Comment sont organisées les installations de stockage de gaz souterraines: un aperçu des options de stockage de gaz

Il semblerait que la connaissance de l'aménagement des installations de stockage de gaz souterraines n'ait aucune valeur pratique pour un utilisateur ordinaire. Mais l'humanité est trop dépendante du carburant "bleu" et veut donc être sûre qu'il n'y aura jamais d'interruptions dans son approvisionnement. N'est-ce pas ?

Et chaque compatriote peut être rassuré par les informations sur les installations souterraines de stockage de gaz (UGS) - tant qu'elles sont pleines de problèmes d'approvisionnement en gaz. En savoir plus sur le périphérique de stockage et les fonctionnalités de stockage dans notre article.

Construction de stockages souterrains de gaz

Si pour stocker du gaz pour les besoins domestiques, les propriétaires de maisons privées utilisent gazomètres, alors à l'échelle nationale, nous parlons d'options de stockage complètement différentes. Ainsi, officiellement, le stockage souterrain de gaz est un complexe d'ouvrages d'ingénierie et techniques qui servent à l'injection, au stockage et au soutirage du carburant « bleu ». Ils sont constitués de composants terrestres et souterrains.

À terrestre rapporter:

• point de distribution de gaz, qui sert à distribuer le flux de gaz à plusieurs technologiques;
• magasin de compresseursoù le carburant est préparé (en augmentant la pression) pour l'injection dans les puits ;
• usines de traitement de gaz.

Sous la terre Les composants UGS sont: les puits, les chantiers, les réservoirs. Et le dernier point (les conteneurs) est le plus intéressant - la manière dont le stockage de gaz est organisé dépend de l'endroit où le carburant "bleu" est stocké.

Aperçu des réservoirs de stockage de gaz

A poids égal, le gaz occupe des surfaces beaucoup plus grandes que n'importe quel solide. Et comme il est utilisé en grande quantité, la même capacité est nécessaire pour le stocker.

De plus, il y a un siècle, les spécialistes refusaient de stocker du gaz dans des réservoirs souterrains artificiels.

La raison en est que cela nécessiterait :

• occuper de vastes zones de la planète avec des complexes de stockage de carburant « bleu » à basse pression ;
• utiliser des réservoirs de gaz à haute pression coûteux et explosifs.

En conséquence, afin de neutraliser les points négatifs ci-dessus, le choix s'est porté sur des stockages souterrains, considérés comme des réservoirs situés à une profondeur importante. Qui, dans la plupart des cas, va de 300 à 1000 mètres. Et vous pouvez y stocker du carburant dans des réservoirs créés par la nature.

Au total, les ingénieurs ont appris à utiliser avec succès 7 types de réservoirs de stockage de gaz naturel :

• formé dans des formations poreuses saturées d'eau;
• conservé après la production d'hydrates de carbone, à savoir le même gaz, le pétrole;
• formé dans les gisements de sel gemme;
• créé dans les travaux miniers des mines;
• créé dans un pergélisol durable ;
• avec une coquille de type glace à basse température;
• formé après des explosions atomiques souterraines.

Bien qu'il existe de nombreuses options, seules les 4 premières méthodes de stockage de gaz diffèrent sur le plan pratique. Les autres options de réservoir ne conviennent que théoriquement.

La raison de l'impraticabilité des trois options restantes est la suivante :

• Il est possible de stocker du gaz dans des roches gelées, comme en témoignent plusieurs installations de stockage existantes dans les régions septentrionales de la planète. Mais leurs volumes sont extrêmement insignifiants, ils n'ont donc aucune importance industrielle aujourd'hui.
• Les réservoirs formés par des explosions nucléaires souterraines sont tout à fait adaptés pour stocker d'importantes réserves de gaz, ce qui a déjà été prouvé expérimentalement. Mais l'essentiel est que des armes puissantes ont été testées loin des lieux de résidence des gens. Par conséquent, il n'y a généralement pas de consommateurs, d'ingénierie des communications.

En conséquence, ces types de conteneurs sont tout simplement inadaptés à l'utilisation.

Bien que les installations UGS soient appelées installations de stockage, en fait, l'économie de gaz n'est pas leur tâche principale. Car ce qu'ils contiennent sert en grande partie à lisser les irrégularités et la consommation. Qui est quotidien, hebdomadaire, saisonnier. Ce n'est qu'en dernier ressort que des installations UGS sont créées pour atténuer les conséquences de circonstances de force majeure.

