Подземные хранилища газа ПХГ подземные

Подземные хранилища газа. {

ПХГ (подземные хранилища газа) в значительной мере способствуют надежности снабжения потребителей газом. Они позволяют выравнивать суточные колебания газопотребления и удовлетворять пиковый спрос в зимний период. Особенно важны ПХГ в России с ее климатическими особенностями и удаленностью источников ресурсов от конечных потребителей. В России действует не имеющая мировых аналогов Единая система газоснабжения (ЕСГ), ее неотъемлемая часть — система ПХГ. Подземные хранилища позволяют гарантированно обеспечивать потребителей природным газом независимо от времени года, колебаний температуры, форс-мажорных обстоятельств.

Hаибольшее распространение получили ПХГ. Pазличают пористые и полые подземные резервуары. K пористым относятся истощённые газовые, газоконденсатные, газонефт. и нефт. м-ния, водоносные пласты, a также залежи негорючих газов. B пределах одного такого ПХГ может быть одна или неск. залежей c хранимым газом. K полым подземным резервуарам относятся полости, создаваемые в отложениях кам. соли (пластах, массивах, куполах, штоках), в непроницаемых или практически непроницаемых г. п. (гипс, ангидрит, гранит, глина и др. ), в заброшенных шахтах, карьерах и др. горн. выработках, в плотных г. п. спец. методами.

Hаиболее распространены ПХГ в истощённых газовых или газонефт. м-ниях, создаваемые путём закачки газа через скважины в истощённый продуктивный пласт и ПХГ в водоносных пластах, где вода из порового пространства вытесняется закачиваемым через скважину газом (рис. 1). Cхемы подземных хранилищ газа: a - в истощённых газонефтяных месторождениях; б - в водоносных пластах.

ПХГ, созданные в таких породах на жаргоне называют «водоносными хранилищами» , потому что хранилище образуется за счет вытеснения жидкости из пористого водоносного пласта. Сам пласт на языке газовиков называется "пласт-резервуар" или "пласт-коллектор". Пустоты и поры горной породы пласта-коллектора в естественном состоянии почти всегда заполнены пластовой водой, пресной или минерализованной, природным газом или нефтегазовой смесью (геологи говорят - "флюидами"). Дальше мы для краткости будем говорить только о воде. Создание хранилища состоит в частичном вытеснении газом воды из верхней зоны ловушки на периферию пласта. (На фото - поровые пространства породы, пригодной для подземного хранения газа, снятые с помощью электронного микроскопа).

Из всех типов ПХГ в непроницаемых г. п. наиболее распространены Г. x. в отложениях кам. соли, образуемые вымыванием полости в соляном пласте путём нагнетания в него воды c последующей закачкой в полость газа через ту же скважину. Глубины залегания чаще всего 100 -1000 м. Пригодность объекта для создания хранилища определяется герметичностью, прочностью и устойчивостью отложений кам. соли и инертностью её по отношению к хранимому продукту, энергозатратами на размыв. Mетоды размыва - циркуляционный, струйный. Pабочим агентом может быть жидкость (вода, рассол) или газ (азот, выхлопные и топочные газы, метан и т. п. ). Породы, вмещающие искусств. газовые залежи, представлены в большинстве случаев песчано-алевритовыми разностями. Cоздание ПХГ в карбонатных коллекторах из-за резких колебаний проницаемости связано c серьёзными технол. сложностями, поэтому ПХГ в карбонатных отложениях сооружаются гл. обр. на базе истощённых газовых и газоконденсатных залежей, приуроченных к хорошо проницаемым рифогенным образованиям. Oбщий объём хранимого газа определяется ёмкостью естественной или искусственно создаваемой ловушки и давлением, при к-ром сохраняется герметичность покрышки. Этот объём складывается из Активного объема газа и Буферного объёма газа. B ПХГ, создаваемых в пористых пластах c активным водонапорным режимом, миним. объём буферного газа определяется допустимым пределом обводнения пластов, при к-ром обеспечивается безводная эксплуатация. Oсобенность эксплуатации ПХГ такого типа - их обводнение в период отбора, к концу к-рого поровое пространство оказывается заполненным смесью воды и газа. Поэтому для таких ПХГ эксплуатац. скважины размещают преим. в повышенной (свободной) части структуры.

Как это всё работает? { Газ из магистрального трубопровода с помощью газомоторных компрессоров, газотурбинных установок или турбин с электроприводом закачивается под нужным давлением в водоносный пласт , лежащий между водонепроницаемыми кровлей и подошвой. На рисунке - типовой набор систем станции подземного хранения газа. Синие стрелки - путь газа при работе в режиме закачки, красные - при расходовании газа из хранилища (а также пути утечки газа из пласта).

Природный газ магистрального газопровода 1 по соединительному газопроводу 2 поступает на территорию станции подземного хранения газа 3. Очищается от пыли в пылеуловителях 4, сжимается в компрессорной станции 5. Затем очищается от паров масла в сепараторах 6, охлаждается в градирне 7 (при сжатии в компрессоре газ сильно нагревается), очищается от остатков масла на установке очистки 8 и поступает на газораспределительный пункт 9. Здесь измеряется его расход по каждой скважине и производится распределение газа по эксплуатационным скважинам 10, через которые газ нагнетается в водоносный пласт 11. Заполняя поры и трещины горной породы, газ вытесняет воду и скапливается в сводовой части структуры под непроницаемой покрышкой 15, образуя подземное хранилище. Часто в толще осадочных пород наблюдаются выклинивания пластов 16, литологические изменения 18 и другие аномалии. Все эти особенности имеют существенное значение для создания хранилища газа. Большие осложнения могут вызывать разрывные нарушения 20, через которые газ может просочиться из хранилища в вышезалегающие породы и даже прорываться на поверхность земли. За этим следят с помощью контрольных 21 и наблюдательных 22 скважин, вскрывающих основной 11 и контрольный 19 водоносные пласты.

Газ, утекающий из основного пласта, накапливается в контрольном, иногда там образуется вторичная залежь 23. Газа в ней бывает столько, что его можно собирать и использовать в дело. При отборе газ выходит из хранилища за счет пластового давления по шлейфам 12. Идет на газораспределительный пункт, где очищается от воды в сепараторах 13, измеряется и затем осушается в установке осушки 14, откуда подается в магистральный газопровод 1. Давления в скважинах всегда достаточно для того, чтобы при отборе обойтись без компрессоров. Для полноты впечатления, нужно учесть, что на реальной станции присутствуют ещё котельная, собственная водокачка с артезианскими скважинами, станции очистки питьевой воды, система канализации, система пожаротушения, электрохозяйство часто с собственной резервной электростанцией, склады, мастерские, автохозяйство с десятком специальных машин и тракторов, участок буровых работ со своими буровыми вышками. . . Короче, даже небольшое ПХГ похоже на завод средней величины.

Соляные пещеры являются идеальными по герметичности резервуарами. Построить подземную соляную пещеру для хранения газа не так уж и сложно, хотя это и долгий процесс. В подходящем по высоте пласте каменной соли бурятся скважины. Затем в них подается вода, в соляном пласте вымывается полость необходимого объема. Соляной купол не только непроницаем для газа — соль обладает способностью самостоятельно «заживлять» трещины и разломы. В настоящее время в России строятся два хранилища в отложениях каменной соли — в Калининградской и Волгоградской областях.