Kaip veikia požeminės dujų saugyklos: tinkami gamtinių dujų saugojimo būdai

Atrodytų, kad žinios apie tai, kaip projektuojamos požeminės dujų saugyklos, paprastam vartotojui neturi praktinės reikšmės.Tačiau žmonija yra pernelyg priklausoma nuo „mėlynojo“ kuro ir mes tikrai norime būti tikri, kad jo tiekimas niekada nenutrūks. Ar ne taip?

O kiekvieną tautietį gali nuraminti informacija apie po žeme esančias dujų saugyklas (UGS) – kol jos bus pilnos, dujų tiekimo problemų nekils. Daugiau apie saugojimo struktūrą ir saugojimo funkcijas skaitykite mūsų straipsnyje.

Požeminių dujų saugyklų statyba

Jei privačių namų savininkai dujas naudoja buitinėms dujoms laikyti dujų bakai, tada nacionaliniu mastu kalbame apie visiškai skirtingas saugojimo galimybes. Taigi oficialiai požeminės dujų saugyklos yra inžinerinių statinių kompleksai, skirti „mėlynojo“ kuro įpurškimui, saugojimui ir išėmimui. Jie susideda iš antžeminių ir požeminių komponentų.

KAM žemės susieti:

• dujų paskirstymo punktas, kuris padeda paskirstyti dujų srautą į kelis technologinius procesus;
• kompresorių parduotuvėkur ruošiamas kuras (didinant slėgį) įpurškimui į šulinius;
• Dujų valymo įrenginiai.

Po žeme UGS komponentai yra: šuliniai, darbai, rezervuarai. Ir paskutinis punktas (konteineriai) yra įdomiausias - kaip įrengta pati dujų saugykla, priklauso nuo to, kur laikomas „mėlynas“ kuras.

Šiuolaikinės požeminės dujų saugyklos savo išvaizda panašios į dideles gamyklas. Kadangi kuro įpurškimui/išėmimui užtikrinti būtina naudoti galingą kompresorių, valymo ir kitą įrangą. Kurį aptarnauja šimtai ar net tūkstančiai specialistų

Dujų talpyklų apžvalga

Esant tokiam pat svoriui, dujos užima daug didesnius plotus nei bet kurios kietosios medžiagos. O kadangi sunaudojama didžiuliai kiekiai, tai ir laikyti reikia tų pačių indų.

Be to, ekspertai prieš šimtmetį atsisakė dujų saugojimo žmogaus sukurtuose antžeminiuose rezervuaruose.

Priežastis ta, kad tam reikės:

• užimti didžiulius planetos plotus su žemo slėgio „mėlynojo“ kuro saugojimo kompleksais;
• naudoti brangius ir sprogius aukšto slėgio dujų bakus.

Dėl to, siekiant neutralizuoti aukščiau išvardintus neigiamus aspektus, buvo pasirinktos požeminės saugyklos, kurios laikomos reikšmingame gylyje esančiais konteineriais. Kuris daugeliu atvejų svyruoja nuo 300 iki 1000 metrų. O kurą ten galite laikyti gamtos sukurtose talpyklose.

Iš viso inžinieriai išmoko sėkmingai naudoti 7 rūšių gamtinių dujų talpyklas:

• susidaro vandens prisotintose akytose dariniuose;
• Konservuoti po angliavandenių, būtent dujų, aliejaus, gamybos;
• susidaro akmens druskos telkiniuose;
• sukurta kasyklose;
• sukurtas patvariose amžinojo įšalo uolienose;
• su žemos temperatūros ledo apvalkalu;
• susidarė po požeminių atominių sprogimų.

Nors variantų yra daug, tačiau praktiškumu skiriasi tik pirmieji 4 dujų laikymo būdai.Likę bako variantai tinka tik teoriškai.

Šiaurės Stavropolio požeminė dujų saugykla yra didžiausia pasaulyje ir joje laikomos dujų atsargos gali patenkinti tokios didelės šalies kaip Prancūzija metinį kuro poreikį. Kadangi sandėliavimo plotas siekia net 680 km²

Priežastis, dėl kurios likusios trys parinktys yra nepraktiškos, yra tokia:

• Dujos gali būti laikomos sušalusiose uolienose, tai liudija kelios esamos saugyklos šiauriniuose planetos regionuose. Bet jų apimtys itin nežymios, todėl pramoninės reikšmės šiandien neturi.
• Požeminių branduolinių sprogimų metu suformuoti konteineriai yra gana tinkami didelėms dujų atsargoms laikyti, kas jau buvo įrodyta eksperimentais. Tačiau esmė ta, kad galingi ginklai buvo išbandyti ne ten, kur gyveno žmonės. Todėl ten dažniausiai nebūna nei vartotojų, nei komunalinių paslaugų.

