Лекция 13. ЦЕЛИ ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ ГАЗА.

 

Подземные хранилища газа (ПХГ) обеспечивают в основном сле­дующее.

1. Покрытие сезонной неравномерности газопотребления, связанной с отопительной нагрузкой в зимнее время.

2. Уменьшение капитальных вложений в магистральный га­зопровод и компрессорные станции.

3. Создание условий для ритмичной работы источников газа и сооружений магистральных газопроводов (МГ) с постоянной среднегодовой подачей при коэффициенте использования уста­новленной мощности КС, близком к единице.

4. Создание государственных запасов газа (топлива и сырья для химических заводов) в необходимых районах страны.

5. Сохранение нефтяного газа в новых нефтедобывающих районах и углеводородного конденсата при временной невоз­можности его использования.

6. Увеличение коэффициента нефтеотдачи в старых нефте­добывающих районах в случае создания ПХГ в выработанных нефтяных месторождениях.

7. Создание запасов сырья и топлива для нефтехимических комбинатов и запасов готовой продукции после ее выработки.

8. Уменьшение мощности завода по очистке от H₂S и СО₂ и производству газовой серы.

9. Повышение надежности работы системы дальнего газо­снабжения в целом.

10. Выравнивание колебаний потребления электроэнергии

13.1 Покрытие сезонной  неравномерности  газопотребления

Потребление природного газа потребителями раз­личных групп характеризуется неравномерностью  по временам года (лето, зима), по месяцам, неделям, суткам,  часам суток.

Рисунок 13.1 -  График газопотребления газа городом (заштрихованная площадь — объем газа, подлежащий хранению в подземном хранилище). 1 – суточные колебания; 2 –  месячные колебания; К – коэффициент месячной неравно­мерности газопотребления; Q — расход перекачиваемого газа

Коэффициентом месячной неравномерности   газопотребления   К_ім называется отношение фактиче­ского месячного потребления газа Q_ім к среднемесячному Q_см:

К_ім = Q_ім/ Q_см,                                                                                                        (13.1)

где Q_cм = Q_г/12; Q_г — объем годового потребления газа, м³.

В зимние месяцы коэффициент месячной неравномерности меньше единицы.

Зная коэффициенты месячной неравномерности газопотреб­ления, объем газа, подлежащего хранению Q_a (активный объем), можно определить по формуле

Q_a =                   (13.2)

Или     Q_a =                                                                (13.3)

где К_{iм < l} — коэффициент месячной неравномерности меньше единицы; п — число коэффициентов.

 

13.2 Буферный газ в ПХГ

 

Общий объем газа в подземном хранилище делится на две ча­сти

1)    активный (рабочий) объем, ежегодно закачиваемый и отбираемый из ПХГ

2)    буферный (остаточный) объем, который постоянно нахо­дится в ПХГ во время его эксплуатации.

Буферный газ предназначен для создания в хранилище оп­ределенного давления в конце отбора, при котором обеспечива­ется необходимый дебит газа, получаемого из хранилища, со­блюдаются требования охраны недр и условия транспорта газа в район потребления; для уменьшения продвижения воды в хра­нилище; увеличения дебитов скважин; уменьшения степени сжатия газа на КС.

Объем буферного газа составляет от 60 до 140 % рабочего газа. Объем буферного газа, число эксплуатационных скважин и мощность КС взаимосвязаны.

Объем буферного газа при эксплуатации ПХГ на газонапорном режиме  можно определить из уравнения

Q_б =                                                                       (13.4)

где W_к —постоянный объем перового пространства газонасы­щенного коллектора, м³; —средневзвешенное по объему порового пространства пласта давление в ПХГ в конце периода отбора газа.

Объем буферного газа при эксплуатации ПХГ на упруговодонапорном режиме

Часть газа в конце периода отбора остается в необводненной, другая — в обводненной ча­сти коллектора. Сква­жины на таком подземном хранилище эксплуатируются нa тех­нологическом режиме предельного безводного дебита. Конус подошвенной воды в этом случае занимает устойчивое положе­ние. Для подачи газа потребителю компрессорная станция ча­сто не нужна.

