Unterirdische Gasspeicher: geeignete Möglichkeiten zur Speicherung von Erdgas

Es scheint, dass das Wissen darüber, wie unterirdische Gasspeicher angeordnet sind, für den durchschnittlichen Benutzer keinen praktischen Wert hat. Aber die Menschheit ist zu abhängig von "blauem" Treibstoff und deshalb möchte ich sicher sein, dass es niemals zu Unterbrechungen ihrer Versorgung kommen wird. Ist das richtig

Und jeder Landsmann kann durch Informationen über unterirdische Gasspeicher (UGS) beruhigt werden - solange sie voller Probleme mit der Gasversorgung sind, wird es keine geben. Weitere Informationen zu Speichergeräten und Speicherfunktionen finden Sie in unserem Artikel.

Unterirdische Gasspeicher

Wenn für die Speicherung von Gas für den häuslichen Bedarf, verwenden Eigentümer von Privathäusern GasbehälterDann sprechen wir auf nationaler Ebene über völlig unterschiedliche Speichermöglichkeiten. Offiziell unterirdische Gasspeicher sind also Komplexe von technischen Einrichtungen, die zum Pumpen, Speichern und Auswählen von „blauem“ Kraftstoff dienen. Sie bestehen aus Boden- und Untergrundkomponenten.

Zu Boden umfassen:

• Gasverteilungspunkt, der dazu dient, den Gasstrom in mehrere Prozessströme zu verteilen;
• Kompressorwerkstattwo der Kraftstoff (durch Erhöhen des Drucks) für die Einspritzung in Brunnen vorbereitet wird;
• Gasaufbereitungsanlagen.

Untergrund UGS-Komponenten sind: Bohrlöcher, Produktion, Kapazität. Und der letzte Punkt (Kapazität) ist der interessanteste - wie der „blaue“ Kraftstoff gespeichert wird, hängt davon ab, wie der Gasspeicher selbst angeordnet ist.

Moderne unterirdische Gasspeicher ähneln in ihrem Aussehen großen Anlagen. Da es notwendig ist, einen leistungsstarken Kompressor, eine Reinigung und andere Geräte zu verwenden, um die Kraftstoffeinspritzung / -auswahl sicherzustellen. Welches von Hunderten, wenn nicht Tausenden von Spezialisten bedient wird

Übersicht über Gasspeichertanks

Bei gleichem Gewicht nimmt Gas viel größere Flächen ein als feste Körper.Und da es in großen Mengen verwendet wird, werden für seine Lagerung dieselben Behälter benötigt.

Darüber hinaus weigerten sich Spezialisten vor einem Jahrhundert, Gas in künstlichen Landtanks zu lagern.

Der Grund ist, dass dies Folgendes erfordern würde:

• besetzen weite Gebiete des Planeten mit Komplexen zur Speicherung von blauem Niederdruckbrennstoff;
• Verwenden Sie teure und explosive Hochdruckgastanks.

Um die oben aufgeführten negativen Punkte zu neutralisieren, wurden daher unterirdische Lagereinrichtungen gewählt, die in beträchtlicher Tiefe liegen. Das sind in den meisten Fällen 300 bis 1000 Meter. Und Sie können dort Kraftstoff in von der Natur geschaffenen Tanks lagern.

Insgesamt haben die Ingenieure gelernt, 7 Arten von Erdgasspeichertanks erfolgreich einzusetzen:

• gebildet in wassergesättigten porösen Formationen;
• konserviert nach der Produktion von Kohlenhydraten, nämlich das gleiche Gas, Öl;
• in Steinsalzvorkommen gebildet;
• in den Minenbetrieben von Minen geschaffen;
• Erstellt in dauerhaftem Permafrost;
• mit einer Niedertemperatur-Eisrassenschale;
• gebildet unter unterirdischen Atomexplosionen.

Obwohl es viele Möglichkeiten gibt, unterscheiden sich nur die ersten 4 Methoden der Gasspeicherung in der Praktikabilität. Die übrigen Tankoptionen sind nur theoretisch geeignet.

