Накопление газа в последнем участке магистрального газопровода

Часть магистрального газопровода, примыкающая к крупному потребителю-городу, называется последним (конечным) участком. Отличительная особенность этого участка заключается в том, что в нем может накапливаться газ под высоким давлением в периоды минимальных расходов. Газгольдерная способность последнего уча­стка отличает его от других, промежуточных участков магистраль­ного газопровода, в которых расход газа одинаков в начале и в конце участка. В последнем же участке расход газа неизменен только в его начале, а в конце он переменный и равен расходу газа в городе, потребляющем в дневное время больше газа, чем в ночное. В ночные часы после заполнения газгольдерного парка начинается накапли­вание газа в последнем участке при соответствующем повышении в нем давления. Если в дневное время в процессе расхода в конце участка давление резко снижается, достигая 1—1,5 МПа (10— 15 кгс/см²), то в ночное время при отсутствии расхода происхо­дит накапливание газа и давление повышается до расчетного, т.е. достигает давления, развиваемого компрессорной станцией 5— 10 МПа (50—100 кгс/см²). Последний участок магистрального газо­провода может работать как с присоединенным газгольдерным парком в конце, так и без него. В последнем случае для вмеще­ния необходимого дополнительного объема принимают увеличен­ные размеры последнего участка и этим самым экономят сред­ства на сооружение газгольдерного парка. Поскольку увеличе­ние диаметра последнего участка магистрального газопровода, в свою очередь, связано с повышенным расходом стали и увеличен­ной стоимостью строительства, для выбора наиболее экономичного варианта производят технико-экономическое сравнение с учетом данных об общем расходе газа городом и графика суточного по­требления.

 

Подземные хранилища

Подземные хранилища природного газа предназначаются глав­ным образом для покрытия сезонных пиков газопотребления, т. е. компенсации неравномерности потребления. По этой причине хра­нилища, как правило, сооружают вблизи трассы магистрального газопровода и потребляющих центров, крупных промышленных городов. Подземные газохранилища по состоянию среды и по методу сооружения подразделяются на хранилища в пористых пластах и хранилища в непроницаемых горных выработках (полые резер­вуары). К пористым относятся хранилища, созданные в истощенных или частично выработанных газовых и газоконденсатных месторо­ждениях, в выработанных нефтяных месторождениях и в ловушках водонасыщенных коллекторов (пластов). К полым резервуарам относятся хранилища, созданные в полостях горных пород и в отло­жениях каменной соли. Хранилища, созданные в истощенных нефтя­ных и газовых месторождениях, относятся к наиболее распростра­ненным аккумуляторам газа. Принцип устройства этих хранилищ основан на закачке газа непосредственно в истощенный газоносный или нефтеносный пласт через существующие или дополнительно сооружаемые скважины. В большинстве случаев опыт эксплуата­ции истощенного или выработан­ного газового, газоконденсатного или нефтяного месторождения дает необходимый материал, характеризующий геологические и физические параметры пласта-коллек­тора, включая данные о герметичности кровли, геометрических размерах, объемах возможных закачек газа, а также об изменении давлений и дебитов скважин.

 

Рис. 67. Схемы подземных хранилищ природного газа:

а — хранилище в выработанном нефтяном пласте; б — хранилище в куполообразной ловушке в водонапорной пластовой системе; ГНК — газо-нефтяной контакт; ВНК — водо-нефтяной контакт; ГВК — газо-водяной контакт; КС — компрессорная станция; П — потребитель; h — высота пласта или ловушки;

 

