Como as instalações de armazenamento subterrâneo de gás são organizadas: uma visão geral das opções de armazenamento de gás

Parece que o conhecimento sobre como as instalações de armazenamento subterrâneo de gás são organizadas não tem valor prático para um usuário comum. Mas a humanidade é muito dependente do combustível "azul" e, por isso, deseja ter certeza de que nunca haverá interrupções em seu fornecimento. Não está certo?

E todos os compatriotas podem ficar tranquilos com as informações sobre as instalações subterrâneas de armazenamento de gás (UGS) - desde que estejam cheias de problemas de abastecimento de gás. Leia mais sobre o dispositivo de armazenamento e recursos de armazenamento em nosso artigo.

Construção de instalações de armazenamento subterrâneo de gás

Se para armazenar gás para as necessidades domésticas, os proprietários de residências particulares usam gasômetros, então, em uma escala nacional, estamos falando sobre opções de armazenamento completamente diferentes. Assim, oficialmente, o armazenamento subterrâneo de gás é um complexo de estruturas técnicas e de engenharia que servem para a injeção, armazenamento e retirada do combustível "azul". Eles consistem em componentes de solo e subterrâneos.

PARA terrestre relacionar:

• ponto de distribuição de gás, que serve para distribuir o fluxo de gás por diversos tecnológicos;
• loja de compressoresonde o combustível é preparado (aumentando a pressão) para injeção nos poços;
• estações de tratamento de gás.

Debaixo da terra Os componentes do UGS são: poços, trabalhos, tanques. E o último ponto (recipientes) é o mais interessante - a forma como o armazenamento de gás é organizado depende de onde o combustível "azul" é armazenado.

Visão geral dos tanques de armazenamento de gás

Com o mesmo peso, o gás ocupa áreas muito maiores do que qualquer sólido. E como é usado em grandes quantidades, é necessária a mesma capacidade para armazená-lo.

Além disso, os especialistas se recusaram a armazenar gás em tanques terrestres feitos pelo homem um século atrás.

O motivo é que isso exigiria:

• ocupar vastas áreas do planeta com complexos de armazenamento de combustível "azul" de baixa pressão;
• use tanques de gás de alta pressão caros e explosivos.

Assim, de forma a neutralizar os pontos negativos acima, optou-se por instalações de armazenamento subterrâneo, que são consideradas tanques situados a uma profundidade considerável. Que, na maioria dos casos, varia de 300 a 1000 metros. E você pode armazenar combustível lá em reservatórios criados pela natureza.

No total, os engenheiros aprenderam a usar com sucesso 7 tipos de tanques de armazenamento de gás natural:

• formado em formações porosas saturadas de água;
• conservado após a produção de hidratos de carbono, nomeadamente o mesmo gás, óleo;
• formado em depósitos de sal-gema;
• criado no trabalho de minas de minas;
• criado em permafrost durável;
• com uma concha do tipo gelo de baixa temperatura;
• formado após explosões atômicas subterrâneas.

Embora existam muitas opções, apenas os primeiros 4 métodos de armazenamento de gás diferem em praticidade. O resto das opções de tanque são adequadas apenas teoricamente.

A razão para a impraticabilidade das três opções restantes é a seguinte:

• É possível armazenar gás em rochas congeladas, como evidenciado por vários depósitos existentes nas regiões do norte do planeta. Mas seus volumes são extremamente insignificantes, portanto, eles não têm qualquer significado industrial hoje.
• Tanques formados por explosões nucleares subterrâneas são bastante adequados para armazenar reservas significativas de gás, o que já foi comprovado experimentalmente. Mas o ponto principal é que armas poderosas foram testadas fora dos locais de residência das pessoas. Portanto, geralmente não há consumidores, comunicações de engenharia.

Como resultado, esses tipos de recipientes são simplesmente inadequados para uso.

Embora as instalações UGS sejam chamadas de instalações de armazenamento, na verdade, economizar gás não é sua tarefa principal. Uma vez que o que está neles, em sua maior parte, é usado para suavizar desníveis e consumos. Que é diário, semanal, sazonal. Apenas na última instância são criadas instalações UGS para mitigar as consequências de circunstâncias de força maior.