Die UGS-Anlage in North Stavropol ist die größte der Welt, und die dort gespeicherte Gasreserve kann den jährlichen Kraftstoffbedarf eines so großen Landes wie Frankreich decken. Da die Lagerfläche bis zu 680 km² beträgt

Der Grund für die Unpraktikabilität der verbleibenden drei Optionen ist folgender:

• Gas kann in gefrorenen Gesteinen gespeichert werden, und mehrere vorhandene Speicher in den nördlichen Regionen des Planeten bestätigen dies. Ihre Mengen sind jedoch äußerst unbedeutend, weshalb sie heute keinen industriellen Wert mehr haben.
• Durch unterirdische Kernexplosionen gebildete Kapazitäten eignen sich gut zur Speicherung erheblicher Gasreserven, was bereits experimentell nachgewiesen wurde. Aber das Fazit ist, dass mächtige Waffen außerhalb der Wohnorte der Menschen getestet wurden. Daher gibt es in der Regel keine Verbraucher, Versorgungsunternehmen.

Infolgedessen sind diese Arten von Behältern für die Verwendung einfach ungeeignet.

Obwohl UGS-Anlagen als Speicheranlagen bezeichnet werden, ist die Gaseinsparung in Wirklichkeit nicht ihr Hauptanliegen. Denn was in ihnen ist, wird meistens verwendet, um Unebenheiten und Konsum auszugleichen. Was täglich, wöchentlich, saisonal passiert. Erst in der letzten Runde werden UGS-Einrichtungen geschaffen, um die Folgen höherer Gewalt zu mildern.

Als nächstes betrachten wir jede der Optionen zur Speicherung von Gas unter Tage genauer.

Option 1 - Lagerung in gesättigten Behältern

Speicher in wassergesättigten Formationen sollen die Auswirkungen saisonaler Ungleichmäßigkeiten bei der Verwendung von Gas abschwächen. Und auch um strategische Reserven zu schaffen.

Ein wichtiges Merkmal beim Bau solcher Speicher ist die minimale Beteiligung des Menschen - meistens in der Phase der Schaffung der zum Pumpen von Gas erforderlichen Brunnen.

Auf der Karte von Russland ist zu sehen, dass sich die UGS-Anlagen in der Nähe von Gaspipelines und großen Siedlungen befinden. Dies ist kein Zufall, da die Speicher so ausgelegt sind, dass ein stabiler Gasverbrauch gewährleistet ist, für den sie sich in unmittelbarer Nähe großer Anlagen befinden sollten

Die angegebenen Behälter werden in artesischen Schichten gesucht. Gasspeicher entstehen dort, wo die Gesteinsstruktur durchlässig und porös ist. Die verbleibende Flüssigkeit wird durch Gas entfernt, das sie komprimiert und dann zusammendrückt.

Die sogenannten Tanks zur Lagerung von Kraftstoff selbst sind es in der Tat nicht. Genauer gesagt existieren sie überhaupt nicht - sie dienen als Aufbewahrungsort Hohlräume in porösen Schichten. Das gesamte Verfahren zur Erstellung eines Gasspeichers besteht darin, einen Teil des Wassers an die Peripherie zu verlagern.Sie tun dies, um Platz für "blauen" Kraftstoff zu schaffen.

Führen Sie das oben beschriebene Verfahren nur dann durch, wenn eine Reihe von Faktoren dazu beitragen:

• Die poröse durchlässige Schicht ist mit einer Kuppel (Abdeckung) aus gasdichten Gesteinen bedeckt, bei denen es sich normalerweise um extrudierte Tone handelt.
• Der Grundwasserleiter erstreckt sich über mehrere zehn Kilometer von den Grenzen des Endlagers. Besser noch, wenn es Zugang zur Oberfläche hat. All dies ermöglicht es dem Gas, das Wasser im Reservoir erfolgreich herauszudrücken.
• Die Länge der Kuppel reicht aus, um erhebliche Gasmengen speichern zu können.
• Die Porosität und Permeabilität des Gesteins bietet eine akzeptable Gaskapazität und die Fähigkeit, es während der Entwicklung zu geben.

