Как устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газа

5.2 Организация эксплуатации

Создание и эксплуатацию ПХГ производят в соответствии с настоящим стандартом и ПБ 08-621-03 и включает следующие стадии:

— разведку структуры для создания ПХГ, включающую сейсмические исследования, структурное бурение, разведочное бурение скважин, промыслово-геофизические, гидродинамические (гидроразведка), геохимические и др. исследования;

— разработку технологического и технического проектов создания ПХГ;

— пусконаладочные работы на промплощадке до полного вывода всего комплекса на проектный режим эксплуатации;

— опытно-промышленную эксплуатацию ПХГ;

— циклическую эксплуатацию ПХГ;

— оформление горного отвода, получение соответствующих разрешений и лицензий.

При выполнении подготовительных работ перед вводом в эксплуатацию ПХГ, созданных в истощенных месторождениях, в процессе опытно-промышленной закачки газа в водоносный пласт или соляные каверны все смонтированные на территории ПХГ технологические установки, коммуникации и эксплуатационные скважины испытывают на прочность и на величину пробного давления согласно методам, определенным в соответствующих документах, на герметичность и работоспособность при максимальных и минимальных значениях параметров. Наземное оборудование и технологические трубопроводы проходят базовое техническое диагностирование.

На стадии эксплуатации ПХГ технической частью работ на основных производственных объектах ПХГ руководит главный инженер (технический руководитель), геолого-промысловой частью — главный геолог. Техническое и методическое руководство работами в производственных цехах и на газовом промысле осуществляют начальники служб и подразделений в соответствии с должностными инструкциями, а также соответствующими инструкциями и руководствами по обслуживанию оборудования, составленными применительно к конкретным условиям эксплуатации ПХГ.

Технические операции по ремонту скважин проводят на основании утвержденного в установленном порядке плана работ (проекта), согласованного с геологической службой ПХГ и уполномоченными органами надзора и контроля Российской Федерации.

Запрещено проводить какие-либо работы на скважинах ПХГ без соответствующего согласования и контроля со стороны геологической службы.

При эксплуатации ПХГ один раз в пять лет проводят геолого-технологическое обследование (аудит) оценки эффективности функционирования наземного обустройства и герметичности ПХГ (шлейфов скважин, установок очистки, оценки газа, КС и др.).

По результатам геолого-технологического обследования (аудита) наземного обустройства разрабатывают:

— рекомендации по совершенствованию технологии и эксплуатации основных элементов наземного обустройства, их автоматизации;

— заключение о необходимости реконструкции наземного обустройства и модернизации объекта с целью замены устаревшего оборудования.

Ежегодно после завершения сезона отбора (закачки) силами эксплуатационных служб ПХГ проводить анализ эффективности работы промыслового оборудования всей технологической цепочки «скважина — магистральный газопровод». Результаты исследований и предложения по устранению «узких мест» утверждать на ежесезонных заседаниях Комиссии газовой промышленности по разработке месторождений и исследованию недр.

Как устроены подземные газовые хранилища: подходящие способы хранения природного газа

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

Бесшахтные резервуары в каменной соли

8.6 Конструктивные решения бесшахтных резервуаров для газа должны обеспечивать скорость течения газа по скважине не более 35 м/с и темп снижения давления в резервуаре при отборе газа в процессе эксплуатации не более 0,5 МПа/ч.

8.7 Вместимость бесшахтных резервуаров для газа должна определяться из расчета хранения активного и буферного объемов газа исходя из технологических параметров и горно-геологических условий размещения резервуаров.

8.8 Коэффициент использования вместимости резервуара при хранении жидких углеводородов следует принимать не более следующих значений:

а) при наличии внешней подвесной колонны (в долях вместимости подземного резервуара выше башмака внешней колонны):

для нефти и нефтепродуктов — 0,985;

б) при отсутствии внешней подвесной колонны (в долях вместимости подземного резервуара выше башмака центральной подвесной колонны):

для нефти и нефтепродуктов — 0,95;

8.9 При эксплуатации подземных резервуаров по рассольной схеме для вытеснения СУГ, нефти и нефтепродуктов следует применять, как правило, концентрированный рассол.

8.10 Допускается совмещать эксплуатацию хранилища с дальнейшим увеличением вместимости подземных резервуаров.

8.11 При вытеснении продукта хранения неконцентрированным рассолом или водой в проектных решениях необходимо учитывать изменение вместимости и конфигурации выработки-емкости за счет растворения соли. Количество циклов вытеснения должно определяться в зависимости от изменения концентрации рассола и предельно-допустимых размеров резервуара по условию устойчивости.

