Как устроены подземные газовые хранилища

Требования к резервуарам и паркам хранения газа

Важно понимать, что складирование газа требует значительно больше объема, чем твердого тела или жидкости. Поэтому самой сложной задачей является найти герметичные резервуары, емкости для хранения сжиженного газа и прочей продукции. Но природа в этом случае послужила хорошим помощником и уже соорудила их

Природными ПХГ здесь выступают пористые пласты песчаника в земной коре, герметично закупоренные сверху куполом из слоя глины. В порах песчаника можно найти воду, точно так же там могут накапливаться и углеводороды. В ходе работы по созданию ПХГ в водоносном слое газ, который собирается под глиняной покрышкой, толкает воду вниз

Но природа в этом случае послужила хорошим помощником и уже соорудила их. Природными ПХГ здесь выступают пористые пласты песчаника в земной коре, герметично закупоренные сверху куполом из слоя глины. В порах песчаника можно найти воду, точно так же там могут накапливаться и углеводороды. В ходе работы по созданию ПХГ в водоносном слое газ, который собирается под глиняной покрышкой, толкает воду вниз.

Чтобы определить является ли данный пласт-коллектор месторождением газа и нефти, необходимо изначально проверить есть ли в нем углеводороды. Таким образом, герметичность этой структуры уже доказана тем, что в ней скопились углеводороды.

В моменты формирования хранилища часть газа замыкается в пласте-коллекторе с целью создать нужное давление. Такой газ имеет название буферный. Объем буферного газа составляет почти половину от всего газа, закачиваемого в хранилище. Газ, который будут использовать при извлечении из ПХГ, имеет название активный или рабочий.

Следует знать, что наибольшее хранилище активного газа называется Северо-Ставропольским ПХГ. Его объем составляет 43 млрд. кубометров активного газа. Такой цифры без проблем хватает, чтобы обеспечить на год потребление таких стран, как Франция или Нидерланды. Известно, что Северо-Ставропольское ПХГ было сооружено в истощенном газовом месторождении. А хранение газа в подземных хранилищах этого комплекса считается достаточно эффективным.

Парки, которые находятся в истощенном месторождении или водоносном слое, имеют отличие, выражающееся в большом объеме и в маленькой гибкости. Во много раз быстрее закачка и отбор газа проводятся в хранилищах, которые находятся в пещерах каменой соли. На территории России сейчас есть два хранилища, которые находятся в отложениях каменной соли. Их местом расположения является Калининградская и Волгоградская области. Здесь проводится хранение пиролизного и природного газа.

Закачка газа

Закачку ресурса проводят для хранения при обеспечении переменного давления и расхода ресурса. Компрессорная станция имеет 5%-ный диапазон в момент заполнения и достигает 100% показателя по проектной мощности коллектора. Значения рабочего давления коллектора вычисляют по давлению в газопроводе подвода ресурса и показателям потери давления в водном пласте или шлейфе.

От того, насколько подвижны пласты, режим работы может быть приближен к водонапорному или газовому в случае истощения жилы. При повышении давления закачки эффективность хранилища повышается, но в призабойном секторе в сезон хранения давление может снижаться.

В сводовую часть закачивается газ, создавая пузырь в структуре в виде купола. Вода вымещается к краям, после чего удаляется через скважины разгрузочного назначения или по водоносной системе оттока. Кровлю делают из пластичной глины или известняка, допускается доломитовый пласт без разломов или трещин.

Так, толщины в 15 метров и глубины 300…1000 метров достаточно, чтобы не допустить утечки. Самая экономичная ПХГ – на 600 метрах. Именно такие хранилища должны быть обустроены в каждом регионе, потребляющем ресурс в значительных объемах.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your quota.

Как строят подземные хранилища газа?

Пётр Кравец

Устройство подземных газовых хранилищ

Если для хранения газа для бытовых нужд владельцы частных домов используют газгольдеры, то в масштабах государства речь идет совсем о других вариантах хранения. Так, официально подземные хранилища газа — это комплексы инженерно-технических сооружений, которые служат для закачки, хранения и отбора «голубого» топлива. Состоят они из наземных и подземных компонентов.

К наземным относятся:

• газораспределительный пункт, который служит для распределения газового потока на несколько технологических;
• компрессорный цех, где происходит подготовка топлива (повышением давления) к закачке в скважины;
• установки для очистки газа.

Подземными компонентами ПХГ являются: скважины, выработки, емкости. И последний пункт (емкости) является наиболее интересным — от того, где хранится «голубое» топливо зависит как устроено само газовое хранилище.

Современные подземные газовые хранилища внешне схожи с крупными заводами. Так как для обеспечения закачки/отбора топлива необходимо использовать мощное компрессорное, очистительное и другое оборудование. Которое обслуживают сотни, а то и тысячи специалистов

Это интересно: Буровая установка

ПХГ в современной России

В настоящее время в России создана развитая система подземного хранения газа, которая выполняет следующие функции:

• регулирование сезонной неравномерности газопотребления;
• хранение резервов газа на случай аномально холодных зим;
• регулирование неравномерности экспортных поставок газа;
• обеспечение подачи газа в случае нештатных ситуаций в ЕСГ;
• Создание долгосрочных резервов газа на случай форс-мажорных обстоятельств при добыче или транспортировке газа.

Подземные хранилища газа (ПХГ) являются неотъемлемой частью Единой системы газоснабжения России и расположены в основных районах потребления газа.

На территории Российской Федерации расположены 27 объектов подземного хранения газа, из которых 8 сооружены в водоносных структурах, 2 в отложениях каменной соли и 18 — в истощенных месторождениях.

В пределах ЕСГ РФ действует двадцать подземных хранилищ газа, из них 14 созданы в истощенных месторождениях: Песчано-Уметское, Елшано-Курдюмское (два объекта хранения), Степновское (два объекта хранения), Кирюшкинское, Аманакское, Дмитриевское, Михайловское, Северо-Ставропольское (два объекта хранения), Краснодарское, Кущевское, Канчуро-Мусинский комплекс ПХГ (два объекта хранения), Пунгинское, Совхозное, с введением в строй газопровода Краснодарский край — Крым в состав системы включится и крымское Глебовское ПХГ.

7 созданы в водоносных пластах: Калужское, Щелковское, Касимовское, Увязовское, Невское, Гатчинское, Удмуртский резервирующий комплекс (два объекта хранения).

Калининградское и Волгоградское подземное хранилище газа созданы в отложениях каменной соли

Кроме того ведётся строительство: В водоносных пластах: Беднодемьяновское

Как строят подземные хранилища газа?

ПХГ, подземные хранилища газа, являются разработкой инженеров и технологов. Это комплексное сооружение геологического назначения, расположенное в накопительных пластах горных пород и выработанных месторождениях. Под землей эти строения используют для закачки газа, его продолжительного хранения и отбора. В состав входит также часть недр, которая ограничивается отводом гор, скважинами, компрессорными установками, системами для подготовки газа и его сбора.

• Классификация ПХГ
• Режим работы ПХГ
• Назначение
• Объекты эксплуатации
• Что нужно знать о ПХГ?
• Как строят подземные хранилища газа?
• Закачка газа

1.3 Подземное хранение газа в России

В настоящее время в России создана развитая система подземного хранения газа, которая выполняет следующие функции:

• регулирование сезонной неравномерности газопотребления;
• хранение резервов газа на случай аномально холодных зим;
• регулирование неравномерности экспортных поставок газа;
• обеспечение подачи газа в случае нештатных ситуаций в ЕСГ;
• Создание долгосрочных резервов газа на случай форс-мажорных обстоятельств при добыче или транспортировке газа.

Подземные хранилища газа (ПХГ) являются неотъемлемой частью Единой системы газоснабжения (ЕСГ) России и расположены в основных районах потребления газа.

На территории Российской Федерации расположены 25 объектов подземного хранения газа, из которых 8 сооружены в водоносных структурах и 17 — в истощенных месторождениях. Все они показаны на карте, в приложении А.

В пределах ЕСГ РФ действует двадцать подземных хранилищ газа, из них 14 созданы в истощенных месторождениях: Песчано-Уметское, Елшано-Курдюмское (два объекта хранения), Степновское (два объекта хранения), Кирюшкинское, Аманакское, Дмитриевское, Михайловское, Северо-Ставропольское (два объекта хранения), Краснодарское, Кущевское, Канчуро-Мусинский комплекс ПХГ (два объекта хранения), Пунгинское, Совхозное. 7 созданы в водоносных пластах: Калужское, Щелковское, Касимовское, Увязовское, Невское, Гатчинское, Удмуртский резервирующий комплекс (два объекта хранения) Кроме того ведется строительство: В водоносных пластах: Беднодемьяновское. В отложениях каменной соли: Калининградское, Волгоградское

Закачка газа

Закачку ресурса проводят для хранения при обеспечении переменного давления и расхода ресурса. Компрессорная станция имеет 5%-ный диапазон в момент заполнения и достигает 100% показателя по проектной мощности коллектора. Значения рабочего давления коллектора вычисляют по давлению в газопроводе подвода ресурса и показателям потери давления в водном пласте или шлейфе.

От того, насколько подвижны пласты, режим работы может быть приближен к водонапорному или газовому в случае истощения жилы. При повышении давления закачки эффективность хранилища повышается, но в призабойном секторе в сезон хранения давление может снижаться.

В сводовую часть закачивается газ, создавая пузырь в структуре в виде купола. Вода вымещается к краям, после чего удаляется через скважины разгрузочного назначения или по водоносной системе оттока. Кровлю делают из пластичной глины или известняка, допускается доломитовый пласт без разломов или трещин.

Так, толщины в 15 метров и глубины 300…1000 метров достаточно, чтобы не допустить утечки. Самая экономичная ПХГ – на 600 метрах. Именно такие хранилища должны быть обустроены в каждом регионе, потребляющем ресурс в значительных объемах.

Каких видов бывают

В зависимости от объема емкости, способа монтажа, устройства делятся на несколько типов. Разберем подробнее особенности и отличия каждой из установок.

Мобильные

Мобильный газгольдер – малогабаритная передвижная установка. Удобен для домовладений, которые используются сезонно, типа дач. На время зимы их можно убирать на хранение до следующего лета. Для размещения на участке не нужно много места. Не придется арендовать спецтехнику для его подключения. Объем резервуара в среднем от 500 до 600 л. Дешевле любого стационарного. Хоть установка и небольшая, но использовать ее без полученного разрешения газовой службы, как и пробовать подключать самому запрещено.

Цистерна оснащена защитной автоматикой, которая контролирует уровень подачи газа в дом и в случае аварии прекратит подачу.

Вертикальные

Занимает мало места. По виду напоминает металлический бидон.

Допустимо размещать на участке и при большом потреблении газа, подобрав емкость соответствующих размеров, но в таком случае резервуар оснащается специальными испарителями, которые отвечают за поддержку рабочего давления при подаче и распределении газа. Кроме того, большие вертикальные емкости для частного сектора проектируются с целью подземного монтажа, а это увеличивает стоимость работ в несколько раз.

Применяются вертикальные резервуары и в промышленных масштабах. К примеру, РВС-1000 используют для хранение больших объемов воды и нефтепродуктов.

Горизонтальные

Имеется в виду, что в горизонтальной емкости объем воздушно-газовой смеси обеспечивает рабочее давление даже в условиях повышенного потребления. Необходимый уровень испарения достигается естественным путем без установки дополнительных приборов. То есть газовая установка горизонтального типа выйдет дешевле других и будет работать с нужным уровнем давления даже в сильные морозы.

Единственный минус – потребуется много места на приусадебном участке, чтобы вырыть котлован под такую емкость.

Наземные

Уже из названия ясно, что цистерну устанавливают на поверхности земли. Для частного применения это лучше, потому что:

• проще обслуживать;
• легче обнаружить поломку, следы коррозии;
• удобно контролировать работу оборудования;
• проще закачивать газ в цистерну.

Но есть два существенных недостатка – зимой падает способность к испарению, и потребуется обеспечить выполнение всех мер безопасности при установке газового хранилища.

На резервуар не должны падать прямые солнечные лучи. Хоть корпус бочки считается устойчивым к высоким температурам, но лучше разместить емкость в тени.

В промышленных масштабах наземные газгольдерные станции применяются на АГЗС классического типа.

Плюс установки – отсутствие земляных работ

Минус – необходима большая площадь для размещения. Рабочий диапазон температур составляет от -40 градусов до +40 градусов.

Подземные

С точки зрения безопасности подземное размещение гораздо надежнее.

Минимальная глубина установки – от 60 см. При этом, независимо от объема резервуарного газового хранилища, сверху будет видна только горловина с крышкой. Оставшаяся часть корпуса засыпается землей и по ней можно ходить или высаживать там цветы. Ландшафт участка не портится и выглядит аккуратно и красиво. К горловине подключается заправочный узел, и по трубам в дом поступает газ.

Срок службы достигает 50 лет.

Минус подземного газгольдера – большой объем земляных работ, аренда услуг спецтехники, что влечет дополнительные затраты.

На АГЗС подземные конструкции служат хранилищами пропан-бутана. размещаются ниже уровня промерзания почвы. Поверхность цистерны покрыта специальной защитой от коррозии. Выше уровня земли будет видна горловина с газовой арматурой, клапанами, манометром и прочими элементами.

Виды газгольдеров

Такие устройства используют уже несколько десятилетий. Раньше они отличались большими размерами и цилиндрическими формами, регулировались по высоте и использовались для снабжения газом целых городских районов. Данный тип систем называется газгольдерами переменного объема, в ряде городов такие установки до сих пор сохранились.

Что представляет собой газгольдер для загородного дома сегодня? Варианты резервуаров используются для обеспечения газом частных объектов, дач, коттеджей, отличаются компактными формами.

Наземный

Их установка выполняется на поверхности земли. Такой газгольдер выгоден тем, что его легче обслуживать и проще выявлять следы коррозии и иные повреждения. Не стоит забывать, что в случае такой установки в зимнее время воздушно-газовая смесь резко теряет способность к испарению, да и вариант подразумевает дополнительные мер, направленные на обеспечение безопасности.

Наземный газгольдер для частного дома

Главное условие, о котором необходимо позаботиться в первую очередь – на емкость не должны попадать лучи солнца. Хоть корпус газгольдера и способен выдерживать высокие температурные режимы, но для дополнительной безопасности монтировать его рекомендуется в тени.

Для экономии места на территории, наземные газгольдеры выбирают вертикального типа с небольшим объемом, соединяя их в общую сеть.

Подземный

С первого взгляда монтаж такого газгольдера повлечет за собой дополнительные финансовые расходы, связанные с работой специальной землеройной техники. Но подземный вариант размещения обеспечит установке защищенность от холодного воздуха, дополнительную степень безопасности и постоянное давление газа на одинаковом уровне.

Чтобы защитить резервуар от промерзания и повреждений механического характера, подземные емкости вкапывают на уровень не менее 0.6 м. В отношении объемов газгольдеров, на загородном участке легко можно разместить емкость вместимостью от 2 500 до 10 000 литров, не портя при этом внешний вид ландшафта. Резервуар вкапывается в землю таким образом, что над поверхностью остается лишь горловина, к которой подключается узел для выполнения заправки. Газ в дом подается по трубам.

Вертикальные

Внешне они напоминают большие бидоны, занимают на участке не много места. Но если планируется большое потребление газа, то резервуар обеспечивается испарителем, помогающим создавать необходимое давление газа. Данная мера увеличивает общую стоимость оборудования, повышает эксплуатационные затраты.

Вертикальные газгольдеры

Варианты вертикальных установок выгодны, если потребление газа запланировано для приготовления пищи и подогрева воды в летний период, когда расход такого топлива для подобных целей минимален.

Следует также учесть, что вертикальные емкости в большинстве случаев предназначены для подземного монтажа, так что стоимость работ по их установке автоматически возрастает.

Горизонтальные

Горизонтальные газгольдеры выбирают чаще Наиболее распространенный вариант газгольдеров с большой площадью испарения «жидкой фазы». В такой емкости всегда имеется необходимое количество газо-воздушной смеси, способной создавать необходимое давление при повышенном потреблении. Для обеспечения необходимого испарения хватает естественных условий, дополнительные приспособления не требуются, что влечет за собой экономию денежных средств. Горизонтальные установки могут создавать нужный уровень давления даже во время сильных морозов. Есть только один существенный недостаток – под установку потребуется много свободного места.

Мобильный

В случае, если вы планируете пользоваться загородным домом не круглый год, либо нет достаточного пространства ля размещения стационарного газгольдера, рекомендуется использовать мобильную версию. С ее помощью вы обеспечите газом загородный дом в летний сезон, а на зиму перевезете установку в другое место. Под монтаж оборудования специальная техника не потребуется, свободное пространство участка будет занято временно. Стоимость таких газгольдеров довольно приемлема, потому что объем их составляет всего пять – шесть сотен литров.

Мобильный газгольдер для частного дома

Герметичны ли хранилища?

Утечки топлива являются частыми процессами, избежать которых невозможно. Так как причин слишком много.

Для удобства их делят на 3 категории:

• геологические;
• технологические;
• технические.

К группе геологических причин относят неоднородность покрышек ПХГ, наличие тектонических разломов, а также особенности гидродинамики и геохимии. К примеру, газ может просто мигрировать по пласту, и специалисты на это никак не повлияют.

Технологические причины относятся к наиболее частым так, как регулярно случаются ошибки при оценке каких-либо фактов. К примеру, эффективности гидроловушек, запасов газа, происходящих физико-химических процессов.

Нередко, чтобы добраться до нужных пластов применяется бурение скважин. Причем его технология ничем не отличается от аналогичных процедур при попытке добраться к залежам газа, нефти

Технические причины чаще всего связаны с состоянием используемых скважин, с помощью которых осуществляется закачка газа.

Меры безопасности при установке, эксплуатации газового оборудования

Все рабочие процессы должны выполняться в строгом соответствии правилам пожарной безопасности. Регулируют монтажные работы следующие нормативы:

• ФЗ №123-ФЗ;
• ГОСТ 5172-63;
• СП 62.13330.2011, 8 раздел;
• СП 43.13330.2012, пункт 6.2;
• ГОСТ 20448-2018.

Ключевые требования к монтажу резервуара:

1. Удаленность от жилого здания при подземном размещении – 10 м, при наземном – 20 м.
2. Удаленность от инженерных сетей, других построек на участке – 2 м.
3. При наземном монтаже следует продумать теплоизоляцию емкости, чтобы пропан-бутан внутри нее не замерзал в зимнее время.
4. Попадание солнечного света на резервуар должно быть минимальным.
5. Средняя глубина, ширина ямы под емкость – 2 м. Длина определяется индивидуально – от размера цистерны.
6. Дно ямы нужно засыпать слоем песчаной подушки или залить монолитную плиту для удобства фиксации резервуара тросами и болтами.
7. Зафиксированный в котловане газгольдер надо засыпать песком. Он не будет удерживать воду, почва рядом не замерзнет. Сверху насыпается слой почвы.
8. Участок, засыпанный землей, сверху газгольдера нельзя бетонировать или укладывать плиткой. К нему должен быть свободный доступ, чтобы всегда можно было проверить состояние резервуара при обслуживании или для ремонта.

Установка газгольдера своими руками запрещена.

Правила выбора газгольдера

Производители предлагают наземные, подземные и мобильные газгольдеры. Учитывая климатические условия в стране, загородный дом для постоянного проживания следует оснащать именно подземной емкостью. В наземной при отрицательных температурах процесс регазификации замедляется, что приводит к перебоям в работе котельного оборудования и газовых водонагревателей.

Существует возможность выбрать вертикальный или горизонтальный газгольдер. Первый вариант более предпочтителен для небольших по размеру загородных участков. Кроме того, такая компоновка отличается более равномерным процессом регазификации, в том числе и при снижении уровня сжиженного газа.

Лучший вариант — покупка у проверенных поставщиков и производителей, оказывающих весь комплекс услуг по организации автономного газоснабжения. Такие компании помогут в разработке проекта, возьмут на себя доставку и монтаж газгольдера, обязательное периодическое техническое обслуживание оборудования и заправку сжиженным газом. Это позволит гарантировать безопасную эксплуатацию и более выгодные условия поставки топлива.

На участках с высоким уровнем грунтовых вод и предрасположенных к затоплению при сезонных паводках, необходимо устанавливать газгольдеры с максимально высокой горловиной. Это позволит предотвратить затопление редукционной группы и запорной арматуры.

Основной параметр выбора — объем резервуара. Подбирать следует так, чтобы уменьшить количество требуемых заправок. Экономия при покупке небольшого газгольдера приводит к существенному увеличению текущих расходов.

Следует учитывать, что емкость может быть заполнена только на 85% от общего объема. Расчет оптимальной вместительности основан на среднегодовом расходе газа на квадратный метр площади дома, он составляет 22–24 литра. Средние значения емкости для отопления дома в зависимости от площади следующие:

• До 100 м2 — достаточно 2–3 тысяч кубометров.
• До 150 м2 — необходимо 3,5–4,5 тысяч кубометров
• До 200 м2 — потребуется 5–6 тысяч кубометров.
• До 300 м2 — необходим резервуар не менее 8–9 тысяч кубометров.

В этом случае будет достаточно 1-2 заправок в год, что позволит сократить расходы на заправку.

Изотермическое хранение сжиженного газа

Вполне возможно изотермическое хранение сжиженного газа. Стоит подчеркнуть, что это самый дорогой метод хранения газа из всех перечисленных. Этот недешевый метод хранения применяют именно в условиях невозможности иных вариантов создания хранилища другого вида вблизи крупных потребителей, но указ на сооружение такого типа хранилища издается лишь в тех случаях, если в районе возле крупных потребителей не представляется возможным создание хранилища другого вида.

Например, возможность создания такого хранилища в районе Санкт-Петербурга сейчас активно рассматривается лучшими специалистами «Газпрома». Более того, газовая промышленность России владеет технологией хранения гелия.

Сам процесс хранения сжиженного природного газа (СПГ) осуществляется только в тех резервуарах, которые имеют низкую температуру и называются изотермическими. При этом возникают трудности, как следствие низкой температуры хранения, малой теплоты испарения СПГ. Применение высокоэффективной теплоизоляции — наилучшее условие длительного и качественного складирования ресурса.

Возможен вариант хранения газа в форме гидратов. Стабилизация обработанного ресурса происходит под действием его выдержки при рабочем давлении в соответствии с температурой -10 °C в течение суток. Гидратная плотность равна 0,9-1,1 г/см3, т.е. это немного превышает плотность льда (0,917 г/см3). Готовый вариант газа из этого ресурса возможен исключительно при его нагревании. Хранение такого газа происходит непосредственно в газгольдерах.

Особенности создания ПХГ

В 95% случаев ПХГ создаются выдавливанием газом воды, остатков нефти из пористых пластов. Таким образом создаются «емкости» для хранения «голубого» топлива.

А самой главной особенностью является то, что применявшийся для выдавливания жидкостей объем газа в дальнейшем не может быть использован для поставки потребителям. Его задача заключается в том, чтобы не допустить возвращения воды, остатков углеводородов на старое место. В противном случае хранилище просто перестанет существовать.

То есть указанный газ является буферным. Его, как правило, бывает не меньше половины от всего объема, закачанного в ПХГ. А в отдельных случаях буферного газа в 3 раза больше, чем того, что можно использовать для поставки потребителям, который называется активным.

Интересно, что количество буферного газа предварительно исчислить невозможно. То есть все проверяется исключительно экспериментальным способом. На что во многих случаях тратятся годы. Но все же, когда полученный результат неудовлетворительный, то буферный газ можно выкачать в полном объеме.

1.1 Классификация подземных хранилищ газа, По режиму работы ПХГ в пористых пластах подразделяются на:

• базисные — для обеспечения сезонной (несколько месяцев) неравномерности газопотребления, характеризующиеся относительно стабильными режимами в сезоне отбора газа;
• пиковые — для обеспечения кратковременной (несколько суток) неравномерности газопотребления, характеризующиеся значительными изменениями суточной производительности в период отбора;
• газгольдерные — для обеспечения кратковременной (несколько суток) неравномерности газопотребления, характеризующиеся кратковременными закачками газа в сезоне отбора;
• стратегические — для образования долгосрочного запаса газа, используемого в исключительных случаях.

Подведем итог

Если участок с высоким уровнем залегания грунтовых вод, потребуется качественная бетонная плита для якорения и можно устанавливать подземный вариант. Последний идеально подходит и для небольших территорий.

Стоимость монтажа подземных конструкций обходится на порядок дешевле, чем последующее обслуживание наземных резервуаров. Организация принудительного испарения газа будет стоить намного дороже.

Для дачных домов, не предполагающих использование газа в зимний период, подойдут наземные модели. Если возникают сложности с выбором конструкции, обратитесь к нам за консультацией, мы поможем подобрать оптимальную модель, учитывая особенности участка.