Газохранилища

Газ, Нефт, ВъглищаТехнически статииСп. Енерджи ревю - брой 5, 2011

Природният газ е сред широко използваните горива. Фактът, че е широко приложим в отоплителните системи определя известни вариации в годишното му потребление. Съответно, тенденцията е нарастване на употребата му през зимните месеци и спад през летните. В тази връзка, възможностите за съхраняване на природния газ играят немалка роля за подсигуряване на търсенето, независимо от неговите вариации. Също така, процесите на проучване, добив и транспортиране на природния газ отнемат немалко време, поради което е добре, той да може да бъде съхранен при намалено търсене. Съхраняването е важно и от гледна точка на покриване на нуждите при непредвидени обстоятелства като природни бедствия, например, които могат да повлияят върху добива.

Видове газохранилища

Съхраняването на големи количества природен газ обикновено е в подземни газохранилища. Тяхно основно предназначение, освен съхранение на резервен и/или оперативен резерв от природен газ, се явява и регулиране на потреблението. За съхраняването на по-малки количества е възможно използването и на надземни съоръжения. В подземните газохранилища природният газ се съхранява под налягане, докато в надземните той обикновено е в течно състояние. Като подземни газохранилища могат да се използват изчерпани нефтени или газови находища, водоносни пластове, кухини на солни куполи, скални каверни. Всяко едно от тези хранилища се характеризира с определени физични характеристики като порьозност, пропускливост, способност за запазване на газа, а така също и с някои икономически показатели като разходи за подготовка и поддръжка на мястото, нива на подаване и т. н. Това са и сред показателите, които определят пригодността му за определени приложения. Сред основните характеристики на подземните газохранилища са способността да съхранява природния газ за бъдеща употреба и възможностите за доставка.

Подземни газохранилища

Както вече бе споменато, в подземните газохранилища природният газ се съхранява под налягане, като съответно с повишаване на количеството газ се повишава и налягането. По-високото налягане на газа осигурява и по-лесното му извличане. От друга страна, при падане на налягането под определено ниво, останалият газ не може да бъде извлечен от газохранилището. Това е причината в газохранилищата винаги да остава определено количество газ. Този газ е познат като физически невъзстановим. В допълнение към него, в газовите хранилища е необходимо наличието на буферен газ, осигуряващ херметизация на хранилището. При нормална работа на газохранилището този газ остава в него, но при необходимост, част от него може да бъде извлечен чрез използването на специално компресорно оборудване. Количеството природен газ, което се съхранява в газохранилището и което при нормална експлоатация бива транспортирано към потребителите, формира т. нар. работен газ. Капацитетът на газохранилището се определя именно от количеството работен или активен газ, което може да бъде съхранено в него.

Съхраняване в изразходвани газови и нефтени находища

Този вид са сред най-често срещаните газохранилища. От една страна те се явяват естествено формирали се хранилища, а от друга, при работата им като газохранилища се използва наличното вече оборудване за добив и транспортиране. Съответно, това води и до намаляване на разходите по процеса на преобразуване на находището в хранилище. Изчерпаните газови и нефтени находища са атрактивни и поради факта, че техните геоложки характеристики вече са добре познати. Те се явяват най-евтиното и лесно за реализиране, работа и поддръжка съоръжение. Факторите, които влияят върху избора дали дадено изчерпано находище да се използва като хранилище обикновено се подразделят в две групи - географски и геоложки. Към географските се включват местоположението на находището и най-вече дали то се намира в близост до консуматорите. Не по-малко важно е близостта до магистралните газопроводи и разпределителната мрежа.

От геологична гледна точка, газовият резервоар е необходимо да бъде с висока пропускливост и порьозност. Порьозността определя количеството природен газ, което може да бъде съхранено. Пропускливостта, от своя страна, определя скоростта, с която природният газ преминава през хранилището, което пък определя скоростта на инжектиране и отвеждане на работния газ. За да се поддържа необходимото налягане, около 50% от природния газ в хранилището се съхранява като газова възглавница.