Wenn mindestens eine der Bedingungen nicht erfüllt ist, kann kein unterirdischer Speicher erstellt werden.

Das Funktionsprinzip eines modernen unterirdischen Lagers ist einfach. Merkmale können am Beispiel großer UGS-Einrichtungen berücksichtigt werden, mit denen saisonale Unregelmäßigkeiten ausgeglichen werden.

Normalerweise pumpen sie in der warmen Jahreszeit die richtige Menge Gas. Die erst mit Beginn der Heizperiode ausgewählt werden. Darüber hinaus wird nicht eine große Menge Gas in die Hauptleitung geleitet, sondern die durchschnittliche, die aus der Erfahrung des Betriebs in den vergangenen Wintern bekannt ist.

Und wenn plötzlich die Temperatur stark sinkt und der tägliche Verbrauch um eine Größenordnung höher wird, erhöht eine große UGS-Anlage das Extraktionsvolumen immer noch nicht. Und der Mangel wird durch kleine Speicher abgedeckt, die den täglichen, wöchentlichen Verbrauch glätten sollen. Der Grund ist, dass es einfacher und schneller ist, aus ihnen auszuwählen.

Optimale Kapazitäten werden auf einer Fläche von mehreren Quadratkilometern berücksichtigt. Mit einem Unterschied in der Höhe des Bodens und der Oberseite der Kuppel innerhalb von 10-15 Metern

Der Vorteil der unterirdischen Gasspeicherung in wassergesättigten Formationen ist die erhebliche Kapazität. Ein Nachteil ist, dass Geologen bei der Untersuchung der Eigenschaften eines Grundwasserleiters möglicherweise einen wichtigen Faktor nicht identifizieren und berücksichtigen. Infolgedessen ist der Speicher unbrauchbar.

Und das Schlimmste ist, dass es oft nach einer enormen Investition in den Bau von Boden- und Untergrundinfrastruktur aufgedeckt wird. Sehr oft treten auch weniger bedeutende Probleme auf, bei denen der Betrieb der unterirdischen Gasspeicherung in wassergesättigten Gesteinen mit erheblichen ungeplanten Kosten einhergeht.

Option 2 - Kapazitäten nach der Kohlenwasserstoffproduktion

Zu diesem Typ gehörende technische Komplexe dienen dazu, saisonale Schwankungen des Verbrauchs von „blauem“ Kraftstoff auszugleichen. Und auch um strategische Reserven zu schaffen.

Unterirdische Lager sind gefragt, da ihre Schaffung und ihr Betrieb wirtschaftlich am vorteilhaftesten sind. Und riesige Landgastanks (siehe Foto) werden verwendet, wenn es nicht möglich ist, Gaspipelines mit unterirdischen Gasspeichern zu verwenden. Darüber hinaus speichern die auf dem Foto gezeigten Behälter in der Regel ausschließlich Flüssiggas.

Die Speichervorrichtung dieses Typs ist dieselbe wie im Fall von Analoga, die in wassergesättigten Formationen erzeugt werden. Das heißt, Kraftstoff wird in den Hohlräumen poröser Gesteine ​​gespeichert.

UGS-Anlagen in den Felsen, in denen sich einst Kohlenwasserstoffe befanden, sind die weltweit am häufigsten vorkommenden. Ihre Zahl erreicht also signifikante 70%, der Grund dafür ist eine Reihe von Vorteilen.

Dazu gehören: erhebliche Kapazitäten und Einsparungen bei Explorationsinvestitionen, der Schaffung von Infrastruktur oder zumindest eines Teils davon sowie Bohrungen - Öl und Gas wurden bereits an dem Ort gefördert, an dem solche unterirdischen Lagereinrichtungen geschaffen wurden.

