Как устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газа

Что дальше?

Из данных по закачке газа, находящегося в собственности «Газпрома», в европейские ПХГ часто делается вывод: мол, российская монополия будет продавать это топливо в моменты пиковых спотовых цен на биржевом рынке. Возможно, так оно и будет.

В то же время следует отметить, что «Газпром» закачивает топливо в европейские хранилища не первый год со стандартной формулировкой — для стабильного выполнения экспортных контрактов. Принесёт ли эта зима сюрпризы? Стратегия «Газпрома» на европейском направлении меняется буквально у нас на глазах. Плюс у компании появились или расширились мощности ПХГ в соляных кавернах, наиболее удобные для операций по биржевой торговле, в то время как раньше «Газпром» в большей степени опирался на традиционные ПХГ (тот же австрийский «Хайдах» — это хранилище на базе выработанного месторождения).

Что такое природный горючий газ?

Бытует мнение, что газ залегает под землей в пустотах и легко оттуда извлекается, для чего достаточно пробурить скважину. Но в реальности все намного сложнее: газ может находиться внутри пористой породы, может быть растворен в воде, жидких углеводородах, нефти.

Чтобы понять, почему это происходит, достаточно вспомнить, что слово «газ» происходит от греческого «хаос», которое отражает принцип поведения вещества. В газообразном состоянии молекулы движутся хаотически, стремясь равномерно заполнить весь возможный объем. За счет этого они способны проникать и растворяться в других веществах, в том числе и более плотных жидкостях и минералах. Высокое давление и температура значительно усиливают процесс диффузии. Часто именно в виде такого «коктейля» природный газ содержится в недрах.

Но для начала поговорим о том, из чего состоит газ и что он из себя представляет – рассмотрим химический состав и физические свойства природного горючего газа.

Особенности химического состава

Газ, добываемый из недр, который называют «природным», – это смесь различных газов.

По составу он делится на три группы компонентов:

  • горючие – углеводороды;
  • негорючие (балласты) – азот, углекислый газ, кислород, гелий, пары воды;
  • вредные примеси – сероводород и меркаптаны.

Первая и главная группа представляет собой набор углеводородов метанового ряда (гомологов) с количеством атомов углерода от 1 до 5. Наибольший процент в смеси составляет метан (от 70 до 98 %), имеющий один атом углерода. Содержание остальных газов (этана, пропана, бутана, пентана) колеблется от единиц до десятых долей процента.

Как устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаДля газа, добываемого из месторождений, характерна высокая концентрация метана. В попутном, извлекаемого из нефти, доля метана намного ниже: 30 – 60%, а гомологов выше: 10 – 20 %

Кроме углеводородов в смеси могут присутствовать негорючие вещества в небольших количествах: сероводород, азот, углекислый газ, оксид углерода, водород и другие. Но, в зависимости от месторождения, пропорции углеводородов, как и состав других газов, могут значительно колебаться.

Физические свойства газа

По физическим свойствам метан СН4не имеет цвета и запаха, очень горюч. При концентрациях в воздухе более 4,5% – взрывоопасен. Это его свойство, в сочетании с отсутствием запаха, представляет большую угрозу и проблему. Особенно в шахтах, так как метан абсорбируется углем.

О причинах взрыва газа в бытовых условиях мы писали в этом материале.

Для придания газу запаха, с целью обнаружения его утечек, перед транспортировкой в него добавляют специальные вещества с неприятным запахом – одоранты. Чаще всего, это серосодержащие соединения – этантиол или этилмеркаптан. Долю примеси подбирают таким образом, чтобы была ощутима утечка при концентрации газа в 1%.

Как устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаГлавным преимуществом голубого топлива является высокая удельная теплота сгорания – 39 МДж/кг. При этом выделяются безвредные вещества: вода и углекислый газ. Это также немаловажный фактор, позволяющий применять метан в быту

Закачка газа

Закачку ресурса проводят для хранения при обеспечении переменного давления и расхода ресурса. Компрессорная станция имеет 5%-ный диапазон в момент заполнения и достигает 100% показателя по проектной мощности коллектора. Значения рабочего давления коллектора вычисляют по давлению в газопроводе подвода ресурса и показателям потери давления в водном пласте или шлейфе.

От того, насколько подвижны пласты, режим работы может быть приближен к водонапорному или газовому в случае истощения жилы. При повышении давления закачки эффективность хранилища повышается, но в призабойном секторе в сезон хранения давление может снижаться.

