Hoe ondergrondse gasopslagen werken: geschikte methoden voor de opslag van aardgas
Het lijkt erop dat kennis over hoe ondergrondse gasopslagen zijn ontworpen geen praktische betekenis heeft voor de gemiddelde gebruiker.Maar de mensheid is te afhankelijk van ‘blauwe’ brandstof en we willen er echt zeker van zijn dat er nooit onderbrekingen in de aanvoer ervan zullen zijn. Klopt dat niet?
En elke landgenoot kan gerustgesteld worden door de informatie over ondergrondse gasopslagfaciliteiten (UGS) - zolang ze vol zijn, zullen er geen problemen zijn met de gasvoorziening. Lees meer over de opbergstructuur en opbergmogelijkheden in ons artikel.
De inhoud van het artikel:
Bouw van ondergrondse gasopslagfaciliteiten
Als eigenaren van particuliere huizen gas gebruiken om gas op te slaan voor binnenlandse behoeften gastanks, dan hebben we het landelijk gezien over totaal verschillende opslagmogelijkheden. Officieel zijn ondergrondse gasopslagfaciliteiten dus complexen van kunstwerken die dienen voor de injectie, opslag en onttrekking van ‘blauwe’ brandstof. Ze bestaan uit bovengrondse en ondergrondse componenten.
NAAR grond verhalen:
- gasdistributiepunt, die dient om de gasstroom over verschillende technologische processen te verdelen;
- compressor winkelwaar brandstof wordt bereid (door de druk te verhogen) voor injectie in putten;
- Gaszuiveringsinstallaties.
Ondergronds UGS-componenten zijn: putten, werkingen, tanks. En het laatste punt (containers) is het meest interessant: hoe de gasopslag zelf is geregeld, hangt af van waar de “blauwe” brandstof is opgeslagen.
Beoordeling van gasopslagtanks
Met hetzelfde gewicht neemt gas veel grotere oppervlakken in beslag dan welke vaste stof dan ook. En omdat het in grote hoeveelheden wordt gebruikt, zijn dezelfde containers nodig om het op te slaan.
Bovendien hebben experts een eeuw geleden de gasopslag in door de mens gemaakte bovengrondse reservoirs opgegeven.
De reden is dat dit het volgende vereist:
- bezetten grote delen van de planeet met complexen voor de opslag van ‘blauwe’ brandstof onder lage druk;
- gebruik dure en explosieve hogedrukgastanks.
Als gevolg hiervan is, om de hierboven genoemde negatieve aspecten te neutraliseren, gekozen voor ondergrondse opslagfaciliteiten, en deze worden beschouwd als containers die zich op aanzienlijke diepte bevinden. Dat varieert in de meeste gevallen van 300 tot 1000 meter. En je kunt er brandstof opslaan in door de natuur gecreëerde tanks.
In totaal hebben ingenieurs geleerd om met succes 7 soorten aardgasopslagtanks te gebruiken:
- gevormd in met water verzadigde poreuze formaties;
- geconserveerd na de productie van koolhydraten, namelijk gas, olie;
- gevormd in steenzoutafzettingen;
- ontstaan tijdens de werking van mijnen;
- gemaakt in duurzame permafrostrotsen;
- met een ijsschaal op lage temperatuur;
- gevormd na ondergrondse atoomexplosies.
Hoewel er veel opties zijn, verschillen alleen de eerste 4 methoden van gasopslag in praktische zin.De overige tankopties zijn alleen theoretisch geschikt.
De reden dat de overige drie opties onpraktisch zijn, is als volgt:
- Gas kan worden opgeslagen in bevroren rotsen, zoals blijkt uit verschillende bestaande opslagfaciliteiten in de noordelijke regio's van de planeet. Maar hun volumes zijn uiterst onbeduidend en daarom hebben ze tegenwoordig geen enkele industriële betekenis.
- Containers gevormd door ondergrondse kernexplosies zijn zeer geschikt voor het opslaan van aanzienlijke gasreserves, wat al experimenteel is bewezen. Maar het punt is dat krachtige wapens werden getest buiten de plek waar mensen woonden. Daarom zijn er meestal geen consumenten of nutsbedrijven.
