Hoe ondergrondse gasopslagen zijn ingericht: een overzicht van gasopslagmogelijkheden

Kennis over de inrichting van ondergrondse gasopslagen lijkt voor een gewone gebruiker geen praktische waarde te hebben. Maar de mensheid is te afhankelijk van "blauwe" brandstof en dus wil men er zeker van zijn dat er nooit onderbrekingen in de toevoer zullen zijn. Is dat niet zo?

En elke landgenoot kan gerustgesteld worden door de informatie over ondergrondse gasopslagen (UGS) - zolang ze vol problemen zijn met de gasvoorziening. Lees meer over het opslagapparaat en de opslagfuncties in ons artikel.

Bouw van ondergrondse gasopslagfaciliteiten

Als voor het opslaan van gas voor huishoudelijke behoeften, de eigenaren van particuliere huizen gebruiken

gashouders, dan hebben we het landelijk over heel andere opbergmogelijkheden. Officieel is ondergrondse gasopslag dus een complex van technische en technische constructies die dienen voor de injectie, opslag en onttrekking van "blauwe" brandstof. Ze bestaan ​​uit grond- en ondergrondse componenten.

TOT aards verhalen:

• gasdistributiepunt, die dient om de gasstroom naar verschillende technologische te verdelen;
• compressor winkelwaar de brandstof wordt voorbereid (door de druk te verhogen) voor injectie in de putten;
• gasbehandelingsinstallaties.

Ondergronds UGS-componenten zijn: putten, werkingen, tanks. En het laatste punt (containers) is het meest interessant - de manier waarop de gasopslag is ingericht, hangt af van waar de "blauwe" brandstof is opgeslagen.

Overzicht gasopslagtanks

Met hetzelfde gewicht neemt gas veel grotere gebieden in beslag dan vaste stoffen. En aangezien het in enorme hoeveelheden wordt gebruikt, is dezelfde capaciteit nodig om het op te slaan.

Bovendien weigerden specialisten een eeuw geleden om gas op te slaan in kunstmatige grondtanks.

De reden is dat dit vereist:

• om grote delen van de planeet te bezetten met complexen voor het opslaan van lagedruk "blauwe" brandstof;
• gebruik dure en explosieve hogedrukgastanks.

Om bovenstaande negatieve punten op te heffen is dan ook gekozen voor ondergrondse opslagfaciliteiten, die als tanks worden beschouwd die zich op aanzienlijke diepte bevinden. Die in de meeste gevallen varieert van 300 tot 1000 meter. En daar kan brandstof worden opgeslagen in door de natuur gecreëerde reservoirs.

In totaal hebben ingenieurs geleerd om met succes 7 soorten aardgasopslagtanks te gebruiken:

• gevormd in met water verzadigde poreuze formaties;
• geconserveerd na de productie van koolhydraten, namelijk hetzelfde gas, olie;
• gevormd in steenzoutafzettingen;
• gemaakt in de mijnwerking van mijnen;
• gemaakt in duurzame permafrost;
• met een ijsachtige schaal bij lage temperatuur;
• gevormd na ondergrondse atoomexplosies.

Hoewel er veel opties zijn, verschillen alleen de eerste 4 methoden van gasopslag in praktische bruikbaarheid. De rest van de tankopties zijn alleen theoretisch geschikt.

De reden voor de onuitvoerbaarheid van de overige drie opties is als volgt:

• Het is mogelijk om gas op te slaan in bevroren rotsen, zoals blijkt uit verschillende bestaande opslagfaciliteiten in de noordelijke regio's van de planeet. Maar hun volumes zijn uiterst onbeduidend, daarom hebben ze vandaag geen industriële betekenis.
• Tanks gevormd door ondergrondse nucleaire explosies zijn zeer geschikt voor het opslaan van aanzienlijke gasreserves, wat al experimenteel is bewezen. Maar het komt erop neer dat krachtige wapens buiten de woonplaatsen van mensen werden getest. Daarom zijn er meestal geen consumenten, technische communicatie.

Hierdoor zijn dit soort containers simpelweg ongeschikt voor gebruik.

Hoewel UGS-faciliteiten opslagfaciliteiten worden genoemd, is gasbesparing in feite niet hun primaire taak. Want wat erin zit, wordt voor het grootste deel gebruikt om oneffenheden en verbruik glad te strijken. Dat is dagelijks, wekelijks, seizoensgebonden. Alleen in laatste instantie worden UGS-faciliteiten gecreëerd om de gevolgen van overmacht te mitigeren.

Vervolgens zullen we elk van de opties voor ondergrondse opslag van gas in meer detail bekijken.

Optie # 1 - opslag in met water verzadigde reservoirs

Opslagfaciliteiten in met water verzadigde formaties zijn ontworpen om de effecten van seizoensgebonden onregelmatigheden in het gebruik van gas te nivelleren. En ook om strategische reserves aan te leggen.