9.1. Общие положения

Главной целью ГИС-техконтроля является обеспечение получения оптимального объема геофизической информации о техническом состоянии скважин в целях:

— эффективного управления процессами создания и эксплуатации ПХГ,

— своевременной корректировки технологических и проектных решений путем повышения надежности строительства, эксплуатации, реконструкции и ликвидации скважин;

— обеспечения защиты жизни и здоровья граждан и предотвращения загрязнения наземных объектов и подземных гидрогеологических комплексов;

— своевременного проведения экспертного технического диагностирования скважин ПХГ системными геофизическими исследованиями обязательным и дополнительным комплексами методов.

Системы хранения газа

Система хранения продукции – это наличие ее резервных запасов в условиях, которые максимально эффективно способствуют ее количественной и качественной сохранности на протяжении определенного промежутка времени.

Хранение газа целенаправленно формируется при компенсировании нерационального газопотребления, улучшения надежности и работоспособности системы снабжения, быстрореагирующего (аварийные происшествия) и народно-хозяйственного (для формирования надежного и точного планирования в случае возникновения стихийных бедствий) резервирования.

Как известно из истории, самый первый случай хранения сырья произошел в России при собирании светильного газа сухой перегонкой каменного угля на газовом заводе в середине 19 в. (1835 — Петербург, 1865 — Москва). Первыми хранилищами ресурса, которые впоследствии получили широкое распространение, считаются газгольдеры, имеющие низкое давление с переменным объёмом (США, 1895).

На практике газ может храниться как в естественном и сжиженном состоянии, так и в виде гидратов. Ключевую роль в снабжении газом объектов народного хозяйства играет подземное хранение газа в ёмкостях, а также в газгольдерах низкого, среднего и высокого давления.

Подземные конструкции для хранения углеводородного сырья играют немаловажную роль в надежном снабжении потребителей. Их функционирование дает возможность выравнивать суточные колебания газопотребления и справляться с пиковым спросом, как правило, во времена зимнего периода.

Так как Россия – одна из стран, которые имеют определенные климатические особенности и удаленность источников ресурсов от конечных потребителей, то ПХГ в государстве особенно ценятся. Не стоит забывать, что на территории РФ активно задействована «Единая система газоснабжения», не имеющая мировых аналогов, в которую входит как неотъемлемая часть комплекс ПХГ.

Металлические резервуары для хранения газа

Металлические резервуары для хранения газа предоставляют возможность на все 100% потребителям использовать природный ресурс. И совсем не имеет значения, какое сейчас время года, колебания температуры. При этом роли не играет и неожиданное возникновение форс-мажорных обстоятельств.

Расположение и распространение

Соединенные Штаты

Соединенные Штаты обычно делятся на три основных региона, когда речь идет о потреблении и производстве газа. Это потребляющий Восток, потребляющий Запад и производящий Юг.

Поглощающий Восток

Потребляющий восточный регион, особенно штаты в северной части, сильно зависят от хранимого газа для удовлетворения пикового спроса в холодные зимние месяцы. Неудивительно, что в связи с преобладающими холодными зимами, крупными населенными пунктами и развитой инфраструктурой этот регион имеет самый высокий уровень емкости хранения рабочего газа среди других регионов и наибольшее количество мест хранения, в основном в истощенных резервуарах. Помимо подземных хранилищ, СПГ играет все более важную роль в обеспечении дополнительных резервных и / или пиковых поставок в НРС на краткосрочной основе. Хотя общая мощность этих объектов СПГ не соответствует масштабам подземных хранилищ, высокая краткосрочная производительность компенсирует это.

Потребляющий Запад

В потребляющем западном регионе наименьшая доля газовых хранилищ как с точки зрения количества площадок, так и с точки зрения мощности / доставки газа. Хранилища в этой области в основном используются для того, чтобы бытовой и альбертский газ, поступающий из Канады, мог течь с довольно постоянной скоростью. В северной Калифорнии компания Pacific Gas and Electric (PG&E) имеет подземные хранилища объемом около 100 млрд куб. Футов газа на трех хранилищах. PG&E использует хранилище для хранения газа, когда летом дешево использовать зимой, когда покупной газ стоит дорого.

Производство Юг

Хранилища добывающего юга связаны с рыночными центрами и играют решающую роль в эффективном экспорте, транспортировке и распределении добытого природного газа в регионы-потребители. Эти хранилища позволяют хранить газ, который не сразу продается, для последующего использования.

ОбластьКоличество сайтовОбъем рабочего газа (10 9 футов 3 )Ежедневная доставка (10 6 футов 3 )
Восток2802 04539 643
Запад376289 795
Юг981,22628 296

В Канаде максимальный объем хранимого рабочего газа составлял 456 × 10 9 куб футов (1,29 × 10 10 м 3 ) в 2006 году. На хранение в Альберте приходится 47,5% от общего объема рабочего газа. За ним следует Онтарио, на который приходится 39,1 процента, Британская Колумбия, на которую приходится 7,6 процента, Саскачеван, на долю которого приходится 5,1 процента, и, наконец, Квебек, на долю которого приходится 0,9 процента.