Dėl to tokio tipo konteineriai tiesiog netinkami naudoti.

Nors požeminės dujų saugyklos vadinamos saugyklomis, iš tikrųjų dujų taupymas nėra jų pagrindinė užduotis. Kadangi tai, kas juose, dažniausiai naudojama vartojimo netolygumams išlyginti. Kuris gali būti kasdienis, savaitinis, sezoninis. Tik kraštutiniu atveju UGS įrenginiai sukuriami siekiant sušvelninti force majeure aplinkybių padarinius.

Toliau mes išsamiau apsvarstysime kiekvieną iš dujų laikymo po žeme variantų.

1 variantas – laikymas vandens prisotintose formacijose

Vandens prisotintose formacijose esančios saugyklos skirtos išlyginti sezoninio dujų naudojimo netolygumo padarinius. Taip pat sukurti strateginius rezervus.

Svarbus tokių saugyklų projektavimo bruožas yra minimalus žmogaus dalyvavimas - dažniausiai dujų įpurškimui reikalingų šulinių kūrimo etape.

Rusijos žemėlapis rodo, kad požeminės dujų saugyklos yra šalia magistralinių dujotiekių ir didelių apgyvendintų vietovių. Ir tai nėra atsitiktinumas, nes saugyklos skirtos užtikrinti dujų vartojimo stabilumą, todėl jos turėtų būti arti didelių objektų

Šių konteinerių ieškoma arteziniuose dariniuose. Kuriamos dujų saugyklos, kuriose uolienų struktūra yra laidi ir porėta. Likęs skystis pašalinamas dujomis, kurios jį suspaudžia ir tada išspaudžia.

Patys vadinamieji kuro rezervuarai iš tikrųjų nėra tokie. Tiksliau, jų visai nėra – jie naudojami kaip sandėliavimo vieta tuštumos porėtuose sluoksniuose. O visa dujų saugyklos sukūrimo procedūra susideda iš dalies vandens išstumimo į periferiją. Jie tai daro norėdami sukurti vietos „mėlynam“ kurui.

Aukščiau aprašytą procedūrą galima atlikti tik tuo atveju, jei tam įtakos turi keli veiksniai:

• Porėtas laidus sluoksnis yra padengtas kupolu (dangteliu) iš dujoms nepralaidžių uolienų, kurios dažniausiai yra suspaustas molis.
• Nuo saugyklos ribų vandeningasis sluoksnis tęsiasi dešimtis kilometrų. Ir dar geriau, jei jis turi prieigą prie paviršiaus. Visa tai, kas išdėstyta aukščiau, leidžia dujoms sėkmingai išspausti darinyje esantį vandenį.
• Kupolo ilgis yra pakankamas, kad būtų galima laikyti didelius dujų kiekius.
• Uolienos poringumas ir pralaidumas užtikrina priimtiną dujų talpą ir galimybę jas išleisti vystymosi metu.

Jei nebus įvykdyta bent viena iš sąlygų, požeminės saugyklos sukurti bus neįmanoma.

Šiuolaikinių požeminių saugyklų veikimo principas yra paprastas. Požymius galima išnagrinėti naudojant didelių požeminių dujų saugyklų, naudojamų sezoniniams nelygumams išlyginti, pavyzdį.

Taigi, dažniausiai šiltuoju metų laiku į juos pumpuojamas reikiamas dujų kiekis. Kuris pradedamas atsiimti tik prasidėjus šildymo sezonui. Be to, į magistralinį vamzdį patenka ne koks didžiulis dujų kiekis, o vidutinis, žinomas iš praėjusių žiemų eksploatavimo patirties.

Ir jei staiga temperatūra smarkiai nukris ir kasdienis suvartojimas padidės, didelė požeminė dujų saugykla vis tiek nepadidins išvežimo apimties. O trūkumą kompensuos nedidelės saugyklos, skirtos kasdieniam ir savaitiniam vartojimui išlyginti. Priežastis ta, kad iš jų lengviau ir greičiau pasirinkti.

Kelių kvadratinių kilometrų ploto konteineriai laikomi optimaliais. Aukščio skirtumas tarp kupolo apačios ir viršaus 10–15 metrų

UGS įrenginių privalumas vandens prisotintose formacijose yra didelis jų pajėgumas. Trūkumas yra tas, kad geologai, tirdami vandeningojo sluoksnio ypatybes, gali nenustatyti ar neatsižvelgti į kai kuriuos svarbius veiksnius. Dėl to saugykla bus netinkama naudoti.

