Sembrerebbe che la conoscenza di come sono organizzati gli impianti di stoccaggio del gas sotterranei non abbia alcun valore pratico per un utente ordinario. Ma l'umanità è troppo dipendente dal carburante "blu" e quindi si vuole essere sicuri che non ci saranno mai interruzioni nella sua fornitura. Non è vero?
E ogni connazionale può essere rassicurato dalle informazioni sugli impianti di stoccaggio di gas sotterranei (UGS) - purché siano pieni di problemi con l'approvvigionamento di gas. Maggiori informazioni sul dispositivo di archiviazione e sulle funzionalità di archiviazione nel nostro articolo.
Il contenuto dell'articolo:
- Costruzione di impianti di stoccaggio del gas sotterranei
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Panoramica dei serbatoi di stoccaggio del gas
- Opzione n. 1 - stoccaggio in serbatoi saturi d'acqua
- Opzione n. 2 - serbatoi dopo la produzione di idrocarburi
- Opzione n. 3 - Serbatoi nei depositi di salgemma
- Opzione n. 4 - stoccaggio sotterraneo di gas in miniera
- Gli impianti di stoccaggio sono sigillati?
- Peculiarità della costruzione UGS
- L'ordine di riempimento del magazzino
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Costruzione di impianti di stoccaggio del gas sotterranei
Se per lo stoccaggio del gas per le esigenze domestiche, i proprietari di case private usano portagas, quindi su scala nazionale si parla di opzioni di archiviazione completamente diverse. Quindi, ufficialmente, lo stoccaggio del gas sotterraneo è un complesso di strutture ingegneristiche e tecniche che servono per l'iniezione, lo stoccaggio e la selezione del carburante "blu". Sono costituiti da componenti a terra e sotterranei.
A terrestre relazionare:
- punto di distribuzione del gas, che serve a distribuire il flusso di gas a più tecnologici;
- negozio di compressoridove viene preparato il combustibile (aumentando la pressione) per l'iniezione nei pozzi;
- impianti di trattamento del gas.
Metropolitana I componenti UGS sono: pozzi, lavorazioni, serbatoi. E l'ultimo punto (contenitori) è il più interessante: il modo in cui è organizzato lo stoccaggio del gas dipende da dove è immagazzinato il carburante "blu".
I moderni impianti di stoccaggio del gas sotterranei sono esteriormente simili alle grandi fabbriche. Poiché per garantire l'iniezione / il prelievo di carburante, è necessario utilizzare un potente compressore, pulizia e altre attrezzature. Servito da centinaia o addirittura migliaia di specialisti
Panoramica dei serbatoi di stoccaggio del gas
A parità di peso, il gas occupa aree molto più grandi di qualsiasi solido. E poiché viene utilizzato in grandi quantità, è necessaria la stessa capacità per conservarlo.
Inoltre, un secolo fa, gli specialisti si sono rifiutati di immagazzinare il gas in serbatoi di terra artificiali.
Il motivo è che ciò richiederebbe:
- occupare vaste aree del pianeta con complessi per lo stoccaggio di carburante "blu" a bassa pressione;
- utilizzare bombole di gas ad alta pressione costose ed esplosive.
Di conseguenza, al fine di neutralizzare i punti negativi di cui sopra, si è optato per gli stoccaggi sotterranei, considerati serbatoi posti a notevole profondità. Che, nella maggior parte dei casi, va dai 300 ai 1000 metri. E puoi immagazzinare carburante lì in serbatoi creati dalla natura.
In totale, gli ingegneri hanno imparato a utilizzare con successo 7 tipi di serbatoi di stoccaggio del gas naturale:
- formato in formazioni porose sature d'acqua;
- conservato dopo la produzione di carboidrati, vale a dire lo stesso gas, olio;
- formato in depositi di salgemma;
- creato nelle miniere di miniere;
- creato in permafrost durevole;
- con un guscio tipo ghiaccio a bassa temperatura;
- formatosi dopo esplosioni atomiche sotterranee.
Sebbene ci siano molte opzioni, solo i primi 4 metodi di stoccaggio del gas differiscono per praticità. Le altre opzioni del serbatoio sono adatte solo in teoria.
