כיצד פועלים מתקני אחסון גז תת-קרקעיים: שיטות מתאימות לאחסון גז טבעי
נראה כי לידע כיצד מתוכננים מתקני אחסון גז תת-קרקעיים אין משמעות מעשית עבור המשתמש הממוצע.אבל האנושות תלויה מדי בדלק "כחול" ואנחנו באמת רוצים להיות בטוחים שלעולם לא יהיו הפרעות באספקתו. נכון?
וכל בן ארצו יכול להיות רגוע מהמידע על מתקני אחסון גז הממוקמים מתחת לאדמה (UGS) - כל עוד הם מלאים, לא יהיו בעיות באספקת הגז. קרא עוד על מבנה האחסון ותכונות האחסון במאמר שלנו.
תוכן המאמר:
בניית מתקני אחסון גז תת קרקעיים
אם בעלי בתים פרטיים משתמשים בגז לאחסון גז לצרכים ביתיים מיכלי גז, אז בקנה מידה ארצי אנחנו מדברים על אפשרויות אחסון שונות לחלוטין. לפיכך, באופן רשמי, מתקני אחסון גז תת-קרקעיים הם מתחמים של מבנים הנדסיים המשמשים להזרקה, אחסון ומשיגה של דלק "כחול". הם מורכבים ממרכיבים מעל הקרקע ותת-קרקעיים.
ל קרקע, אדמה לְסַפֵּר:
- נקודת חלוקת גז, המשמשת לפיזור זרם הגז למספר תהליכים טכנולוגיים;
- חנות מדחסיםשבו מכינים דלק (על ידי הגברת לחץ) להזרקה לבארות;
- מפעלי טיהור גז.
תת קרקעי רכיבי UGS הם: בארות, מערכות, טנקים. והנקודה האחרונה (מכולות) היא המעניינת ביותר - איך מסודר אחסון הגז עצמו תלוי איפה מאוחסן הדלק "הכחול".
סקירת מיכלי אחסון גז
עם אותו משקל, גז תופס שטחים גדולים בהרבה מכל מוצקים. ומכיוון שמשתמשים בו בכמויות אדירות, יש צורך באותם מיכלים כדי לאחסן אותו.
יתרה מכך, מומחים נטשו את אחסון הגז במאגרים מעל פני הקרקע מעשה ידי אדם לפני מאה שנה.
הסיבה היא שזה ידרוש:
- לכבוש שטחים נרחבים של כדור הארץ עם מתחמים לאחסון דלק "כחול" בלחץ נמוך;
- להשתמש במיכלי גז בלחץ גבוה יקרים ונפיצים.
כתוצאה מכך, על מנת לנטרל את ההיבטים השליליים המפורטים לעיל, נעשתה הבחירה לטובת מתקני אחסון תת קרקעיים, ואלה נחשבים למכולות הממוקמות בעומק משמעותי. אשר, ברוב המקרים, נע בין 300 ל-1000 מטר. ואתה יכול לאחסן שם דלק במיכלים שנוצרו על ידי הטבע.
בסך הכל, מהנדסים למדו להשתמש בהצלחה בשבעה סוגים של מיכלי אחסון גז טבעי:
- נוצר בתצורות נקבוביות רוויות מים;
- נשמר לאחר ייצור פחמימות, כלומר גז, שמן;
- נוצר במרבצי מלח סלע;
- נוצר בפעולת מכרות;
- נוצר בסלעי פרמפרוסט עמידים;
- עם מעטפת קרח בטמפרטורה נמוכה;
- נוצר לאחר פיצוצים אטומיים תת-קרקעיים.
למרות שישנן אפשרויות רבות, רק 4 השיטות הראשונות לאחסון גז שונות במעשיות.אפשרויות הטנק הנותרות מתאימות רק תיאורטית.
הסיבה ששלוש האפשרויות הנותרות אינן מעשיות היא כדלקמן:
- ניתן לאחסן גז בסלעים קפואים, כפי שמעידים מספר מתקני אחסון קיימים באזורים הצפוניים של כדור הארץ. אבל הנפחים שלהם הם חסרי משמעות ביותר, ולכן אין להם שום משמעות תעשייתית כיום.
