Instalações subterrâneas de armazenamento de gás: maneiras adequadas de armazenar gás natural

Parece que o conhecimento de como os armazenamentos subterrâneos de gás são organizados não tem valor prático para o usuário médio. Mas a humanidade depende muito do combustível "azul" e, portanto, quero ter certeza de que nunca haverá interrupções nos suprimentos. Isso está certo?

E cada compatriota pode ser tranquilizado por informações sobre armazenamentos de gás localizados no subsolo (UGS) - desde que estejam cheios de problemas com o suprimento de gás, não haverá. Leia mais sobre o dispositivo de armazenamento e os recursos de armazenamento em nosso artigo.

Instalações subterrâneas de armazenamento de gás

Se para o armazenamento de gás para uso doméstico, os proprietários de casas particulares usam suportes para gás, então, em uma escala nacional, estamos falando sobre opções de armazenamento completamente diferentes. Portanto, os depósitos subterrâneos de gás oficialmente são complexos de instalações de engenharia que servem para bombear, armazenar e selecionar combustível "azul". Eles consistem em componentes terrestres e subterrâneos.

PARA terra relacionar:

• ponto de distribuição de gás, que serve para distribuir o fluxo de gás em vários processos;
• loja de compressoresonde o combustível é preparado (aumentando a pressão) para injeção nos poços;
• estações de tratamento de gás.

Subterrâneo Os componentes UGS são: poços, produção, capacidade. E o último item (capacidade) é o mais interessante - a forma como o combustível "azul" é armazenado depende de como o próprio armazenamento de gás é organizado.

Os modernos armazéns subterrâneos de gás têm aparência semelhante às grandes usinas. Uma vez que é necessário usar um compressor potente, purificação e outros equipamentos para garantir a injeção / seleção de combustível. Servido por centenas, senão milhares de especialistas

Visão geral dos tanques de armazenamento de gás

Com o mesmo peso, o gás ocupa áreas muito maiores do que qualquer corpo sólido.E, como é usado em grandes quantidades, os mesmos contêineres são necessários para seu armazenamento.

Além disso, especialistas se recusaram a armazenar gás em tanques feitos pelo homem há um século.

O motivo é que isso exigiria:

• ocupar vastas áreas do planeta com complexos para armazenar combustível azul de baixa pressão;
• Use tanques de gás de alta pressão caros e explosivos.

Como resultado, para neutralizar os pontos negativos listados acima, a escolha foi feita em favor das instalações de armazenamento subterrâneo, e aquelas localizadas a uma profundidade considerável são consideradas como tais. Que, na maioria dos casos, é de 300 a 1000 metros. E você pode armazenar combustível em tanques criados pela natureza.

No total, os engenheiros aprenderam a usar com sucesso 7 tipos de tanques de armazenamento de gás natural:

• formado em formações porosas saturadas de água;
• conservado após a produção de hidratos de carbono, nomeadamente o mesmo gás, óleo;
• formado em depósitos de sal-gema;
• criado no trabalho de minas de minas;
• Criado em permafrost durável;
• com uma concha de baixa temperatura para raças de gelo;
• formado após explosões atômicas subterrâneas.

Embora existam muitas opções, apenas os 4 primeiros métodos de armazenamento de gás diferem na praticidade. As opções de tanque restantes são apenas teoricamente adequadas.

As instalações de North Stavropol UGS são as maiores do mundo e a reserva de gás armazenada lá pode satisfazer a demanda anual de combustível de um país tão grande como a França. Como a área de armazenamento é de até 680 km²

O motivo da impraticabilidade das três opções restantes é o seguinte:

• O gás pode ser armazenado em rochas congeladas, e vários armazenamentos existentes nas regiões norte do planeta confirmam isso. Mas seus volumes são extremamente insignificantes, portanto, eles não têm valor industrial hoje.
• As capacidades formadas por explosões nucleares subterrâneas são bastante adequadas para armazenar reservas significativas de gás, que já foram comprovadas experimentalmente. Mas o ponto principal é que armas poderosas foram testadas longe dos locais de residência das pessoas. Portanto, geralmente não há consumidores, serviços públicos.

Como resultado, esses tipos de contêineres são simplesmente inadequados para uso.

Embora as instalações UGS sejam chamadas de instalações de armazenamento, na realidade, a conservação de gás não é sua principal preocupação. Desde que o que está neles é usado principalmente para suavizar desigualdades e consumo. O que acontece diariamente, semanalmente, sazonalmente. Somente no último turno, instalações UGS são criadas para mitigar as consequências de circunstâncias de força maior.

A seguir, consideramos mais detalhadamente cada uma das opções para armazenar gás no subsolo.

Opção 1 - armazenamento em reservatórios saturados

As instalações de armazenamento em formações saturadas de água são projetadas para mitigar os efeitos da irregularidade sazonal ao usar gás. E também para criar reservas estratégicas.