В сводовую часть закачивается газ, создавая пузырь в структуре в виде купола. Вода вымещается к краям, после чего удаляется через скважины разгрузочного назначения или по водоносной системе оттока. Кровлю делают из пластичной глины или известняка, допускается доломитовый пласт без разломов или трещин.

Популярные статьи  Газовая рампа для баллонов: устройство + пример изготовления своими руками

Так, толщины в 15 метров и глубины 300…1000 метров достаточно, чтобы не допустить утечки. Самая экономичная ПХГ – на 600 метрах. Именно такие хранилища должны быть обустроены в каждом регионе, потребляющем ресурс в значительных объемах.

Как строят подземные хранилища газа?

Пётр Кравец

Классификация ПХГ

Чтобы уравновесить потребление ресурса по сезонам, происходящее неравномерно в любом газовом промысле или газопроводе магистрального назначения, запасы нужно хранить герметично в определенных хранилищах. Для этого используют месторождения, выработка которых истощена, ловушки в водонапорных системах в пластах породы, а также особенные трещины или каверны, образующиеся природным путем или искусственным. Все ПХГ можно разделить на категории в зависимости от их характеристик работы и особенностей эксплуатации.

Как устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаКак устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газа

Режим работы ПХГ

Классификация по работе в пористом пласте позволяет выделить несколько типов ПХГ:

  • базисные обустраиваются для регулировки неравномерности в графике газового потребления на протяжение нескольких месяцев. Режим работы в период отбора стабилен;
  • пиковые требуются для удовлетворения суточной неравномерности отбора газа, при этом производительность сильно меняется;
  • газгольдерное наземное хранилище обеспечивает стабильность закачки природного ресурса в разгар сезона отбора, при этом количества закачиваемого ресурса хватает на короткий период времени;
  • стратегические нужны для запасов ресурса в исключительные случаи, поэтому их работа должна быть безопасной в течение долгого периода времени.

Назначение

По своему назначению подземные хранилища можно разделить на базовые, локальные и районные. Каждый тип отличается своим объемом:

базовые ПХГ содержат десятки миллиардов кубометров газа, вырабатывая до нескольких сотен млн. кубометров в 24 часа

Такое хранилище отличается региональным значением и важно для промышленных предприятий и транспортной системы; районные ПХГ вмещают до 10 млрд. кубометров ресурса, вырабатывая десятки млн. кубометров в сутки

Значение такого хранилища – районное, рассчитанное на группы конечных потребителей и часть газотранспортной системы; локальное ПХГ рассчитано на сотни млн. кубометров, производительность достигает 10 млн. кубометров за день. Значение этого типа отличается локальностью, а потребители – единицами

кубометров в сутки. Значение такого хранилища – районное, рассчитанное на группы конечных потребителей и часть газотранспортной системы; локальное ПХГ рассчитано на сотни млн. кубометров, производительность достигает 10 млн. кубометров за день. Значение этого типа отличается локальностью, а потребители – единицами.

Объекты эксплуатации

Подземные газовые хранилища могут работать в следующих объектах:

  • водоносный пласт;
  • выработанное газовое хранилище или нефтяное месторождение, газоконденсатная скважина.

Для каждого из объектов предусмотрено количество – один пласт или многопластовая система складов.

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.

В зимнее время действующие 25 хранилищ обеспечивают до четверти суточных ресурсов газа ЕСГ России, что сопоставимо с суммарным отбором из Ямбургского, Медвежьего и Юбилейного месторождений.

Это интересно: Баротравма — делимся знаниями

Перспективы развития отрасли

Следует отметить, что газовая промышленность является источником получения значительного дохода государства, поэтому на ее развитие и модернизацию уходит большое количество денег и внимания со стороны правительства. Это ведет к тому, что отрасль постоянно развивается, модернизируется и совершенствуется. Поэтому существуют великолепные перспективы для ее эффективного и результативного развития. Это объясняется тем, что внедряются новые трубопроводы, которые являются долговечными, качественными и надежными. Также используются в процессе добычи газа уникальные технологии и методы, современное оборудование и техника.

Все это приводит к тому, что газовая промышленность России постоянно развивается, а также становится источником такого большого дохода, что за счет полученных средств можно развивать не только эту отрасль, но и другие сферы деятельности. Открываются все новые месторождения газа, в результате чего увеличивается получаемая прибыль, Все это ведет к тому, что улучшается показатель газификации страны, увеличивается экспорт, повышается экономическая, а также энергетическая эффективность, и получается с помощью новых технологий извлекать из получаемых ресурсов полезные и нужные компоненты.