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.

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

Требования к резервуарам и паркам хранения газа

Важно понимать, что складирование газа требует значительно больше объема, чем твердого тела или жидкости. Поэтому самой сложной задачей является найти герметичные резервуары, емкости для хранения сжиженного газа и прочей продукции

Но природа в этом случае послужила хорошим помощником и уже соорудила их. Природными ПХГ здесь выступают пористые пласты песчаника в земной коре, герметично закупоренные сверху куполом из слоя глины. В порах песчаника можно найти воду, точно так же там могут накапливаться и углеводороды. В ходе работы по созданию ПХГ в водоносном слое газ, который собирается под глиняной покрышкой, толкает воду вниз.

Чтобы определить является ли данный пласт-коллектор месторождением газа и нефти, необходимо изначально проверить есть ли в нем углеводороды. Таким образом, герметичность этой структуры уже доказана тем, что в ней скопились углеводороды.

В моменты формирования хранилища часть газа замыкается в пласте-коллекторе с целью создать нужное давление. Такой газ имеет название буферный. Объем буферного газа составляет почти половину от всего газа, закачиваемого в хранилище. Газ, который будут использовать при извлечении из ПХГ, имеет название активный или рабочий.

Следует знать, что наибольшее хранилище активного газа называется Северо-Ставропольским ПХГ. Его объем составляет 43 млрд. кубометров активного газа. Такой цифры без проблем хватает, чтобы обеспечить на год потребление таких стран, как Франция или Нидерланды. Известно, что Северо-Ставропольское ПХГ было сооружено в истощенном газовом месторождении. А хранение газа в подземных хранилищах этого комплекса считается достаточно эффективным.

Парки, которые находятся в истощенном месторождении или водоносном слое, имеют отличие, выражающееся в большом объеме и в маленькой гибкости. Во много раз быстрее закачка и отбор газа проводятся в хранилищах, которые находятся в пещерах каменой соли. На территории России сейчас есть два хранилища, которые находятся в отложениях каменной соли. Их местом расположения является Калининградская и Волгоградская области. Здесь проводится хранение пиролизного и природного газа.

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.

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.

Это интересно: Можно ли вешать микроволновку над газовой плитой: правила и требования безопасности

Изотермическое хранение сжиженного газа

Вполне возможно изотермическое хранение сжиженного газа. Стоит подчеркнуть, что это самый дорогой метод хранения газа из всех перечисленных. Этот недешевый метод хранения применяют именно в условиях невозможности иных вариантов создания хранилища другого вида вблизи крупных потребителей, но указ на сооружение такого типа хранилища издается лишь в тех случаях, если в районе возле крупных потребителей не представляется возможным создание хранилища другого вида. Например, возможность создания такого хранилища в районе Санкт-Петербурга сейчас активно рассматривается лучшими специалистами «Газпрома». Более того, газовая промышленность России владеет технологией хранения гелия.

Сам процесс хранения сжиженного природного газа (СПГ) осуществляется только в тех резервуарах, которые имеют низкую температуру и называются изотермическими. При этом возникают трудности, как следствие низкой температуры хранения, малой теплоты испарения СПГ. Применение высокоэффективной теплоизоляции — наилучшее условие длительного и качественного складирования ресурса.

Возможен вариант хранения газа в форме гидратов. Стабилизация обработанного ресурса происходит под действием его выдержки при рабочем давлении в соответствии с температурой -10 °C в течение суток. Гидратная плотность равна 0,9-1,1 г/см3, т.е. это немного превышает плотность льда (0,917 г/см3). Готовый вариант газа из этого ресурса возможен исключительно при его нагревании. Хранение такого газа происходит непосредственно в газгольдерах.

Научное развитие ПХГ

На сегодняшний день[когда?] главную роль в развитии системы подземного хранения газа России играет научная деятельность ООО «Газпром ВНИИГАЗ», среди направлений деятельности которого:

  • Разработка стратегии развития системы хранения газа.
  • Геологическое сопровождение поиска объектов для создания ПХГ.
  • Технологическое проектирование ПХГ
  • Интеллектуализация подземного хранения газа.
  • Разработка технологий и технологических проектов временных подземных хранилищ попутного нефтяного газа
  • Комплексный геолого-промысловый мониторинг эксплуатации ПХГ.
  • Разработка нормативных документов в области создания и эксплуатации ПХГ.
  • Разработка технологий заканчивания и капитального ремонта скважин ПХГ.
  • Разработка скважинного оборудования для скважин ПХГ, включая фильтры для условий неустойчивого пласта-коллектора.
  • Авторский надзор за созданием и эксплуатацией подземных хранилищ газа.
  • Разработка технологических режимов закачки и отбора газа на основе современных математических моделей.
  • Разработка новейших технологий хранения газов.
  • Использования технологий подземного хранения для захоронения газообразных промышленных выбросов.
  • Оценка экономической эффективности ПХГ.