Uma característica importante da construção desses depósitos é a participação humana mínima - na maioria das vezes na fase de criação dos poços necessários para o bombeamento de gás.

No mapa da Rússia, pode-se ver que as instalações da UGS estão localizadas perto de gasodutos e grandes assentamentos. E isso não é coincidência, uma vez que os armazéns são projetados para garantir estabilidade no consumo de gás, pelo qual devem estar próximos de grandes instalações

Os recipientes indicados são procurados em estratos artesianos. Os depósitos de gás são criados onde a estrutura da rocha é permeável, porosa. O líquido restante é removido pelo gás, que o comprime e depois o aperta.

Os chamados tanques para armazenar combustível, de fato, não são. Mais precisamente, eles não existem - eles servem como um local de armazenamento vazios em camadas porosas. E todo o procedimento para criar um armazenamento de gás consiste em deslocar parte da água para a periferia.Eles fazem isso para criar espaço para o combustível "azul".

A execução do procedimento descrito acima só será bem-sucedida se vários fatores contribuírem para isso:

• A camada permeável porosa é coberta com uma cúpula (cobertura) de rochas estanques aos gases, que geralmente são argilas extrudidas.
• O aqüífero se estende desde os limites do repositório por dezenas de quilômetros. Melhor ainda, se tiver acesso à superfície. Todas as opções acima permitem que o gás comprima com sucesso a água no reservatório.
• O comprimento da cúpula é suficiente para fornecer a capacidade de armazenar volumes significativos de gás.
• A porosidade e permeabilidade da rocha fornecem uma capacidade aceitável de gás e a capacidade de fornecê-la durante o desenvolvimento.

Se pelo menos uma das condições não for atendida, será impossível criar um armazenamento subterrâneo.

O princípio de operação do armazenamento subterrâneo moderno é simples. Os recursos podem ser considerados pelo exemplo de grandes instalações UGS usadas para atenuar irregularidades sazonais.

Assim, geralmente na estação quente, eles bombeiam a quantidade certa de gás. Que começam a ser selecionados somente com o início da estação de aquecimento. Além disso, não é enviada uma quantidade enorme de gás ao tubo principal, mas o médio, conhecido pela experiência de operação em invernos anteriores.

E, se de repente a temperatura cair acentuadamente e o consumo diário se tornar uma ordem de magnitude mais alta, uma grande instalação de UGS ainda não aumentará os volumes de extração. E a escassez será coberta por pequenos armazéns projetados para suavizar o consumo diário e semanal. O motivo é que é mais fácil e rápido selecioná-los.

As capacidades ideais são consideradas em uma área de vários quilômetros quadrados. Com uma diferença na altura do fundo e do topo da cúpula dentro de 10 a 15 metros

A vantagem do armazenamento subterrâneo de gás em formações saturadas de água é uma capacidade substancial. Uma desvantagem é que os geólogos, ao estudar as características de um aqüífero, podem não identificar e levar em consideração algum fator importante. Como resultado, o armazenamento será inutilizável.

E o pior é que muitas vezes é revelado após um enorme investimento na construção de infraestrutura terrestre e subterrânea. Muitas vezes, existem problemas menos significativos, dos quais a operação de armazenamento subterrâneo de gás em rochas saturadas pela água é acompanhada por custos não planejados significativos.

Opção 2 - Capacidades após produção de hidrocarbonetos

Os complexos de engenharia que pertencem a esse tipo servem para atenuar as flutuações sazonais no consumo de combustível "azul". E também para criar reservas estratégicas.

As instalações de armazenamento subterrâneo estão em demanda devido ao fato de que sua criação e operação são economicamente mais vantajosas. E enormes tanques de gás terrestre (mostrados na foto) são usados ​​se não for possível usar gasodutos em instalações de armazenamento subterrâneo de gás. Além disso, os contêineres mostrados na foto geralmente armazenam exclusivamente gás liquefeito.

O dispositivo de armazenamento deste tipo é o mesmo que no caso de análogos criados em formações saturadas de água. Ou seja, o combustível é armazenado nos vazios das rochas porosas.

As instalações UGS criadas nas rochas onde os hidrocarbonetos já foram localizados são as mais abundantes no mundo. Portanto, seu número chega a 70%, a razão disso é uma série de vantagens.

Que incluem: capacidade significativa e economia em investimentos em exploração, criação de infraestrutura ou pelo menos parte dela e perfuração - petróleo e gás já foram extraídos no local da criação dessas instalações de armazenamento subterrâneo.