L'impianto UGS di Severo-Stavropolskoye è il più grande del mondo e il gas immagazzinato può soddisfare la domanda annuale di carburante di un paese così grande come la Francia. Poiché l'area di stoccaggio è fino a 680 km²
Il motivo della impraticabilità delle restanti tre opzioni è il seguente:
- È possibile immagazzinare gas nelle rocce ghiacciate, come evidenziato da diversi impianti di stoccaggio operativi nelle regioni settentrionali del pianeta. Ma i loro volumi sono estremamente insignificanti, quindi oggi non hanno alcun significato industriale.
- I serbatoi formati da esplosioni nucleari sotterranee sono abbastanza adatti per immagazzinare riserve di gas significative, che è già stato dimostrato sperimentalmente. Ma la linea di fondo è che armi potenti sono state testate lontano dai luoghi di residenza delle persone. Pertanto, di solito non ci sono consumatori, comunicazioni ingegneristiche.
Di conseguenza, questi tipi di contenitori sono semplicemente inadatti all'uso.
Sebbene gli impianti UGS siano chiamati impianti di stoccaggio, infatti, il risparmio di gas non è il loro compito primario. Poiché ciò che è in loro per la maggior parte viene utilizzato per appianare irregolarità e consumi. Che è giornaliero, settimanale, stagionale. Solo in ultima istanza vengono create strutture UGS per mitigare le conseguenze di circostanze di forza maggiore.
Successivamente, considereremo più in dettaglio ciascuna delle opzioni per lo stoccaggio del gas nel sottosuolo.
Opzione n. 1 - stoccaggio in serbatoi saturi d'acqua
Gli impianti di stoccaggio in formazioni sature d'acqua sono progettati per livellare gli effetti delle irregolarità stagionali nell'uso del gas. E anche per creare riserve strategiche.
Una caratteristica importante della disposizione di tali impianti di stoccaggio è la partecipazione umana minima, il più delle volte nella fase di creazione di pozzi necessari per l'iniezione di gas.
La mappa della Russia mostra che le strutture UGS si trovano vicino ai principali gasdotti e ai grandi insediamenti. E non è un caso, dal momento che gli impianti di stoccaggio sono progettati per garantire la stabilità dei consumi di gas per cui dovrebbero trovarsi nelle immediate vicinanze di grandi impianti.
Questi contenitori sono ricercati negli strati artesiani. Gli impianti di stoccaggio del gas vengono creati dove la struttura rocciosa è permeabile, porosa. Il liquido rimanente viene rimosso dal gas, che lo comprime e poi lo spreme.
I cosiddetti serbatoi di stoccaggio del carburante in sé non sono realmente tali. Più precisamente, non esistono affatto: usano vuoti in formazioni porose. E l'intera procedura per creare un deposito di gas consiste nello spostare parte dell'acqua verso la periferia. Lo fanno per creare spazio per il carburante "blu".
La procedura sopra descritta funzionerà solo se una serie di fattori contribuiscono a ciò:
- La formazione permeabile porosa è ricoperta da una cupola (sigillo) di rocce impermeabili ai gas, che di solito sono argille pressate.
- La falda acquifera si estende dai confini del deposito per decine di chilometri. E ancora meglio se ha un'uscita in superficie. Tutto quanto sopra consente al gas di spremere con successo l'acqua nel serbatoio.
- La lunghezza della cupola è sufficiente per fornire la capacità di immagazzinare volumi significativi di gas.
- La porosità e la permeabilità della roccia forniscono una capacità di gas accettabile e la capacità di rilasciarlo durante lo sviluppo.
Se almeno una delle condizioni non è soddisfatta, sarà impossibile creare un deposito sotterraneo.
Il principio di funzionamento dei moderni depositi sotterranei è semplice. Le caratteristiche possono essere considerate utilizzando l'esempio delle grandi strutture UGS utilizzate per appianare le irregolarità stagionali.
Quindi, di solito nella stagione calda, viene pompata la quantità richiesta di gas. Che iniziano a selezionare solo con l'inizio della stagione di riscaldamento. Inoltre, non è una quantità enorme di gas che viene inviata al tubo principale, ma la quantità media, nota dall'esperienza operativa negli inverni passati.
E se improvvisamente la temperatura scende bruscamente e il consumo giornaliero aumenta di un ordine di grandezza, un grande impianto UGS non aumenterà ancora il volume di prelievo. E la carenza sarà coperta da piccoli depositi progettati per appianare i consumi giornalieri e settimanali. Il motivo è che è più facile e veloce selezionarli.