Hierdoor zijn dit soort containers eenvoudigweg niet geschikt voor gebruik.
Hoewel ondergrondse gasopslagfaciliteiten opslagfaciliteiten worden genoemd, is gasbehoud in feite niet hun primaire taak. Omdat wat erin zit, meestal wordt gebruikt om oneffenheden in de consumptie weg te werken. Dat kan dagelijks, wekelijks of seizoensgebonden zijn. Alleen als laatste redmiddel worden UGS-faciliteiten gecreëerd om de gevolgen van overmacht te beperken.
Vervolgens zullen we elk van de opties voor ondergrondse gasopslag in meer detail bekijken.
Optie #1 - opslag in met water verzadigde formaties
Opslagfaciliteiten in met water verzadigde formaties zijn ontworpen om de effecten van seizoensgebonden ongelijkmatigheden in het gasgebruik te compenseren. En ook om strategische reserves te creëren.
Een belangrijk kenmerk van het ontwerp van dergelijke opslagfaciliteiten is de minimale menselijke participatie - meestal in de fase van het creëren van putten die nodig zijn voor gasinjectie.
Deze containers worden gezocht in geboorde formaties. Er worden gasopslagfaciliteiten gecreëerd waar de rotsstructuur doorlatend en poreus is. De resterende vloeistof wordt verwijderd door gas, dat het comprimeert en vervolgens uitperst.
De zogenaamde brandstofopslagtanks zelf zijn dat eigenlijk niet. Om precies te zijn, ze zijn er helemaal niet - ze worden gebruikt als opslagruimte holtes in poreuze lagen. En de hele procedure voor het creëren van een gasopslag bestaat uit het verplaatsen van een deel van het water naar de periferie. Dit doen ze om ruimte te creëren voor ‘blauwe’ brandstof.
De hierboven beschreven procedure kan alleen worden doorlopen als een aantal factoren hieraan bijdragen:
- De poreuze doorlaatbare laag is bedekt met een koepel (kap) van gasondoorlatende rotsen, meestal samengeperste kleisoorten.
- De watervoerende laag strekt zich tientallen kilometers uit vanaf de grenzen van de opslagfaciliteit. En het is nog beter als het toegang heeft tot het oppervlak. Al het bovenstaande zorgt ervoor dat het gas met succes het water in de formatie kan uitpersen.
- De lengte van de koepel is voldoende om aanzienlijke hoeveelheden gas op te slaan.
- De porositeit en permeabiliteit van het gesteente zorgen voor een aanvaardbare gascapaciteit en de mogelijkheid om dit tijdens de ontwikkeling vrij te geven.
Als aan tenminste één van de voorwaarden niet wordt voldaan, is het realiseren van een ondergrondse opslagvoorziening niet mogelijk.
Het werkingsprincipe van moderne ondergrondse opslagfaciliteiten is eenvoudig. De kenmerken kunnen worden onderzocht aan de hand van het voorbeeld van grote ondergrondse gasopslagfaciliteiten die worden gebruikt om seizoensgebonden onregelmatigheden weg te werken.
Dus meestal wordt in het warme seizoen de benodigde hoeveelheid gas erin gepompt. Die begint pas te worden weggenomen met het begin van het stookseizoen. Bovendien wordt er niet een enorme hoeveelheid gas in de hoofdleiding gestuurd, maar een gemiddelde hoeveelheid, zoals bekend uit de operationele ervaring van de afgelopen winters.
En als de temperatuur plotseling scherp daalt en het dagelijkse verbruik een orde van grootte hoger wordt, zal een grote ondergrondse gasopslag het onttrekkingsvolume nog steeds niet vergroten. En het tekort zal worden opgevangen door kleine opslagfaciliteiten die zijn ontworpen om de dagelijkse en wekelijkse consumptie af te vlakken. De reden is dat het gemakkelijker en sneller is om daaruit te kiezen.
