Подземные способы хранения газов

Хранение газа

Хранение газа играет важную роль для обеспечения бесперебойных поставок газа потребителям независимо от сезонных колебаний пиковых нагрузок.

Миллионы людей, включая газовую горелку на своей плите, даже не задумываются о всех тех проблемах, которые связаны с добычей, хранением и транспортированием «голубого топлива» от газового месторождения до их кухни.

Природный газ по магистральным газопроводам транспортируется от месторождения к потребителю. Для нормальной работы всей системы в ней должно поддерживаться определенное давление, которое регулируется с одной стороны величиной закачки газа в газопровод, а с другой стороны – количеством потребителей, которые этот самый газ «выкачивают» из газопровода.

Ни для кого не секрет, что в холодное время года потребление газа возрастает многократно. Чтобы снизить высокие пиковые нагрузки в зимний период и обеспечить надежную и бесперебойную подачу газа потребителю, газовики используют хранилища газа (газохранилища), в которых содержится некий резервный запас газа, который был туда закачан в теплое время года, когда потребность в газе была невелика.

Такие хранилища горючих газов располагаются под землей, и носят название ПХГ – подземных хранилищ газа. Подземное хранение газа осуществляется уже выработанных нефтяных и газовых месторождениях, водоносных пластах или соляных кавернах.

Способы хранения газов

Подземные хранилища газа в истощенных месторождениях

ПХГ в истощенных месторождениях являются наилучшим местом для хранения газа. Согласитесь, что хранить газ там, где он хранился природой на протяжении многих тысячелетий, очень удобно. Этот природный резервуар уже полностью разведан. Геологи изучили его геометрические размеры, форму площади газоносности, степень герметичности покрышки. На таком объекте уже имеются готовые скважины и оборудование, при помощи которого месторождение эксплуатировалось. Теперь это оборудование и скважины можно использовать, как для закачки газа обратно, так и последующего его извлечения из ПХГ.

Впервые истощенное месторождение было использовано под ПХГ в 1915 году. Канадцы на месторождении Уэлленд-Каунти провели опытную закачку газа, реализовав на практике теоретические задумки. Годом позже в США на месторождении Зоар было организовано первое в мире промышленное ПХГ, объем которого составил всего 62 млн. кубометров.

Первое подземное ПХГ в истощенном месторождении в СССР было создано в 1958 году в Самарской области.

В 1979 году в Ставропольском крае было начато строительство самого крупного в мире ПХГ в истощенном месторождении.

Подземные хранилища газа в водоносных структурах

ПХГ в водоносных структурах, конечно, не обладают таким удобством, как ПХГ в выработанных месторождениях, но тоже могут быть использованы для хранения газа. Основное требование, которым должен обладать пористый водоносный горизонт, чтобы в нем можно было организовать ПХГ – это непроницаемая покрышка, которая бы надежно удерживала газ под землей. Газ закачивается в пористый водоносный горизонт, вытесняя оттуда воду.

Первое в мире ПХГ в водоносном пласте создали американцы в 1946 году. В СССР такое месторождение появилось в 1955 году (Калужское ПХГ объемом 480 млн. кубометров газа). В 1977 году в СССР было построено самое крупное ПХГ в водоносном пласте объемом 4,5 млрд. кубометров газа (Касимовское ПХГ в Рязанской области).

Подземные хранилища газа в соляных кавернах

ПХГ в соляных кавернах обладают рядом преимуществ перед остальными ПХГ. Во-первых, такая соляная каверна априори имеет очень надежную покрышку, поскольку соляной купол обеспечивает абсолютную герметичность резервуара, поскольку непроницаем для газа. Во-вторых, такие ПХГ обеспечивают самую высокую суточную подачу газа. В-третьих, в таких ПХГ можно хранить как природный газ, так и жидкие углеводороды.

Однако, ПХГ в соляных кавернах строить достаточно долго и затратно. Если ПХГ на месте истощенного месторождения уже имеет готовый резервуар, в который можно закачивать газ, то в случае с соляной каверной все надо делать «ручками». Технология проста, но сам процесс формирования каверны занимает длительное время. В разведанный соляной пласт бурятся две скважины. По одной скважине в соляной пласт под давлением подается пресная вода, которая растворяет соль, а затем выкачивается на поверхность через другую скважину. Этот процесс идет до тех пор, пока не будет сформирована каверна подходящего размера. А, чтобы получилась каверна, пригодная для промышленного хранения природного газа, соляное месторождение должно быть достаточно мощным. Таких месторождений относительно немного.