- מיכלים שנוצרו על ידי פיצוצים גרעיניים תת-קרקעיים מתאימים למדי לאחסון מאגרי גז משמעותיים, דבר שכבר הוכח בניסוי. אבל הנקודה היא שנשק חזק נבדק הרחק מהמקום שבו אנשים חיו. לכן, בדרך כלל אין שם צרכנים או שירותים.
כתוצאה מכך, סוגי מיכלים אלה פשוט אינם מתאימים לשימוש.
למרות שמתקני אחסון גז תת-קרקעיים נקראים מתקני אחסון, למעשה, שימור הגז אינו המשימה העיקרית שלהם. מאחר שמה שיש בהם משמש בעיקר להחליק חוסר אחידות בצריכה. מה שיכול להיות יומי, שבועי, עונתי. רק כמוצא אחרון נוצרים מתקני UGS כדי למתן את ההשלכות של נסיבות כוח עליון.
לאחר מכן, נשקול ביתר פירוט כל אחת מהאפשרויות לאחסון גז מתחת לאדמה.
אפשרות מס' 1 - אחסון בתצורות רוויות מים
מתקני אחסון בתצורות רוויות מים נועדו ליישר את ההשפעות של אי אחידות עונתית בשימוש בגז. וגם ליצור עתודות אסטרטגיות.
מאפיין חשוב בתכנון של מתקני אחסון כאלה הוא ההשתתפות האנושית המינימלית - לרוב בשלב יצירת בארות הדרושות להזרקת גז.
את המיכלים הללו מחפשים בתצורות ארטזיות. מתקני אחסון גז נוצרים במקום שבו מבנה הסלע חדיר ונקבובי. את הנוזל הנותר מסירים בגז, שדוחס אותו ואז סוחט אותו החוצה.
מה שנקרא מיכלי אחסון הדלק עצמם אינם כאלה למעשה. ליתר דיוק, הם בכלל לא שם - הם משמשים מקום אחסון חללים בשכבות נקבוביות. וכל ההליך ליצירת מתקן אחסון גז מורכב מעקירת חלק מהמים לפריפריה. הם עושים זאת על מנת ליצור מקום לדלק "כחול".
ניתן להשלים את ההליך המתואר לעיל רק אם מספר גורמים תורמים לכך:
- השכבה החדירה הנקבוביה מכוסה בכיפה (כובע) של סלעים אטומים לגז, שהם בדרך כלל חרסיות דחוסות.
- האקוויפר משתרע מגבולות מתקן האגירה לאורך עשרות קילומטרים. וזה אפילו טוב יותר אם יש לו גישה אל פני השטח. כל האמור לעיל מאפשר לגז לסחוט בהצלחה את המים בתצורה.
- אורך הכיפה מספיק כדי לספק את היכולת לאחסן כמויות משמעותיות של גז.
- הנקבוביות והחדירות של הסלע מבטיחות קיבולת גז מקובלת ויכולת לשחררו במהלך הפיתוח.
אם לפחות אחד מהתנאים לא יתקיים, אי אפשר יהיה ליצור מתקן אחסון תת קרקעי.
עקרון הפעולה של מתקני אחסון תת קרקעיים מודרניים הוא פשוט. ניתן לבחון את המאפיינים באמצעות דוגמה של מתקני אחסון גז תת-קרקעיים גדולים המשמשים להחלקת אי סדרים עונתיים.
לכן, בדרך כלל בעונה החמה נשאבת לתוכם כמות הגז הנדרשת. מה שמתחיל להילקח רק עם תחילת עונת החימום. יתרה מכך, לא מדובר בכמות עצומה של גז שנשלחת לצינור הראשי, אלא בכמות ממוצעת, הידועה מניסיון תפעול בחורפים קודמים.
