Cómo funcionan las instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas: métodos adecuados para almacenar gas natural
Parecería que el conocimiento de cómo se diseñan las instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas no tiene importancia práctica para el usuario medio.Pero la humanidad depende demasiado del combustible “azul” y realmente queremos estar seguros de que nunca habrá interrupciones en su suministro. ¿No es así?
Y todos los compatriotas pueden estar tranquilos con la información sobre las instalaciones de almacenamiento de gas subterráneas (UGS): mientras estén llenas, no habrá problemas con el suministro de gas. Lea más sobre la estructura de almacenamiento y las características de almacenamiento en nuestro artículo.
El contenido del artículo:
- Construcción de instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas.
- Revisión de tanques de almacenamiento de gas.
- ¿Las instalaciones de almacenamiento son herméticas?
- Características de la creación de instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas.
- Procedimiento para llenar el almacenamiento.
- Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Construcción de instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas.
Si los propietarios de casas particulares utilizan gas para almacenar gas para las necesidades domésticas tanques de gasolina, entonces a escala nacional estamos hablando de opciones de almacenamiento completamente diferentes. Así, oficialmente, los almacenes subterráneos de gas son complejos de estructuras de ingeniería que sirven para la inyección, almacenamiento y extracción de combustible "azul". Consisten en componentes aéreos y subterráneos.
A suelo relatar:
- punto de distribución de gas, que sirve para distribuir el flujo de gas en varios procesos tecnológicos;
- tienda de compresoresdonde se prepara el combustible (aumentando la presión) para inyectarlo en los pozos;
- Plantas de purificación de gases.
Subterráneo Los componentes de UGS son: pozos, labores, tanques. Y el último punto (contenedores) es el más interesante: la forma en que se organiza el almacenamiento de gas depende de dónde se almacena el combustible "azul".
Revisión de tanques de almacenamiento de gas.
Con el mismo peso, el gas ocupa áreas mucho mayores que cualquier sólido. Y como se utiliza en grandes cantidades, se necesitan los mismos contenedores para almacenarlo.
Además, los expertos abandonaron hace un siglo el almacenamiento de gas en depósitos artificiales en la superficie.
La razón es que esto requeriría:
- ocupar vastas áreas del planeta con complejos de almacenamiento de combustible “azul” de baja presión;
- Utilice tanques de gas a alta presión, costosos y explosivos.
En consecuencia, para neutralizar los aspectos negativos enumerados anteriormente, se optó por instalaciones de almacenamiento subterráneo, que se consideran contenedores ubicados a una profundidad significativa. La cual, en la mayoría de los casos, oscila entre los 300 y los 1000 metros. Y allí puedes almacenar combustible en tanques creados por la naturaleza.
En total, los ingenieros han aprendido a utilizar con éxito 7 tipos de tanques de almacenamiento de gas natural:
- formado en formaciones porosas saturadas de agua;
- conservado después de la producción de carbohidratos, a saber, gas, petróleo;
- formado en depósitos de sal gema;
- creado en el funcionamiento de las minas;
- creado en rocas duraderas de permafrost;
- con una capa de hielo de baja temperatura;
- formado después de explosiones atómicas subterráneas.
Aunque hay muchas opciones, sólo los primeros 4 métodos de almacenamiento de gas difieren en su practicidad.El resto de opciones de tanque son adecuadas sólo en teoría.
La razón por la que las tres opciones restantes no son prácticas es la siguiente:
- El gas puede almacenarse en rocas heladas, como lo demuestran varias instalaciones de almacenamiento existentes en las regiones del norte del planeta. Pero sus volúmenes son extremadamente insignificantes, por lo que hoy en día no tienen ninguna importancia industrial.
- Los contenedores formados por explosiones nucleares subterráneas son muy adecuados para almacenar importantes reservas de gas, lo que ya se ha demostrado experimentalmente. Pero la cuestión es que se probaron armas poderosas lejos de donde vivía la gente. Por lo tanto, normalmente no hay consumidores ni servicios públicos allí.
Como resultado, estos tipos de contenedores simplemente no son adecuados para su uso.
Aunque las instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas se denominan instalaciones de almacenamiento, en realidad la conservación del gas no es su tarea principal. Ya que lo que contienen se utiliza principalmente para suavizar las desigualdades en el consumo. Que puede ser diario, semanal, estacional. Sólo como último recurso se crean instalaciones de UGS para mitigar las consecuencias de circunstancias de fuerza mayor.