Поэтому можно с уверенностью утверждать, что газовую промышленность ожидает постоянное и эффективное развитие, которое будет положительно сказываться на развитии страны в целом. Также следует отметить, что в качестве монополиста на российском рынке выступает , поэтому можно не волноваться о том, что газовый сектор будет неустойчивым, поскольку единая структура монополиста не позволит произойти распаду хозяйственных связей, как это могло бы быть в конкурентной среде. При этом компания постоянно внедряет новые инновационные технологии, участвует в различных проектах, а также вся ее деятельность направлена на то, чтобы увеличить эффективность газовой промышленности.

Особенности создания ПХГ

В 95% случаев ПХГ создаются выдавливанием газом воды, остатков нефти из пористых пластов. Таким образом создаются «емкости» для хранения «голубого» топлива.

А самой главной особенностью является то, что применявшийся для выдавливания жидкостей объем газа в дальнейшем не может быть использован для поставки потребителям. Его задача заключается в том, чтобы не допустить возвращения воды, остатков углеводородов на старое место. В противном случае хранилище просто перестанет существовать.

То есть указанный газ является буферным. Его, как правило, бывает не меньше половины от всего объема, закачанного в ПХГ. А в отдельных случаях буферного газа в 3 раза больше, чем того, что можно использовать для поставки потребителям, который называется активным.

Популярные статьи  Как выбрать полотенцесушитель для ванной: на что смотреть перед покупкой + обзор популярных брендов

Интересно, что количество буферного газа предварительно исчислить невозможно. То есть все проверяется исключительно экспериментальным способом. На что во многих случаях тратятся годы. Но все же, когда полученный результат неудовлетворительный, то буферный газ можно выкачать в полном объеме.

Типы хранилищ

Существует несколько видов резервуаров хранения для СПГ (сжиженный природный газ). Все они различаются между собой объемом и природоохранными факторами.

Конструкции резервуаров

Резервуары для хранения СПГ могут иметь разные конструкции. Например, по типу крыши они делятся на самонесущие и подвесные.

При конструкции с самонесущей внутренней крышей избыточное газовое давление воспринимается внутренним резервуаром. Подвесные имеют отверстие, через которое свободно проникают пары продукта.

Подземные и надземные резервуары

И надземным, и подземным резервуарам предписывают высокий уровень безопасности. Однако первые наиболее удобны и менее огнеопасны. Например, во время землетрясения резервуары практически не страдают от разрушения. Кроме этого, подземные могут вмещать в себя сотни млн куб. метров газа.

Несмотря на массу преимуществ, надземные резервуары строят чаще. Дело в том, что затраты на строительство подземных достаточно высоки. Если резервуары построены на основе качественных материалов, а также предусматривают сооружения для локализации разливов, то они абсолютно безопасны для экологии.

Металлические цилиндрические наземные резервуары — разновидность изотермического заглубленного резервуара. Он, в свою очередь, имеет две конструкции: с подвесной платформой и крышей. Они не нуждаются в обваловании, при этом устанавливаются не так далеко от общественных объектов.

Первая помощь и восстановление организма

Надышавшемуся газом нужно немедленно вызвать скорую помощь и, пока она в пути, принять срочные меры к возможно максимальному удалению метана из организма. Для этого необходимо:

  • Вынести пострадавшего на улицу, балкон, террасу;
  • Расстегнуть ворот, одежду на груди, пояс;
  • Приподнять ножной конец тела, чтобы голова находилась ниже уровня ног, это необходимо для предупреждения гипоксии мозга;
  • На лоб положить холод (смоченную водой ткань, пузырь со льдом);
  • Дать обильное питье (минеральную или очищенную воду, теплый чай);
  • Голову повернуть набок (на случай рвоты).

Если остановилось дыхание, а пульс на сонной артерии не определяется, нужно выполнить закрытый массаж сердца и искусственное дыхание. При наличии возможности нужно дать подышать пострадавшему кислородом (баллончик или кислородная подушка из аптеки).

Лечение отравления метаном в стационаре зависит от его степени и особенностей клиники. Проводятся ингаляции кислородом, внутривенное вливание детоксицирующих жидкостей, сердечных и мочегонных препаратов, дыхательных стимуляторов, назначается витаминотерапия, антигистаминные средства.

