Jak fungují podzemní zásobníky plynu: vhodné způsoby skladování zemního plynu

Zdálo by se, že znalost toho, jak jsou podzemní zásobníky plynu navrženy, nemá pro běžného uživatele praktický význam.Ale lidstvo je příliš závislé na „modrém“ palivu a my si opravdu chceme být jisti, že nikdy nedojde k přerušení jeho dodávek. Není to tak?

A každého krajana může uklidnit informace o zásobnících plynu umístěných v podzemí (PZP) – dokud budou plné, nebudou problémy s dodávkou plynu. Přečtěte si více o struktuře úložiště a funkcích úložiště v našem článku.

Výstavba podzemních zásobníků plynu

Pokud majitelé soukromých domů používají plyn k ukládání plynu pro domácí potřeby plynové nádrže, pak se v celostátním měřítku bavíme o zcela jiných možnostech uložení. Oficiálně jsou tedy podzemní zásobníky plynu komplexy inženýrských staveb, které slouží pro vstřikování, skladování a těžbu „modrého“ paliva. Skládají se z nadzemních a podzemních součástí.

NA přízemní vztahovat se:

• distribuční místo plynu, která slouží k rozdělení proudu plynu do několika technologických procesů;
• kompresorovnakde se palivo připravuje (zvyšováním tlaku) pro vstřikování do vrtů;
• Zařízení na čištění plynu.

Podzemí Komponenty PZP jsou: studny, důlní díla, nádrže. A poslední bod (nádoby) je nejzajímavější - to, jak je uspořádáno samotné skladování plynu, závisí na tom, kde je uloženo „modré“ palivo.

Moderní podzemní zásobníky plynu mají podobný vzhled jako velké továrny. Protože pro zajištění vstřikování/odběru paliva je nutné použít výkonný kompresor, čistící a další zařízení. Které obsluhují stovky, nebo dokonce tisíce specialistů

Revize zásobníků plynu

Při stejné hmotnosti zabírá plyn mnohem větší plochy než jakákoli pevná látka. A protože se používá ve velkém množství, jsou k jeho skladování potřeba stejné nádoby.

Odborníci navíc před stoletím opustili skladování plynu v umělých nadzemních zásobnících.

Důvodem je, že by to vyžadovalo:

• obsadit rozsáhlé oblasti planety komplexy pro skladování nízkotlakého „modrého“ paliva;
• používat drahé a výbušné vysokotlaké plynové nádrže.

V důsledku toho byla pro neutralizaci výše uvedených negativních aspektů zvolena ve prospěch podzemních skladovacích zařízení, která jsou považována za kontejnery umístěné ve značné hloubce. Což se ve většině případů pohybuje od 300 do 1000 metrů. A palivo tam můžete skladovat v nádržích vytvořených přírodou.

Celkem se inženýři naučili úspěšně používat 7 typů zásobníků zemního plynu:

• vytvořené ve vodou nasycených porézních útvarech;
• konzervované po výrobě sacharidů, jmenovitě plynu, oleje;
• vytvořené v ložiscích kamenné soli;
• vytvořené v dolech;
• vytvořené v odolných horninách permafrostu;
• s nízkoteplotní ledovou skořápkou;
• vznikly po podzemních atomových explozích.

Přestože existuje mnoho možností, pouze první 4 způsoby skladování plynu se liší v praktičnosti.Zbývající možnosti nádrží jsou vhodné pouze teoreticky.

Podzemní zásobník plynu North Stavropol je největší na světě a zásoby plynu v něm uložené jsou schopny uspokojit roční poptávku po palivu tak velké země, jako je Francie. Protože skladovací plocha je až 680 km²

Důvod, proč jsou zbývající tři možnosti nepraktické, je následující:

• Plyn lze skladovat ve zmrzlých horninách, jak dokazuje několik existujících skladovacích zařízení v severních oblastech planety. Jejich objemy jsou však extrémně nepatrné, a proto dnes nemají žádný průmyslový význam.
• Kontejnery vzniklé podzemními jadernými výbuchy jsou docela vhodné pro skladování významných zásob plynu, což je již experimentálně prokázáno. Jde ale o to, že mocné zbraně byly testovány daleko od místa, kde lidé žili. Proto tam obvykle nejsou žádní spotřebitelé ani veřejné služby.