A continuación, consideraremos con más detalle cada una de las opciones para almacenar gas bajo tierra.
Opción #1: almacenamiento en formaciones saturadas de agua
Las instalaciones de almacenamiento en formaciones saturadas de agua están diseñadas para compensar los efectos de las desigualdades estacionales en el uso del gas. Y también para crear reservas estratégicas.
Una característica importante del diseño de tales instalaciones de almacenamiento es la mínima participación humana, generalmente en la etapa de creación de los pozos necesarios para la inyección de gas.
Estos contenedores se buscan en formaciones artesianas. Las instalaciones de almacenamiento de gas se crean donde la estructura rocosa es permeable y porosa. El líquido restante se elimina mediante gas, que lo comprime y luego lo exprime.
Los llamados tanques de almacenamiento de combustible no lo son en realidad. Más precisamente, no existen en absoluto: se utilizan como espacio de almacenamiento. huecos en capas porosas. Y todo el procedimiento para crear una instalación de almacenamiento de gas consiste en desplazar parte del agua hacia la periferia. Lo hacen para crear espacio para el combustible "azul".
El procedimiento descrito anteriormente solo se puede completar si varios factores contribuyen a ello:
- La capa porosa permeable está cubierta con una cúpula (tapa) de rocas impermeables a los gases, que suelen ser arcillas comprimidas.
- El acuífero se extiende desde los límites de la instalación de almacenamiento a lo largo de decenas de kilómetros. Y es aún mejor si tiene acceso a la superficie. Todo lo anterior permite que el gas expulse con éxito el agua de la formación.
- La longitud de la cúpula es suficiente para permitir almacenar volúmenes importantes de gas.
- La porosidad y permeabilidad de la roca asegura una capacidad de gas aceptable y la capacidad de liberarlo durante el desarrollo.
Si no se cumple al menos una de las condiciones, será imposible crear una instalación de almacenamiento subterráneo.
El principio de funcionamiento de las modernas instalaciones de almacenamiento subterráneo es sencillo. Las características pueden examinarse tomando como ejemplo los grandes almacenes subterráneos de gas utilizados para suavizar las irregularidades estacionales.
Por lo tanto, normalmente en la estación cálida se les bombea la cantidad necesaria de gas. Que comienza a quitarse solo con el inicio de la temporada de calefacción. Además, lo que se envía a la tubería principal no es una gran cantidad de gas, sino una cantidad promedio, como se sabe por la experiencia operativa de inviernos pasados.
Y, si de repente la temperatura cae bruscamente y el consumo diario aumenta en un orden de magnitud, entonces una gran instalación subterránea de almacenamiento de gas aún no aumentará el volumen de extracción. Y la escasez se cubrirá con pequeñas instalaciones de almacenamiento diseñadas para suavizar el consumo diario y semanal. La razón es que es más fácil y rápido seleccionar entre ellos.
La ventaja de las instalaciones UGS en formaciones saturadas de agua es su importante capacidad. Una desventaja es que los geólogos, al estudiar las características del acuífero, pueden no identificar o no tener en cuenta algún factor importante. Como resultado, el almacenamiento quedará inutilizable.
Y lo peor es que esto a menudo se revela después de grandes inversiones en la construcción de infraestructuras aéreas y subterráneas. Muy a menudo también surgen problemas menos importantes, por los que el funcionamiento de instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas en rocas saturadas de agua va acompañado de importantes costes no planificados.
Opción #2 - contenedores después de la producción de hidrocarburos
Los complejos de ingeniería de este tipo sirven para suavizar las fluctuaciones estacionales en el consumo de combustible "azul". Y también para crear reservas estratégicas.
El diseño de instalaciones de almacenamiento de este tipo es el mismo que en el caso de sus contrapartes creadas en formaciones saturadas de agua. Es decir, el combustible se almacena en los huecos de las rocas porosas.
Las instalaciones de UGS creadas en rocas donde alguna vez se ubicaron hidrocarburos son las más abundantes del mundo. Entonces, su número alcanza un significativo 70%, la razón de esto es una serie de ventajas.
Estos incluyen: capacidad significativa y ahorros en inversiones de capital en exploración, creación de infraestructura o al menos parte de ella, perforación: la producción de petróleo y gas ya se ha llevado a cabo en el lugar de creación de dichas instalaciones subterráneas de almacenamiento de gas.
