Impianti sotterranei di stoccaggio del gas: modi adeguati per immagazzinare gas naturale

Sembrerebbe che la conoscenza di come sono organizzati i depositi sotterranei di gas non ha alcun valore pratico per l'utente medio. Ma l'umanità dipende troppo dal carburante "blu" e quindi voglio essere sicuro che non ci saranno mai interruzioni nelle sue forniture. Giusto?

E ogni connazionale può essere rassicurato dalle informazioni sui depositi di gas situati nel sottosuolo (UGS) - fintanto che saranno pieni di problemi con la fornitura di gas non ci saranno. Maggiori informazioni sul dispositivo di archiviazione e le funzionalità di archiviazione nel nostro articolo.

Impianti sotterranei di stoccaggio del gas

Se per lo stoccaggio di gas per esigenze domestiche, usano i proprietari di case private detentori di gas, quindi su scala nazionale stiamo parlando di opzioni di archiviazione completamente diverse. Quindi, i depositi di gas ufficialmente sotterranei sono complessi di impianti di ingegneria che servono per il pompaggio, lo stoccaggio e la selezione di combustibile "blu". Sono costituiti da componenti terrestri e sotterranei.

K terra Essi includono:

• punto di distribuzione del gas, che serve a distribuire il flusso di gas in diversi settori tecnologici;
• negozio di compressoridove il carburante viene preparato (aumentando la pressione) per l'iniezione in pozzi;
• impianti di trattamento gas.

terra I componenti UGS sono: pozzi, produzione, capacità. E l'ultimo elemento (capacità) è il più interessante: il modo in cui viene immagazzinato il combustibile "blu" dipende da come è organizzato lo stoccaggio del gas stesso.

I moderni depositi sotterranei di gas hanno un aspetto simile ai grandi impianti. Poiché è necessario utilizzare un potente compressore, purificazione e altre apparecchiature per garantire l'iniezione / selezione del carburante. Che è servito da centinaia, se non migliaia di specialisti

Panoramica dei serbatoi di gas

Con lo stesso peso, il gas occupa aree molto più grandi di qualsiasi corpo solido.E poiché viene utilizzato in grandi quantità, gli stessi contenitori sono necessari per la sua conservazione.

Inoltre, gli specialisti hanno rifiutato di immagazzinare gas in serbatoi di terra artificiali un secolo fa.

Il motivo è che ciò richiederebbe:

• occupare vaste aree del pianeta con complessi per la conservazione di combustibile blu a bassa pressione;
• Utilizzare serbatoi di gas ad alta pressione costosi ed esplosivi.

Di conseguenza, al fine di neutralizzare i punti negativi sopra elencati, la scelta è stata fatta a favore delle strutture di deposito sotterranee e quelle situate a una profondità considerevole sono considerate tali. 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 gas naturale:

• formata in formazioni porose sature d'acqua;
• conservato dopo la produzione di carboidrati, vale a dire lo stesso gas, olio;
• formata in depositi di salgemma;
• creato nelle miniere di miniere;
• Creato in permafrost resistente;
• con un guscio di razza di ghiaccio a bassa temperatura;
• formata dopo esplosioni atomiche sotterranee.

Sebbene ci siano molte opzioni, solo i primi 4 metodi di stoccaggio del gas differiscono nella praticità. Le restanti opzioni del serbatoio sono teoricamente adatte.

L'impianto UGS di North Stavropol è il più grande del mondo e la riserva di gas immagazzinata lì può soddisfare la domanda annuale di carburante di un paese così grande come la Francia. Poiché l'area di stoccaggio è di ben 680 km²

Il motivo dell'impraticabilità delle restanti tre opzioni è il seguente:

• Il gas può essere immagazzinato in rocce ghiacciate e numerosi depositi esistenti nelle regioni settentrionali del pianeta lo confermano. Ma i loro volumi sono estremamente insignificanti, quindi oggi non hanno alcun valore industriale.
• Le capacità formate dalle esplosioni nucleari sotterranee sono abbastanza adatte per immagazzinare importanti riserve di gas, che è già stato sperimentalmente dimostrato. 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, utilità.