Een belangrijk kenmerk van de inrichting van dergelijke opslagfaciliteiten is de minimale menselijke deelname - meestal in het stadium van het creëren van putten die nodig zijn voor gasinjectie.

Deze containers worden gezocht in artesische lagen. Waar de gesteentestructuur doorlatend, poreus is, ontstaan ​​gasopslagfaciliteiten. De resterende vloeistof wordt verwijderd door gas, dat het comprimeert en vervolgens uitknijpt.

De zogenaamde brandstofopslagtanks zelf zijn dat niet echt. Om precies te zijn, ze bestaan ​​helemaal niet - ze gebruiken holtes in poreuze formaties. En de hele procedure voor het creëren van een gasopslag bestaat uit het verplaatsen van een deel van het water naar de periferie. Dit doen ze om ruimte te creëren voor "blauwe" brandstof.

De hierboven beschreven procedure werkt alleen als een aantal factoren hieraan bijdragen:

• De poreuze permeabele formatie is bedekt met een koepel (afdichting) van voor gas ondoordringbare rotsen, die meestal geperste klei zijn.
• De aquifer strekt zich tientallen kilometers uit vanaf de grenzen van de berging. En nog beter als het een uitgang naar de oppervlakte heeft. Al het bovenstaande maakt het voor het gas mogelijk om het water in het reservoir met succes uit te persen.
• De lengte van de koepel is voldoende om aanzienlijke hoeveelheden gas op te slaan.
• De porositeit en permeabiliteit van het gesteente zorgt voor een acceptabele gascapaciteit en de mogelijkheid om deze tijdens de ontwikkeling vrij te geven.

Als aan ten minste één van de voorwaarden niet wordt voldaan, is het onmogelijk om een ​​ondergrondse opslagvoorziening te realiseren.

Het werkingsprincipe van moderne ondergrondse opslagfaciliteiten is eenvoudig. De kenmerken kunnen worden overwogen aan de hand van het voorbeeld van grote UGS-faciliteiten die worden gebruikt om seizoensonregelmatigheden weg te werken.

Dus, meestal in het warme seizoen, wordt de benodigde hoeveelheid gas erin gepompt. Die ze pas beginnen te selecteren met het begin van het stookseizoen. Bovendien gaat het niet om een ​​enorme hoeveelheid gas die naar de hoofdleiding wordt gestuurd, maar om de gemiddelde hoeveelheid, bekend uit de praktijkervaringen in de afgelopen winters.

En als de temperatuur ineens fors daalt en de dagelijkse consumptie een orde van grootte hoger wordt, dan zal een grote UGS-faciliteit het onttrekkingsvolume nog steeds niet verhogen. En het tekort zal worden opgevangen door kleine opslagfaciliteiten die zijn ontworpen om de dagelijkse, wekelijkse consumptie glad te strijken. De reden is dat het gemakkelijker en sneller is om hieruit te kiezen.

Het voordeel van UGS-faciliteiten in met water verzadigde formaties is hun aanzienlijke capaciteit. En het nadeel is dat geologen, bij het bestuderen van de kenmerken van de watervoerende laag, een belangrijke factor mogelijk niet identificeren en er geen rekening mee houden. Als gevolg hiervan zal de opslag onbruikbaar zijn.

En het ergste is dat dit vaak aan het licht komt na enorme investeringen in de aanleg van boven- en ondergrondse infrastructuur. Vaak zijn er ook minder grote problemen, waardoor de exploitatie van UGS-installaties in met water verzadigde rotsen gepaard gaat met aanzienlijke ongeplande kosten.

Optie # 2 - tanks na productie van koolwaterstoffen

Technische complexen die tot dit type behoren, dienen om seizoensschommelingen in het verbruik van "blauwe" brandstof af te vlakken. En ook om strategische reserves aan te leggen.

De opslagopstelling van dit type is hetzelfde als in het geval van analogen die zijn gemaakt in met water verzadigde formaties. Dat wil zeggen, de brandstof wordt opgeslagen in de holten van poreuze rotsen.

UGS-faciliteiten die zijn gemaakt in rotsen, waar ooit koolwaterstoffen waren, zijn de meeste ter wereld. Dus hun aantal bereikt een aanzienlijke 70%, de reden hiervoor is een aantal voordelen.

Deze omvatten: aanzienlijke capaciteit en besparingen op investeringen in exploratie, creatie infrastructuur of ten minste een deel daarvan, boren - olieproductie is al uitgevoerd op de locatie van dergelijke UGS-faciliteiten, gas.

Maar de tanks die het hebben overleefd na de productie van koolwaterstoffen zijn niet ideaal te noemen.