Pero los contenedores conservados después de la producción de hidrocarburos no pueden considerarse ideales.
Tienen muchas desventajas:
- problemas con la estanqueidad de los pozos antiguos; esto es especialmente cierto en el caso de antiguos campos petroleros;
- porosidad insuficiente, permeabilidad de las rocas;
- mezclar gas con residuos de petróleo, lo que a veces provoca pérdidas importantes, ya que la mezcla resultante ya no se puede utilizar.
Además, en los yacimientos petrolíferos el gas a menudo desarrolla una impureza peligrosa en forma de sulfuro de hidrógeno. Lo cual es perjudicial para la salud humana, y además destruye todo tipo de estructuras de acero, incluso aquellas relacionadas con el acero inoxidable.
La operación de instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas basadas en áreas de depósitos de hidrocarburos agotados es posible debido a que el gas, cuando se inyecta, desplaza el petróleo restante de la formación deseada. Además, al igual que el agua, tiene el efecto de compresibilidad y movilidad, lo que facilita la tarea de disposición del recipiente. A veces, el petróleo bajo presión de gas no se comprime en la roca, sino que sube a la superficie, lo que se convierte en una fuente adicional de ganancias.
Opción n.° 3: embalses en depósitos de sal gema
Estos contenedores con gas sirven para suavizar los desniveles diarios y semanales de su uso, y también contribuyen a nivelar el estacional. Además, las instalaciones de almacenamiento en formaciones salinas cumplen con éxito el papel de fuente de reserva para consumidores importantes.
Estas instalaciones UGS se crean lavando parte de los depósitos de sal para crear una cavidad del tamaño requerido. Para ello, inicialmente se perforan varios pozos a través de los cuales se suministra agua durante un largo período de tiempo.
Aunque el procedimiento descrito es largo y costoso, se amortiza por sí solo, ya que el gas natural inyectado se almacena sin pérdidas. La razón es que las cuevas de sal son herméticas. Además, tienen el efecto autosanación — Las grietas tectónicas y de otro tipo se cubren rápidamente con depósitos de sal.
La ventaja de construir este tipo de depósitos subterráneos de gas es que se extrae el volumen necesario de combustible prácticamente sin restricciones de velocidad. Lo cual es varias veces mayor que al realizar las mismas operaciones en contenedores de otro tipo. Y también una ventaja importante de las instalaciones UGS construidas en cuevas de sal es el alto porcentaje de extracción de gas, uno de los más altos entre todos sus tipos.
Pero el número de cavernas en las capas de sal no supera el 2% del número total de depósitos.
Este indicador se ve afectado por una serie de aspectos negativos:
- Presencia de enormes cantidades de agua salada. después de lavar las cuevas para ahorrar gas. Como resultado, si no hay un mar cerca o al menos una planta procesadora de sal, no hay dónde poner el líquido. ¿Cuál es la razón principal de la pequeña cantidad de este tipo de UGS?
- Reducción del volumen útil durante la operación.. Este fenómeno se produce por la evaporación de la sal en los lugares de mayor presión y acumulación donde es menor.
- La aparición de impurezas en el gas., que suelen ser restos del líquido utilizado anteriormente para lavar la cueva.
- Volúmenes menores, lo que no permite crear reservas en cantidades suficientes.
Como resultado, las instalaciones de almacenamiento de sal generalmente se utilizan solo cuando no es posible utilizar los tipos de contenedores enumerados anteriormente.
Opción #4 - UGS en trabajos mineros
Sus volúmenes son insignificantes. Sin embargo, suecos y noruegos almacenan parte de sus reservas estratégicas de gas precisamente en contenedores de este tipo.
El PVC en las minas es la única instalación de almacenamiento de gas completamente equipada por humanos. Así, en una de las minas, las explosiones crean un contenedor que luego se recubre con láminas de acero.
Aunque es rentable operar instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas en minas abandonadas debido al alto porcentaje y tasa de extracción, su número no aumentará significativamente en el futuro cercano. La razón es que las instalaciones de almacenamiento descritas son difíciles de construir. Dado que no siempre es posible lograr una estanqueidad completa, lo que provoca pérdidas importantes.