I serbatoi con un'area di diversi chilometri quadrati o più sono considerati ottimali. Con una differenza tra le altezze della parte inferiore e della parte superiore della cupola entro 10-15 metri
Il vantaggio degli impianti UGS in formazioni sature d'acqua è la loro capacità significativa. E lo svantaggio è che i geologi, quando studiano le caratteristiche della falda acquifera, potrebbero non identificare e tenere conto di alcuni fattori importanti. Di conseguenza, l'archiviazione sarà inutilizzabile.
E la cosa peggiore è che questo viene spesso rivelato dopo ingenti investimenti nella costruzione di infrastrutture fuori terra e sotterranee. Abbastanza spesso, ci sono anche problemi meno significativi, dai quali il funzionamento degli impianti UGS in rocce saturate d'acqua è accompagnato da significativi costi non pianificati.
Opzione n. 2 - serbatoi dopo la produzione di idrocarburi
I complessi ingegneristici che appartengono a questo tipo servono a appianare le fluttuazioni stagionali nel consumo di carburante "blu". E anche per creare riserve strategiche.
Gli impianti di stoccaggio sotterranei sono richiesti perché la loro creazione e il loro funzionamento sono i più redditizi dal punto di vista economico. E enormi serbatoi di gas di terra (mostrati nella foto) vengono utilizzati se non è possibile utilizzare gasdotti da depositi di gas sotterranei. Inoltre, nei contenitori mostrati nella foto, viene solitamente immagazzinato solo gas liquefatto.
La disposizione di stoccaggio di questo tipo è la stessa degli analoghi creati in formazioni sature d'acqua. Cioè, il carburante viene immagazzinato nei vuoti delle rocce porose.
Gli impianti UGS creati nelle rocce, dove un tempo si trovavano gli idrocarburi, sono i più numerosi al mondo. Quindi, il loro numero raggiunge un significativo 70%, la ragione di ciò è una serie di vantaggi.
Questi includono: capacità significative e risparmi sugli investimenti in esplorazione, creazione infrastruttura o almeno parte di essa, perforazione - la produzione di petrolio è già stata effettuata nel sito di tali impianti UGS, gas.
Dovrebbe essere chiaro che i serbatoi di gas interrati non sono strutture di stoccaggio sotterranee. Dal momento che sono progettati per risolvere problemi completamente diversi. E sottoterra, si rivelano solo per rendere più efficiente l'evaporazione del gas liquefatto in caso di forti gelate. E a costo zero. Oltre al posizionamento condizionatamente sotterraneo dei detentori del gas, consente di risparmiare spazio utilizzabile, da qualche parte nella trama personale
Ma i serbatoi sopravvissuti alla produzione di idrocarburi non possono essere definiti ideali.
Hanno molti svantaggi:
- problemi con la tenuta dei vecchi pozzi, specialmente per gli ex giacimenti petroliferi;
- porosità insufficiente, permeabilità alla roccia;
- miscelazione di gas con residui di olio - che a volte porta a perdite significative, poiché la miscela risultante non può più essere utilizzata.
E anche abbastanza spesso nei giacimenti petroliferi appare nel gas un'impurità pericolosa sotto forma di idrogeno solforato. Che è dannoso per la salute umana e distrugge anche tutti i tipi di strutture in acciaio, anche quelle legate all'acciaio inossidabile.
Il funzionamento degli impianti UGS basati su luoghi di depositi di idrocarburi impoveriti è possibile in considerazione del fatto che il gas, quando iniettato, sposta l'olio residuo dalla formazione richiesta. Inoltre, come l'acqua, ha l'effetto di comprimibilità e mobilità, che facilita il compito di organizzare il contenitore. A volte il petrolio sotto pressione del gas non viene schiacciato nella roccia, ma sale verso l'alto, il che diventa un'ulteriore fonte di profitto.
Opzione n. 3 - Serbatoi nei depositi di salgemma
Tali contenitori con gas servono a appianare le irregolarità quotidiane e settimanali del suo utilizzo e partecipano anche al livellamento stagionale. Inoltre, gli impianti di stoccaggio nelle formazioni saline affrontano con successo il ruolo di fonte di riserva per importanti consumatori.