Количество — одорант

Нижняя кривая показывает рост числа жалоб на утечки за неделю, а верхняя — количество одоранта, вводимого в газовый поток в литрах на 1000 мэ газа. Снижение количества жалоб в декабре и первой половине января указывает на то, что к этому времени ранее обнаруженные утечки были уже устранены.

С качеством одорантов тесно связана проблема определения интенсивности запаха газа, концентрации одорантов и количества подаваемого одоранта.

В барботаяшы-х одоризаторах часть газа проходит через одорант, вызывает его испарение и увлекает с собой необходимое для дозировки количество одоранта.

На 100 л сжиженного газа Кобавляют приблизительно 2 5 г одоранта. При таком количестве одоранта становится возможным по запаху определить 0 4 — 0 5 % газа в воздухе. Указанная концентрация не представляет опасности взрыва, так как составляет всего 20 % от нижнего предела воспламеняемости.

Количество подаваемого в газ одоранта величина не постоянная, а, как правило, устанавливается для каждой отдельной системы по согласованию с потребителем. В последнее время отмечается увеличение количества дозируемого одоранта.

Природный газ, не содержащий сероводорода, имеет слабый запах, и утечку его обнаружить трудно, поэтому газ одорируют, т.е. искусственно придают ему запах. В качестве одорантов выбирают безвредные недефицитные соединения, резко пахнущие, неагрессивные, легко кипящие, слабо поглощаемые твердыми и жидкими веществами. Количество вводимого одоранта определяется из условия обнаружения нормальным обонянием человека утечки одорированного газа при концентрации его в атмосфере, в 5 раз меньшей нижнего предела взрываемости. Для метана — главного компонента природного газа — сигнальная концентрация в воздухе составляет 1 объемн. Нормы расхода одоранта колеблются в пределах от 10 до 215 г на 1000 м3 газа.

В силу своей специфики метод не может быть использован как оперативный для управления процессом. Большинство потребителей газа встречается с проблемой колебания уровня интенсивности запаха при одной и той же концентрации одоранта. Установлено, что это связано с химической нестабильностью одоранта или его потерей по мере прохождения по трубопроводам, а определяется длиной трубопровода, состоянием его поверхности, качеством газа ( сухой или влажный), наличием кислорода, конденсата в газопроводе, свойствами одоранта, способом подачи его в газ и др. Поэтому для обеспечения безопасности необходима постоянная корректировка количества подаваемого одоранта. С этой целью создан и используется целый ряд анализаторов, предназначенных для периодического и постоянного контроля за содержанием одоранта в газе.

Чтобы ощутить наличие газа в воздухе, ему придается специфический запах. Для этой цели используются вещества, называемые одорантами. На 100 л сжиженного газа добавляют приблизительно 2 5 г одоранта. При таком количестве одоранта становится возможным по запаху определить 0 4 — 0 5 % газа в воздухе. Указанная концентрация не представляет опасности взрыва, так как составляет всего 20 % от нижнего предела воспламеняемости.

Система низкотемпературной сепарации газа.

Запах одоранта должен ощущать человек с нормальным обонянием при объемном содержании газа в воздухе помещения, не превышающем 1 / 5 нижнего предела взрываемости. Для поддержания заданной концентрации его вводят в поток газа при помощи специальных устройств — одоризационных установок. По способу введения одоранта в газопровод установки подразделяются на два типа: непосредственного введения в газ жидкого одоранта под давлением или самотеком; смешения паров одоранта с потоком газа. К первому типу следует отнести капельные одоризаторы, в них одорант вводят в поток газа в виде капель или струи. Количество поступающего одоранта регулируют вручную игольчатым вентилем. К одоризационным установкам второго типа относятся барботажные. В них происходит насыщение одоран-том газового потока / который пропускают через слой одоранта.

Популярные статьи  Как легко согнуть алюминиевую трубу в домашних условиях – простые способы

Установка и обслуживание

Как устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газаРасстояние газгольдера от строений на участке

Схема автономного газа на дачном участке – результат работы нескольких специалистов. Внутри здания размещение газовых приборов и газопровода проектируется архитектором. Наружный трубопровод и местоположение газгольдера планирует представитель газовой компании. Нужно оценить рельеф участка, проанализировать план строений и лишь затем найти место для газгольдера.

Проект газовой станции для частного дома нужно утвердить. Только после этого начинают строительство.