O blogiausia, kad tai dažnai paaiškėja po milžiniškų investicijų į antžeminės ir požeminės infrastruktūros statybas. Gana dažnai pasitaiko ir ne tokių reikšmingų bėdų, nuo kurių požeminių dujų saugyklų eksploatavimą vandens prisotintose uolienose lydi nemenki neplanuoti kaštai.

2 variantas – konteineriai po angliavandenilių gamybos

Šiam tipui priklausantys inžineriniai kompleksai padeda išlyginti sezoninius „mėlynojo“ kuro suvartojimo svyravimus. Taip pat sukurti strateginius rezervus.

Požeminės saugyklos yra paklausios dėl to, kad jų kūrimas ir eksploatavimas yra ekonomiškai pelningiausias. O didžiuliai antžeminiai dujų rezervuarai (rodomi nuotraukoje) naudojami, jei nėra galimybės naudotis magistraliniais dujotiekiais iš požeminių dujų saugyklų. Be to, nuotraukoje pavaizduotose talpose dažniausiai laikomos tik suskystintos dujos

Tokio tipo saugyklų konstrukcija yra tokia pati kaip analogų, sukurtų vandens prisotintose dariniuose. Tai reiškia, kad kuras yra laikomas poringų uolienų tuštumose.

UGS įrenginiai, sukurti uolienose, kur kadaise buvo angliavandenilių, yra gausiausi pasaulyje. Taigi, jų skaičius siekia reikšmingus 70%, to priežastis yra daugybė privalumų.

Tai apima: didelius pajėgumus ir sutaupytas kapitalo investicijas į žvalgybą, infrastruktūros ar bent jos dalies sukūrimą, gręžimą – tokių požeminių dujų saugyklų kūrimo vietoje jau buvo vykdoma naftos ir dujų gavyba.

Reikėtų suprasti, kad užkastos dujų talpyklos nėra požeminės saugyklos. Kadangi jie skirti visiškai kitokioms problemoms spręsti. Ir jie atsiduria po žeme tik tam, kad esant dideliems šalčiams suskystintųjų dujų išgarinimas būtų efektyvesnis. Ir be jokių išlaidų. Taip pat sąlygiškai požeminis dujų bakų išdėstymas leidžia sutaupyti naudingos vietos kur nors jūsų asmeniniame sklype

Tačiau konteineriai, konservuoti po angliavandenilių gamybos, negali būti vadinami idealiais.

Jie turi daug trūkumų:

• senų gręžinių sandarumo problemos - tai ypač pasakytina apie buvusius naftos telkinius;
• nepakankamas poringumas, uolienų pralaidumas;
• dujų maišymas su alyvos likučiais - tai kartais sukelia didelių nuostolių, nes gauto mišinio nebegalima naudoti.

Be to, dujos dažnai sukuria pavojingą priemaišą vandenilio sulfido pavidalu naftos telkiniuose. Kuris kenkia žmonių sveikatai, taip pat ardo visų rūšių plienines konstrukcijas, net ir tas, kurios susijusios su nerūdijančiu plienu.

Požeminių dujų saugyklų, pagrįstų išeikvotų angliavandenilių telkinių plotais, eksploatavimas įmanomas dėl to, kad įpurškus dujas iš norimos formacijos išstumiama likusi alyva. Be to, kaip ir vanduo, jis turi suspaudžiamumo ir mobilumo efektą, o tai palengvina konteinerio išdėstymo užduotį. Kartais nafta spaudžiama dujų ne įspaudžiama į uolieną, o kyla į viršų, o tai tampa papildomu pelno šaltiniu.

3 variantas – rezervuarai akmens druskos telkiniuose

Tokie konteineriai su dujomis padeda išlyginti kasdienius ir savaitinius jų naudojimo netolygumus, taip pat dalyvauja išlyginant sezoninį. Be to, druskos dariniuose esančios saugyklos sėkmingai susidoroja su svarbių vartotojų atsarginio šaltinio vaidmeniu.

Yra tik 2 populiarūs būdai laikyti dujas po žeme. Būtent pralaidžiuose poringuose sluoksniuose ir urvuose, išplautuose druskos nuosėdose. Pirmasis variantas naudojamas, kai reikia sukurti didelę saugyklą, antrasis - tik vietinėms problemoms spręsti

Nurodytos UGS patalpos sukuriamos išplaunant dalį druskos nuosėdų, kad susidarytų reikiamo dydžio ertmė. Tam iš pradžių išgręžiami keli gręžiniai, kuriais vanduo tiekiamas ilgam laikui.