Ci sono solo 2 modi richiesti per immagazzinare il gas nel sottosuolo. Vale a dire, in formazioni porose permeabili e caverne lavate in depositi di sale. La prima opzione viene utilizzata quando è necessario creare un repository di grandi dimensioni, la seconda solo per risolvere problemi locali
Questi impianti UGS vengono creati lavando parte dei depositi di sale per creare una cavità delle dimensioni richieste. Per questo, vengono inizialmente perforati diversi pozzi, attraverso i quali viene fornita acqua per un lungo periodo di tempo.
Sebbene la procedura descritta sia lunga e costosa, si ripaga da sola, poiché il gas naturale iniettato viene stoccato senza perdite. Il motivo è che le grotte di sale sono ermetiche. Inoltre, hanno l'effetto di auto-guarigione - le crepe tettoniche e di altro tipo sono rapidamente ricoperte da depositi di sale.
Il vantaggio di tali impianti di stoccaggio del gas sotterranei è che il volume di carburante richiesto viene prelevato praticamente senza limiti di velocità. Che è parecchie volte superiore rispetto a quando si eseguono le stesse operazioni in contenitori di altri tipi. E anche un importante vantaggio delle strutture UGS costruite nelle grotte di sale è un'alta percentuale di estrazione di gas, una delle più alte tra tutti i suoi tipi.
La roccia per lo stoccaggio del gas dovrebbe essere come mostrato nella foto. Cioè, è permeabile e ha spazio sufficiente per ospitare una grande quantità di carburante. Inoltre, la struttura della formazione dovrebbe consentire un facile spostamento di acqua e residui di olio.
Ma il numero di caverne nelle formazioni saline non supera il 2% del numero totale di depositi.
Questo indicatore è influenzato da una serie di punti negativi:
- La presenza di un'enorme quantità di acqua salata dopo aver lavato le grotte per conservare il gas. Di conseguenza, se non ci sono impianti di lavorazione del mare o del sale nelle vicinanze, non c'è nessun posto dove mettere il liquido. Questa è la ragione principale per il piccolo numero di tali strutture UGS.
- Diminuzione del volume utilizzabile durante il funzionamento. Questo fenomeno è causato dall'evaporazione del sale nei luoghi a maggiore pressione e dall'accumulo dove è minore.
- La comparsa di impurità nel gas, che sono spesso i resti del liquido precedentemente utilizzato per lavare la grotta.
- Piccoli volumi, che non consente di creare scorte in quantità sufficienti.
Di conseguenza, i depositi di sale vengono solitamente utilizzati solo dove non è possibile utilizzare i tipi di contenitori sopra elencati.
Opzione n. 4 - stoccaggio sotterraneo di gas in miniera
I loro volumi sono insignificanti. Tuttavia, gli svedesi ei norvegesi immagazzinano parte delle loro riserve strategiche di gas in contenitori di questo tipo.
Il PVC nelle miniere è l'unico impianto di stoccaggio del gas completamente attrezzato dall'uomo. Quindi, in una delle miniere, viene creato un contenitore dalle esplosioni, che viene poi rivestito con lamiere d'acciaio.
Ecco come appaiono le caverne di sale utilizzate per lo stoccaggio del gas. Sono sigillati e affidabili, ma hanno dimensioni limitate, quindi sono adatti per creare strutture UGS di piccolo volume. Inoltre, esclusivamente per risolvere problemi locali. Ad esempio, in Russia, su 27 impianti di stoccaggio in uso oggi, solo 2 sono sale
Sebbene sia redditizio gestire le strutture UGS nelle miniere abbandonate, a causa dell'elevata percentuale e tasso di estrazione, il loro numero non aumenterà in modo significativo nel prossimo futuro. Il motivo è che le strutture di stoccaggio descritte sono difficili da costruire. Poiché non è sempre possibile ottenere una tenuta completa, il che porta a perdite significative.
Ciò accade a causa del fatto che durante il funzionamento della miniera cercano di portare lì la massima quantità di aria. Perché un sistema di ventilazione è creato con una massa di uscite in superficie, che, quando si organizza un impianto di stoccaggio, non può sempre essere sigillato.
Di conseguenza, oggi ci sono solo alcuni esempi di successo dell'implementazione dell'idea di stoccaggio del gas nelle miniere abbandonate (sul territorio di Svezia, Norvegia, Germania).