Ensuite, nous examinerons plus en détail chacune des options de stockage souterrain du gaz.

Option #1 - stockage dans des réservoirs saturés d'eau

Les installations de stockage dans des formations saturées d'eau sont conçues pour niveler les effets des irrégularités saisonnières dans l'utilisation du gaz. Et aussi pour créer des réserves stratégiques.

Une caractéristique importante de l'agencement de ces installations de stockage est la participation humaine minimale - le plus souvent au stade de la création des puits nécessaires à l'injection de gaz.

Ces contenants sont recherchés dans les strates artésiennes. Des installations de stockage de gaz sont créées là où la structure rocheuse est perméable, poreuse. Le liquide restant est éliminé par le gaz, qui le comprime puis l'expulse.

Les soi-disant réservoirs de stockage de carburant eux-mêmes ne le sont pas vraiment. Plus précisément, ils n'existent pas du tout - ils utilisent vides dans les formations poreuses. Et toute la procédure de création d'un stockage de gaz consiste à déplacer une partie de l'eau vers la périphérie. Ils le font afin de créer de l'espace pour le carburant « bleu ».

La procédure décrite ci-dessus ne fonctionnera que si un certain nombre de facteurs y contribuent :

• La formation perméable poreuse est recouverte d'un dôme (scellé) de roches imperméables aux gaz, qui sont généralement des argiles pressées.
• L'aquifère s'étend depuis les limites du stockage sur des dizaines de kilomètres. Mieux encore, s'il a une sortie à la surface. Tout ce qui précède permet au gaz d'extraire avec succès l'eau du réservoir.
• Le dôme est suffisamment long pour permettre le stockage de volumes importants de gaz.
• La porosité et la perméabilité de la roche fournissent une capacité de gaz acceptable et la capacité de le libérer pendant le développement.

Si au moins une des conditions n'est pas remplie, il sera alors impossible de créer un stockage souterrain.

Le principe de fonctionnement des stockages souterrains modernes est simple. Les caractéristiques peuvent être considérées à l'aide de l'exemple des grandes installations UGS utilisées pour lisser les irrégularités saisonnières.

Ainsi, généralement pendant la saison chaude, la quantité de gaz requise y est pompée. Qu'ils commencent à sélectionner seulement avec le début de la saison de chauffage. De plus, ce n'est pas une énorme quantité de gaz qui est envoyée à la conduite principale, mais la quantité moyenne, connue d'après l'expérience d'exploitation des hivers passés.

Et si soudainement la température chute fortement et que la consommation quotidienne devient d'un ordre de grandeur plus élevée, alors une grande installation UGS n'augmentera toujours pas le volume de soutirage. Et la pénurie sera couverte par de petits stockages destinés à lisser les consommations quotidiennes et hebdomadaires. La raison en est qu'il est plus facile et plus rapide de choisir parmi eux.

L'avantage des installations UGS dans les formations saturées en eau est leur capacité importante. Et l'inconvénient est que les géologues, lorsqu'ils étudient les caractéristiques de l'aquifère, peuvent ne pas identifier et prendre en compte un facteur important. En conséquence, le stockage sera inutilisable.

Et le pire, c'est que cela se révèle souvent après d'énormes investissements dans la construction d'infrastructures aériennes et souterraines. Assez souvent, il existe également des troubles moins importants, à partir desquels l'exploitation des installations UGS dans des roches saturées en eau s'accompagne de coûts imprévus importants.

Option #2 - réservoirs après production d'hydrocarbures

Les complexes d'ingénierie appartenant à ce type permettent de lisser les fluctuations saisonnières de la consommation de carburant « bleu ». Et aussi pour créer des réserves stratégiques.

L'agencement de stockage de ce type est le même que dans le cas des analogues créés dans des formations saturées d'eau. C'est-à-dire que le combustible est stocké dans les vides des roches poreuses.

Les installations UGS créées dans les roches, là où se trouvaient autrefois les hydrocarbures, sont les plus nombreuses au monde. Ainsi, leur nombre atteint 70%, ce qui s'explique par un certain nombre d'avantages.

Ceux-ci comprennent: une capacité et des économies importantes sur les investissements dans l'exploration, la création infrastructure ou au moins une partie de celle-ci, forage - la production de pétrole a déjà été réalisée sur le site de ces installations UGS, gaz.

Mais les réservoirs qui ont survécu après la production d'hydrocarbures ne peuvent pas être qualifiés d'idéaux.

Ils présentent de nombreux inconvénients :

• problèmes d'étanchéité des anciens puits - en particulier pour les anciens champs pétrolifères ;
• porosité insuffisante, perméabilité de la roche;
• mélange de gaz avec de l'huile résiduelle - ce qui conduit parfois à des pertes importantes, puisque le mélange résultant ne peut plus être utilisé.

Et aussi assez souvent dans les champs pétrolifères, une impureté dangereuse sous forme de sulfure d'hydrogène apparaît dans le gaz. Ce qui est nocif pour la santé humaine, et détruit également toutes sortes de structures en acier, même celles liées à l'inox.

L'exploitation d'installations UGS basées sur des lieux de gisements d'hydrocarbures épuisés est possible compte tenu du fait que le gaz, lorsqu'il est injecté, déplace le pétrole résiduel de la formation requise. De plus, comme l'eau, elle a pour effet de compressibilité et de mobilité, ce qui facilite la tâche d'agencement du récipient. Parfois, le pétrole sous pression de gaz n'est pas pressé dans la roche, mais monte jusqu'au sommet, ce qui devient une source de profit supplémentaire.

Option #3 - Réservoirs dans des gisements de sel gemme

De tels conteneurs à gaz servent à lisser les irrégularités quotidiennes et hebdomadaires de son utilisation, et participent également au nivellement de la saisonnalité. De plus, les installations de stockage dans les formations salines remplissent avec succès le rôle de source de sauvegarde pour les consommateurs importants.

Ces installations UGS sont créées en éliminant une partie des dépôts de sel afin de créer une cavité de la taille requise. Pour cela, plusieurs puits sont initialement forés, à travers lesquels l'eau est fournie pendant une longue période.

Bien que la procédure décrite soit longue et coûteuse, elle s'amortit puisque le gaz naturel injecté est stocké sans pertes. La raison en est que les grottes de sel sont hermétiques. De plus, ils ont pour effet de auto-guérison - les fissures tectoniques et autres sont rapidement envahies par les dépôts de sel.

L'avantage de telles installations souterraines de stockage de gaz est que le volume de carburant requis est prélevé sans pratiquement aucune limitation de vitesse. Ce qui est plusieurs fois plus élevé qu'en effectuant les mêmes opérations dans des conteneurs d'autres types. Et aussi un avantage important des installations UGS construites dans des grottes de sel est un pourcentage élevé d'extraction de gaz - l'un des plus élevés parmi tous ses types.

Mais le nombre de cavernes dans les formations salines ne dépasse pas 2% du nombre total de stockages.

Cet indicateur est influencé par un certain nombre de points négatifs :

• La présence d'une énorme quantité d'eau salée après avoir lavé les grottes pour conserver le gaz. En conséquence, s'il n'y a pas de mer ou même d'usines de traitement du sel à proximité, il n'y a nulle part où mettre le liquide. C'est la principale raison du petit nombre de telles installations UGS.
• Diminution du volume utilisable pendant le fonctionnement. Ce phénomène est causé par l'évaporation du sel dans les endroits où la pression est plus élevée et l'accumulation là où elle est plus faible.
• L'apparition d'impuretés dans le gaz, qui sont souvent les restes du liquide précédemment utilisé pour laver la grotte.
• Petits volumes, ce qui ne permet pas de constituer des stocks en quantité suffisante.

En conséquence, les stockages de sel ne sont généralement utilisés que lorsqu'il n'est pas possible d'utiliser les types de conteneurs énumérés ci-dessus.

Option #4 - stockage souterrain de gaz dans les chantiers miniers

Leurs volumes sont insignifiants. Néanmoins, les Suédois et les Norvégiens stockent une partie de leurs réserves stratégiques de gaz dans des conteneurs de ce type.

Le PVC dans les chantiers miniers est la seule installation de stockage de gaz entièrement équipée par l'homme. Ainsi, dans l'une des mines, un conteneur est créé par des explosions, qui est ensuite gainé de tôles d'acier.

Bien qu'il soit rentable d'exploiter des installations UGS dans des mines abandonnées, en raison du pourcentage et du taux d'extraction élevés, leur nombre n'augmentera pas de manière significative dans un proche avenir. La raison en est que les installations de stockage décrites sont difficiles à construire. Puisqu'il n'est pas toujours possible d'obtenir une étanchéité complète, ce qui entraîne des pertes importantes.

Cela est dû au fait que pendant l'exploitation de la mine, ils essaient d'y apporter le maximum d'air. Pourquoi un système de ventilation est-il créé avec une masse de sorties à la surface qui, lors de l'aménagement d'une installation de stockage, ne peuvent pas toujours être scellées.

En conséquence, il n'y a aujourd'hui que quelques exemples réussis de mise en œuvre de l'idée de stockage de gaz dans des mines abandonnées (sur le territoire de la Suède, de la Norvège, de l'Allemagne).

Les installations de stockage sont-elles scellées ?

Les fuites de carburant sont fréquentes et ne peuvent être évitées. Il y a trop de raisons.

Pour plus de commodité, ils sont divisés en 3 catégories :

• géologique;
• technologique;
• technique.

Au groupe géologiqueles raisons comprennent l'hétérogénéité des joints UGS, la présence de failles tectoniques, ainsi que les caractéristiques de l'hydrodynamique et de la géochimie. Par exemple, le gaz peut simplement migrer à travers le réservoir, et les experts n'influenceront en aucune façon cela.

Technologiquecause sont parmi les plus fréquentes, car des erreurs se produisent régulièrement lors de l'appréciation des faits. Par exemple, l'efficacité des hydrotraps, des réserves de gaz, des processus physiques et chimiques.

Raisons techniques le plus souvent associé à l'état des puits utilisés, à l'aide desquels l'injection de gaz est réalisée.

Particularités de la construction UGS

Dans 95% des cas, des installations UGS sont créées gaz pressant l'eau, résidus pétroliers de formations poreuses. Ainsi, des « conteneurs » sont créés pour stocker du carburant « bleu ».

Et la caractéristique la plus importante est que le volume de gaz utilisé pour extraire les liquides ne peut plus être utilisé pour l'approvisionnement des consommateurs. Sa tâche est d'empêcher le retour de l'eau et des résidus d'hydrocarbures à leur ancienne place. Sinon, le référentiel cessera tout simplement d'exister.

C'est-à-dire que le gaz spécifié est amortir. En règle générale, ce n'est pas moins de la moitié du volume total pompé dans les installations UGS. Et dans certains cas, le gaz tampon est 3 fois plus que ce qui peut être utilisé pour alimenter les consommateurs, ce qu'on appelle actif.

Il est intéressant de noter que la quantité de gaz tampon ne peut pas être calculée à l'avance. C'est-à-dire que tout est vérifié exclusivement de manière expérimentale. Ce qui, dans de nombreux cas, prend des années. Cependant, lorsque le résultat obtenu n'est pas satisfaisant, le gaz tampon peut être pompé en totalité.

L'ordre de remplissage du stockage

Après que les géologues ont effectué des études sur n'importe quel réservoir et décidé qu'un stockage de gaz peut être créé au bon endroit, les producteurs de gaz construisent un complexe d'ingénierie.

Puis commence le pompage du carburant « bleu » dans la future installation UGS, qui est alimentée par le plus proche canalisation principale. Et il va au site de nettoyage, où toutes sortes d'impuretés mécaniques sont éliminées.

Le carburant propre est fourni au point de mesure et de mesure. Et après cela, à l'atelier des compresseurs, où la compression est effectuée - c'est le nom de la préparation du gaz pour le pompage dans le stockage. Il représente l'augmentation de la pression du gaz jusqu'à la valeur souhaitée.

Il est ensuite acheminé vers les points de distribution de gaz. Où le flux total est divisé en plusieurs et entre dans différentes lignes technologiques. D'où il est envoyé à travers des panaches jusqu'aux puits pour injection.

Tout au long du processus, des spécialistes contrôlent un certain nombre de paramètres, notamment la pression et la température du gaz, ainsi que la productivité de chaque puits.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le matériel vidéo joint ci-dessous est consacré à la création d'une installation UGS pour lisser la consommation de carburant inégale, qui sera alimentée par le gazoduc Power of Siberia.

Les stockages souterrains de gaz sont le moyen le plus fiable et le plus rentable de niveler la consommation inégale de gaz et son approvisionnement stable en cas de force majeure. Et le plus intéressant est que pour cela, vous devez remercier non pas le génie humain, mais la nature, qui a prudemment créé les couches de roches adaptées à cela..

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