Nors aprašyta procedūra yra ilga ir brangi, ji atsiperka, nes suleidžiamos gamtinės dujos saugomos be nuostolių. Priežastis ta, kad druskos urvai yra sandarūs. Be to, jie turi poveikį savaime išgijantis — tektoniniai ir kiti plyšiai greitai apauga druskų nuosėdomis.

Tokių požeminių dujų saugyklų statybos pranašumas yra tas, kad reikiamas kuro kiekis išimamas praktiškai be greičio apribojimų. Kuris yra kelis kartus didesnis nei atliekant tas pačias operacijas kitų tipų konteineriuose. Taip pat svarbus druskos urvuose statomų UGS įrenginių privalumas yra didelis dujų gavybos procentas – vienas didžiausių tarp visų rūšių.

Dujų laikymo akmuo turi būti toks, kaip parodyta nuotraukoje. Tai yra, pralaidūs ir turintys pakankamai vietos dideliam degalų kiekiui sutalpinti. Be to, formacijos struktūra turėtų leisti lengvai išstumti vandenį ir alyvos likučius

Tačiau urvų skaičius druskos sluoksniuose neviršija 2% viso saugyklų skaičiaus.

Šiam rodikliui įtakos turi keletas neigiamų aspektų:

• Didelis druskos vandens kiekis išplovus urvus taupyti dujas. Dėl to, jei šalia nėra jūros ar bent druskos perdirbimo gamyklų, skysčio nėra kur dėti. Kokia yra pagrindinė tokio tipo UGS mažo kiekio priežastis.
• Naudingo tūrio sumažinimas eksploatacijos metu. Šį reiškinį sukelia druskos išgaravimas tose vietose, kur slėgis didesnis, ir susikaupimas ten, kur jos mažesnė.
• Priemaišų atsiradimas dujose, kurios dažnai yra skysčio liekanos, anksčiau naudotos urvei išplauti.
• Nedideli tomai, kuris neleidžia sukurti pakankamai atsargų.

Dėl to druskos saugyklos dažniausiai naudojamos tik ten, kur nėra galimybės naudoti aukščiau išvardintų konteinerių tipų.

4 variantas – UGS kasykloje

Jų apimtys nežymios. Nepaisant to, dalį savo strateginių dujų atsargų švedai ir norvegai kaupia būtent tokio tipo konteineriuose.

PVC kasyklose yra vienintelė dujų saugykla, visiškai įrengta žmonių. Taigi, vienoje iš kasyklų sprogimai sukuria konteinerį, kuris vėliau išklojamas plieno lakštais.

Taip atrodo druskos urvai, naudojami dujoms laikyti. Jie yra hermetiškai sandarūs ir patikimi, tačiau turi ribotus matmenis, todėl yra tinkami mažos apimties UGS įrenginiams kurti. Ir išskirtinai vietinių problemų sprendimui. Pavyzdžiui, Rusijoje iš 27 šiandien naudojamų saugyklų tik 2 yra druskos saugyklos.

Nors eksploatuoti požemines dujų saugyklas apleistose kasyklose yra pelninga dėl didelio išėmimo procento ir tempo, tačiau artimiausiu metu jų skaičius reikšmingai nedidės. Priežastis ta, kad aprašytas saugyklas sunku pastatyti. Kadangi ne visada įmanoma pasiekti visišką sandarumą, o tai sukelia didelių nuostolių.

Taip nutinka dėl to, kad eksploatuojant kasyklą stengiamasi ten tiekti maksimalų oro kiekį. Kodėl sukurta vėdinimo sistema su daugybe išėjimų į paviršių, kurių ne visada galima užsandarinti įrengiant saugyklą?

Todėl šiandien yra tik keletas sėkmingų pavyzdžių, kaip įgyvendinti idėją laikyti dujas apleistose kasyklose (Švedijoje, Norvegijoje, Vokietijoje).

Ar sandėliavimo patalpos sandarios?

Degalų nutekėjimas yra įprasti procesai, kurių negalima išvengti. Nes priežasčių yra per daug.

Patogumui jie skirstomi į 3 kategorijas:

• geologinis;
• technologinis;
• techninis.

Į grupę geologinis priežastys Tai apima UGS dangos nevienalytiškumą, tektoninių lūžių buvimą, taip pat hidrodinamikos ir geochemijos ypatybes. Pavyzdžiui, dujos gali tiesiog migruoti per formaciją, o specialistai tam jokios įtakos neturės.