Het voordeel van UGS-faciliteiten in met water verzadigde formaties is hun aanzienlijke capaciteit. Een nadeel is dat geologen bij het bestuderen van de kenmerken van de watervoerende laag mogelijk een belangrijke factor niet identificeren of in aanmerking nemen. Als gevolg hiervan zal de opslag onbruikbaar zijn.
En het ergste is dat dit vaak aan het licht komt na enorme investeringen in de aanleg van boven- en ondergrondse infrastructuur. Heel vaak zijn er ook minder significante problemen, waardoor de exploitatie van ondergrondse gasopslagfaciliteiten in met water verzadigde rotsen gepaard gaat met aanzienlijke ongeplande kosten.
Optie #2 - containers na de koolwaterstofproductie
Technische complexen die tot dit type behoren, dienen om seizoensschommelingen in het verbruik van ‘blauwe’ brandstof af te vlakken. En ook om strategische reserves te creëren.
Het ontwerp van dit soort opslagfaciliteiten is hetzelfde als in het geval van analogen gecreëerd in met water verzadigde formaties. Dat wil zeggen, de brandstof wordt opgeslagen in de holtes van poreuze rotsen.
UGS-faciliteiten die zijn gecreëerd in rotsen waar ooit koolwaterstoffen zich bevonden, zijn de meest voorkomende ter wereld. Hun aantal bereikt dus een aanzienlijke 70%, de reden hiervoor is een aantal voordelen.
Deze omvatten: aanzienlijke capaciteit en besparingen op kapitaalinvesteringen in exploratie, aanleg van infrastructuur of op zijn minst een deel daarvan, boren - olie- en gasproductie is al uitgevoerd op de plaats waar dergelijke ondergrondse gasopslagfaciliteiten zijn aangelegd.
Maar containers die na de productie van koolwaterstoffen worden bewaard, kunnen niet ideaal worden genoemd.
Ze hebben veel nadelen:
- problemen met de dichtheid van oude putten - dit geldt vooral voor voormalige olievelden;
- onvoldoende porositeit, doorlaatbaarheid van rotsen;
- het mengen van gas met olieresten - wat soms tot aanzienlijke verliezen leidt, omdat het resulterende mengsel niet langer kan worden gebruikt.
En bovendien ontwikkelt gas in olievelden vaak een gevaarlijke onzuiverheid in de vorm van waterstofsulfide. Dat is schadelijk voor de menselijke gezondheid en vernietigt ook allerlei staalconstructies, zelfs die welke verband houden met roestvrij staal.
De exploitatie van ondergrondse gasopslagfaciliteiten op basis van gebieden met uitgeputte koolwaterstofvoorraden is mogelijk vanwege het feit dat gas, wanneer het wordt geïnjecteerd, de resterende olie uit de gewenste formatie verdringt. Bovendien heeft het, net als water, het effect van samendrukbaarheid en mobiliteit, wat de taak van het rangschikken van de container vergemakkelijkt. Soms wordt olie onder gasdruk niet in het gesteente geperst, maar stijgt het naar de top, wat een extra bron van winst wordt.
Optie #3 - reservoirs in steenzoutafzettingen
Dergelijke containers met gas dienen om de dagelijkse en wekelijkse oneffenheden in het gebruik ervan weg te werken, en nemen ook deel aan het nivelleren van de seizoensinvloeden. Bovendien kunnen opslagfaciliteiten in zoutformaties met succes omgaan met de rol van een back-upbron voor belangrijke consumenten.
De gespecificeerde UGS-voorzieningen worden gerealiseerd door een deel van de zoutafzettingen uit te spoelen om zo een holte van de gewenste grootte te creëren. Hiervoor worden in eerste instantie meerdere putten geboord, waardoor gedurende langere tijd water wordt aangevoerd.
Hoewel de beschreven procedure langdurig en duur is, betaalt deze zichzelf terug, aangezien het geïnjecteerde aardgas zonder verliezen wordt opgeslagen. De reden is dat zoutgrotten luchtdicht zijn. Bovendien hebben ze effect zelfgenezend — tektonische en andere scheuren worden snel overwoekerd door zoutafzettingen.