A seguir, consideraremos com mais detalhes cada uma das opções de armazenamento de gás subterrâneo.

Opção # 1 - armazenamento em reservatórios saturados de água

As instalações de armazenamento em formações saturadas de água são projetadas para nivelar os efeitos das irregularidades sazonais no uso do gás. E também para criar reservas estratégicas.

Uma característica importante do arranjo de tais instalações de armazenamento é a participação humana mínima - mais frequentemente na fase de criação de poços necessários para a injeção de gás.

Esses recipientes são procurados em estratos artesianos. Instalações de armazenamento de gás são criadas onde a estrutura da rocha é permeável, porosa. O líquido restante é removido por gás, que o comprime e depois o espreme.

Os chamados tanques de armazenamento de combustível em si não são realmente assim. Mais precisamente, eles não existem - eles usam vazios em formações porosas. E todo o procedimento de criação de um depósito de gás consiste em deslocar parte da água para a periferia. Eles fazem isso para criar espaço para o combustível "azul".

O procedimento descrito acima só funcionará se uma série de fatores contribuírem para isso:

• A formação permeável porosa é coberta por uma cúpula (selo) de rochas impermeáveis ​​aos gases, que geralmente são argilas prensadas.
• O aquífero estende-se desde os limites do armazenamento por dezenas de quilômetros. Melhor ainda, se houver uma saída para a superfície. Todos os itens acima possibilitam que o gás esgote a água do reservatório com sucesso.
• O comprimento da cúpula é suficiente para fornecer a capacidade de armazenar volumes significativos de gás.
• A porosidade e a permeabilidade da rocha fornecem uma capacidade de gás aceitável e a capacidade de liberá-lo durante o desenvolvimento.

Se pelo menos uma das condições não for atendida, será impossível criar um depósito subterrâneo.

O princípio de operação das modernas instalações de armazenamento subterrâneo é simples. Os recursos podem ser considerados usando o exemplo de grandes instalações UGS usadas para suavizar irregularidades sazonais.

Portanto, geralmente na estação quente, a quantidade necessária de gás é bombeada para eles. Que eles começam a selecionar apenas com o início da estação de aquecimento. Além disso, não é uma grande quantidade de gás que é enviada para o duto principal, mas a quantidade média, conhecida pela experiência operacional em invernos anteriores.

E se de repente a temperatura cair drasticamente e o consumo diário se tornar uma ordem de magnitude maior, então uma grande instalação de UGS ainda não aumentará o volume de retirada. E a escassez será suprida por pequenas instalações de armazenamento projetadas para reduzir o consumo diário e semanal. A razão é que é mais fácil e rápido selecionar um deles.

A vantagem das instalações UGS em formações saturadas de água é sua capacidade significativa. E a desvantagem é que os geólogos, ao estudar as características do aquífero, podem não identificar e levar em consideração algum fator importante. Como resultado, o armazenamento ficará inutilizável.

E o pior é que isso muitas vezes é revelado após enormes investimentos na construção de infraestrutura acima do solo e subterrânea. Muitas vezes, há também problemas menos significativos, dos quais a operação de instalações UGS em rochas saturadas de água é acompanhada por custos não planejados significativos.

Opção # 2 - tanques após a produção de hidrocarbonetos

Os complexos de engenharia que pertencem a este tipo servem para suavizar as flutuações sazonais no consumo de combustível "azul". E também para criar reservas estratégicas.

A estrutura das instalações de armazenamento deste tipo é a mesma que no caso de análogos criados em formações saturadas de água. Ou seja, o combustível é armazenado nos vazios das rochas porosas.

As instalações UGS criadas em rochas, onde antes existiam hidrocarbonetos, são as maiores do mundo. Então, seu número chega a significativos 70%, a razão para isso é uma série de vantagens.