Di conseguenza, questi tipi di contenitori sono semplicemente inadatti all'uso.

Sebbene le strutture UGS siano chiamate strutture di stoccaggio, in realtà la conservazione del gas non è la loro principale preoccupazione. Dal momento che ciò che è in essi è principalmente utilizzato per appianare le irregolarità e i consumi. Che succede quotidianamente, settimanalmente, stagionalmente. Solo nell'ultimo turno vengono create strutture UGS per mitigare le conseguenze di circostanze di forza maggiore.

Successivamente, considereremo più in dettaglio ciascuna delle opzioni per la conservazione del gas sotterraneo.

Opzione n. 1: conservazione in bacini saturi

Le strutture di stoccaggio in formazioni saturate con acqua sono progettate per mitigare gli effetti delle irregolarità stagionali durante l'uso del gas. E anche per creare riserve strategiche.

Una caratteristica importante della costruzione di tali depositi è la minima partecipazione umana, molto spesso nella fase di creazione dei pozzi necessari per il pompaggio di gas.

Sulla mappa della Russia si può vedere che le strutture UGS sono situate vicino a gasdotti e grandi insediamenti. E questo non è un caso, dal momento che i depositi sono progettati per garantire stabilità nel consumo di gas, per i quali dovrebbero essere in prossimità di grandi strutture

I contenitori indicati sono ricercati in strati artesiani. I depositi di gas sono creati dove la struttura rocciosa è permeabile, porosa. Il liquido rimanente viene rimosso dal gas, che lo comprime e quindi lo spreme.

I cosiddetti serbatoi per lo stoccaggio del carburante stessi, infatti, non lo sono. Più precisamente, non esistono affatto: usano come spazio per l'archiviazione vuoti in strati porosi. E l'intera procedura per la creazione di un deposito di gas consiste nello spostare parte dell'acqua verso la periferia.Lo fanno per creare spazio per il carburante "blu".

Eseguire la procedura sopra descritta avrà successo solo se un certo numero di fattori contribuisce a questo:

• Lo strato poroso permeabile è coperto da una cupola (copertura) di rocce a tenuta di gas, che di solito sono argille estruse.
• La falda acquifera si estende dai confini del repository per decine di chilometri. Meglio ancora, se ha accesso alla 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 darla durante lo sviluppo.

Se almeno una delle condizioni non è soddisfatta, sarà impossibile creare un deposito sotterraneo.

Il principio di funzionamento del moderno deposito sotterraneo è semplice. Le caratteristiche possono essere considerate dall'esempio di grandi strutture UGS utilizzate per appianare le irregolarità stagionali.

Quindi, di solito nella stagione calda pompano la giusta quantità di gas. Che iniziano a essere selezionati solo con l'inizio della stagione di riscaldamento. Inoltre, non viene inviata una grande quantità di gas al tubo principale, ma quello medio, noto dall'esperienza di funzionamento negli inverni passati.

E, se improvvisamente la temperatura scende bruscamente e il consumo giornaliero diventa un ordine di grandezza superiore, allora un grande impianto di stoccaggio sotterraneo del gas non aumenterà comunque i volumi di estrazione. E la carenza sarà coperta da piccoli depositi progettati per appianare il consumo giornaliero e settimanale. Il motivo è che è più facile e veloce selezionarli.

Le capacità ottimali sono considerate da un'area di diversi chilometri quadrati. Con una differenza di altezza della parte inferiore e superiore della cupola entro 10-15 metri

Il vantaggio dello stoccaggio sotterraneo di gas in formazioni saturate con acqua è la notevole capacità. Uno svantaggio è che i geologi, quando studiano le caratteristiche di una falda acquifera, potrebbero non identificare e prendere in considerazione alcuni fattori importanti. Di conseguenza, l'archiviazione sarà inutilizzabile.