ואם פתאום הטמפרטורה יורדת בחדות והצריכה היומית תהיה גבוהה בסדר גודל, אז מתקן אחסון גז תת קרקעי גדול עדיין לא יגדיל את נפח הנסיגה. והמחסור יכוסה על ידי מתקני אחסון קטנים שנועדו להחליק את הצריכה היומית והשבועית. הסיבה היא שקל ומהיר יותר לבחור מהם.
היתרון של מתקני UGS בתצורות רוויות מים הוא הקיבולת המשמעותית שלהם. החיסרון הוא שגיאולוגים, כאשר חוקרים את מאפייני האקוויפר, עשויים שלא לזהות או לקחת בחשבון גורם חשוב כלשהו. כתוצאה מכך, האחסון לא יהיה שמיש.
והדבר הגרוע ביותר הוא שזה מתגלה לא פעם לאחר השקעות אדירות בהקמת תשתיות על קרקע ותת קרקעיות. לעיתים קרובות יש גם צרות פחות משמעותיות, מהן הפעלת מתקני אגירת גז תת-קרקעיים בסלעים רוויים במים מלווה בעלויות לא מתוכננות משמעותיות.
אפשרות מס' 2 - מכולות לאחר ייצור פחמימנים
מתחמי הנדסה השייכים לסוג זה משמשים להחלקת תנודות עונתיות בצריכת הדלק "כחול". וגם ליצור עתודות אסטרטגיות.
העיצוב של מתקני אחסון מסוג זה זהה למקרה של אנלוגים שנוצרו בתצורות רוויות מים. כלומר, הדלק מאוחסן בחללים של סלעים נקבוביים.
מתקני UGS שנוצרו בסלעים שבהם היו פעם פחמימנים הם הנפוצים ביותר בעולם. אז, מספרם מגיע ל-70% משמעותי, הסיבה לכך היא מספר יתרונות.
אלה כוללים: קיבולת משמעותית וחיסכון בהשקעות הון בחיפושים, יצירת תשתיות או לפחות חלק מהן, קידוחים - הפקת נפט וגז כבר בוצעה במקום הקמתם של מתקני אחסון גז תת-קרקעיים כאמור.
אבל מיכלים שנשמרו לאחר ייצור פחמימנים לא יכולים להיקרא אידיאליים.
יש להם חסרונות רבים:
- בעיות עם אטימות בארות ישנות - זה נכון במיוחד עבור שדות נפט לשעבר;
- נקבוביות לא מספקת, חדירות של סלעים;
- ערבוב גז עם שאריות נפט - מה שמוביל לעיתים להפסדים משמעותיים, שכן לא ניתן יותר להשתמש בתערובת המתקבלת.
וגם, גז מפתח לעתים קרובות טומאה מסוכנת בצורה של מימן גופרתי בשדות נפט. דבר שמזיק לבריאות האדם, וגם הורס כל מיני מבני פלדה, גם כאלה שקשורים לנירוסטה.
הפעלת מתקני אחסון גז תת קרקעיים המבוססים על שטחים של מרבצי פחמימנים מדוללים אפשרית בשל העובדה שגז, כאשר מוזרק, עוקר את הנפט שנותר מהתצורה הרצויה. בנוסף, כמו מים, יש לה השפעה של דחיסה וניידות, מה שמקל על משימת סידור המיכל. לפעמים נפט בלחץ גז לא נסחט לתוך הסלע, אלא עולה למעלה, מה שהופך למקור רווח נוסף.
אפשרות מס' 3 - מאגרים במרבצי מלח סלע
מיכלים כאלה עם גז משמשים להחליק את אי האחידות היומית והשבועית של השימוש בו, וגם לוקחים חלק בפילוס העונתי. בנוסף, מתקני אחסון בתצורות מלח מתמודדים בהצלחה עם התפקיד של מקור גיבוי לצרכנים חשובים.
מתקני UGS שצוינו נוצרים על ידי שטיפת חלק ממרבצי המלח על מנת ליצור חלל בגודל הנדרש. לשם כך קודחים בתחילה מספר בארות, שדרכן מסופקים מים למשך תקופה ארוכה.