Estes incluem: capacidade significativa e economia no investimento em exploração, criação infraestrutura ou pelo menos parte dela, perfuração - a produção de petróleo já foi realizada no local de tais instalações UGS, gás.

Mas os tanques que sobreviveram após a produção de hidrocarbonetos não podem ser chamados de ideais.

Eles têm muitas desvantagens:

• problemas com o aperto de poços antigos - especialmente para antigos campos de petróleo;
• porosidade insuficiente, permeabilidade de rocha;
• mistura de gás com óleo residual - o que às vezes leva a perdas significativas, uma vez que a mistura resultante não pode mais ser utilizada.

E também, com bastante frequência, em campos de petróleo, uma impureza perigosa na forma de sulfeto de hidrogênio aparece no gás. O que é prejudicial à saúde humana e também destrói todo tipo de estruturas de aço, mesmo aquelas relacionadas ao inox.

A operação de instalações UGS com base em locais de depósitos de hidrocarbonetos esgotados é possível tendo em vista que o gás, quando injetado, desloca o óleo residual da formação necessária. Além disso, ele, como a água, tem efeito de compressibilidade e mobilidade, o que facilita a tarefa de arrumar o recipiente. Às vezes, o óleo sob pressão de gás não é espremido na rocha, mas sobe até o topo, o que se torna uma fonte adicional de lucro.

Opção # 3 - Reservatórios em depósitos de sal-gema

Tais vasilhames com gás servem para amenizar os desníveis diários e semanais de seu uso, e também participam do nivelamento do sazonal. Além disso, as instalações de armazenamento em formações de sal cumprem com sucesso o papel de uma fonte de backup para consumidores importantes.

Essas instalações UGS estão sendo criadas pela lavagem de parte dos depósitos de sal para criar uma cavidade do tamanho necessário. Para isso, são inicialmente perfurados vários poços, por onde é fornecida água por um longo período de tempo.

Embora o procedimento descrito seja demorado e caro, ele se paga, uma vez que o gás natural injetado é armazenado sem perdas. A razão é que as cavernas de sal são herméticas. Além disso, eles têm o efeito de autocura - rachaduras tectônicas e outras são rapidamente cobertas por depósitos de sal.

A vantagem de tais instalações de armazenamento subterrâneo de gás é que o volume necessário de combustível é retirado praticamente sem limites de velocidade. O que é várias vezes maior do que ao realizar as mesmas operações em contêineres de outros tipos. E também uma vantagem importante das instalações UGS construídas em cavernas de sal é uma alta porcentagem de extração de gás - uma das mais altas entre todos os seus tipos.

Mas o número de cavernas em formações de sal não ultrapassa 2% do número total de depósitos.

Este indicador é influenciado por uma série de pontos negativos:

• A presença de uma grande quantidade de água salgada depois de lavar as cavernas para conservar o gás. Como resultado, se não houver mar ou mesmo fábricas de processamento de sal nas proximidades, não há onde colocar o líquido. Esta é a principal razão para o pequeno número de tais instalações UGS.
• Diminuição do volume utilizável durante a operação. Esse fenômeno é causado pela evaporação do sal em locais com maior pressão e acúmulo onde é menor.
• O aparecimento de impurezas no gás, que muitas vezes são os restos do líquido anteriormente usado para lavar a caverna.
• Pequenos volumes, o que não permite criar estoques em quantidades suficientes.

Como resultado, os depósitos de sal são normalmente usados ​​apenas onde não é possível usar os tipos de recipientes listados acima.

Opção # 4 - armazenamento subterrâneo de gás em minas

Seus volumes são insignificantes. No entanto, os suecos e noruegueses armazenam parte das suas reservas estratégicas de gás em contentores deste tipo.

O PVC nas minas é a única instalação de armazenamento de gás totalmente equipada por humanos. Assim, em uma das minas, é criado um contêiner por meio de explosões, que é então revestido com chapas de aço.

Embora seja lucrativo operar instalações UGS em minas abandonadas, devido à alta porcentagem e taxa de extração, seu número não aumentará significativamente no futuro próximo. A razão é que as instalações de armazenamento descritas são difíceis de construir. Pois nem sempre é possível obter o aperto total, o que leva a perdas significativas.