Объем буферного газа можно определить из уравнения

 Q_б =                                                  (13.5)

Где      Q_б =                                                    (13.6)

где Ω_н, Ω_к — соответственно начальный (до начала отбора газа) и конечный необводненный объемы порового пространства ПХГ, м³; _к, _в — средневзвешенные по объему соответственно необводненной и обводненной частей порового пространства пласта приведенные давления, МПа; α_к —коэффициент объем­ной газонасыщенности обводненной зоны, доли единицы;  y = Ω_н,/Ω_к;  Q_a — объем активного газа, м³; р_н — приведенное дав­ление газа в ПХГ до начала отбора газа, МПа.

 

13.3 Технологическая схема отбора и закачки газа в хранилище.

Газ, закачиваемый в подземное хранилище, сжимается комп­рессорами до необходимого давления. В процессе сжатия газ нагревается и загрязняется парами компрессорного масла.

Сконденсированные на забое скважины пары масла обвола­кивают зерна песка, уменьшают сечение поровых каналов и фа­зовую проницаемость для закачиваемого газа. Это в свою оче­редь способствует уменьшению расхода закачиваемого газа и повышению давления нагнетания. Поэтому нагретый газ перед закачкой в скважину охлаждают с целью уменьшения допол­нительных температурных напряжений в фонтанной арматуре, обсадной колонне, цементном камне за колонной, избежания от­рыва цементного камня от колонны и образования трещин в нем, т. е. для сохранения герметичности скважин.

В процессе хранения газ обогащается парами воды. При от­боре с его потоком выносятся взвеси (песчинки, частицы глины, цементного камня и т. д.). Поэтому во многих случаях извле­каемый из хранилища газ очищается от твердых взвесей и осу­шается от влаги.

Рисунок  13.2 - Схема обустройства хранилища газа в пористом резервуаре 1- магистральный газопровод; 2- соединительный газопровод; 3- компрессорная станция; 4- пылеуловители; 5- сепараторы; 6- градирня; 7- угольные адсорберы; 8- фильтры; 9- абсорбционная установка; 10- эксплуатационная скважина; 11,12- сепараторы; 13- штуцер; 14 -расходомер; 15 – коллектор.

Условия расположения ПХГ

ПХГ, как правило, сооружают вблизи трассы магистрального газопровода и потребителей.   Подземные хранилища газа сооружают

-         в истощенных газовых и газоконденсатных месторождениях

-         в истощенных нефтяных месторождениях

-         в водоносных структурах

-         в непроницаемых горных породах

Повышение давления при закачке газа в пласт способствует сокращению сроков строительства ПХГ, уменьшению числа на­гнетательных скважин, увеличению объема хранящегося газа и дебитов скважин, увеличению бескомпрессорного периода подачи, повышению коэффициента нефтеотдачи при ПХГ в выработанных нефтяных пла­стах,  уменьшению мощности КС при отборе газа. Однако при чрезмерном повышении давления возможны различные вредные последствия. 

Максимально допустимое давление в подземном хранилище зависит от:

-         глубины залегания пласта и размеров площади га­зоносности;

-         объемной массы пород над площадью газоносности;

-         структурных и тектонических особенностей пласта, его кровли, а также пластов над кровлей;

-         прочности, плотности и пластич­ности кровли пласта.

Создание ПХГ обычно происходит без осложнений при пре­вышении нормального гидростатического давления в 1,54 раза. Верхним пределом давления в некоторых случаях считается гор­ное давление на глубине залегания хранилища.

 

Осн: 1[271-280], 2[428-438].

Доп: 6[217-219]

 

 

Контрольные вопросы:

1.     Каковы цели подземного хранения газа?

2.     Что такое «активный газ»?

3.     Что такое «буферный газ»?

4.     От чего зависит объем буферного газа?

5.     Объясните, как осуществляют закачку газа в ПХГ и отбор газа?

6.     Как определить максимально допустимое давление в ПХГ?