Иногда в районах крупных центров газопотребления могут не оказаться выработанные газовые или нефтяные залежи, пригодные для создания подземного хранилища, однако в геологическом разрезе пород этих районов часто имеются водонасыщенные пласты, в ловушках которых можно создать под­земные хранилища газа. Хранилища, созданные в водоносных пластах, образуются за счет вытеснения из пористого водоносного пласта жидкости (воды). Перед устройством хранилища ведут иссле­дования и пробные закачки газа для оценки параметров пласта и свойств насыщающих его жидкостей и газа, а также для получения данных о технологическом режиме работы скважин. С этой целью используют существующие скважины или бурят новые. Обычно скважины подземных хранилищ периодически выполняют функции нагнетательных и эксплуатационных скважин. На рис. 67 пока­заны схемы подземных хранилищ газа, образованных в вырабо­танном нефтяном пласте (а) и в ловушке (б), представляющей собой верхнюю часть, т. е. купол пласта. Максимально допустимое давле­ние газа в подземном хранилище зависит от глубины залегания пласта, его массы, структуры и размеров площади газоносности. Для закачки газа в хранилища, как правило, строят компрессорные станции с давлением до 15 МПа (150 кгс/см²). Характерная особен­ность эксплуатации подземных хранилищ газа — цикличность их работы, которая выражается в смене процессов закачки и отбора газа. В процессе закачки происходит заполнение пласта-коллектора и создание общего объема газохранилища, подразделяемого на ак­тивный и буферный объемы газа. Буферный объем — это мини­мально необходимое количество неизвлекаемого газа в пластовых условиях, которое обусловливает цикличность эксплуатации храни­лища. Активный же объем является оборотным, участвующим в про­цессе закачки и отбора. Объем буферного остаточного газа соста­вляет 60—140% рабочего (активного) газа, с учетом создания в хра­нилище определенного давления в конце отбора газа при соответ­ствующем дебите скважин. Газ закачивают в весенне-летний период_т когда потребность в нем значительно ниже, чем зимой. Зимой хра­нилища работают на отбор. Эксплуатация газохранилищ произво­дится с учетом гидрогеологических условий пласта-коллектора, запа­сов газа в хранилище и неравномерности газопотребления системы газопроводов. На рис. 68 показана схема одного из характерных газохранилищ в водонасыщенном пласте. Для выравнивания пико­вых нагрузок в районе какого-либо крупного города в отдельные дни из такого хранилища может отбираться до 15 млн. м³ газа в сутки. Хранилище расположено на глубине 880 м, где пласт водоносного песчаника образует купол. Газ под давлением 7—13 МПа (70— 130 кгс/см²) закачивают в этот купол, его утечка предотвращается сверху и снизу пластами плотной глины, а с боков вытесненной во­дой. «Газовый пузырь» как бы «плавает» в куполе. В состав со­оружений хранилища входит два компрессорных цеха с 20 ма­шинами — газомоторными компрессорами марки 10ГК, блок очистки газа от механических примесей и масла, газораспределительный пункт (ГРП) и эксплуатационные скважины. Закачка газа в хра­нилище осуществляется из магистрального газопровода по газо­проводу — отводу с давлением 2,5—3,6 МПа (25—36 кгс/см²). Газ направляется на прием компрессоров для компримирования в две ступени после того, как он предварительно пройдет очистку от взве­шенных твердых частиц и капельной влаги в вертикальных масля­ных пылеуловителях. После компрессоров газ поступает на уста­новку по очистке газа от компрессорного масла, и пройдя через ступени очистки (в циклонных сепараторах для горючего и охла­жденного газа, в угольных абсорберах и керамических фильтрах), направляется по газосборному коллектору на газораспределительный пункт, где осуществляется распределение его потока по скважинам и замер количества газа, закачиваемого через каждую эксплуата­ционную скважину. Отбор газа осуществляется через эти же сква­жины. Газ по индивидуальным шлейфам подается на ГРП, где заме­ряется и после осушки направляется в магистральный газопровод. Осушка газа осуществляется при помощи диэтиленгликоля, который впрыскивается автоматически, а после использования улавливается в сепараторах и подается на регенерацию. Блок осушки газа состоит из котельной, контакторов, выпарной колонны, холодильниковиспарителей и насосной.

К хранилищам газа в полостях горных пород относятся такие, которые создаются в горных выработках — в искусственно создан­ных шахтах, тоннелях и специально выработанных кавернах, а также в естественных пустотах горных пород — пещерах. Хранилища в имеющихся искусственных выработках не требуют затрат на созда­ние каверн, но практически используются редко из-за сложности герметизации объема и небольшой распространенности таких выра­боток.

Специальные горные выработки для хранения газа делают в легко разрабатываемых, но малопроницаемых породах, например в плот­ных глинах, известняках, каменной соли, гипсе, мергеле и других отложениях. Разработку ведут в зависимости от характера, свой­ства породы и ее глубины залегания — механическим путем, мето­дом взрыва или путем размыва. Наиболее широкое применение получили хранилища в отложениях каменной соли, осуществля­емые методом размыва. Объем таких хранилищ-полостей достигает 200 тыс. м³.