Het voordeel van de aanleg van dergelijke ondergrondse gasopslagfaciliteiten is dat de benodigde hoeveelheid brandstof vrijwel zonder snelheidsbeperkingen wordt onttrokken. Dat is meerdere malen hoger dan bij het uitvoeren van dezelfde bewerkingen in containers van andere typen. En ook een belangrijk voordeel van UGS-faciliteiten gebouwd in zoutgrotten is het hoge percentage gaswinning - een van de hoogste van alle typen.
Maar het aantal cavernes in zoutlagen bedraagt niet meer dan 2% van het totaal aantal bergingen.
Deze indicator wordt beïnvloed door een aantal negatieve aspecten:
- Aanwezigheid van enorme hoeveelheden zout water na het uitspoelen van de grotten om gas te besparen. Als gevolg hiervan, als er geen zee in de buurt is of op zijn minst zoutverwerkingsfabrieken, is er geen plek om de vloeistof neer te zetten. Wat is de belangrijkste reden voor de kleine hoeveelheid van dit soort UGS.
- Vermindering van het nuttige volume tijdens gebruik. Dit fenomeen wordt veroorzaakt door de verdamping van zout op plaatsen met hogere druk en ophoping daar waar deze lager is.
- Het verschijnen van onzuiverheden in het gas, die vaak de overblijfselen worden van vloeistof die eerder werd gebruikt om de grot uit te spoelen.
- Kleine volumes, waardoor het niet mogelijk is voldoende reserves aan te leggen.
Als gevolg hiervan worden zoutopslagfaciliteiten meestal alleen gebruikt waar het niet mogelijk is om de hierboven genoemde typen containers te gebruiken.
Optie #4 - UGS in mijnwerkzaamheden
Hun volumes zijn onbeduidend. Niettemin slaan de Zweden en Noren een deel van hun strategische gasvoorraden op in containers van dit type.
PVC in mijnbouw is de enige gasopslagfaciliteit die volledig door mensen is uitgerust. Dus in een van de mijnen creëren explosies een container, die vervolgens wordt bekleed met staalplaten.
Hoewel het winstgevend is om ondergrondse gasopslagfaciliteiten in verlaten mijnen te exploiteren vanwege het hoge percentage en de snelheid waarmee gas wordt teruggetrokken, zal hun aantal in de nabije toekomst niet significant toenemen. De reden is dat de beschreven opslagfaciliteiten moeilijk te bouwen zijn. Omdat het niet altijd mogelijk is om volledige dichtheid te bereiken, wat tot aanzienlijke verliezen leidt.
Dit gebeurt vanwege het feit dat ze tijdens de werking van de mijn proberen de maximale hoeveelheid lucht daar aan te voeren. Waarom wordt er een ventilatiesysteem gecreëerd met veel uitgangen naar de oppervlakte, die niet altijd afgesloten kunnen worden bij het inrichten van een opslagruimte?
Als gevolg hiervan zijn er tegenwoordig slechts een paar succesvolle voorbeelden van de implementatie van het idee om gas op te slaan in verlaten mijnen (in Zweden, Noorwegen, Duitsland).
Zijn de opslagfaciliteiten luchtdicht?
Brandstoflekken zijn veelvoorkomende processen die niet kunnen worden vermeden. Omdat er te veel redenen zijn.
Voor het gemak zijn ze onderverdeeld in 3 categorieën:
- geologisch;
- technologisch;
- technisch.
Naar de groep geologisch redenen omvatten de heterogeniteit van de UGS-dekking, de aanwezigheid van tektonische fouten, evenals kenmerken van hydrodynamica en geochemie. Gas kan bijvoorbeeld eenvoudig door de formatie migreren, en specialisten zullen hier op geen enkele manier invloed op uitoefenen.