Es versteht sich, dass die vergrabenen Gastanks keine unterirdischen Speicher sind. Da sie darauf ausgelegt sind, ganz andere Probleme zu lösen. Und unter Tage sollen sie nur die Verdunstung von Flüssiggas bei starkem Frost effektiver machen. Und das kostenlos.Und auch die bedingte unterirdische Platzierung von Gastanks ermöglicht es Ihnen, nutzbaren Platz irgendwo auf einem persönlichen Grundstück zu sparen

Aber die Tanks, die nach der Kohlenwasserstoffproduktion überlebt haben, können nicht als ideal bezeichnet werden.

Sie haben viele Nachteile:

• Leckageprobleme alter Brunnen - insbesondere bei ehemaligen Ölfeldern;
• unzureichende Porosität, Durchlässigkeit von Gesteinen;
• Mischen von Gas mit Ölrückständen - was manchmal zu erheblichen Verlusten führt, da das resultierende Gemisch nicht mehr verwendet werden kann.

Und auch in Ölfeldern hat Gas häufig eine gefährliche Verunreinigung in Form von Schwefelwasserstoff. Das ist gesundheitsschädlich und zerstört auch alle Arten von Stahlkonstruktionen, auch solche, die mit rostfreien Stahlkonstruktionen zusammenhängen.

Der Betrieb von unterirdischen Gasspeichern basierend auf den Standorten abgereicherter Kohlenwasserstoffablagerungen ist aufgrund der Tatsache möglich, dass Gas bei der Injektion Ölrückstände aus dem gewünschten Reservoir einspritzt. Darüber hinaus wirkt es wie Wasser komprimierbar und beweglich, was die Ausstattung des Tanks erleichtert. Manchmal wird unter Gasdruck stehendes Öl nicht in den Fels gedrückt, sondern steigt nach oben, was zu einer zusätzlichen Gewinnquelle wird.

Option 3 - Stauseen in Steinsalzvorkommen

Solche Behälter mit Gas dienen dazu, die tägliche, wöchentliche Ungleichmäßigkeit ihrer Verwendung auszugleichen und auch an der Nivellierung der Saison teilzunehmen. Darüber hinaus wird durch die Lagerung in Salzformationen die Rolle einer Sicherungsquelle für wichtige Verbraucher erfolgreich bewältigt.

Es gibt nur zwei beliebte Möglichkeiten, um Gas unter der Erde zu speichern. In durchlässigen porösen Schichten und Hohlräumen, die in Salzablagerungen gewaschen wurden. Die erste Option wird verwendet, wenn Sie ein großes Repository erstellen müssen, die zweite - nur zur Lösung lokaler Probleme

Die angegebenen UGS-Einrichtungen werden durch Auswaschen eines Teils der Salzablagerungen erzeugt, um den Hohlraum mit der erforderlichen Größe zu erzeugen. Warum zunächst mehrere Brunnen gebohrt werden, durch die über einen längeren Zeitraum Wasser zugeführt wird.

Obwohl das beschriebene Verfahren langwierig und kostspielig ist, zahlt es sich aus, da die Speicherung des eingespritzten Erdgases verlustfrei erfolgt. Der Grund ist, dass Salzhöhlen auslaufsicher sind. Darüber hinaus haben sie die Wirkung von Selbstheilung - Tektonische und andere Risse werden schnell mit Salzablagerungen überwachsen.

Der Vorteil der Anordnung solcher unterirdischen Gasspeicher besteht darin, dass die Auswahl der erforderlichen Kraftstoffmenge praktisch ohne Geschwindigkeitsbegrenzungen erfolgt. Dies ist um ein Vielfaches höher als bei der Ausführung derselben Vorgänge in Containern anderer Typen. Ein wichtiger Vorteil von unterirdischen Lagern in Salzhöhlen ist der hohe Prozentsatz der Gasentnahme - einer der höchsten aller Arten.

Das Gasspeichergestein sollte wie auf dem Foto gezeigt sein. Das ist durchlässig und hat genug Platz, um eine große Menge Kraftstoff aufzunehmen. Darüber hinaus sollte die Struktur des Reservoirs eine leichte Verdrängung von Wasser- und Ölrückständen ermöglichen

Die Anzahl der Kavernen in Salzformationen überschreitet jedoch nicht 2% der Gesamtzahl der Speicher.