Isso ocorre porque durante a operação da mina, eles tentam trazer o máximo de ar para lá. Porque é que um sistema de ventilação é criado com uma massa de saídas para a superfície, que, ao arranjar uma instalação de armazenamento, nem sempre pode ser vedada.

Como resultado, hoje existem apenas alguns exemplos de sucesso da implementação da ideia de armazenamento de gás em minas abandonadas (no território da Suécia, Noruega, Alemanha).

As instalações de armazenamento são lacradas?

Os vazamentos de combustível são frequentes e não podem ser evitados. Existem muitas razões.

Por conveniência, eles são divididos em 3 categorias:

• geológico;
• tecnológica;
• técnico.

Para o grupo geológicorazões incluem a heterogeneidade de selos UGS, a presença de falhas tectônicas, bem como as características de hidrodinâmica e geoquímica. Por exemplo, o gás pode simplesmente migrar através do reservatório e os especialistas não irão influenciar isso de forma alguma.

Tecnológicacausas estão entre os mais frequentes, pois ocorrem erros regularmente na avaliação de quaisquer fatos. Por exemplo, a eficácia das hidrotraps, reservas de gás, processos físicos e químicos.

Razões técnicas na maioria das vezes associada ao estado dos poços utilizados, com o auxílio dos quais se efetua a injeção de gás.

Características da construção UGS

Em 95% dos casos, as instalações UGS são criadas água para espremer gás, resíduos de óleo de formações porosas. Assim, "recipientes" são criados para armazenar o combustível "azul".

E a característica mais importante é que o volume de gás usado para espremer os líquidos não pode mais ser usado para abastecimento aos consumidores. Sua tarefa é evitar o retorno de resíduos de água e hidrocarbonetos ao seu antigo lugar. Caso contrário, o repositório simplesmente deixará de existir.

Ou seja, o gás especificado é amortecedor. Como regra, não é menos da metade do volume total bombeado para a instalação UGS. E em alguns casos, o gás tampão é 3 vezes mais do que o que pode ser usado para abastecer os consumidores, que é chamado ativo.

É interessante que a quantidade de gás tampão não possa ser calculada antecipadamente. Ou seja, tudo é verificado exclusivamente de forma experimental. O que em muitos casos leva anos. No entanto, quando o resultado obtido é insatisfatório, o gás tampão pode ser bombeado por completo.

A ordem de enchimento do armazenamento

Depois que os geólogos realizaram estudos de qualquer reservatório e decidiram que um armazenamento de gás pode ser criado no lugar certo, os produtores de gás constroem um complexo de engenharia.

E então começa o bombeamento de combustível "azul" para a futura instalação UGS, que é fornecida a partir da estação mais próxima pipeline principal. E vai para o local de limpeza, onde todos os tipos de impurezas mecânicas são removidos.

Combustível limpo é fornecido ao ponto de medição e medição. E depois vai para a oficina de compressores, onde é feita a compressão - esse é o nome da preparação do gás para bombeamento para o depósito. Representa o aumento da pressão do gás até o valor desejado.

Em seguida, é transportado para pontos de distribuição de gás. Onde o fluxo total se divide em várias e entra em diferentes linhas tecnológicas. De onde é enviado através de plumas para os poços para injeção.

Ao longo de todo o processo, especialistas controlam uma série de parâmetros, incluindo pressão e temperatura do gás, e a produtividade de cada poço.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O material de vídeo anexo abaixo é dedicado à criação de uma instalação UGS para reduzir o consumo desigual de combustível, que será fornecido pelo gasoduto Power of Siberia.

O armazenamento subterrâneo de gás é a maneira mais confiável e lucrativa de nivelar o consumo desigual de gás e seu fornecimento estável em caso de força maior. E o mais interessante é que para isso é preciso agradecer não ao gênio humano, mas à natureza, que prudentemente criou as camadas de rochas adequadas para isso..

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