ООО «Газпром ВНИИГАЗ» выполнены и реализованы технологические проекты практически всех ПХГ, эксплуатирующихся в России, странах СНГ и многих ПХГ Восточной Европы, в том числе:

  • крупнейшего в мире ПХГ в водоносном пласте (Касимовское ПХГ, Центральный ФО);
  • крупнейшего в мире ПХГ в истощенном газовом месторождении (Северо-Ставропольское ПХГ, Южный ФО);
  • ПХГ в малоамплитудных поднятиях (Невское ПХГ, Северо-Западный ФО);
  • единственного в мире хранилища в горизонтальном пласте (Гатчинское ПХГ, Северо-Западны ФО);
  • ПХГ в истощенных газовых резервуарах рифового типа (Канчурино-Мусинский комплекс, Приволжский ФО);
  • ПХГ в неоднородных терригенных коллекторах водоносных пластов и истощенных месторождений (Увязовское ПХГ, Центральный ФО).

Новые направления использования технологий ПХГ

  • Создание временных хранилищ попутного нефтяного газа;
  • Использование технологий ПХГ для утилизации СО2 и других газообразных промышленных выбросов;
  • Создание интеллектуальных ПХГ;
  • Создание подземных хранилищ гелия;
  • Создание ПХГ для приема регазифицированного СПГ с танкеров-метановозов

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.

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

Как строят подземные хранилища газа?

В пластах водоносного типа подземные хранилища требуют тщательного анализа участка, разведывательных работ и промышленной закачки ресурса в многочисленные новые скважины. При составлении проекта, прежде всего, учитывают оптимальные способы стабильной и равномерной работы создаваемого газопровода в пиковые сезоны.

Только после этого принимается решение об обустройств, ведется строительство и составляется график потребления ресурса по часам на несколько месяцев вперед. Для выравнивания неравномерности потребления запаса газохранилищ используют три метода:

  • градусная и температурная недостаточность, а также значение тепла на обеспечение одного градусодня при недостатке температуры;
  • норма расхода запаса для обогрева потребителей в отопительный сезон;
  • вычисление коэффициентов газопотребления с учетом месячной неравномерности.

Подземные хранилища газа

Подземное хранение газа – это технологический процесс хранения, отбора и закачки газа в пластах-коллекторах или выработках-емкостях, которые сооружаются в горных породах.

Подземное хранилище газа – это инженерные постройки и сооружения в горных выработках и пластах-коллекторах, которые предназначены для хранения, закачки и отбора газа.

Первое подземное хранилище газа в недрах земли на территории Советского Союза было построено в 1958 году в Самарской области. Успешный опыт стал причиной создания подобных сооружений на Елшанском и Аманакском месторождениях. А первое подземное хранилище в водоносном горизонте на территории нашей страны было сооружено в 1955 году, вблизи города Калуга.

Подземные хранилища газа обычно строятся вблизи магистральных трубопроводов или крупных центра-потребителях газа, с целью быстрого покрытия его пиковых расходов. Такие сооружения создаются с целью компенсации неравномерности потребления газа и резервирования газа, в случае аварии на трубопроводах. Основными характеристиками газового подземного хранилища являются его мощность (суточная производительность) и объем (емкость подземного хранилища). Все подземные газовые хранилища делятся по режиму работы и назначению. Пример подземного хранилища газа в совокупности со станцией его добычи изображен на рисунке.

По режиму работы хранилища газа могут быть пиковые или базисные. Базисное хранилище предназначено для циклической эксплуатации в технологическом режиме, для которого характерны небольшие отклонения суточной производительности (от 10 до 15 процентов). Пиковое подземное газовое хранилище предназначено для эксплуатации в режиме, для которого характерны значительные приросты суточной производительности на протяжении нескольких дней.

По своему назначению подземные хранилища могут быть:

  • Базовые. Такое хранилище может содержать в себе до нескольких миллиардов кубометров природного газа. Данные хранилища имеют региональное значение и существенно влияют на газодобывающие предприятия и системы транспорта его.
  • Районные хранилища газа могут содержать в себе десятки миллиардов кубометров газа и меть производительность в несколько миллионов кубометров в сутки. Такие хранилища имеют районное значение и оказывают влияние на деятельность групп – потребителей.
  • Локальные подземные хранилища газов могут содержать в себе сотни миллионов тонн полезного ископаемого. Такие хранилища оказывают влияние на деятельность ограниченного числа потребителей.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий