كيفية عمل مرافق تخزين الغاز تحت الأرض: الطرق المناسبة لتخزين الغاز الطبيعي
يبدو أن معرفة كيفية تصميم مرافق تخزين الغاز تحت الأرض ليس لها أهمية عملية بالنسبة للمستخدم العادي.لكن البشرية تعتمد بشكل كبير على الوقود "الأزرق"، ونريد حقًا التأكد من أنه لن يكون هناك أي انقطاع في إمداداته. أليس هذا صحيحا؟
ويمكن أن يطمئن كل مواطن من خلال المعلومات المتعلقة بمرافق تخزين الغاز الموجودة تحت الأرض (UGS) - فطالما أنها ممتلئة، فلن تكون هناك مشاكل في إمدادات الغاز. اقرأ المزيد حول بنية التخزين وميزات التخزين في مقالتنا.
محتوى المقال:
بناء مرافق تخزين الغاز تحت الأرض
إذا كان أصحاب المنازل الخاصة يستخدمون الغاز لتخزين الغاز لتلبية الاحتياجات المنزلية خزانات الغاز، فنحن نتحدث على المستوى الوطني عن خيارات تخزين مختلفة تمامًا. وبالتالي، تعتبر مرافق تخزين الغاز تحت الأرض رسميًا مجمعات من الهياكل الهندسية التي تعمل على حقن وتخزين وسحب الوقود "الأزرق". وهي تتكون من مكونات فوق الأرض وتحت الأرض.
ل أرضي يتصل:
- نقطة توزيع الغازالذي يعمل على توزيع تدفق الغاز في العديد من العمليات التكنولوجية؛
- متجر الضاغطحيث يتم تحضير الوقود (بزيادة الضغط) لحقنه في الآبار؛
- محطات تنقية الغاز.
تحت الأرض مكونات UGS هي: الآبار، وأعمال العمل، والخزانات. والنقطة الأخيرة (الحاويات) هي الأكثر إثارة للاهتمام - حيث تعتمد كيفية ترتيب تخزين الغاز نفسه على مكان تخزين الوقود "الأزرق".
مراجعة صهاريج تخزين الغاز
وبنفس الوزن، يشغل الغاز مساحات أكبر بكثير من أي مادة صلبة. وبما أنه يستخدم بكميات كبيرة، هناك حاجة إلى نفس الحاويات لتخزينه.
علاوة على ذلك، تخلى الخبراء عن تخزين الغاز في خزانات فوق الأرض من صنع الإنسان قبل قرن من الزمان.
والسبب هو أن هذا يتطلب:
- احتلال مساحات شاسعة من الكوكب بمجمعات لتخزين الوقود "الأزرق" منخفض الضغط؛
- استخدام خزانات الغاز عالية الضغط باهظة الثمن والمتفجرة.
ونتيجة لذلك، ومن أجل تحييد الجوانب السلبية المذكورة أعلاه، تم الاختيار لصالح مرافق التخزين تحت الأرض، والتي تعتبر حاويات تقع على عمق كبير. والتي تتراوح في معظم الحالات من 300 إلى 1000 متر. ويمكنك تخزين الوقود هناك في خزانات خلقتها الطبيعة.
في المجمل، تعلم المهندسون كيفية استخدام 7 أنواع من صهاريج تخزين الغاز الطبيعي بنجاح:
- تتشكل في تكوينات مسامية مشبعة بالماء.
- يتم حفظها بعد إنتاج الكربوهيدرات، وهي الغاز والنفط؛
- تتشكل في رواسب الملح الصخري.
- تم إنشاؤها في أعمال المناجم.
- تم إنشاؤها في صخور دائمة التجمد.
- مع قشرة جليدية منخفضة الحرارة؛
- تشكلت بعد الانفجارات الذرية تحت الأرض.
على الرغم من وجود العديد من الخيارات، إلا أن الطرق الأربعة الأولى لتخزين الغاز هي فقط التي تختلف من الناحية العملية.خيارات الخزان المتبقية مناسبة من الناحية النظرية فقط.
السبب في أن الخيارات الثلاثة المتبقية غير عملية هو كما يلي:
- يمكن تخزين الغاز في الصخور المتجمدة، كما يتضح من العديد من مرافق التخزين الموجودة في المناطق الشمالية من الكوكب. لكن أحجامها ضئيلة للغاية، وبالتالي ليس لديها أي أهمية صناعية اليوم.
- تعتبر الحاويات التي تشكلتها الانفجارات النووية تحت الأرض مناسبة تمامًا لتخزين احتياطيات كبيرة من الغاز، وهو ما تم إثباته تجريبيًا بالفعل. لكن النقطة المهمة هي أن الأسلحة القوية تم اختبارها بعيدًا عن المكان الذي يعيش فيه الناس. لذلك، عادة لا يوجد مستهلكون أو مرافق هناك.
ونتيجة لذلك، فإن هذه الأنواع من الحاويات هي ببساطة غير مناسبة للاستخدام.
على الرغم من أن مرافق تخزين الغاز تحت الأرض تسمى مرافق التخزين، إلا أن الحفاظ على الغاز ليس مهمتها الأساسية. نظرًا لأن ما يوجد فيها يستخدم في الغالب لتخفيف التفاوت في الاستهلاك. والتي يمكن أن تكون يومية، أسبوعية، موسمية. فقط كملاذ أخير، يتم إنشاء مرافق UGS للتخفيف من عواقب ظروف القوة القاهرة.
بعد ذلك، سننظر بمزيد من التفصيل في كل خيار من خيارات تخزين الغاز تحت الأرض.
الخيار رقم 1 – التخزين في التكوينات المشبعة بالماء
تم تصميم مرافق التخزين في التكوينات المشبعة بالمياه لتسوية آثار التفاوت الموسمي في استخدام الغاز. وأيضا لخلق احتياطيات استراتيجية.
من السمات المهمة لتصميم مرافق التخزين هذه الحد الأدنى من المشاركة البشرية - غالبًا في مرحلة إنشاء الآبار اللازمة لحقن الغاز.
ويتم البحث عن هذه الحاويات في التكوينات الارتوازية. يتم إنشاء مرافق تخزين الغاز حيث يكون الهيكل الصخري نفاذيًا ومساميًا. تتم إزالة السائل المتبقي بواسطة الغاز، الذي يضغطه ثم يعصره.
إن ما يسمى بصهاريج تخزين الوقود في حد ذاتها ليست كذلك في الواقع. بتعبير أدق، فهي ليست هناك على الإطلاق - يتم استخدامها كمساحة للتخزين الفراغات في الطبقات المسامية. ويتكون الإجراء الكامل لإنشاء منشأة لتخزين الغاز من إزاحة جزء من الماء إلى المحيط. يفعلون ذلك من أجل توفير مساحة للوقود "الأزرق".
لا يمكن إكمال الإجراء الموضح أعلاه إلا إذا ساهم عدد من العوامل في ذلك:
- وتغطى الطبقة المسامية المنفذة بقبة (غطاء) من الصخور غير المنفذة للغاز، والتي عادة ما تكون عبارة عن طين مضغوط.
- وتمتد طبقة المياه الجوفية من حدود منشأة التخزين لعشرات الكيلومترات. ومن الأفضل أن يكون لديه إمكانية الوصول إلى السطح. كل ما سبق يسمح للغاز بالضغط بنجاح على الماء الموجود في التكوين.
- طول القبة كافٍ لتوفير القدرة على تخزين كميات كبيرة من الغاز.
- تضمن مسامية الصخر ونفاذيته سعة غازية مقبولة والقدرة على إطلاقه أثناء التطوير.
إذا لم يتم استيفاء أحد الشروط على الأقل، فسيكون من المستحيل إنشاء منشأة تخزين تحت الأرض.
مبدأ تشغيل مرافق التخزين الحديثة تحت الأرض بسيط. يمكن فحص الميزات باستخدام مثال مرافق تخزين الغاز الكبيرة تحت الأرض المستخدمة لتخفيف المخالفات الموسمية.
لذلك، عادة في الموسم الدافئ يتم ضخ الكمية المطلوبة من الغاز فيها. والذي يبدأ في الإزالة فقط مع بداية موسم التدفئة. علاوة على ذلك، لا يتم إرسال كمية كبيرة من الغاز إلى الأنبوب الرئيسي، بل هي كمية متوسطة معروفة من تجربة التشغيل في فصول الشتاء الماضية.
وإذا انخفضت درجة الحرارة فجأة بشكل حاد وأصبح الاستهلاك اليومي أعلى من حيث الحجم، فإن منشأة تخزين الغاز الكبيرة تحت الأرض لن تزيد من حجم السحب. وسيتم تغطية النقص من خلال مرافق تخزين صغيرة مصممة لتسهيل الاستهلاك اليومي والأسبوعي. والسبب هو أنه من الأسهل والأسرع الاختيار من بينها.
وتتمثل ميزة مرافق UGS في التكوينات المشبعة بالمياه في قدرتها الكبيرة. والعيب هو أن الجيولوجيين، عند دراسة خصائص طبقة المياه الجوفية، قد لا يحددون أو يأخذون في الاعتبار بعض العوامل المهمة. ونتيجة لذلك، سيكون التخزين غير صالح للاستخدام.
وأسوأ ما في الأمر هو أن هذا يتم الكشف عنه غالبًا بعد الاستثمارات الضخمة في بناء البنية التحتية فوق الأرض وتحت الأرض. في كثير من الأحيان، تكون هناك أيضًا مشاكل أقل أهمية، حيث يكون تشغيل مرافق تخزين الغاز تحت الأرض في الصخور المشبعة بالمياه مصحوبًا بتكاليف كبيرة غير مخطط لها.
الخيار رقم 2 - الحاويات بعد إنتاج الهيدروكربون
تعمل المجمعات الهندسية التي تنتمي إلى هذا النوع على تخفيف التقلبات الموسمية في استهلاك الوقود "الأزرق". وأيضا لخلق احتياطيات استراتيجية.
تصميم مرافق التخزين من هذا النوع هو نفسه كما في حالة نظائرها التي تم إنشاؤها في التكوينات المشبعة بالماء. أي أن الوقود يتم تخزينه في فراغات الصخور المسامية.
تعد مرافق UGS التي تم إنشاؤها في الصخور حيث كانت توجد الهيدروكربونات ذات يوم هي الأكثر وفرة في العالم. لذلك، يصل عددهم إلى 70٪، والسبب في ذلك هو عدد من المزايا.
وتشمل هذه: القدرة الكبيرة والوفورات في الاستثمارات الرأسمالية في التنقيب، وإنشاء البنية التحتية أو على الأقل جزء منها، والحفر - تم بالفعل إنتاج النفط والغاز في موقع إنشاء مرافق تخزين الغاز تحت الأرض.
لكن الحاويات المحفوظة بعد إنتاج الهيدروكربونات لا يمكن وصفها بأنها مثالية.
لديهم العديد من العيوب:
- مشاكل ضيق الآبار القديمة - وهذا ينطبق بشكل خاص على حقول النفط السابقة؛
- عدم كفاية المسامية، ونفاذية الصخور.
- خلط الغاز مع بقايا النفط – مما يؤدي في بعض الأحيان إلى خسائر كبيرة، حيث لم يعد من الممكن استخدام الخليط الناتج.
وأيضًا، غالبًا ما يتكون في الغاز شوائب خطيرة على شكل كبريتيد الهيدروجين في حقول النفط. مما يضر بصحة الإنسان، كما أنه يدمر جميع أنواع الهياكل الفولاذية، حتى تلك المتعلقة بالفولاذ المقاوم للصدأ.
من الممكن تشغيل مرافق تخزين الغاز تحت الأرض على أساس مناطق رواسب الهيدروكربون المستنفدة نظرًا لحقيقة أن الغاز، عند حقنه، يزيح النفط المتبقي من التكوين المطلوب. بالإضافة إلى ذلك، فهو مثل الماء، له تأثير الانضغاط والتنقل، مما يسهل مهمة ترتيب الحاوية. في بعض الأحيان، لا يتم ضغط النفط تحت ضغط الغاز في الصخر، ولكنه يرتفع إلى الأعلى، والذي يصبح مصدرا إضافيا للربح.
الخيار رقم 3 - الخزانات في رواسب الملح الصخري
تعمل هذه الحاويات التي تحتوي على الغاز على تخفيف التفاوت اليومي والأسبوعي في استخدامه، كما تشارك في تسوية الموسمية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن مرافق التخزين في التكوينات الملحية تتعامل بنجاح مع دور المصدر الاحتياطي للمستهلكين المهمين.
يتم إنشاء مرافق UGS المحددة عن طريق غسل جزء من رواسب الملح من أجل إنشاء تجويف بالحجم المطلوب. ولهذا الغرض يتم في البداية حفر عدة آبار يتم من خلالها توفير المياه لفترة طويلة من الزمن.
على الرغم من أن الإجراء الموصوف طويل ومكلف، إلا أنه يدفع ثمنه، حيث يتم تخزين الغاز الطبيعي المحقون دون خسائر. والسبب هو أن كهوف الملح محكمة الغلق. وبالإضافة إلى ذلك، لديهم التأثير الشفاء الذاتي — الشقوق التكتونية وغيرها تتراكم بسرعة مع رواسب الملح.
وتتمثل ميزة إنشاء مرافق تخزين الغاز تحت الأرض في أنه يتم سحب الحجم المطلوب من الوقود دون أي قيود على السرعة تقريبًا. وهو أعلى بعدة مرات مما يحدث عند إجراء نفس العمليات في حاويات من أنواع أخرى. ومن المزايا المهمة أيضًا لمرافق UGS المبنية في الكهوف الملحية النسبة العالية لاستخراج الغاز - وهي واحدة من أعلى المعدلات بين جميع أنواعه.
لكن عدد الكهوف في طبقات الملح لا يتجاوز 2% من إجمالي عدد منشآت التخزين.
يتأثر هذا المؤشر بعدد من الجوانب السلبية:
- وجود كميات كبيرة من المياه المالحة بعد غسل الكهوف لتوفير الغاز. نتيجة لذلك، إذا لم يكن هناك بحر قريب أو على الأقل مصانع معالجة الملح، فلا يوجد مكان لوضع السائل. ما هو السبب الرئيسي للكمية الصغيرة من هذا النوع من UGS.
- تقليل الحجم المفيد أثناء التشغيل. سبب هذه الظاهرة هو تبخر الملح في الأماكن ذات الضغط العالي والتراكم حيث يكون أقل.
- ظهور شوائب في الغازوالتي غالبًا ما تصبح بقايا سائل استخدم سابقًا لغسل الكهف.
- مجلدات طفيفةمما لا يسمح بإنشاء احتياطيات بكميات كافية.
ونتيجة لذلك، تُستخدم مرافق تخزين الملح عادةً فقط عندما لا يكون من الممكن استخدام أنواع الحاويات المذكورة أعلاه.
الخيار رقم 4 - UGS في أعمال المناجم
أحجامها ضئيلة. ومع ذلك، يقوم السويديون والنرويجيون بتخزين جزء من احتياطياتهم الاستراتيجية من الغاز في حاويات من هذا النوع فقط.
إن مادة PVC المستخدمة في أعمال المناجم هي منشأة تخزين الغاز الوحيدة المجهزة بالكامل من قبل البشر. لذلك، في أحد المناجم، تؤدي الانفجارات إلى إنشاء حاوية، والتي يتم بعد ذلك تبطينها بصفائح الفولاذ.
ورغم أنه من المربح تشغيل مرافق تخزين الغاز تحت الأرض في المناجم المهجورة بسبب ارتفاع نسبة ومعدل السحب، إلا أن عددها لن يرتفع بشكل كبير في المستقبل القريب. والسبب هو صعوبة بناء مرافق التخزين الموصوفة. نظرًا لأنه ليس من الممكن دائمًا تحقيق الضيق الكامل، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة.
يحدث هذا بسبب حقيقة أنهم يحاولون أثناء تشغيل المنجم توفير أكبر قدر ممكن من الهواء هناك. لماذا يتم إنشاء نظام تهوية مع الكثير من المخارج إلى السطح، والتي لا يمكن إغلاقها دائمًا عند ترتيب منشأة تخزين؟
ونتيجة لذلك، لا يوجد اليوم سوى عدد قليل من الأمثلة الناجحة لتنفيذ فكرة تخزين الغاز في المناجم المهجورة (في السويد والنرويج وألمانيا).
هل مرافق التخزين محكمة الإغلاق؟
يعد تسرب الوقود من العمليات الشائعة التي لا يمكن تجنبها. لأن هناك الكثير من الأسباب.
للراحة، يتم تقسيمها إلى 3 فئات:
- الجيولوجية.
- التكنولوجية؛
- اِصطِلاحِيّ.
الى المجموعة الجيولوجية الأسباب تشمل عدم تجانس غطاء UGS، ووجود أخطاء تكتونية، بالإضافة إلى ميزات الديناميكا المائية والكيمياء الجيولوجية. على سبيل المثال، يمكن للغاز أن يهاجر ببساطة عبر التكوين، ولن يؤثر المتخصصون على ذلك بأي شكل من الأشكال.