Deve-se entender que os tanques de gás enterrados não são instalações de armazenamento subterrâneo. Uma vez que eles são projetados para resolver problemas completamente diferentes. E no subsolo, eles servem apenas para tornar a evaporação do gás liquefeito mais eficaz em geadas severas. E sem nenhum custo.E também a colocação subterrânea condicional de tanques de gasolina permite economizar espaço utilizável, em algum lugar de uma trama pessoal

Mas os tanques que sobreviveram após a produção de hidrocarbonetos não podem ser considerados ideais.

Eles têm muitas desvantagens:

• problemas de vazamento de poços antigos - especialmente para antigos campos de petróleo;
• porosidade insuficiente, permeabilidade das rochas;
• misturar gás com resíduos de óleo - o que às vezes leva a perdas significativas, já que a mistura resultante não pode mais ser usada.

E também frequentemente em campos de petróleo, o gás tem uma impureza perigosa na forma de sulfeto de hidrogênio. O que é prejudicial à saúde humana e também destrói todos os tipos de estruturas de aço, mesmo aquelas relacionadas às de aço inoxidável.

A operação de instalações de armazenamento subterrâneo de gás com base na localização de depósitos de hidrocarbonetos empobrecidos é possível devido ao fato de o gás injetar resíduos de óleo do reservatório desejado após a injeção. Além disso, como a água, tem o efeito de compressibilidade e mobilidade, o que facilita a tarefa de equipar o tanque. Às vezes, o petróleo sob pressão do gás não é espremido na rocha, mas sobe ao topo, o que se torna uma fonte adicional de lucro.

Opção # 3 - reservatórios em depósitos de sal-gema

Esses recipientes com gás servem para suavizar a irregularidade diária e semanal de seu uso, além de participar do nivelamento da estação do ano. Além disso, o armazenamento em formações de sal suporta com êxito o papel de fonte de backup para consumidores importantes.

Existem apenas 2 maneiras populares de armazenar gás no subsolo. Ou seja, em estratos porosos permeáveis ​​e cavidades lavadas em depósitos de sal. A primeira opção é usada quando você precisa criar um repositório grande, a segunda - apenas para resolver problemas locais

As instalações UGS indicadas são criadas lavando parte dos depósitos de sal para criar a cavidade necessária. Por que, inicialmente, são perfurados vários poços, através dos quais a água é fornecida por um longo período de tempo.

Embora o procedimento descrito seja demorado e caro, ele se paga, uma vez que o armazenamento do gás natural injetado ocorre sem perda. A razão é que as cavernas de sal são estanques. Além disso, eles têm o efeito de auto-cura - rachaduras tectônicas e outras rapidamente ficam cobertas de depósitos de sal.

A vantagem do arranjo desses armazenamentos subterrâneos de gás é que a seleção da quantidade necessária de combustível ocorre praticamente sem limites de velocidade. O que é muitas vezes maior do que quando se executa as mesmas operações em contêineres de outros tipos. Uma vantagem importante das instalações de armazenamento subterrâneo construídas em cavernas de sal é a alta porcentagem de retirada de gás - uma das mais altas de todos os seus tipos.

A rocha de armazenamento de gás deve ser como mostrado na foto. Isso é permeável e tem espaço suficiente para acomodar uma grande quantidade de combustível. Além disso, a estrutura do reservatório deve permitir fácil deslocamento de resíduos de água e óleo

Mas o número de cavernas em formações de sal não excede 2% do número total de armazenamentos.

Este indicador é afetado por vários pontos negativos:

• A presença de uma enorme quantidade de água salgada depois de lixiviar as cavernas para economizar gás. Como resultado, se não houver mar próximo ou pelo menos plantas de processamento de sal, não há lugar para colocar o líquido. Qual é a principal razão para a pequena quantidade desse tipo de armazenamento subterrâneo de gás.
• Redução do volume líquido durante a operação. Esse fenômeno é causado pela evaporação do sal em locais com maior pressão e acúmulo, onde é menor.
• O aparecimento no gás das impurezas, que freqüentemente se tornam restos do líquido usado anteriormente para lavar a caverna.
• Volumes insignificantes, que não permite criar reservas em quantidades suficientes.

Como resultado, as instalações de armazenamento de sal geralmente são usadas apenas onde não é possível usar os tipos de contêineres listados acima.

Opção 4 - UGS na mineração

Seus volumes são insignificantes. No entanto, os suecos e noruegueses mantêm parte de suas reservas estratégicas de gás em tanques desse tipo.

Mineração O PVC é a única instalação de armazenamento de gás totalmente equipada pelo homem. Então, em uma das minas, as explosões criam um recipiente, que é revestido com chapas de aço.