E la cosa peggiore è che spesso viene rivelato dopo un enorme investimento nella costruzione di infrastrutture terrestri e sotterranee. Molto spesso si incontrano anche problemi meno significativi, dai quali l'operazione di stoccaggio sotterraneo di gas nelle rocce sature d'acqua è accompagnata da significativi costi non pianificati.

Opzione n. 2 - Capacità dopo la produzione di idrocarburi

I complessi ingegneristici che appartengono a questo tipo servono per appianare le fluttuazioni stagionali nel consumo di carburante "blu". E anche per creare riserve strategiche.

Le strutture di deposito sotterraneo sono richieste dal fatto che la loro creazione e funzionamento sono economicamente più vantaggiose. E vengono utilizzati enormi serbatoi di gas terrestri (mostrati nella foto) se non è possibile utilizzare gasdotti con impianti sotterranei di stoccaggio del gas. Inoltre, i contenitori mostrati nella foto di solito contengono gas liquefatto.

Il dispositivo di archiviazione di questo tipo è lo stesso del caso con analoghi creati in formazioni saturate con acqua. Cioè, il carburante viene immagazzinato nei vuoti delle rocce porose.

Gli impianti UGS creati nelle rocce in cui un tempo si trovavano gli idrocarburi sono i più abbondanti al mondo. Quindi, il loro numero raggiunge un significativo 70%, la ragione di ciò è una serie di vantaggi.

Tra cui: capacità significativa e risparmi sugli investimenti nell'esplorazione, la creazione di infrastrutture o almeno parte di esse e perforazioni - petrolio e gas sono già stati estratti nel luogo in cui sono stati creati tali impianti di stoccaggio sotterranei.

Dovrebbe essere chiaro che i serbatoi di gas sepolti non sono strutture di deposito sotterraneo. Dal momento che sono progettati per risolvere problemi completamente diversi. E nel sottosuolo, servono solo a rendere più efficace l'evaporazione del gas liquefatto in caso di forti gelate. E a costo zero.E anche il posizionamento condizionato sotterraneo dei serbatoi di gas ti consente di risparmiare spazio utilizzabile, da qualche parte su un terreno personale

Ma i serbatoi sopravvissuti dopo la produzione di idrocarburi non possono essere definiti ideali.

Hanno molti svantaggi:

• problemi di fuoriuscita di vecchi pozzi, in particolare per ex giacimenti petroliferi;
• porosità insufficiente, permeabilità delle rocce;
• miscelazione di gas con residui di olio - che a volte porta a perdite significative, poiché la miscela risultante non può più essere utilizzata.

E spesso anche nei campi petroliferi, il gas ha una pericolosa impurità 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 a quelle inossidabili.

Il funzionamento delle strutture sotterranee di stoccaggio del gas basate sulle posizioni dei depositi di idrocarburi esauriti è possibile a causa del fatto che il gas inietta residui di petrolio dal serbatoio desiderato dopo l'iniezione. Inoltre, come l'acqua, ha l'effetto di compressibilità e mobilità, il che facilita il compito di attrezzare il serbatoio. A volte il petrolio sotto pressione del gas non viene spremuto nella roccia, ma sale verso l'alto, che diventa un'ulteriore fonte di guadagno.

Opzione n. 3: serbatoi di depositi di salgemma

Tali contenitori con gas servono a correggere le irregolarità quotidiane e settimanali del suo utilizzo e prendono anche parte al livellamento stagionale. Inoltre, l'archiviazione in formazioni saline affronta con successo il ruolo di una fonte di backup per importanti consumatori.

Ci sono solo 2 modi popolari per conservare il gas sotterraneo. Vale a dire, in strati porosi permeabili e cavità lavate in depositi di sale. La prima opzione viene utilizzata quando è necessario creare un repository di grandi dimensioni, la seconda, solo per risolvere i problemi locali

Le strutture UGS indicate vengono create lavando parte dei depositi di sale per creare la cavità delle dimensioni richieste. Perché inizialmente vengono 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 lo stoccaggio del gas naturale iniettato avviene senza perdite. Il motivo è che le grotte di sale sono a tenuta stagna. Inoltre, hanno l'effetto di auto-guarigione - le fessure tettoniche e di altro tipo diventano rapidamente invase da depositi di sale.

Il vantaggio della disposizione di tali depositi sotterranei di gas è che la selezione della quantità richiesta di carburante avviene praticamente senza limiti di velocità. Che è molte volte superiore rispetto a quando si eseguono le stesse operazioni in contenitori di altri tipi. Un importante vantaggio delle strutture di stoccaggio sotterranee costruite nelle grotte di sale è l'elevata percentuale di prelievo di gas, uno dei più alti tra tutti i suoi tipi.

La roccia di accumulo del gas dovrebbe essere come mostrato nella foto. Ciò è permeabile e ha abbastanza spazio per ospitare una grande quantità di carburante. Inoltre, la struttura del serbatoio dovrebbe consentire un facile spostamento dei residui di acqua e 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 lisciviato le grotte per risparmiare gas. Di conseguenza, se non c'è mare nelle vicinanze o almeno impianti di lavorazione del sale, non c'è posto dove mettere il liquido. Qual è la ragione principale della piccola quantità di questo tipo di stoccaggio sotterraneo di gas.
• Riduzione del volume netto durante il funzionamento. Questo fenomeno è causato dall'evaporazione del sale in luoghi con maggiore pressione e accumulo in cui è più basso.
• L'apparizione nel gas delle impurità, che spesso diventano i resti del liquido precedentemente usato per lavare la grotta.
• Volumi insignificanti, che non consente di creare riserve in quantità sufficienti.

Di conseguenza, le strutture per lo stoccaggio del sale sono generalmente utilizzate solo dove non è possibile utilizzare i tipi di contenitori sopra elencati.

Opzione n. 4 - UGS nel mining

I loro volumi sono insignificanti. Tuttavia, gli svedesi e i norvegesi mantengono parte delle loro riserve strategiche di gas in serbatoi di questo tipo.

Il PVC minerario è l'unica struttura di stoccaggio del gas completamente equipaggiata dall'uomo. Quindi, in una delle miniere, le esplosioni creano un contenitore, che viene poi rivestito con fogli di acciaio.

Ecco come appaiono le caverne di sale utilizzate per immagazzinare gas. Sono ermetici e affidabili, ma hanno dimensioni limitate, quindi sono adatti per la creazione di un piccolo volume di impianti sotterranei di stoccaggio del gas. Ed esclusivamente per risolvere i problemi locali. Ad esempio, in Russia, su 27 strutture di stoccaggio attualmente in uso, solo 2 sono sale

Sebbene sia redditizio gestire strutture sotterranee di stoccaggio del gas nelle miniere abbandonate a causa dell'alta percentuale e della velocità di estrazione, il loro numero non aumenterà in modo significativo nel prossimo futuro. Il motivo è che i repository descritti sono difficili da costruire. Dal momento che non è sempre possibile ottenere una tenuta completa, il che comporta perdite significative.

Ciò accade a causa del fatto che durante il funzionamento della miniera cercano di portare la massima quantità d'aria lì. Qual è lo scopo della creazione di un sistema di ventilazione con una massa di affioramenti sulla superficie, che durante la disposizione della struttura di stoccaggio non è sempre possibile sigillare.

Di conseguenza, oggi ci sono solo alcuni esempi riusciti di attuazione dell'idea di immagazzinare gas nelle miniere abbandonate (in Svezia, Norvegia, Germania).

Le volte sono sigillate?

Le perdite di carburante sono processi comuni che non possono essere evitati. Dal momento che ci sono troppi motivi.

Per comodità, sono divisi in 3 categorie:

• geologia;
• tecnologia;
• tecnica.

Per raggruppare geologica motivi comprendono l'eterogeneità dei pneumatici UGS, la presenza di difetti tettonici e le caratteristiche dell'idrodinamica e della geochimica. Ad esempio, il gas può semplicemente migrare attraverso il serbatoio e gli specialisti non lo influenzeranno in alcun modo.

tecnologico motivi si riferiscono al più frequente in quanto si verificano regolarmente errori durante la valutazione di eventuali fatti. Ad esempio, l'efficacia di trappole idrauliche, riserve di gas, processi fisici e chimici in corso.

Spesso, la perforazione del pozzo viene utilizzata per raggiungere le formazioni desiderate. Inoltre, la sua tecnologia non è diversa da procedure simili quando si cerca di arrivare a gas, petrolio

Ragioni tecniche più spesso associato allo stato dei pozzi utilizzati, con l'aiuto del quale viene iniettato il gas.

Funzionalità di creazione di strutture UGS

Nel 95% dei casi vengono create strutture UGS estrusione di gas, residui di olio da formazioni porose. Pertanto, vengono creati "serbatoi" per lo stoccaggio di combustibile "blu".

E la caratteristica più importante è che il volume di gas utilizzato per estrudere liquidi in futuro non può essere utilizzato per la consegna ai consumatori. Il suo compito è prevenire il ritorno di acqua, residui di idrocarburi nel loro vecchio posto. Altrimenti, il repository cessa semplicemente di esistere.

Cioè, detto gas è buffer. Di norma, succede almeno la metà del volume totale caricato nell'impianto sotterraneo di stoccaggio del gas. E in alcuni casi, il gas tampone è 3 volte più di quello che può essere utilizzato per la consegna ai consumatori, che viene chiamato attivo.

È interessante notare che la quantità di gas tampone non può essere calcolata in precedenza. Cioè, tutto è controllato esclusivamente da un metodo sperimentale. Che in molti casi richiede anni. Tuttavia, quando il risultato non è soddisfacente, il gas tampone può essere pompato completamente.

Ordine di riempimento

Dopo che i geologi hanno effettuato studi su qualsiasi serbatoio e hanno deciso che un impianto di stoccaggio del gas potesse essere creato nel posto giusto, i produttori di gas stanno costruendo un complesso ingegneristico.

I moderni impianti di stoccaggio sotterraneo del gas sono il modo più sicuro per immagazzinare riserve di gas.Ma le sue frequenti perdite sono un grosso problema per le società del gas e gli ambientalisti, che considerano tali casi un problema ambientale significativo. E succede come mostrato nella foto (in lontananza, un incendio è visibile su uno dei depositi sotterranei ungheresi)

E poi inizia l'iniezione di carburante "blu" nel futuro dell'UGSF, che viene fornito dal più vicino tubazione del tronco. Ed entra nel sito di pulizia, dove vengono rimossi tutti i tipi di impurità meccaniche.

Il carburante pulito viene fornito alla stazione di dosaggio. E dopo, nel negozio di compressori, dove viene eseguita la compressione - questo è il nome della preparazione del gas per il pompaggio nello stoccaggio. Rappresenta un aumento della pressione del gas al valore desiderato.

Quindi viene trasportato nei punti di distribuzione del gas. Dove il flusso totale è diviso in più ed entra in diverse linee di produzione. Da dove viene inviato lungo i pennacchi ai pozzetti per l'iniezione.

Durante tutto il processo, gli esperti 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 video seguente è dedicato all'argomento della creazione di strutture UGS per appianare il consumo di carburante non uniforme, che sarà fornito dal gasdotto Power of Siberia.

I depositi sotterranei di gas sono il modo più affidabile e redditizio per livellare il consumo disomogeneo di gas e la sua fornitura stabile durante la forza maggiore. E la cosa più interessante è che non si dovrebbe ringraziare non il genio umano, ma la natura, che ha prudentemente creato strati di rocce adatti.

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