen. Dadurch wird der Speicher unbrauchbar.

Und das Schlimmste ist, dass sich dies oft erst nach massiven Investitionen in den Bau von ober- und unterirdischer Infrastruktur offenbart. Nicht selten gibt es auch weniger bedeutende Störungen, aus denen der Betrieb von UGS-Anlagen in wassergesättigten Gesteinen mit erheblichen ungeplanten Kosten einhergeht.

Option #2 - Tanks nach der Kohlenwasserstoffproduktion

Engineering-Komplexe dieser Art dienen dazu, jahreszeitliche Schwankungen im Verbrauch von „blauem“ Kraftstoff auszugleichen. Und auch um strategische Reserven zu schaffen.

Die Speicheranordnung dieser Art ist die gleiche wie bei Analoga, die in wassergesättigten Formationen erzeugt werden. Das heißt, der Brennstoff wird in den Hohlräumen von porösem Gestein gespeichert.

UGS-Anlagen, die in Gesteinen errichtet wurden, wo sich einst Kohlenwasserstoffe befanden, sind die meisten der Welt. Ihre Zahl erreicht also signifikante 70%, der Grund dafür ist eine Reihe von Vorteilen.

Dazu gehören: erhebliche Kapazitäten und Einsparungen bei Investitionen in Exploration, Kreation Infrastruktur oder zumindest einen Teil davon, Bohrungen - am Standort solcher UGS-Anlagen wurde bereits Öl gefördert, Gas.

Aber die Tanks, die nach der Produktion von Kohlenwasserstoffen überlebt haben, können nicht als ideal bezeichnet werden.

Sie haben viele Nachteile:

• Probleme mit der Dichtheit alter Bohrlöcher - insbesondere bei ehemaligen Ölfeldern;
• unzureichende Porosität, Gesteinsdurchlässigkeit;
• Vermischen von Gas mit Ölrückständen - was teilweise zu erheblichen Verlusten führt, da das entstehende Gemisch nicht mehr verwendet werden kann.

Und auch in Ölfeldern tritt nicht selten eine gefährliche Verunreinigung in Form von Schwefelwasserstoff im Gas auf. Das ist schädlich für die menschliche Gesundheit und zerstört alle Arten von Stahlkonstruktionen, auch solche, die mit Edelstahl in Verbindung stehen.

Der Betrieb von UGS-Anlagen auf Basis erschöpfter Kohlenwasserstofflagerstätten ist möglich, da Gas beim Einpressen Restöl aus der benötigten Formation verdrängt. Außerdem wirkt es wie Wasser kompressibel und beweglich, was die Anordnung des Behälters erleichtert. Manchmal wird Öl unter Gasdruck nicht ins Gestein gepresst, sondern steigt nach oben, was zu einer zusätzlichen Gewinnquelle wird.

Option #3 - Reservoirs in Steinsalzlagerstätten

Solche Behälter mit Gas dienen dazu, die tägliche, wöchentliche Ungleichmäßigkeit des Gebrauchs auszugleichen und tragen auch zum Ausgleich der Jahreszeiten bei. Darüber hinaus meistern Speicher in Salzformationen erfolgreich die Rolle einer Backup-Quelle für wichtige Verbraucher.

Diese UGS-Anlagen entstehen durch Auswaschen eines Teils der Salzlagerstätten, um einen Hohlraum der erforderlichen Größe zu schaffen. Dazu werden zunächst mehrere Brunnen gebohrt, durch die über einen längeren Zeitraum Wasser zugeführt wird.

Das beschriebene Verfahren ist zwar langwierig und kostspielig, zahlt sich aber aus, da das eingespeiste Erdgas verlustfrei gespeichert wird. Der Grund ist, dass die Salzgrotten luftdicht sind. Darüber hinaus haben sie die Wirkung von Selbstheilung - tektonische und andere Risse werden schnell mit Salzablagerungen überwuchert.

Der Vorteil solcher unterirdischer Gasspeicher besteht darin, dass die benötigte Brennstoffmenge praktisch ohne Geschwindigkeitseinschränkung entnommen wird. Dies ist um ein Vielfaches höher als bei der Durchführung der gleichen Operationen in Containern anderer Typen. Ein weiterer wichtiger Vorteil der in Salzhöhlen gebauten UGS-Anlagen ist ein hoher Prozentsatz der Gasförderung – einer der höchsten unter allen seinen Typen.

Die Anzahl der Kavernen in Salzformationen überschreitet jedoch nicht 2% der Gesamtzahl der Speicher.

Dieser Indikator wird durch eine Reihe von negativen Punkten beeinflusst:

• Das Vorhandensein einer großen Menge Salzwasser nach dem Auswaschen von Höhlen, um Gas zu sparen. Wenn kein Meer oder gar Salzverarbeitungsanlagen in der Nähe sind, kann die Flüssigkeit nirgendwo abgelegt werden. Dies ist der Hauptgrund für die geringe Anzahl solcher UGS-Einrichtungen.
• Abnahme des nutzbaren Volumens während des Betriebs. Dieses Phänomen wird durch die Verdunstung von Salz an Orten mit höherem Druck und Ansammlung an Orten mit niedrigerem Druck verursacht.
• Das Auftreten von Verunreinigungen im Gas, die oft die Reste der Flüssigkeit sind, die früher zum Auswaschen der Höhle verwendet wurde.
• Kleine Mengen, die es nicht erlaubt, Bestände in ausreichender Menge zu bilden.

Aus diesem Grund werden Salzspeicher meist nur dort eingesetzt, wo die Verwendung der oben aufgeführten Behältertypen nicht möglich ist.

Option Nr. 4 – Untertagegasspeicherung in Bergwerken

Ihr Volumen ist unbedeutend. Dennoch lagern die Schweden und die Norweger einen Teil ihrer strategischen Gasreserven in solchen Containern.

PVC in Minenanlagen ist der einzige Gasspeicher, der vollständig von Menschen ausgestattet ist. So entsteht in einer der Minen durch Explosionen ein Container, der dann mit Stahlblechen ummantelt wird.

Obwohl es rentabel ist, UGS-Anlagen in stillgelegten Minen zu betreiben, wird ihre Zahl aufgrund des hohen Prozentsatzes und der hohen Abbaurate in naher Zukunft nicht wesentlich zunehmen. Der Grund dafür ist, dass die beschriebenen Speicheranlagen schwer zu bauen sind. Da ist es nicht immer möglich eine vollständige Dichtheit zu erreichen, was zu erheblichen Verlusten führt.

Dies geschieht aufgrund der Tatsache, dass während des Betriebs der Mine versucht wird, die maximale Luftmenge dorthin zu bringen. Warum entsteht ein Lüftungssystem mit einer Masse von Ausgängen an die Oberfläche, die bei der Einrichtung eines Lagers nicht immer abgedichtet werden können.

Infolgedessen gibt es heute nur wenige erfolgreiche Beispiele für die Umsetzung der Idee der Gasspeicherung in stillgelegten Bergwerken (auf dem Territorium von Schweden, Norwegen, Deutschland).

Sind die Lagerräume versiegelt?

Kraftstofflecks sind häufig und können nicht vermieden werden. Es gibt zu viele Gründe.

Der Einfachheit halber sind sie in 3 Kategorien unterteilt:

• geologisch;
• technologisch;
• technisch.

Zur Gruppe geologischGründe dafür umfassen die Heterogenität der UGS-Dichtungen, das Vorhandensein von tektonischen Verwerfungen sowie die Merkmale der Hydrodynamik und Geochemie. So kann beispielsweise Gas einfach durch die Lagerstätte wandern, und Spezialisten werden dies in keiner Weise beeinflussen.

TechnologischUrsachen gehören zu den häufigsten, da bei der Beurteilung von Sachverhalten regelmäßig Fehler auftreten. Zum Beispiel die Wirksamkeit von Hydrofallen, Gasreserven, physikalischen und chemischen Prozessen.

Technische Gründe am häufigsten mit dem Zustand der verwendeten Brunnen verbunden, mit deren Hilfe die Gasinjektion durchgeführt wird.

Besonderheiten der UGS-Konstruktion

In 95% der Fälle werden UGS-Einrichtungen erstellt gaspressen von wasser, Ölrückstände aus porösen Formationen. So entstehen „Container“ für die Lagerung von „blauem“ Kraftstoff.

Und das Wichtigste ist, dass die zum Auspressen von Flüssigkeiten verwendete Gasmenge nicht mehr für die Versorgung der Verbraucher verwendet werden kann. Seine Aufgabe ist es, die Rückführung von Wasser und Kohlenwasserstoffresten an ihren alten Platz zu verhindern. Andernfalls wird das Repository einfach aufhören zu existieren.

Das heißt, das angegebene Gas ist Puffer. Sie beträgt in der Regel nicht weniger als die Hälfte des Gesamtvolumens, das in die UGS-Anlage gepumpt wird. Und in einigen Fällen ist das Puffergas dreimal mehr als das, was zur Versorgung der Verbraucher verwendet werden kann, das sogenannte aktiv.

Interessant ist, dass die Menge des Puffergases nicht im Voraus berechnet werden kann. Das heißt, alles wird ausschließlich experimentell überprüft. Was in vielen Fällen Jahre dauert. Bei unbefriedigendem Ergebnis kann das Puffergas jedoch vollständig abgepumpt werden.

Die Reihenfolge der Befüllung des Speichers

Nachdem Geologen Untersuchungen an beliebigen Lagerstätten durchgeführt und entschieden haben, dass an der richtigen Stelle ein Gasspeicher angelegt werden kann, bauen Gasproduzenten einen Engineering-Komplex.

Und dann beginnt das Pumpen von „blauem“ Kraftstoff in die künftige UGS-Anlage, die von der nächstgelegenen versorgt wird Hauptleitung. Und es geht zur Reinigungsstelle, wo alle Arten von mechanischen Verunreinigungen entfernt werden.

Der Dosier- und Dosierstelle wird sauberer Kraftstoff zugeführt. Und danach in die Kompressorwerkstatt, wo die Verdichtung durchgeführt wird - so heißt die Aufbereitung von Gas zum Pumpen in den Speicher. Er stellt die Erhöhung des Gasdrucks auf den gewünschten Wert dar.

Anschließend wird es zu Gasverteilungspunkten transportiert. Wo der Gesamtstrom in mehrere aufgeteilt wird und in verschiedene technologische Linien eintritt. Von dort wird es durch Plumes zu den Brunnen zur Injektion geschickt.

Während des gesamten Prozesses kontrollieren Spezialisten eine Reihe von Parametern, darunter Gasdruck und -temperatur sowie die Produktivität jedes Bohrlochs.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das unten angehängte Videomaterial widmet sich der Schaffung einer UGS-Anlage zum Ausgleich des ungleichmäßigen Kraftstoffverbrauchs, die von der Gaspipeline Power of Siberia geliefert wird.

Unterirdische Gasspeicher sind die zuverlässigste und rentabelste Möglichkeit, einen ungleichmäßigen Gasverbrauch auszugleichen und im Falle höherer Gewalt eine stabile Versorgung zu gewährleisten. Und das Interessanteste ist, dass Sie dafür nicht einem menschlichen Genie danken müssen, sondern der Natur, die umsichtig dafür geeignete Gesteinsschichten geschaffen hat..

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