É assim que as cavernas de sal costumavam armazenar gás. Eles são herméticos e confiáveis, mas têm dimensões limitadas, portanto, são adequados para criar um pequeno volume de instalações de armazenamento subterrâneo de gás. E exclusivamente para resolver problemas locais. Por exemplo, na Rússia, das 27 instalações de armazenamento atualmente em uso, apenas 2 são de sal

Embora seja rentável operar instalações de armazenamento subterrâneo de gás em minas abandonadas devido ao alto percentual e velocidade da extração, seu número não aumentará significativamente no futuro próximo. O motivo é que os repositórios descritos são difíceis de construir. Como nem sempre é possível obter uma estanqueidade completa, o que leva a perdas significativas.

Isso ocorre devido ao fato de que durante a operação da mina eles tentam trazer a quantidade máxima de ar para lá. Qual é o objetivo de criar um sistema de ventilação com uma massa de afloramentos na superfície, que nem sempre é possível vedar durante o arranjo da instalação de armazenamento.

Como resultado, hoje, existem apenas alguns exemplos bem-sucedidos de implementar a idéia de armazenar gás em minas abandonadas (na Suécia, Noruega, Alemanha).

Os cofres estão selados?

Vazamentos de combustível são processos comuns que não podem ser evitados. Uma vez que existem muitas razões.

Por conveniência, eles são divididos em 3 categorias:

• geológico;
• tecnológica;
• técnico.

Agrupar geológico razões incluem a heterogeneidade dos pneus UGS, a presença de falhas tectônicas, bem como os recursos de hidrodinâmica e geoquímica. Por exemplo, o gás pode simplesmente migrar através do reservatório e os especialistas não o afetam de forma alguma.

Tecnológica causas relacionam-se aos mais frequentes, pois ocorrem erros regularmente na avaliação de fatos. Por exemplo, a eficácia de purgadores hidráulicos, reservas de gás, processos físicos e químicos em andamento.

Freqüentemente, a perfuração do poço é usada para obter as formações desejadas. Além disso, sua tecnologia não difere de procedimentos similares ao tentar obter gás, petróleo

Razões técnicas mais frequentemente associado ao estado dos poços utilizados, com a ajuda da qual o gás é injetado.

Recursos de criação de instalações UGS

Em 95% dos casos, são criadas instalações UGS extrusão de gás, resíduos de óleo de formações porosas. Assim, "tanques" são criados para armazenar combustível "azul".

E a característica mais importante é que o volume de gás usado para extrusão de líquidos no futuro não pode ser usado para entrega aos consumidores. Sua tarefa é impedir a devolução de água e resíduos de hidrocarbonetos ao antigo local. Caso contrário, o repositório simplesmente deixa de existir.

Ou seja, o referido gás é amortecedor. Como regra, ocorre pelo menos metade do volume total carregado nas instalações de armazenamento subterrâneo de gás. E, em alguns casos, o gás tampão é três vezes mais do que o que pode ser usado para entrega aos consumidores, chamado ativo.

É interessante que a quantidade de gás tampão não possa ser calculada anteriormente. Ou seja, tudo é verificado exclusivamente por um método experimental. O que em muitos casos leva anos. Mas, ainda assim, quando o resultado é insatisfatório, o gás de proteção pode ser bombeado completamente.

Ordem de preenchimento de armazenamento

Depois que os geólogos realizaram estudos de qualquer reservatório e decidiram que uma instalação de armazenamento de gás pode ser criada no lugar certo, os produtores de gás estão construindo um complexo de engenharia.

As modernas instalações de armazenamento subterrâneo de gás são a maneira mais segura de armazenar reservas de gás.Mas seus vazamentos frequentes são um grande problema para empresas de gás e ambientalistas, que consideram esses casos um problema ambiental significativo. E isso acontece como mostrado na foto (à distância, um incêndio é visível em uma das instalações de armazenamento subterrâneo húngaro)

E então começa a injeção de combustível "azul" no futuro da UGSF, que é fornecida a partir da gasoduto tronco. E entra no local de limpeza, onde todos os tipos de impurezas mecânicas são removidos.

O combustível limpo é fornecido à estação de medição. E depois disso, na oficina de compressores, onde a compressão é realizada - esse é o nome da preparação do gás para bombear para o armazenamento. Representa um aumento na pressão do gás para o valor desejado.

Em seguida, é transportado para os pontos de distribuição de gás. Onde o fluxo total é dividido em vários e entra em diferentes linhas de produção. De onde é enviado ao longo das plumas para os poços para injeção.

Durante todo o processo, os especialistas controlam vários parâmetros, incluindo pressão e temperatura do gás, e a produtividade de cada poço.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo abaixo é dedicado ao tópico da criação de instalações UGS para suavizar o consumo desigual de combustível, que será fornecido pelo gasoduto Power of Siberia.

O armazenamento subterrâneo de gás é a maneira mais confiável e lucrativa de nivelar o consumo desigual de gás e seu suprimento estável durante casos de força maior. E o mais interessante é que não é preciso agradecer ao gênio humano, mas à natureza, que prudentemente criou camadas adequadas de rochas.

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