Technologisch oorzaken behoren tot de meest voorkomende, aangezien er regelmatig fouten optreden bij het beoordelen van feiten. Bijvoorbeeld de effectiviteit van hydrotraps, gasreserves en voortdurende fysische en chemische processen.
Technische redenen worden meestal geassocieerd met de toestand van de gebruikte putten waardoor gas wordt geïnjecteerd.
Kenmerken van het creëren van ondergrondse gasopslagfaciliteiten
In 95% van de gevallen worden ondergrondse opslagfaciliteiten gecreëerd water eruit persen met gas, olieresten uit poreuze formaties. Op deze manier ontstaan er “containers” voor de opslag van “blauwe” brandstof.
En het belangrijkste is dat de hoeveelheid gas die wordt gebruikt om vloeistoffen uit te persen, vervolgens niet kan worden gebruikt voor levering aan consumenten. Zijn taak is om te voorkomen dat water- en koolwaterstofresten terugkeren naar hun oude plaats. Anders houdt de repository eenvoudigweg op te bestaan.
Dat wil zeggen, het opgegeven gas is buffer. In de regel gaat het om maar liefst de helft van het totale volume dat in ondergrondse gasopslagen wordt gepompt. En in sommige gevallen is er 3 keer meer buffergas dan wat gebruikt kan worden voor levering aan consumenten, dat heet actief.
Interessant is dat de hoeveelheid buffergas niet vooraf kan worden berekend.Dat wil zeggen, alles wordt uitsluitend experimenteel getest. Wat in veel gevallen jaren duurt. Maar toch, wanneer het verkregen resultaat onbevredigend is, kan het buffergas volledig worden weggepompt.
Procedure voor het vullen van de opslag
Nadat geologen een formatie hebben bestudeerd en hebben besloten dat er op de juiste plaats een gasopslagfaciliteit kan worden gecreëerd, bouwen gasproducenten een technisch complex.
En dan begint de injectie van ‘blauwe’ brandstof in de toekomstige ondergrondse gasopslag, die wordt geleverd vanaf de dichtstbijzijnde hoofdleiding. En het gaat naar de schoonmaakplaats, waar allerlei mechanische onzuiverheden worden verwijderd.
Op het meet- en meetpunt wordt schone brandstof aangevoerd. En daarna naar de compressorwerkplaats, waar compressie wordt uitgevoerd - dit is de naam voor het voorbereiden van gas om het in de opslag te pompen. Het vertegenwoordigt een toename van de gasdruk tot de gewenste waarde.
Vervolgens wordt het getransporteerd naar gasdistributiepunten. Waar de totale stroom in meerdere wordt verdeeld en aan verschillende technologische lijnen wordt geleverd. Van daaruit wordt het via pluimen naar putten gestuurd voor injectie.
Gedurende het hele proces monitoren specialisten een aantal parameters, waaronder de gasdruk en -temperatuur, en de productiviteit van elke put.
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
De onderstaande video is gewijd aan het onderwerp van het creëren van ondergrondse gasopslagfaciliteiten om het ongelijkmatige brandstofverbruik dat zal worden geleverd door de Power of Siberia-gaspijpleiding, glad te strijken.
Ondergrondse gasopslagfaciliteiten zijn de meest betrouwbare en winstgevende manier om het ongelijkmatige gasverbruik te nivelleren en de stabiele levering ervan te garanderen in geval van overmacht. En het meest interessante is dat we hiervoor niet het menselijke genie moeten bedanken, maar de natuur, die verstandig de rotslagen heeft gecreëerd die hiervoor geschikt zijn..
Heeft u persoonlijk deelgenomen aan de aanleg van ondergrondse gasopslagfaciliteiten en wilt u het bovenstaande materiaal aanvullen met nuttige informatie? Of heeft u een discrepantie in de feiten opgemerkt? Laat uw opmerkingen en opmerkingen achter - het feedbackblok bevindt zich onder het artikel.
Goed artikel, maar het is onwaarschijnlijk dat de foto Hongarije toont. De wagennummers lijken meer op Russische en er wordt ook reclame gemaakt voor Meat en Baltic)