Dieser Indikator wird durch eine Reihe von negativen Punkten beeinflusst:

• Das Vorhandensein einer großen Menge Salzwasser nach dem Auswaschen der Höhlen, um Gas zu sparen. Wenn sich in der Nähe kein Meer oder zumindest Salzverarbeitungsbetriebe befinden, kann die Flüssigkeit daher nirgendwo abgelegt werden. Was ist der Hauptgrund für die geringe Menge dieser Art von unterirdischem Gasspeicher?
• Nettovolumenreduzierung während des Betriebs. Dieses Phänomen wird durch Verdunstung von Salz an Orten mit höherem Druck und Ansammlung dort verursacht, wo es niedriger ist.
• Das Auftreten von Verunreinigungen im Gas, die oft zu Resten der Flüssigkeit werden, die zuvor zum Waschen der Höhle verwendet wurde.
• Unbedeutende Mengen, die es nicht erlaubt, Reserven in ausreichenden Mengen zu bilden.

Infolgedessen werden Salzlagereinrichtungen normalerweise nur verwendet, wenn die oben aufgeführten Behältertypen nicht verwendet werden können.

Option 4 - UGS im Bergbau

Ihre Bände sind unbedeutend. Trotzdem halten die Schweden und Norweger einen Teil ihrer strategischen Gasreserven in solchen Tanks.

Der Abbau von PVC ist der einzige Gasspeicher, der vollständig von Menschen ausgestattet ist. In einer der Minen entsteht durch Explosionen ein Behälter, der dann mit Stahlblechen ummantelt wird.

So sehen Salzkavernen aus, in denen Gas gespeichert wurde. Sie sind luftdicht und zuverlässig, haben jedoch begrenzte Abmessungen und eignen sich daher zur Schaffung eines kleinen Volumens unterirdischer Gasspeicher. Und ausschließlich zur Lösung lokaler Probleme. In Russland beispielsweise sind von 27 derzeit genutzten Lagereinrichtungen nur 2 Salz

Obwohl es aufgrund des hohen Prozentsatzes und der Geschwindigkeit der Gewinnung rentabel ist, unterirdische Gasspeicher in stillgelegten Minen zu betreiben, wird ihre Anzahl in naher Zukunft nicht wesentlich zunehmen. Der Grund ist, dass die beschriebenen Repositorys schwer zu erstellen sind. Da es nicht immer möglich ist, eine vollständige Dichtheit zu erreichen, führt dies zu erheblichen Verlusten.

Dies geschieht aufgrund der Tatsache, dass sie während des Betriebs der Mine versuchen, die maximale Luftmenge dorthin zu bringen. Was ist der Zweck der Schaffung eines Belüftungssystems mit einer Masse von Aufschlüssen an der Oberfläche, die während der Anordnung des Lagers nicht immer abgedichtet werden kann?

Daher gibt es heute nur wenige erfolgreiche Beispiele für die Umsetzung der Idee der Speicherung von Gas in stillgelegten Minen (in Schweden, Norwegen, Deutschland).

Sind die Gewölbe versiegelt?

Kraftstofflecks sind übliche Prozesse, die nicht vermieden werden können. Da gibt es zu viele Gründe.

Der Einfachheit halber sind sie in drei Kategorien unterteilt:

• geologisch;
• technologisch;
• technisch.

Gruppieren geologisch Gründe Dazu gehören die Heterogenität von UGS-Reifen, das Vorhandensein tektonischer Fehler sowie die Merkmale der Hydrodynamik und Geochemie. Zum Beispiel kann Gas einfach durch das Reservoir wandern, und Spezialisten werden es in keiner Weise beeinflussen.

Technologisch Gründe beziehen sich auf die häufigsten, da bei der Bewertung von Fakten regelmäßig Fehler auftreten. Zum Beispiel die Wirksamkeit von Hydraulikfallen, Gasreserven, laufenden physikalischen und chemischen Prozessen.