V důsledku toho jsou tyto typy nádob jednoduše nevhodné pro použití.

Přestože se podzemním zásobníkům plynu říká zásobníky, ve skutečnosti není uchovávání plynu jejich primárním úkolem. Jelikož to, co v nich je, slouží většinou k vyrovnání nerovností spotřeby. Což může být denní, týdenní, sezónní. Až v krajním případě jsou zařízení PZP vytvářena ke zmírnění následků okolností vyšší moci.

Dále se budeme podrobněji zabývat každou z možností skladování plynu pod zemí.

Možnost č. 1 - skladování ve vodou nasycených formacích

Skladovací zařízení v útvarech nasycených vodou jsou navržena tak, aby vyrovnala účinky sezónních nerovnoměrností při používání plynu. A také vytvářet strategické rezervy.

Důležitým rysem návrhu takových skladovacích zařízení je minimální lidská účast - nejčastěji ve fázi vytváření vrtů nezbytných pro injektáž plynu.

Mapa Ruska ukazuje, že podzemní zásobníky plynu se nacházejí v blízkosti hlavních plynovodů a velkých obydlených oblastí. A to není náhoda, protože zásobníky jsou navrženy tak, aby zajistily stabilitu spotřeby plynu, pro kterou by měly být v těsné blízkosti velkých objektů

Tyto nádoby jsou hledány v artéských formacích. Zásobníky plynu vznikají tam, kde je horninová struktura propustná a porézní. Zbývající kapalinu odstraní plyn, který ji stlačí a následně vytlačí.

Samotné takzvané zásobníky paliva takové ve skutečnosti nejsou. Přesněji tam vůbec nejsou – slouží jako úložný prostor dutiny v porézních vrstvách. A celý postup vytvoření zásobníku plynu spočívá ve vytlačení části vody na periferii. Dělají to proto, aby vytvořili prostor pro „modré“ palivo.

Výše popsaný postup lze dokončit pouze tehdy, pokud k tomu přispívá řada faktorů:

• Porézní propustná vrstva je pokryta kupolí (čepicí) z hornin nepropustných pro plyny, což jsou obvykle stlačené jíly.
• Zvodněná vrstva se táhne od hranic úložiště v délce desítek kilometrů. A ještě lepší je, když má přístup na povrch. Vše výše uvedené umožňuje plynu úspěšně vytlačit vodu ve formaci.
• Délka kupole je dostatečná k tomu, aby poskytovala schopnost ukládat značné objemy plynu.
• Pórovitost a propustnost horniny zajišťuje přijatelnou kapacitu plynu a schopnost jeho uvolňování během vývoje.

Pokud nebude splněna alespoň jedna z podmínek, nebude možné vytvořit podzemní úložiště.

Princip fungování moderních podzemních zásobníků je jednoduchý. Vlastnosti lze zkoumat na příkladu velkých podzemních zásobníků plynu používaných k vyhlazování sezónních nepravidelností.

Obvykle se do nich v teplé sezóně čerpá požadované množství plynu. Což se začíná odebírat až s nástupem topné sezóny. Navíc se do hlavního potrubí nepouští nějaké obrovské množství plynu, ale průměrné, známé z provozních zkušeností z minulých zim.

A pokud náhle prudce klesne teplota a denní spotřeba se řádově zvýší, pak velký podzemní zásobník plynu stále nezvýší objem těžby. A nedostatek pokryjí malá skladovací zařízení určená k vyhlazení denní a týdenní spotřeby. Důvodem je snadnější a rychlejší výběr z nich.

Za optimální jsou považovány kontejnery o ploše několika kilometrů čtverečních. S rozdílem výšky mezi spodní a horní částí kopule do 10-15 metrů

Výhodou zařízení PZP ve vodou nasycených útvarech je jejich významná kapacita. Nevýhodou je, že geologové při studiu charakteristik zvodně nemusí určit nebo vzít v úvahu některé důležité faktory. V důsledku toho bude úložiště nepoužitelné.