ההליך המתואר אמנם ממושך ויקר, אך מחזיר את עצמו, שכן הגז הטבעי המוזרק מאוחסן ללא הפסדים. הסיבה היא שמערות מלח אטומות. בנוסף, יש להם את ההשפעה ריפוי עצמי - סדקים טקטוניים ואחרים מגודלים במהירות במשקעי מלח.
היתרון בבניית מתקני אחסון גז תת-קרקעיים כאלה הוא שנפח הדלק הנדרש נמשך כמעט ללא הגבלות מהירות. מה שגבוה פי כמה מאשר בעת ביצוע אותן פעולות במכולות מסוגים אחרים. וגם יתרון חשוב של מתקני UGS הבנויים במערות מלח הוא האחוז הגבוה של שאיבת הגז - מהגבוהים מבין כל סוגיו.
אך מספר המערות בשכבות המלח אינו עולה על 2% מסך מתקני האחסון.
אינדיקטור זה מושפע ממספר היבטים שליליים:
- נוכחות של כמויות אדירות של מי מלח לאחר שטיפת המערות כדי לחסוך בגז. כתוצאה מכך, אם אין ים בקרבת מקום או לפחות מפעלים לעיבוד מלח, אין איפה לשים את הנוזל. מהי הסיבה העיקרית לכמות הקטנה של UGS מסוג זה.
- הפחתת נפח שימושי במהלך הפעולה. תופעה זו נגרמת על ידי אידוי מלח במקומות עם לחץ והצטברות גבוהים יותר שבהם הוא נמוך יותר.
- הופעת זיהומים בגז, שלעתים קרובות הופכים לשרידי נוזלים ששימשו בעבר לשטיפת המערה.
- כרכים מינוריים, שאינו מאפשר יצירת רזרבות בכמות מספקת.
כתוצאה מכך, מתקני אחסון מלח משמשים בדרך כלל רק כאשר לא ניתן להשתמש בסוגי המיכלים המפורטים לעיל.
אפשרות מס' 4 - UGS בעבודת המכרה
הנפחים שלהם לא משמעותיים. למרות זאת, השבדים והנורווגים מאחסנים חלק ממאגרי הגז האסטרטגיים שלהם במכולות מהסוג הזה בדיוק.
PVC בעבודות המכרות הוא מתקן אחסון הגז היחיד המצויד במלואו על ידי בני אדם. אז, באחד המכרות, פיצוצים יוצרים מיכל, אשר מרופד ביריעות פלדה.
למרות שמשתלם להפעיל מתקני אחסון גז תת-קרקעיים במכרות נטושים בשל אחוז וקצב המשיכה הגבוהים, מספרם לא יגדל משמעותית בעתיד הקרוב. הסיבה היא שקשה לבנות את מתקני האחסון המתוארים. מכיוון שלא תמיד ניתן להשיג אטימות מלאה, מה שמוביל להפסדים משמעותיים.
זה קורה בגלל העובדה שבמהלך הפעלת המכרה מנסים לספק שם את כמות האוויר המקסימלית. מדוע נוצרת מערכת אוורור עם הרבה יציאות למשטח, שלא תמיד ניתן לאטום בעת סידור מתקן אחסון?
כתוצאה מכך, כיום יש רק כמה דוגמאות מוצלחות ליישום הרעיון של אחסון גז במכרות נטושים (בשבדיה, נורבגיה, גרמניה).
האם מתקני האחסון אטומים?
נזילות דלק הן תהליכים נפוצים שלא ניתן להימנע מהם. כי יש יותר מדי סיבות.
מטעמי נוחות, הם מחולקים ל-3 קטגוריות:
- גֵאוֹלוֹגִי;
- טֶכנוֹלוֹגִי;
- טֶכנִי.
לקבוצה גֵאוֹלוֹגִי סיבות כוללים את ההטרוגניות של כיסוי UGS, נוכחות של תקלות טקטוניות, כמו גם תכונות של הידרודינמיקה וגיאוכימיה. לדוגמה, גז יכול פשוט לנדוד דרך התצורה, ומומחים לא ישפיעו על כך בשום צורה.