  1. Газгольдер должен находиться на дистанции не менее 1 м от жилого здания, не менее 5 м от гаража, не менее 10 м от колодца или бассейна, не менее 2 м от ограждения. На выбранном участке выкапывают котлован, глубиной не менее 1,5 м. Это заказчик может сделать сам.
  2. На дно котлована укладывают железобетонную плиту на подушку из щебня и песка.
  3. На основании устанавливают газгольдер. Затем обустраивают заземление, монтируют регуляторы давления, испаритель и другое оборудование. На этом же этапе устанавливают конденсатосборник.
  4. Выкапывают траншею и прокладывают трубы до цокольного ввода.
  5. Систему проверяют на герметичность. Для этого на сутки закачивают воздух. Если утечки нет, траншею засыпают песком, а затем землей.
  6. Обустраивают цокольный ввод и монтируют внутренний газопровод.
  7. На последнем этапе подключают газовые приборы, устанавливают датчики загазованности и измерительные приборы.
  8. Пусконаладочные работы проводят до установки и запуска газового счетчика. После завершения счетчик пломбируют.

Герметичны ли хранилища?

Утечки топлива являются частыми процессами, избежать которых невозможно. Так как причин слишком много.

Для удобства их делят на 3

  • геологические;
  • технологические;
  • технические.

К группе геологических причин относят неоднородность покрышек ПХГ, наличие тектонических разломов, а также особенности гидродинамики и геохимии. К примеру, газ может просто мигрировать по пласту, и специалисты на это никак не повлияют.

Технологические причины относятся к наиболее частым так, как регулярно случаются ошибки при оценке каких-либо фактов. К примеру, эффективности гидроловушек, запасов газа, происходящих физико-химических процессов.

Нередко, чтобы добраться до нужных пластов применяется бурение скважин. Причем его технология ничем не отличается от аналогичных процедур при попытке добраться к залежам газа, нефти

Технические причины чаще всего связаны с состоянием используемых скважин, с помощью которых осуществляется закачка газа.

Это интересно: Буря — объясняем суть

Интеграция и сотрудничество

Очень много нефтеперерабатывающих заводов находится в Китае, но лидирующее положение в этой отрасли принадлежит США.

Несмотря на ориентированность российской экономики на самостоятельное ведение экономических разработок в основных направлениях управления сырьевыми ресурсами, сотрудничество с иностранными компаниями не исключается из ближайших перспективных планов развития нефтедобычи.

Масштабы такого сотрудничества предполагается увеличивать за счет:

  • привлечения инвестиций путем разумного дозирования капиталовложений других государств;
  • использование технологических и принципиально новых разработок.

Опыт зарубежных нефтяных компаний необходим, чтобы исследования, проводимые в РФ, не повторяли уже однажды пройденный путь.

Напомним, что функции у ПХГ различные

Во-первых, это оптимизация транспортировки газа. Ведь зимой спрос увеличивается, поэтому проще ещё летом закачать часть «зимнего» газа в ПХГ недалеко от мест потребления. Тогда слишком мощный газопровод для зимнего пикового спроса и не понадобится. Эту комбинацию каждый год мы как раз и видели в случае транзита по украинской территории.

Во-вторых, балансировка текущего спроса в краткосрочном режиме. Ведь из отдалённых регионов, к примеру, из той же Западной Сибири для доставки газа по трубопроводам в Европу необходимо более суток, и поэтому не всегда технически возможно оперативно нарастить объёмы поставок.

В-третьих, это собственно стратегическая роль на случай ЧП или прекращения поставок.

Если говорить о европейском рынке, то здесь, несмотря на стагнацию газового спроса, роль (и мощности) хранилищ также будут возрастать: возможно, ещё быстрее, чем во всём мире. Причины тому следующие:

  • Снижение собственной добычи газа и, соответственно, рост импорта.
  • Снижение роли украинских ПХГ на фоне падения объёмов украинского транзита и общей неспокойной обстановки с поставками по этому направлению.
  • Курс ЕС на диверсификацию поставок через рост доли СПГ. В этом случае сезонный манёвр поставки осуществить не удастся, да и танкерные поставки по определению более рискованные по сравнению с трубой.
  • Фактический отказ от использования газа для выработки электричества привёл к тому, что газ в Европе стал использоваться преимущественно для бытовых целей. Это стало ещё одним фактором разрыва объёмов зимнего и летнего спроса на газ. А сгладить эти различия — собственно и есть одна из задач ПХГ.
Оцените статью
Adblock
detector