A nejhorší je, že se to často odhalí po obrovských investicích do výstavby nadzemní i podzemní infrastruktury. Poměrně často se vyskytují i ​​méně významné potíže, z nichž provozování podzemních zásobníků plynu ve vodou nasycených horninách je doprovázeno značnými neplánovanými náklady.

Možnost #2 - kontejnery po výrobě uhlovodíků

Inženýrské komplexy, které patří k tomuto typu, slouží k vyhlazení sezónních výkyvů ve spotřebě „modrého“ paliva. A také vytvářet strategické rezervy.

Podzemní skladovací prostory jsou žádané z toho důvodu, že jejich vytvoření a provoz jsou ekonomicky nejvýnosnější. A obrovské nadzemní zásobníky plynu (zobrazené na fotografii) se používají, pokud není možné použít hlavní plynovody z podzemních zásobníků plynu. Kromě toho nádoby zobrazené na fotografii obvykle uchovávají pouze zkapalněný plyn

Konstrukce skladovacích zařízení tohoto typu je stejná jako v případě analogů vytvořených ve vodou nasycených formacích. To znamená, že palivo je uloženo v dutinách porézních hornin.

Zařízení PZP vytvořená v horninách, kde se kdysi nacházely uhlovodíky, jsou nejhojnější na světě. Jejich počet tedy dosahuje významných 70 %, důvodem je řada výhod.

Patří mezi ně: značná kapacita a úspory na kapitálových investicích do průzkumu, vytvoření infrastruktury nebo alespoň její části, vrty - v místě vzniku takových podzemních zásobníků plynu již byla provedena těžba ropy a plynu.

Je třeba si uvědomit, že podzemní zásobníky plynu nejsou podzemními zásobníky. Protože jsou navrženy tak, aby řešily úplně jiné problémy. A do podzemí se dostávají jen proto, aby ve velkých mrazech zefektivnily odpařování zkapalněného plynu. A to bez jakýchkoli nákladů. A také podmíněné podzemní umístění plynových nádrží vám umožňuje ušetřit užitečný prostor někde na vašem osobním pozemku

Ale nádoby konzervované po výrobě uhlovodíků nelze nazvat ideálními.

Mají mnoho nevýhod:

• problémy s těsností starých vrtů – to platí zejména pro bývalá ropná pole;
• nedostatečná pórovitost, propustnost hornin;
• smíchání plynu se zbytky oleje - což někdy vede ke značným ztrátám, protože výslednou směs již nelze použít.

A také plyn často vytváří na ropných polích nebezpečnou nečistotu ve formě sirovodíku. Což je škodlivé pro lidské zdraví a navíc ničí všechny druhy ocelových konstrukcí, i ty příbuzné nerezové oceli.

Provoz podzemních zásobníků plynu založených na oblastech vyčerpaných ložisek uhlovodíků je možný díky skutečnosti, že plyn při vstřikování vytlačuje zbývající ropu z požadované formace. Kromě toho má stejně jako voda účinek stlačitelnosti a pohyblivosti, což usnadňuje uspořádání nádoby. Někdy ropa pod tlakem plynu není vytlačena do skály, ale stoupá nahoru, což se stává dalším zdrojem zisku.

Možnost č. 3 – nádrže v ložiscích kamenné soli

Takové nádoby s plynem slouží k vyrovnání denních a týdenních nerovností jeho používání a také se podílejí na vyrovnávání té sezónní. Sklady v solných formacích navíc úspěšně zvládají roli záložního zdroje pro důležité spotřebitele.

Existují pouze 2 oblíbené způsoby skladování plynu pod zemí. Totiž v propustných porézních vrstvách a kavernách vyplavených v solných usazeninách. První možnost se používá, když potřebujete vytvořit velké úložiště, druhá - pouze pro řešení místních problémů

Uvedená zařízení PZP vznikají vymytím části solných ložisek za účelem vytvoření dutiny požadované velikosti. Za tímto účelem je zpočátku vyvrtáno několik vrtů, kterými je voda dodávána po dlouhou dobu.