Gli impianti di stoccaggio sono sigillati?
Le perdite di carburante sono frequenti e non possono essere evitate. Ci sono troppi motivi.
Per comodità si dividono in 3 categorie:
- geologico;
- tecnologico;
- tecnico.
Al gruppo geologicomotivi includono l'eterogeneità dei sigilli UGS, la presenza di faglie tettoniche, nonché le caratteristiche dell'idrodinamica e della geochimica. Ad esempio, il gas può semplicemente migrare attraverso il giacimento e gli specialisti non lo influenzeranno in alcun modo.
Tecnologicocause sono tra le più frequenti, in quanto si verificano regolarmente errori nella valutazione dei fatti. Ad esempio, l'efficacia di idrotrappole, riserve di gas, processi fisici e chimici.
La perforazione del pozzo viene spesso utilizzata per raggiungere gli strati richiesti. Inoltre, la sua tecnologia non è diversa da procedure simili quando si cerca di raggiungere giacimenti di gas e petrolio.
Motivi tecnici il più delle volte associato alle condizioni dei pozzi utilizzati, con l'aiuto del quale viene effettuata l'iniezione di gas.
Peculiarità della costruzione UGS
Nel 95% dei casi vengono create strutture UGS acqua di spremitura a gas, residui oleosi da formazioni porose. Pertanto, vengono creati "contenitori" per lo stoccaggio di carburante "blu".
E la caratteristica più importante è che il volume di gas utilizzato per spremere i liquidi non può più essere utilizzato per la fornitura ai consumatori. Il suo compito è impedire il ritorno di acqua e residui di idrocarburi al loro vecchio posto. Altrimenti, il repository cesserà semplicemente di esistere.
Cioè, il gas specificato è respingente. Di norma, non è meno della metà del volume totale pompato negli impianti UGS. E in alcuni casi, il gas tampone è 3 volte più di quello che può essere utilizzato per rifornire i consumatori, che si chiama attivo.
È interessante notare che la quantità del gas tampone non può essere calcolata in anticipo. Cioè, tutto viene controllato esclusivamente in modo sperimentale. Che in molti casi richiede anni. Tuttavia, quando il risultato ottenuto non è soddisfacente, il gas tampone può essere pompato completamente.
L'ordine di riempimento del magazzino
Dopo che i geologi hanno effettuato studi su qualsiasi giacimento e hanno deciso che è possibile creare uno stoccaggio di gas nel posto giusto, i produttori di gas costruiscono un complesso di ingegneria.
Le moderne strutture UGS sono il modo più sicuro per immagazzinare le riserve di gas. Ma le sue frequenti perdite sono un grosso problema per i lavoratori del gas e gli ambientalisti, che considerano questi casi un problema significativo per l'ambiente. E succede anche come mostrato nella foto (in lontananza si vede un incendio in uno dei depositi sotterranei ungheresi)
E poi inizia il pompaggio di carburante "blu" nel futuro impianto UGS, che viene fornito dal più vicino gasdotto principale. E va al sito di pulizia, dove vengono rimossi tutti i tipi di impurità meccaniche.
Il carburante pulito viene fornito al punto di misurazione e dosaggio. E dopo, all'officina del compressore, dove viene eseguita la compressione: questo è il nome della preparazione del gas per il pompaggio nello stoccaggio. Rappresenta l'aumento della pressione del gas al valore desiderato.
Quindi viene trasportato ai punti di distribuzione del gas. Dove il flusso totale si divide in più ed entra in diverse linee tecnologiche. Da dove viene inviato attraverso i pennacchi ai pozzi per l'iniezione.
Durante l'intero processo, gli specialisti controllano una serie di parametri, tra cui la pressione e la temperatura del gas e la produttività di ciascun pozzo.
Conclusioni e video utili sull'argomento
Il materiale video allegato di seguito è dedicato alla creazione di un impianto UGS per appianare il consumo irregolare di carburante, che sarà fornito dal gasdotto Power of Siberia.
Gli stoccaggi di gas sotterranei sono il modo più affidabile e redditizio per livellare il consumo irregolare di gas e la sua fornitura stabile in caso di forza maggiore. E la cosa più interessante è che per questo bisogna ringraziare non il genio umano, ma la natura, che ha prudentemente creato gli strati di rocce adatti a questo..
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