Използване на водоносни пластове

Водоносните пластове са подземни порести, пропускливи скални образувания, които се явяват естествени водоеми. Въпреки това, в определени ситуации, тези водосъдържащи образувания могат да бъдат превърнати в газохранилища. Тъй като обособяването им като хранилища е сравнително по-скъпо, те се използват само в зони, където в близост няма изчерпано находище. Обикновено се използват през зимния период, както и за покриване на върхово потребление.

Принципно, водоносните хоризонти се считат за най-скъпото и нежелано съоръжение по ред причини. Сред тях са не напълно известните геоложки характеристики на водоносните пластове, чието определяне изисква немалко средства. Необходимо е извършването на сеизмични изпитвания. Също така, капацитетът на хранилището в началните етапи трудно би могъл да се определи. От друга страна, при използването на подобно хранилище е необходимо изграждане и на необходимата инфраструктура, включваща кладенци, тръбопроводи, съоръжения за обезводняване и т. н. Тъй като водоносните пластове са пълни с вода, нейното отстраняване и заместването й с газ също е нелека задача. Самите водносни пластове по-трудно задържат природния газ, поради което част от него може да напусне пласта, което налага придвижването на допълнителни съоръжения за улавяне на “избягалия” газ. Поради факта, че във водоносните пластове естествено не се съдържа природен газ, то газовата възглавница се образува от подавания газ. Това на практика означава, че този газ няма да бъде възстановен. В същото време буферният газ може да съставлява до около 80% от максималния обем газ. И докато при използването на изчерпани находища част от газовата възглавница може да се използва, то при водоносните пластове това не е желателно, тъй като може да доведе до повреди.

Принципно, ограниченията при използването на водоносните хоризонти не са свързани само с много високата им себестойност, а и с редица екологични ограничения.

Солни куполи

Друга възможност за съхраняване на природния газ се явяват кухини на солни куполи. Те се характеризират със здрави стени и успешно задържат природния газ. Създаването на газохранилище в солни куполи изисква значителна инвестиция, но веднъж създадено то се характеризира с добри експлоатационни характеристики. В сравнение с разгледаните дотук газохранилища, при солните куполи обемът на газовата възглавница е най-малък, обикновено около 33% от максималния обем газ. Те, обаче, са с много по-малки размери, поради което се считат за подходящи за черпене на газ предимно при извънредни ситуации.

Изисквания към подземните газохранилища

Независимо от вида на газохранилището е необходимо неговото устройство и начин на експлоатация да осигуряват дълговременното му използване по предназначение. Препоръчително е спазването на няколко принципни условия: установяване на адекватно проучване и опознаване на геоложката обстановка; придобиване на съответната информация за характеристиката на параметрите, необходими за изграждане и експлоатация на газохранилището; предоставяне на доказателства, че газохранилището е изградено да се експлоатира за продължителен период чрез съчетаване на хидравлична, техническа и технологична целесъобразност; удовлетворяване на изискванията за опазване и допустимо въздействие върху околната среда.

При определяне на технологичните схеми за изграждане и експлоатация на хранилището се взимат предвид остатъчните запаси от газ, нефт и кондензат и техническото състояние и възможност за използване на съществуващите сондажи и експлоатационно оборудване. С технологичната схема се определят обемите на активен и буферен газ и техните гранични стойности, максималният контур на разпространение на газонаситената зона, темповете на нагнетяване и добив на газ (включително по сондажи), количеството на сондажите и техният тип, и други технологични показатели, позволяващи приемливи варианти за експлоатация; изборът на вариант на изграждане и експлоатация, когато се предвижда експлоатацията да започне преди окончателното просондиране и въвеждане на сондажите и част от надземното оборудване; обемът и последователността на изследователските и други работи за уточняване на технологичните показатели на газохранилището; системата му за контрол на експлоатацията.

Съхраняване в течно състояние

При охлаждане до много ниски температури, природният газ преминава от газообразно в течно състояние и може да бъде съхраняван и транспортиран така. Също така, в течно състояние той заема много по-малко пространство, което позволява да бъде транспортиран чрез танкери по вода.


Top