Ze hebben veel nadelen:

• problemen met de dichtheid van oude putten - vooral voor voormalige olievelden;
• onvoldoende porositeit, rotspermeabiliteit;
• het mengen van gas met olieresten - wat soms tot aanzienlijke verliezen leidt, omdat het resulterende mengsel niet langer kan worden gebruikt.

En ook vrij vaak komt in olievelden een gevaarlijke onzuiverheid in de vorm van waterstofsulfide in het gas voor. Dat is schadelijk voor de menselijke gezondheid en vernietigt ook allerlei staalconstructies, zelfs die met betrekking tot roestvrij staal.

De exploitatie van UGS-installaties op basis van plaatsen met uitgeputte koolwaterstofafzettingen is mogelijk gezien het feit dat gas, wanneer geïnjecteerd, de resterende olie uit de vereiste formatie verdringt. Bovendien heeft het, net als water, het effect van samendrukbaarheid en mobiliteit, wat de taak van het rangschikken van de container vergemakkelijkt. Soms wordt olie onder gasdruk niet in de rots geperst, maar stijgt naar de top, wat een extra bron van winst wordt.

Optie # 3 - Reservoirs in steenzoutafzettingen

Dergelijke containers met gas dienen om de dagelijkse, wekelijkse oneffenheden van het gebruik weg te werken en nemen ook deel aan het egaliseren van het seizoen. Bovendien kunnen opslagfaciliteiten in zoutformaties met succes de rol van back-upbron voor belangrijke consumenten aan.

Deze UGS-voorzieningen worden gecreëerd door een deel van de zoutafzettingen uit te spoelen om een ​​spouw van de gewenste grootte te creëren. Hiervoor worden in eerste instantie meerdere putten geboord, waardoor gedurende lange tijd water wordt aangevoerd.

Hoewel de beschreven procedure lang en kostbaar is, betaalt deze zichzelf terug, aangezien het geïnjecteerde aardgas zonder verliezen wordt opgeslagen. De reden is dat de zoutgrotten luchtdicht zijn. Bovendien hebben ze het effect van zelfgenezing - tektonische en andere scheuren raken snel overgroeid met zoutafzettingen.

Het voordeel van dergelijke ondergrondse gasopslagen is dat de benodigde hoeveelheid brandstof vrijwel zonder snelheidsbeperkingen wordt onttrokken. Dat is meerdere malen hoger dan bij het uitvoeren van dezelfde bewerkingen in containers van andere typen. En ook een belangrijk voordeel van UGS-faciliteiten die in zoutgrotten zijn gebouwd, is een hoog percentage gaswinning - een van de hoogste van alle soorten.

Maar het aantal cavernes in zoutformaties bedraagt ​​niet meer dan 2% van het totaal aantal bergingen.

Deze indicator wordt beïnvloed door een aantal negatieve punten:

• De aanwezigheid van een enorme hoeveelheid zout water na het uitspoelen van grotten om gas te besparen. Als gevolg hiervan, als er geen zee- of zelfs zoutverwerkingsfabrieken in de buurt zijn, is er geen plaats om de vloeistof te plaatsen. Dit is de belangrijkste reden voor het kleine aantal van dergelijke UGS-faciliteiten.
• Afname van bruikbaar volume tijdens bedrijf. Dit fenomeen wordt veroorzaakt door de verdamping van zout op plaatsen met hogere druk en ophoping waar het lager is.
• Het verschijnen van onzuiverheden in het gas, die vaak de overblijfselen zijn van de vloeistof die eerder werd gebruikt om de grot uit te spoelen.
• Kleine volumes, waardoor het niet mogelijk is om voldoende voorraden aan te leggen.

Als gevolg hiervan worden zoutopslagen meestal alleen gebruikt waar het niet mogelijk is om de bovengenoemde soorten containers te gebruiken.

Optie #4 - ondergrondse gasopslag in mijnbouw

Hun volumes zijn onbeduidend. Toch slaan de Zweden en de Noren een deel van hun strategische gasvoorraden op in dit soort containers.

PVC in mijnen is de enige gasopslag die volledig door mensen is uitgerust. Dus in een van de mijnen ontstaat door explosies een container, die vervolgens wordt omhuld met staalplaten.

Hoewel het winstgevend is om UGS-faciliteiten in verlaten mijnen te exploiteren, vanwege het hoge percentage en de snelheid van winning, zal hun aantal in de nabije toekomst niet significant toenemen. De reden is dat de beschreven opslagfaciliteiten moeilijk te bouwen zijn. Omdat het niet altijd mogelijk is om volledige dichtheid te bereiken, wat tot aanzienlijke verliezen leidt.