טֶכנוֹלוֹגִי גורם ל הם בין הנפוצים ביותר שכן טעויות מתרחשות באופן קבוע בעת הערכת עובדות כלשהן. לדוגמה, היעילות של מלכודות הידרות, מאגרי גז ותהליכים פיזיקליים וכימיים מתמשכים.
סיבות טכניות קשורים לרוב למצב הבארות המשמשות, שדרכן מוזרק גז.
תכונות של יצירת מתקני אחסון גז תת קרקעיים
ב-95% מהמקרים נוצרים מתקני אחסון תת-קרקעיים לסחוט מים עם גז, שאריות שמן מתצורות נקבוביות. בדרך זו נוצרים "מכלים" לאחסון דלק "כחול".
והתכונה החשובה ביותר היא שנפח הגז המשמש לסחיטת נוזלים לא יכול לשמש לאחר מכן למשלוח לצרכנים. משימתו היא למנוע משאריות מים ופחמימנים לחזור למקומם הישן. אחרת, המאגר פשוט יפסיק להתקיים.
כלומר, הגז שצוין הוא בַּלָם. ככלל, מדובר בלא פחות ממחצית מהנפח הכולל הנשאב למתקני אחסון גז תת-קרקעיים. ובמקרים מסוימים, יש פי 3 יותר גז חיץ ממה שיכול לשמש לאספקה לצרכנים, מה שנקרא פָּעִיל.
מעניין שלא ניתן לחשב מראש את כמות הגז החיץ.כלומר, הכל נבדק באופן נסיוני בלבד. מה שבמקרים רבים לוקח שנים. אך עדיין, כאשר התוצאה המתקבלת אינה משביעת רצון, ניתן לשאוב את גז החיץ במלואו.
הליך מילוי האחסון
לאחר שגיאולוגים בחנו תצורה והחליטו שניתן ליצור מתקן אחסון גז במקום הנכון, מפיקי הגז בונים מתחם הנדסי.
ואז מתחילה הזרקת דלק "כחול" למתקן אחסון הגז התת-קרקעי העתידי, המסופק מהמקום הקרוב ביותר. צינור ראשי. וזה הולך לאתר הניקוי, שם מסירים כל מיני זיהומים מכניים.
דלק נקי מסופק לנקודת המדידה והמדידה. ואחרי זה, לחנות המדחסים, שם מתבצעת הדחיסה - זה השם להכנת גז לשאיבה לאחסון. זה מייצג עלייה בלחץ הגז לערך הרצוי.
לאחר מכן הוא מועבר לנקודות חלוקת גז. כאשר הזרימה הכוללת מחולקת לכמה ומסופקת לקווים טכנולוגיים שונים. משם הוא נשלח דרך פלומות לבארות להזרקה.
לאורך כל התהליך, מומחים עוקבים אחר מספר פרמטרים, כולל לחץ גז וטמפרטורה, והפרודוקטיביות של כל באר.
מסקנות וסרטון שימושי בנושא
הסרטון המצורף למטה מוקדש לנושא יצירת מתקני אחסון גז תת קרקעיים כדי להחליק את הצריכה הלא אחידה של דלק שיסופק על ידי צינור הגז Power of Siberia.
מתקני אחסון גז תת קרקעיים הם הדרך האמינה והרווחית ביותר ליישר צריכת גז לא אחידה ולהבטיח אספקה יציבה שלו במקרה של כוח עליון. והדבר המעניין ביותר הוא שעל כך אנו צריכים להודות לא לגאון האנושי, אלא לטבע, שיצר בתבונה את שכבות הסלע המתאימות לכך..
האם לקחתם באופן אישי חלק ביצירת מתקני אחסון גז תת-קרקעיים וברצונכם להשלים את החומר הנ"ל במידע שימושי? או שמת לב לאי התאמה בעובדות? השאר את הערותיך והערותיך - בלוק המשוב נמצא מתחת לכתבה.
מאמר טוב, אבל לא סביר שהתמונה מציגה את הונגריה. מספרי המכוניות דומים יותר למספרי המכוניות הרוסיים וגם פרסום של בשר ו-Baltic)