Поскольку ПХГ в соляных кавернах обеспечивают самую высокую суточную подачу газа, о чем было сказано выше, такие подземные газохранилища используются для покрытия пиковых нагрузок. Производительность отбора газа из ПХГ в соляных кавернах на порядок выше, чем у остальных ПХГ, при этом количество циклов может достигать до 20 в год.

В настоящее время в мире существует всего около 70 подомных газохранилищ с общей активной ёмкостью около 30 млрд. кубометров газа.

Больше всего соляных ПХГ в США, в 31 газохранилище может находиться 8 млрд. кубометров газа. В России идет строительство 3 новых соляных ПХГ.

Подземные хранилища газа в твёрдых горных породах

Во многих странах нет соответствующих геологических условий, чтобы организовать ПХГ на базе истощенных месторождений, в водоносных пластах, соляных кавернах. Чтобы решить проблему, ученые разработали новые технологии создания ПХГ в угольных шахтах или каменных пещерах. Наибольшим опытом в этом направлении обладают Норвегия, США, Швеция, Чехия.

На данный момент «Газпром» на территории РФ эксплуатирует 23 ПХГ, расположенные в 27 геологических структурах. Все ПХГ расположены в основных районах потребления газа, обеспечивая в отопительный сезон 20-40% всех поставок газа.

Объем оперативного резерва газа, который был закачан в ПХГ накануне зимы 2018/19, составил 72,2 млрд. кубометров.

Хранение сжиженного газа

Сжиженный природный газ в последнее время завоевывает все новые и новые рынки, являясь перспективным энергоносителем, и реальной альтернативой классическому природному газу в газоснабжении удаленных районов.

Хранение сжиженного природного газа является важным процессом, в котором требуется обеспечение промышленной безопасности.

Сжиженный природный газ (СПГ) получается из традиционного природного газа при охлаждении до -160°С. СПГ хранится при криогенных температурах. Резервуары, в которых хранится СПГ, напоминают сосуд Дьюара. Разгерметизация такого хранилища может привести к возникновению пожаров и взрывов, поэтому обеспечение безопасности на объектах его хранения является очень важной задачей.

Резервуары для хранения СПГ делятся на три группы:

1. Стационарные резервуары (объемом до 50 кубометров) предназначены для долговременного хранения СПГ под давлением 0,2-6 атмосфер.
2. Транспортные резервуары предназначены для доставки СПГ со склада потребителю. Предельное давление, под которым находится СПГ в таких резервуарах, достигает 16 атмосфер.
3. Технологические резервуары (объемом менее 50 кубометров) предназначены для хранения сжиженного газа, производимого на комплексе.

Источник

Подземное хранение газа

Фоторепортаж

Инфографика

Магистральные газопроводы, по которым газ транспортируется от месторождений к местам потребления, работают с относительно постоянной производительностью. Однако потребление газа характеризуется в первую очередь сезонной неравномерностью. Для снижения пиковых нагрузок, обеспечения гибкости и надежности поставок газа нужны специальные компенсаторы — газохранилища, которые способны накапливать избытки газа, хранить их и, в случае увеличения спроса, отдавать потребителям. Такими компенсаторами служат подземные хранилища газа (ПХГ), созданные в выработанных месторождениях углеводородов, водоносных пластах или соляных кавернах.

ПХГ «Газпрома» в России

Подземные хранилища газа расположены в основных районах потребления и являются неотъемлемой частью Единой системы газоснабжения (ЕСГ) России. Сеть ПХГ обеспечивает в отопительный период от 20 до 40 % всех поставок газа «Газпромом».

На территории России «Газпром» эксплуатирует 23 ПХГ в 27 геологических структурах.

Основные активы и проекты Группы «Газпром» в транспортировке и подземном хранении газа

К осенне-зимнему периоду 2020–2021 годов объем оперативного резерва газа в ПХГ составил 72,32 млрд куб. м, а потенциальная максимальная суточная производительность на начало сезона отбора — 843,3 млн куб. м газа.

ПХГ «Газпрома» за рубежом

В целях повышения надежности поставок газа по экспортным контрактам «Газпром» использует мощности ПХГ в странах ближнего и дальнего зарубежья.

В странах Европы «Газпром» имеет доступ к активной емкости ПХГ:

• «Йемгум», «Катарина», «Реден» и «Этцель» (Германия);
• «Хайдах» (Австрия);
• «Банатский Двор» (Сербия);
• «Дамборжице» (Чехия);
• «Бергермеер» (Нидерланды).

В случае необходимости дополнительно арендуются емкости для хранения газа у сторонних компаний.

