Подземные хранилища для природных газов

Из всех типов хранения|сбережения,сохранения| газа наиболее дешевым и прогрессивным в техническом отношении есть подземные газохранилища|газоубежища|. Первое в мире подземное газохранилище|газоубежище| было построено в 1915 году в Канаде, а в настоящее время общий мировой объем подземных газохранилищ|газоубежищ| превышает 5•10¹² м³. Подземные газохранилища|газоубежища| сооружаются в больших|великих| городах, промышленных центрах, а также по трассе магистральных газопроводов. ПХГ в пористых геологических структурах подразделяются на: газохранилища|газоубежища|, которые сооружаются в истощенных нефтяных и газовых залежах; газохранилища|газоубежища| в водоносных пластах.

В бывшем СССР, начиная с 50-х годов, построенные и введенные в эксплуатацию мощные подземные газохранилища|газоубежища| в истощенных водоносных пластах. На долю этих типов хранилищ выпадает основной объем газа, что сохраняется|хранится|. Следует отметить, что расходы на создание и эксплуатацию газохранилищ|газоубежищ| в истощенных пластах приблизительно|примерно| в 1,5 - 2 раза меньше, чем расходы на газохранилища|газоубежища| в водоносных пластах. Это связано|повязано| с тем, что истощенные нефтяные и газовые месторождения полностью разведаны и оборудованы, а создание газохранилищ|газоубежищ| в водоносных пластах нуждается в проведении целого комплекса мероприятий по геологической разведке, промышленному заполнению и эксплуатации хранилища.

В Украине эксплуатируется 12 подземных газохранилищ|газоубежищ|, расположенных почти во всех регионах страны.

Эффективность работы газохранилища|газоубежища| во многих случаях зависит от места его расположения, что в первую очередь связано|повязано| с наличием геологических структур с определенными свойствами и характеристиками. Требования к таким структурам следующие: мощность пласта-коллектора – | свыше 4 – 6 м; проницаемость не меньше|менее| 0,2 – 0,3 мкм²; пористость не ниже 10 – 15 %; мощность кровли пласта 5 – 15 м, что обеспечивает герметичность при хранении|сбережении,сохранении| газа на глубинах от 300 до 1000 м; отсутствие тектонических нарушений в виде сбросов, изломов|сломов|, сдвигов и другое. Эти параметры во многих случаях определяют не только выбор схемы закачки газа, но и режим эксплуатации газохранилища|газоубежища|.

Для подземных газохранилищ|газоубежищ| важно поддерживать максимально возможное давление газа в пласте. Максимально допустимое давление газа Р_mах в любой|какой-нибудь| точке пласта не должно быть большим бокового горного давления Р_бд, то есть

где η–коэффициент, зависящий от угла внутреннего трения породы а (η = 0,6 •–• 0,3);

Р_гс — горностатическое давление, определяется по формуле

ρ_ср| — средняя плотность горных пород;

Н — высота пород, расположенных над покрышкой хранилища.

Для пластичных|пластических| пород при а < 60,4

При наличии глинистой покрышки толщиной свыше 3 м максимальное давление в хранилище можно определить исходя из нормального гидростатического давления при глубине залегание хранилища Н.

где η_о — коэффициент, учитывающий надежность покрышки (η_о = 1,3 - 1,5);

р_в| — плотность воды.

Объем газа, который|какой| ежегодно закачивается и отбирается из хранилища, обеспечивающий покрытие сезонной неравномерности потребления, имеет название активного объема газа.

Для определения активного объема газа необходимо иметь графики поступления газа в газораспределительную сеть и график потребления газа.

На рис. представлен примерный график потребления газа и работы газохранилища|газоубежища|. Методика количественной оценки хранилища для компенсации неравномерности потребления сводится к следующему. График потребления газа за время Т делится|делящийся| на п частей по времени, обычно п = 12 или п = 24, если рассматривается суточная неравномерность, и п –кратное 7, если рассматривается недельная неравномерность, и т.д.

График потребления газа и работы газохранилища|газоубежища|:

1 – график потребления газа; 2 – график потребления газа; 3 – график наличия газа в хранилище

Подземные хранилища в истощенных нефтяных и газовых месторождениях

Эти хранилища наиболее распространены в мировой практике. Основными параметрами газохранилища|газоубежища| в отработанных пластах являются: максимальное Р_maх и минимальное Р_min давления| в газовом объеме пласта, максимальное Q_mах и минимальное Q_minколичество (объемы газа в хранилище), где Q_min — буферный объем газохранилища|газоубежища|, тот, что не выбирается: Q_mах - Q_min – количество отбираемого газа (активный объем). Для потребления используется только активный объем газа. В зависимости от пористости и проницаемости пласта отношения активного объема к|до| полному может быть от 0,4 до 0,7. При сооружении газохранилища|газоубежища| используются уже имеющиеся эксплуатационные скважины, которые реставрируются. Наземная газовая сеть сооружается заново. Обычно при использовании|употреблении| отработанных месторождений создается группа газохранилищ|газоубежищ|, которые|какие| располагаются на разных|различных| горизонтах, что позволяет более рационально регулировать отбор газа за сезон.