Oft wird gut gebohrt, um zu den gewünschten Formationen zu gelangen. Darüber hinaus unterscheidet sich seine Technologie nicht von ähnlichen Verfahren, wenn versucht wird, an Gas und Öl zu gelangen

Technische Gründe am häufigsten mit dem Zustand der verwendeten Brunnen verbunden, mit deren Hilfe Gas injiziert wird.

Funktionen zum Erstellen von UGS-Einrichtungen

In 95% der Fälle werden UGS-Einrichtungen erstellt Gasextrusion, Ölrückstände aus porösen Formationen. So entstehen „Tanks“ zur Speicherung von „blauem“ Kraftstoff.

Und das wichtigste Merkmal ist, dass das Gasvolumen, das in Zukunft zum Extrudieren von Flüssigkeiten verwendet wird, nicht für die Lieferung an Verbraucher verwendet werden kann. Ihre Aufgabe ist es, die Rückführung von Wasser und Kohlenwasserstoffrückständen an ihren alten Ort zu verhindern. Andernfalls existiert das Repository einfach nicht mehr.

Das heißt, das Gas ist Puffer. In der Regel wird mindestens die Hälfte des Gesamtvolumens in den unterirdischen Gasspeicher hochgeladen. In einigen Fällen ist das Puffergas dreimal so hoch wie das, was für die Lieferung an Verbraucher verwendet werden kann, was als "Gas" bezeichnet wird aktiv.

Es ist interessant, dass die Menge an Puffergas vorher nicht berechnet werden kann. Das heißt, alles wird ausschließlich durch eine experimentelle Methode überprüft. Was in vielen Fällen Jahre dauert. Wenn das Ergebnis jedoch unbefriedigend ist, kann das Puffergas vollständig abgepumpt werden.

Lagerfüllauftrag

Nachdem Geologen Untersuchungen an einem Reservoir durchgeführt und entschieden haben, dass es möglich ist, einen Gasspeicher am richtigen Ort zu errichten, bauen die Gasproduzenten einen technischen Komplex.

Moderne unterirdische Gasspeicher sind der sicherste Weg, um Gasreserven zu speichern.Die häufigen Leckagen sind jedoch ein großes Problem für Gasunternehmen und Umweltschützer, die solche Fälle als erhebliches Umweltproblem betrachten. Und es passiert wie auf dem Foto gezeigt (in der Ferne ist ein Feuer in einem der ungarischen unterirdischen Lagerräume sichtbar).

Und dann beginnt die Einspritzung von „blauem“ Kraftstoff in die Zukunft des UGSF, der vom nächsten geliefert wird Stammleitung. Und es gelangt in die Reinigungsstelle, wo alle Arten von mechanischen Verunreinigungen entfernt werden.

Der Messstation wird sauberer Kraftstoff zugeführt. Und danach in der Kompressorwerkstatt, wo die Kompression durchgeführt wird - so heißt die Vorbereitung des Gases zum Pumpen in den Speicher. Es stellt einen Anstieg des Gasdrucks auf den gewünschten Wert dar.

Dann wird es zu Gasverteilungspunkten transportiert. Dabei wird der Gesamtfluss in mehrere Teile aufgeteilt und in verschiedene Produktionslinien eingespeist. Von dort wird es entlang der Federn zu den Vertiefungen zur Injektion geschickt.

Während des gesamten Prozesses steuern Experten eine Reihe von Parametern, einschließlich Gasdruck und -temperatur sowie Produktivität der einzelnen Bohrlöcher.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das folgende Video widmet sich dem Thema der Schaffung von UGS-Anlagen zur Glättung des ungleichmäßigen Kraftstoffverbrauchs, die von der Gasleitung Power of Siberia geliefert werden.

Unterirdische Gasspeicher sind die zuverlässigste und rentabelste Methode, um den ungleichmäßigen Gasverbrauch und seine stabile Versorgung bei höherer Gewalt auszugleichen. Und das Interessanteste ist, dass nicht dem menschlichen Genie gedankt werden muss, sondern der Natur, die mit Bedacht geeignete Gesteinsschichten geschaffen hat.

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