К осенне-зимнему периоду 2020–2021 годов собственные мощности «Газпрома» по хранению газа в Европе составили около 8,6 млрд куб. м, а заключенные дополнительные контракты на хранение газа позволили создать резерв в 2,5 млрд куб. м в ПХГ Австрии, Венгрии, Словакии.

На территории стран бывшего Советского Союза «Газпром» является собственником ПХГ:

• Мозырское, Осиповичское и Прибугское (Белоруссия);
• Абовянское (Армения).

По состоянию на 31 декабря 2020 года оперативный резерв газа в этих ПХГ составил 1,18 млрд куб. м.

Абовянская станция подземного хранения газа в Армении

Развитие подземного хранения газа

Увеличение потенциальной максимальной суточной производительности является одной из ключевых задач «Газпрома» по развитию подземного хранения газа в России. Ежегодное увеличение этого показателя сопоставимо с «зимним» суточным потреблением газа одним из регионов Российской Федерации, например Вологодской или Ленинградской областью.

Потенциальная максимальная суточная производительность на начало сезона отбора, млн куб. м

В настоящее время на территории России в стадии проектирования и строительства находятся следующие объекты подземного хранения газа:

• Арбузовское ПХГ;
• Беднодемьяновское ПХГ;
• Новомосковское ПХГ;
• Шатровское ПХГ;
• Удмуртский резервирующий комплекс.

Карашурское ПХГ в составе проекта «Удмуртский резервирующий комплекс»

Идет реконструкция, расширение, модернизация и техническое перевооружение ряда действующих подземных хранилищ.

В стадии расширения находятся ПХГ «Дамборжице» (Чехия) и «Катарина» (Германия), ведутся подготовительные работы по проекту расширения ПХГ «Банатский двор» (Сербия).

Источник

Как хранят газ и что такое ПХГ

Любой продукт надо как-то хранить. Газ не исключение. Индустрия подземного хранения газа имеет уже почти столетнюю историю.

Колебания и пики

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.

Предусмотрительная природа

Однако газ занимает значительно больший объем, чем твердое тело или жидкость. Поэтому найти для него герметичные резервуары было бы затруднительно, если бы природа уже не построила их. Пористые пласты песчаника в земной коре, герметично закупоренные сверху куполом из слоя глины, являются природными ПХГ. В порах песчаника может находиться вода, но могут скапливаться и углеводороды . В процессе создания ПХГ в водоносном слое газ, скапливающийся под глиняной покрышкой, вытесняет воду вниз.

Активный газ

В процессе создания хранилища часть газа захватывается в пласте-коллекторе, чтобы создать необходимое давление. Этот газ называется буферным. Его объем составляет приметно половину от всего газа, закачиваемого в хранилище. Газ, который потом будут извлекать из ПХГ, называется активным или рабочим газом.
Самое большое хранилище в мире — Северо-Ставропольское ПХГ. Его объем — 43 млрд кубометров активного газа. Этого хватило бы, чтобы покрыть годовое потребление, например, Франции или Нидерландов. Северо-Ставропольское ПХГ было построено в истощенном газовом месторождении.

Пещеры с самозаживлением

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.

Как это работает

Закачка газа — это его нагнетание в искусственную газовую залежь при заданных технологическим проектом показателях. Газ из магистрального газопровода поступает на площадку очистки газа от механических примесей, затем на пункт замера и учета газа, затем в компрессорный цех, где компримируется и подается на газораспределительные пункты (ГРП) по коллекторам. На ГРП общий газовый поток разделяется на технологические линии, к которым подключены шлейфы скважин. Обвязка технологических линий позволяет измерить производительности каждой скважины, температуру и давление газа при закачке.

Обратно в трубу

Отбор газа из подземного хранилища является практически таким же технологическим процессом, как и добыча из газовых месторождений, но с одним существенным отличием: весь активный (товарный) газ отбирается за период от 60 до 180 суток. Проходя по шлейфам, он поступает на газосборные пункты, где собирается в газосборный коллектор. Из него газ поступает на площадку сепарации для отделения пластовой воды и механических примесей, после чего направляется на площадку очистки и осушки. Очищенный и осушенный газ поступает в магистральные газопроводы.
Другие способы

Еще можно хранить газ в сжиженном виде . Это самый дорогостоящий из всех способов хранения, но такое решение применяется в тех случаях, когда вблизи крупных потребителей невозможно построить хранилища другого типа. Возможность создания такого хранилища в районе Санкт-Петербурга в настоящее время рассматривается специалистами «Газпрома».

Кроме того, российская газовая промышленность обладает технологией хранения гелия .

Источник