Technologinis priežasčių yra vieni iš labiausiai paplitusių, nes vertinant bet kokius faktus reguliariai pasitaiko klaidų. Pavyzdžiui, vandens gaudyklių efektyvumas, dujų atsargos ir vykstantys fiziniai bei cheminiai procesai.

Dažnai norint pasiekti norimus sluoksnius, naudojami gręžiniai. Be to, jo technologija nesiskiria nuo panašių procedūrų bandant patekti į dujų ir naftos telkinius

Techninės priežastys dažniausiai siejami su naudojamų šulinių, per kuriuos įleidžiamos dujos, būkle.

Požeminių dujų saugyklų kūrimo ypatybės

95% atvejų sukuriamos požeminės saugyklos dujomis išspaudžiant vandenį, alyvos likučiai iš poringų darinių. Tokiu būdu sukuriami „konteineriai“ „mėlynam“ kurui laikyti.

O svarbiausia ypatybė yra ta, kad skysčiams išspausti naudojamas dujų tūris vėliau negali būti panaudotas pristatymui vartotojams. Jo užduotis – neleisti vandens ir angliavandenilių likučiams sugrįžti į seną vietą. Priešingu atveju saugykla tiesiog nustos egzistuoti.

Tai yra, nurodytos dujos yra buferis. Paprastai tai yra ne mažiau kaip pusė viso į požemines dujų saugyklas pumpuojamo tūrio. O kai kuriais atvejais buferinių dujų yra 3 kartus daugiau nei gali būti panaudota tiekti vartotojus, tai vadinama aktyvus.

Įdomu tai, kad buferinių dujų kiekio iš anksto apskaičiuoti negalima.Tai yra, viskas išbandoma išskirtinai eksperimentiškai. Tai daugeliu atvejų užtrunka metų metus. Bet vis tiek, kai gautas rezultatas nepatenkinamas, buferines dujas galima išsiurbti visas.

Saugyklos užpildymo tvarka

Geologams ištyrus darinį ir nusprendus, kad reikiamoje vietoje galima sukurti dujų saugyklą, dujų gamintojai stato inžinerinį kompleksą.

Šiuolaikinės požeminės dujų saugyklos yra saugiausias dujų atsargų saugojimo būdas. Tačiau dažnas jo nutekėjimas yra didelė problema dujų darbuotojams ir aplinkosaugininkams, kurie mano, kad tokie atvejai yra didelė problema aplinkai. Taip pat atsitinka, kaip parodyta nuotraukoje (iš tolo matosi gaisras vienoje iš Vengrijos požeminių dujų saugyklų)

Ir tada prasideda „mėlynojo“ kuro įpurškimas į būsimą požeminę dujų saugyklą, kuri tiekiama iš artimiausio magistralinis dujotiekis. Ir nukeliauja į valymo aikštelę, kur pašalinamos visokios mechaninės priemaišos.

Švarus kuras tiekiamas į apskaitą ir dozavimo tašką. O po to į kompresorių cechą, kur atliekamas suspaudimas – taip vadinasi ruošiant dujas siurbti į saugyklą. Tai rodo dujų slėgio padidėjimą iki norimos vertės.

Tada jis vežamas į dujų skirstymo punktus. Kur visas srautas yra padalintas į keletą ir tiekiamas į skirtingas technologines linijas. Iš ten jis per plunksnas siunčiamas į šulinius injekcijai.

Viso proceso metu specialistai stebi daugybę parametrų, įskaitant dujų slėgį ir temperatūrą bei kiekvieno gręžinio našumą.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Žemiau pridėtas vaizdo įrašas skirtas požeminių dujų saugyklų kūrimo temai, siekiant išlyginti netolygų kuro, kuris bus tiekiamas dujotiekiu Sibiro jėga, suvartojimą.

Požeminės dujų saugyklos yra patikimiausias ir pelningiausias būdas išlyginti netolygų dujų suvartojimą ir užtikrinti stabilų jų tiekimą force majeure atveju. O įdomiausia, kad už tai reikia dėkoti ne žmogaus genijui, o gamtai, kuri apdairiai sukūrė tam tinkamus uolienų klodus.

Ar jūs asmeniškai dalyvavote kuriant požemines dujų saugyklas ir norite papildyti minėtą medžiagą naudinga informacija? Arba pastebėjote faktų neatitikimą? Palikite savo pastabas ir komentarus - atsiliepimų blokas yra po straipsniu.