التكنولوجية الأسباب هي من بين الأخطاء الأكثر شيوعًا حيث تحدث الأخطاء بانتظام عند تقييم أي حقائق. على سبيل المثال، فعالية المصائد المائية، واحتياطيات الغاز، والعمليات الفيزيائية والكيميائية المستمرة.
أسباب فنية غالبًا ما ترتبط بحالة الآبار المستخدمة التي يتم من خلالها حقن الغاز.
ميزات إنشاء مرافق تخزين الغاز تحت الأرض
في 95٪ من الحالات، يتم إنشاء مرافق تخزين تحت الأرض عصر الماء بالغاز, بقايا النفط من التكوينات المسامية. وبهذه الطريقة يتم إنشاء "حاويات" لتخزين الوقود "الأزرق".
والميزة الأكثر أهمية هي أن حجم الغاز المستخدم لاستخراج السوائل لا يمكن استخدامه لاحقًا لتوصيله إلى المستهلكين. ومهمتها منع مخلفات المياه والهيدروكربونات من العودة إلى مكانها القديم. وإلا فإن المستودع سوف يتوقف ببساطة عن الوجود.
وهذا هو، الغاز المحدد هو متعادل. وكقاعدة عامة، لا يقل عن نصف الحجم الإجمالي الذي يتم ضخه في مرافق تخزين الغاز تحت الأرض. وفي بعض الحالات، يكون هناك غاز عازل أكثر بثلاث مرات مما يمكن استخدامه لتزويد المستهلكين، وهو ما يسمى نشيط.
ومن المثير للاهتمام أنه لا يمكن حساب كمية الغاز العازل مسبقًا.أي أن كل شيء يتم اختباره تجريبيًا حصريًا. وهو ما يستغرق سنوات في كثير من الحالات. ولكن مع ذلك، عندما تكون النتيجة غير مرضية، يمكن ضخ الغاز العازل بالكامل.
إجراءات ملء المخزن
بعد أن درس الجيولوجيون التكوين وقرروا إمكانية إنشاء منشأة لتخزين الغاز في المكان المناسب، يقوم منتجو الغاز ببناء مجمع هندسي.
ومن ثم يبدأ حقن الوقود "الأزرق" في منشأة تخزين الغاز تحت الأرض المستقبلية، والتي يتم توريدها من أقرب مكان خط الأنابيب الرئيسي. ويذهب إلى موقع التنظيف، حيث تتم إزالة جميع أنواع الشوائب الميكانيكية.
يتم توفير الوقود النظيف إلى نقطة القياس والقياس. وبعد ذلك، إلى ورشة الضاغط، حيث يتم الضغط - هذا هو اسم تحضير الغاز للضخ إلى التخزين. إنه يمثل زيادة في ضغط الغاز إلى القيمة المطلوبة.
ومن ثم يتم نقله إلى نقاط توزيع الغاز. حيث يتم تقسيم التدفق الإجمالي إلى عدة وتزويده بخطوط تكنولوجية مختلفة. ومن هناك يتم إرساله عبر الأعمدة إلى الآبار للحقن.
طوال العملية برمتها، يقوم المتخصصون بمراقبة عدد من العوامل، بما في ذلك ضغط الغاز ودرجة الحرارة وإنتاجية كل بئر.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
الفيديو المرفق أدناه مخصص لموضوع إنشاء مرافق تخزين الغاز تحت الأرض لتسهيل الاستهلاك غير المتكافئ للوقود الذي سيتم توفيره بواسطة خط أنابيب الغاز "قوة سيبيريا".
تعد مرافق تخزين الغاز تحت الأرض الطريقة الأكثر موثوقية وربحية لتسوية الاستهلاك غير المتكافئ للغاز وضمان إمدادات مستقرة منه في حالة القوة القاهرة. والشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أننا لا نحتاج إلى أن نشكر لهذا العبقرية البشرية، بل الطبيعة، التي خلقت بحكمة الطبقات الصخرية المناسبة لهذا الغرض..
هل شاركت شخصيًا في إنشاء مرافق تخزين الغاز تحت الأرض وترغب في استكمال المواد المذكورة أعلاه بمعلومات مفيدة؟ أو لاحظت وجود تناقض في الحقائق؟ اترك ملاحظاتك وتعليقاتك - توجد خانة التعليقات أسفل المقالة.
مقال جيد، لكن من غير المرجح أن تظهر الصورة المجر. أرقام السيارات تشبه الأرقام الروسية وإعلانات اللحوم والبلطيق أيضًا)