Dit gebeurt vanwege het feit dat ze tijdens de werking van de mijn proberen de maximale hoeveelheid lucht daarheen te brengen. Waarom ontstaat er een ventilatiesysteem met een massa uitgangen naar de oppervlakte, die bij het inrichten van een opslagruimte niet altijd afgesloten kunnen worden.

Als gevolg hiervan zijn er vandaag slechts enkele succesvolle voorbeelden van de implementatie van het idee van gasopslag in verlaten mijnen (op het grondgebied van Zweden, Noorwegen, Duitsland).

Zijn de opslagfaciliteiten verzegeld?

Brandstoflekken komen vaak voor en zijn niet te vermijden. Er zijn te veel redenen.

Voor het gemak zijn ze onderverdeeld in 3 categorieën:

• geologisch;
• technologisch;
• technisch.

Naar de groep geologischredenen: omvatten de heterogeniteit van de UGS-zegels, de aanwezigheid van tektonische fouten, evenals de kenmerken van hydrodynamica en geochemie. Gas kan bijvoorbeeld gewoon door het reservoir migreren en experts zullen hier op geen enkele manier invloed op uitoefenen.

technologischoorzaken behoren tot de meest voorkomende, aangezien er regelmatig fouten worden gemaakt bij de beoordeling van feiten. Bijvoorbeeld de effectiviteit van hydrotraps, gasreserves, fysische en chemische processen.

Technische redenen: meestal geassocieerd met de staat van de gebruikte putten, met behulp waarvan gasinjectie wordt uitgevoerd.

Eigenaardigheden van UGS-constructie

In 95% van de gevallen worden UGS-faciliteiten gecreëerd gas knijpen water, olieresten uit poreuze formaties. Zo worden "containers" gemaakt voor het opslaan van "blauwe" brandstof.

En het belangrijkste is dat de hoeveelheid gas die wordt gebruikt om vloeistoffen uit te persen niet meer kan worden gebruikt voor levering aan consumenten. Het heeft tot taak te voorkomen dat water- en koolwaterstofresten terugkeren naar hun oude plaats. Anders houdt de repository gewoon op te bestaan.

Dat wil zeggen, het gespecificeerde gas is: buffer. In de regel is dit niet minder dan de helft van het totale volume dat in de UGS-installatie wordt gepompt. En in sommige gevallen is het buffergas 3 keer meer dan wat kan worden gebruikt om consumenten te bevoorraden, wat wordt genoemd actief.

Interessant is dat de hoeveelheid buffergas niet vooraf berekend kan worden. Dat wil zeggen, alles wordt uitsluitend op een experimentele manier gecontroleerd. Wat in veel gevallen jaren duurt. Bij onvoldoende resultaat kan het buffergas echter volledig worden weggepompt.

De volgorde van het vullen van de opslag

Nadat geologen onderzoek hebben gedaan naar een willekeurig reservoir en hebben besloten dat op de juiste plaats een gasopslag kan worden gecreëerd, bouwen gasproducenten een engineeringcomplex.

En dan begint het pompen van "blauwe" brandstof in de toekomstige UGS-faciliteit, die wordt geleverd vanaf de dichtstbijzijnde hoofdleiding:. En het gaat naar de reinigingslocatie, waar allerlei mechanische onzuiverheden worden verwijderd.

Schone brandstof wordt aangevoerd naar het meet- en meetpunt. En daarna naar de compressorwinkel, waar de compressie wordt uitgevoerd - dit is de naam van de voorbereiding van gas om in de opslag te pompen. Het vertegenwoordigt de toename van de gasdruk tot de gewenste waarde.

Daarna wordt het vervoerd naar gasdistributiepunten. Waar de totale stroom in meerdere wordt verdeeld en verschillende technologische lijnen binnengaat. Vanwaar het via pluimen naar de putten wordt gestuurd voor injectie.

Gedurende het hele proces controleren specialisten een aantal parameters, waaronder gasdruk en temperatuur, en de productiviteit van elke put.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Het onderstaande videomateriaal is gewijd aan de oprichting van een UGS-faciliteit om ongelijkmatig brandstofverbruik weg te werken, dat zal worden geleverd door de Power of Siberia-gaspijpleiding.

Ondergrondse gasopslagen zijn de meest betrouwbare en winstgevende manier om ongelijk gasverbruik en de stabiele levering ervan in geval van overmacht te nivelleren. En het meest interessante is dat je hiervoor niet het menselijke genie moet bedanken, maar de natuur, die voorzichtig de hiervoor geschikte gesteenten heeft gecreëerd..

Heeft u zelf meegewerkt aan de totstandkoming van ondergrondse gasopslagen en wilt u bovenstaand materiaal aanvullen met nuttige informatie? Of constateert u een discrepantie in de feiten? Laat uw opmerkingen en opmerkingen achter - het feedbackblok bevindt zich onder het artikel.