Popsaný postup je sice zdlouhavý a nákladný, ale vyplatí se, protože vtlačený zemní plyn je skladován beze ztrát. Důvodem je, že solné jeskyně jsou vzduchotěsné. Navíc mají efekt samoléčení — tektonické a jiné trhliny rychle zarůstají nánosy solí.

Výhodou výstavby takovýchto podzemních zásobníků plynu je, že potřebné množství paliva se odebírá prakticky bez omezení rychlosti. Což je několikanásobně vyšší než při provádění stejných operací v kontejnerech jiných typů. A také důležitou výhodou PZP budovaných v solných jeskyních je vysoké procento těžby plynu - jedno z nejvyšších ze všech typů.

Kámen pro skladování plynu by měl být takový, jak je znázorněno na fotografii. Tedy propustné a mít dostatek prostoru pro uložení velkého objemu paliva. Struktura formace by navíc měla umožňovat snadné vytěsnění zbytků vody a oleje

Počet kaveren v solných vrstvách však nepřesahuje 2 % z celkového počtu skladovacích zařízení.

Tento ukazatel je ovlivněn řadou negativních aspektů:

• Přítomnost obrovského množství slané vody po vymytí jeskyní pro úsporu plynu. Výsledkem je, že pokud není poblíž moře nebo alespoň závody na zpracování soli, není kam dát tekutinu. Jaký je hlavní důvod malého množství tohoto druhu PZP.
• Snížení užitečného objemu během provozu. Tento jev je způsoben vypařováním soli v místech s vyšším tlakem a akumulací, kde je nižší.
• Vzhled nečistot v plynu, které se často stávají zbytky kapaliny dříve používané k vymytí jeskyně.
• Menší svazky, což neumožňuje vytvářet rezervy v dostatečném množství.

V důsledku toho se sklady soli obvykle používají pouze tam, kde není možné použít výše uvedené typy kontejnerů.

Možnost č. 4 – PZP v důlních dílech

Jejich objemy jsou zanedbatelné. Přesto Švédové a Norové skladují část svých strategických zásob plynu právě v kontejnerech tohoto typu.

PVC v důlních dílech je jediným zásobníkem plynu kompletně vybaveným lidmi. V jednom z dolů tedy výbuchy vytvoří kontejner, který je následně obložen ocelovými plechy.

Takto vypadají solné jeskyně sloužící k uskladnění plynu. Jsou hermeticky uzavřené a spolehlivé, ale mají omezené rozměry, a proto jsou vhodné pro vytváření maloobjemových zařízení PZP. A to výhradně pro řešení místních problémů. Například v Rusku jsou z 27 dnes používaných skladovacích zařízení pouze 2 sklady soli.

Přestože je pro vysoké procento a rychlost těžby provozování podzemních zásobníků plynu v opuštěných dolech rentabilní, jejich počet se v nejbližší době výrazně nezvýší. Důvodem je, že popsaná skladovací zařízení jsou náročná na výstavbu. Protože není vždy možné dosáhnout úplné těsnosti, což vede ke značným ztrátám.

Děje se tak díky tomu, že se tam během provozu dolu snaží dodávat maximum vzduchu. Proč vzniká ventilační systém s mnoha výstupy na povrch, které nelze vždy utěsnit při uspořádání skladu?

Výsledkem je, že dnes existuje jen několik úspěšných příkladů realizace myšlenky skladování plynu v opuštěných dolech (ve Švédsku, Norsku, Německu).

Jsou skladovací prostory vzduchotěsné?

Úniky paliva jsou běžné procesy, kterým se nelze vyhnout. Protože důvodů je příliš mnoho.

Pro větší pohodlí jsou rozděleny do 3 kategorií:

• geologický;
• technologický;
• technický.

Do skupiny geologický důvodů zahrnují heterogenitu krytu UGS, přítomnost tektonických poruch, stejně jako rysy hydrodynamiky a geochemie. Například plyn může jednoduše migrovat formací a specialisté to nijak neovlivní.