Esto sucede debido al hecho de que durante la operación de la mina intentan suministrar allí la máxima cantidad de aire. ¿Por qué se crea un sistema de ventilación con muchas salidas a la superficie, que no siempre se pueden sellar al organizar una instalación de almacenamiento?
Como resultado, hoy en día solo existen unos pocos ejemplos exitosos de implementación de la idea de almacenar gas en minas abandonadas (en Suecia, Noruega, Alemania).
¿Las instalaciones de almacenamiento son herméticas?
Las fugas de combustible son procesos comunes que no se pueden evitar. Porque hay demasiadas razones.
Por conveniencia, se dividen en 3 categorías:
- geológico;
- tecnológico;
- técnico.
al grupo geológico razones incluyen la heterogeneidad de la cobertura UGS, la presencia de fallas tectónicas, así como características de hidrodinámica y geoquímica. Por ejemplo, el gas puede simplemente migrar a través de la formación y los especialistas no influyen en ello de ninguna manera.
Tecnológico causas se encuentran entre los más comunes ya que regularmente se producen errores al evaluar cualquier hecho. Por ejemplo, la eficacia de las hidrotrampas, las reservas de gas y los procesos físicos y químicos en curso.
Razones técnicas se asocian con mayor frecuencia con el estado de los pozos utilizados, a través de los cuales se inyecta el gas.
Características de la creación de instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas.
En el 95% de los casos se crean almacenamientos subterráneos. exprimir agua con gas, Residuos de petróleo de formaciones porosas.. De esta forma se crean “contenedores” para almacenar combustible “azul”.
Y la característica más importante es que el volumen de gas utilizado para exprimir los líquidos no puede utilizarse posteriormente para su entrega a los consumidores. Su tarea es evitar que el agua y los residuos de hidrocarburos vuelvan a su antiguo lugar. De lo contrario, el repositorio simplemente dejará de existir.
Es decir, el gas especificado es buffer. Como regla general, se trata de al menos la mitad del volumen total bombeado a los depósitos subterráneos de gas. Y en algunos casos, hay 3 veces más gas amortiguador del que se puede utilizar para el suministro a los consumidores, lo que se denomina activo.
Curiosamente, la cantidad de gas amortiguador no se puede calcular de antemano.Es decir, todo se prueba exclusivamente de forma experimental. Lo que en muchos casos lleva años. Pero aún así, cuando el resultado obtenido no sea satisfactorio, el gas tampón se puede bombear por completo.
Procedimiento para llenar el almacenamiento.
Después de que los geólogos hayan estudiado una formación y hayan decidido que se puede crear una instalación de almacenamiento de gas en el lugar adecuado, los productores de gas construyen un complejo de ingeniería.
Y luego comienza la inyección de combustible “azul” en la futura instalación subterránea de almacenamiento de gas, que se suministra desde el punto más cercano. tubería principal. Y pasa al sitio de limpieza, donde se eliminan todo tipo de impurezas mecánicas.
Se suministra combustible limpio al punto de medición y medición. Y después de eso, al taller de compresores, donde se realiza la compresión, así se llama la preparación del gas para bombearlo al almacenamiento. Representa un aumento de la presión del gas hasta el valor deseado.
Luego se transporta a los puntos de distribución de gas. Donde el flujo total se divide en varias y se suministra a diferentes líneas tecnológicas. Desde allí se envía a través de columnas a pozos para su inyección.
A lo largo de todo el proceso, los especialistas monitorean una serie de parámetros, incluida la presión y temperatura del gas, y la productividad de cada pozo.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El vídeo adjunto a continuación está dedicado al tema de la creación de instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas para suavizar el consumo desigual de combustible que suministrará el gasoducto Power of Siberia.
Los almacenamientos subterráneos de gas son la forma más fiable y rentable de nivelar el consumo desigual de gas y garantizar su suministro estable en caso de fuerza mayor. Y lo más interesante es que por esto hay que agradecer no al genio humano, sino a la naturaleza, que prudentemente creó las capas rocosas adecuadas para esto..
¿Ha participado personalmente en la creación de instalaciones de almacenamiento subterráneo de gas y desea complementar el material anterior con información útil? ¿O notó una discrepancia en los hechos? Deje sus comentarios y observaciones: el bloque de comentarios se encuentra debajo del artículo.
Buen artículo, pero es poco probable que la foto muestre Hungría. Los números de los coches se parecen más a los rusos y la publicidad de Meat y Baltic también)