Давление газа в ПГХ зависит от геологии пласта, глубины его залегания и может достигать 15,0 – 20,0 МПа. Повышение давления газа в газохранилище|газоубежище| увеличивает его вместимость|вместительность,емкость|, сокращает число скважин, снижает мощность КС| и улучшает технико-экономические показатели системы газоснабжения в целом, но повышение давления сверх допустимого может привести к|до| разрушению структуры пласта, нарушению герметичности газохранилища|газоубежища| и к|до| прорыву газа на земную поверхность. Максимально допустимое давление в газохранилище|газоубежище| принимают равным|равным| 0,7 – 0,5 величины бокового горного давления на глубине залегания пласта.

Основными сооружениями ПХГ являются: компрессорный цех, который|какой| служит для закачки газа в пласт и подачи его потребителям при отборе; установки для очистки|очищения| и осушки газа; системы борьбы с гидратообразованием|; технологические трубопроводы, система КВП| и автоматики; газосборный коллектор.

Газохранилища|газоубежища| в пористых водоносных пластах

Подземные газохранилища|газоубежища| в водоносных пластах создаются при выдавливании|вытискать| пластовой жидкости из пор| породы и накопления газа под непроницаемой кровлей. Размеры непроницаемой кровли должны быть достаточными, чтобы исключить|выключить| перетекание газа в другие пласты или выход его на поверхность. Наиболее пригодны для создания подземных газохранилищ|газоубежищ| пористые пласты, имеющие антиклинали куполообразной формы. Сооружение газохранилища|газоубежища| в водоносном пласте заключается в нагнетании|нагнетении| газа в свободную часть структуры и выдавливание воды в область стока за счет упругости системы или в сочетании с отбором части воды через|из-за| разгрузочные скважины, которые расположены по контуру поднятия (рис.).

По назначению скважины таких газохранилищ|газоубежищ| разделяются на разведывательные|разведочные|, эксплуатационные, наблюдательные, разгрузочные и дренажные. Размещение скважин на площади хранилища зависит от принятого режима эксплуатации, его вместимости, расположения и характеристик пласта.

Рис. Подземное хранилище природного газа:

1 – газ из магистрального газопровода; 2 – компрессорная станция;

3 – газораспределительный пункт; 4 – карбонатный пласт; 5 – песчаная линза; 6,7 – песчаные пласты; 8 – разгрузочные скважины

Рис. Технологическая схема закачки и отбора газа из|с| подземного хранилища в водоносном пласте:

1 – пылеулавлеватель; 2 – газомоторный компрессор; 3 – холодильник; 4 – циклонный сепаратор; 5 – угольный адсорбер; 6 – керамический фильтр; 7 – газораспределительный пункт; 8 – эксплуатационные скважины; 9 – разгрузочные скважины; 10 – насос; 11 – бассейн; 12 – трап низкого давления; 13 – трап высокого давления; 14 – контактор; 15 – газосепаратор; 16 – редукционный штуцер; 17 – закачка газа; 18 – отбор газа; 19 – откачка воды

Газ закачивается в свободную часть куполообразной структуры и образует там газовый "пузырь", а вода выдавливается к|до| краям структуры.

Перед закачкой в хранилище газ компримируют| |стискивается| до|до| необходимого давления 12 – 15 Мпа (рис.).

Очистка|очищение| газа осуществляется в газовых сепараторах. При закачке газ давлением 2–2,5 МПа подается|дается| по отводу из|с| магистрального газопровода, проходит очистку|очищение| в системе пеноочищения| и подается в|до| компрессорный цех 2 на компримирование| до|до| давления 12–15 МПа. Поскольку при сжатии его температура резко растет|вырастает|, то газ охлаждается в воздушных холодильниках 3, после чего поступает на очистку|очищение| от компрессорного масла. Очистка|очищение| проводится в несколько ступеней: циклонные сепараторы 4, угольные абсорберы 5 и керамические фильтры 6. После очистки|очищения| от масла и охлаждения газ по газосборному коллектору поступает на ГРП| 8, где по отдельным шлейфам подается в скважины ПХГ| 3 с предварительным измерением подаваемого количества.

При отборе газ из|с| эксплуатационных скважин поступает на ГРП| по индивидуальным шлейфам. Редуцируют давление газа с помощью|посредством| штуцеров редуцирования 16.

Газ, выходящий из скважины, выносит с собой песок и влагу, которые|какие| отделяются|разъединяются| в сепараторах первой ступени 17 и второй ступени 15. После сепараторов газ поступает на установку осушки| 14, оттуда направляется в магистральный газопровод. При закачке газа, выдавливаемая вода |вытискал| направляется в трапы высокого 13 и низкого давления 12 и дальше насосом 10 в бассейн 11, оттуда направляется для закачки к|до| более отдаленным пластам.

Подземные хранилища для нефти, нефтепродуктов и сжиженных|сжиженных| углеводородных газов