Technologický příčiny patří k nejčastějším, protože při posuzování jakýchkoli skutečností dochází pravidelně k chybám. Například účinnost hydrolapačů, zásoby plynu a probíhající fyzikální a chemické procesy.

Často se k dosažení požadovaných vrstev používá vrtání studní. Jeho technologie se navíc neliší od podobných postupů při pokusu dostat se k ložiskům plynu a ropy

Technické důvody jsou nejčastěji spojeny se stavem používaných vrtů, kterými je plyn vháněn.

Vlastnosti vytváření podzemních zásobníků plynu

V 95 % případů vznikají podzemní zásobníky vytlačování vody plynem, zbytky oleje z porézních útvarů. Tímto způsobem vznikají „nádoby“ pro skladování „modrého“ paliva.

A nejdůležitější vlastností je, že objem plynu použitého k vytlačení kapalin nelze následně použít pro dodávku spotřebitelům. Jeho úkolem je zabránit tomu, aby se voda a zbytky uhlovodíků vrátily na své staré místo. Jinak úložiště prostě přestane existovat.

To znamená, že uvedený plyn je vyrovnávací paměť. Zpravidla to není méně než polovina celkového objemu čerpaného do podzemních zásobníků plynu. A v některých případech je 3x více vyrovnávacího plynu, než kolik lze použít pro zásobování spotřebitelů, což je tzv aktivní.

Zajímavé je, že množství vyrovnávacího plynu nelze předem vypočítat.To znamená, že vše je testováno výhradně experimentálně. Což v mnoha případech trvá roky. Ale přesto, když je získaný výsledek neuspokojivý, může být vyrovnávací plyn odčerpán v plném rozsahu.

Postup plnění skladu

Poté, co geologové prostudovali útvar a rozhodli, že na správném místě lze vytvořit zásobník plynu, výrobci plynu postaví inženýrský komplex.

Moderní podzemní zásobníky plynu jsou nejbezpečnějším způsobem skladování zásob plynu. Jeho časté úniky jsou ale velkým problémem pro plynaře a ekology, kteří takové případy považují za značný problém pro životní prostředí. A také se to stává, jak je znázorněno na fotografii (v dálce je vidět požár v jednom z maďarských podzemních zásobníků plynu)

A pak začíná vstřikování „modrého“ paliva do budoucího podzemního zásobníku plynu, který je zásobován z nejbližšího hlavní potrubí. A jde na místo čištění, kde se odstraní všechny druhy mechanických nečistot.

Čisté palivo je přiváděno do místa měření a dávkování. A poté do kompresorovny, kde se provádí komprese - to je název pro přípravu plynu k přečerpání do zásobníku. Představuje zvýšení tlaku plynu na požadovanou hodnotu.

Poté je transportován do distribučních míst plynu. Kde je celkový průtok rozdělen do několika a dodáván do různých technologických linek. Odtud je zasílán přes vlečky do studní pro injekci.

Během celého procesu specialisté sledují řadu parametrů, včetně tlaku a teploty plynu a produktivity každého vrtu.

Závěry a užitečné video k tématu

Níže přiložené video je věnováno tématu vytváření podzemních zásobníků plynu pro vyrovnání nerovnoměrné spotřeby paliva, které bude dodávat plynovod Power of Siberia.

Podzemní zásobníky plynu jsou nejspolehlivějším a nejrentabilnějším způsobem, jak vyrovnat nerovnoměrnou spotřebu plynu a zajistit jeho stabilní dodávku v případě zásahu vyšší moci. A nejzajímavější je, že za to musíme poděkovat nikoli lidskému géniovi, ale přírodě, která prozíravě vytvořila vrstvy hornin vhodné k tomu.

Podíleli jste se osobně na vzniku podzemních zásobníků plynu a chcete výše uvedený materiál doplnit o užitečné informace? Nebo jste si všimli rozporu ve faktech? Zanechte své připomínky a komentáře – blok zpětné vazby se nachází pod článkem.