25.Хранение газов.

В качестве наземных хранилищ газа применяются газ­гольдеры различных типов. В зависимости от рабочего давления различают газгольдеры низкого и высокого давления.

Газгольдеры низкого давления имеют избыточное давление 400—500 мм вод. ст. (или 0.004—0,005 МПа). Газгольдеры высокого давления рассчитаны на давление 0,07—3,0 МПа и выше.

Обычно газгольдеры низкого давления имеют пере­менный объем и постоянное давление, а газгольдеры высокого давления—постоянный геометрический объем и переменное давление. Газгольдеры низкого давления (переменного объема) в основном применяются в каче­стве промежуточных хранилищ технологического газа на химических и нефтехимических заводах.

В системах городского газоснабжения используются преимущественно газгольдеры высокого давления. Это объясняется тем, что для снижения расхода металла на строительство газораспределительных сетей избыточное давление в них поддерживается на уровне 0.2—0,3 МПа. Поэтому газгольдеры, предназначенные для снятия су­точной неравномерности газопотреблення, должны быть рассчитаны на достаточно высокое давление, чтобы можно было от них питать городскую газораспредели­тельную сеть и в то же время расходовать на их соору­жение меньше металла.

По своей форме газгольдеры высокого давления (ГВД) делятся на цилиндрические (горизонтальные и вертикальные) и сферические.

Природный газ под высоким давлением можно хранить в стальных трубах. При высоких давлениях реаль­ные газы сжимаются больше, чем при умеренных.

Поэтому наиболее выгодно хранить природный газ, состоящий в основном из метана, в трубах под давле­нием от 12.0 до 18,0 МПа.

Для сооружения такого хранилища применяются тру­бы достаточного диаметра, способные выдержать высо­кое давление (до 16,0 МПа), к которым привариваются сферические днища. Множество этих труб укладывают рядами в горизонтальном положении под землей на глу­бине значительно ниже глубины промерзания грунта. Трубы-хранилища заполняются газом при помощи ком­прессоров высокого давления соответствующей произ­водительности. На линии выдачи газа и трубного газ­гольдера устанавливают регуляторы для трехступенча­того снижения давления. После первого и второго регу­ляторов давления устанавливают теплообменники для подогрева газа, охлаждающегося при расширении в результате дроссель-эффекта. Начальные затраты на сооружение трубчатых газгольдеров невелики. Кроме того, они не подвержены атмосферным воздействиям, ,хорошо замаскированы и легко ремонтируются. Однако для этого способа хранения газа требуются значитель­ные эксплуатационные затраты на содержание компрес­сорной станции и редукционной установки.

ПОДЗЕМНОЕ ХРАНЕНИЕ ГАЗА

Подземное хранение газа является основным средст­вом аккумулирований значительных объемов газа и ре­гулирования его подачи в соответствии с сезонной не­равномерностью потребления. Наилучшими аккумулято­рами газа с экономической точки зрения служат храни­лища, создаваемые в истощенных газовых и нефтяных месторождениях. Это объясняется тем, что газовая (или нефтяная) залежь обычно полностью разведана, имеются сведения а площади газоносности (нефтеносности), мощности и параметрах пласта-коллектора, степени герметичности покрышки, добытых объемах газа и жидкостей, начальном пластовом давлении и темпера­туре, режиме эксплуатации скважин и т. д.

Кроме того, на месторождении пробурено определен­ное число эксплуатационных скважин, а также построе­ны промысловые объекты, которые в дальнейшем можно использовать для целей подземного хранения газа.

Сооружение подземного хранилища газа в истощен­ном месторождении обычно выполняется в два этапа. На первом осуществляется промышленное заполнение хранилища газом, на втором — циклическая эксплуата­ция .хранилища. При этом циклическая эксплуатация хранилища, продолжаемая неограниченно долгое время, включает в себя два многократно повторяющихся цикла: отбор газа из хранилища в период пиковых нагрузок и закачку газа в хранилище в период провалов потреб­ления.

Подземные хранилища газа, создаваемые в водонос­ных пластах образуются за счет вытеснения из пор поро­ды жидкости и накопления газа под непроницаемой покрышкой. Пласт, в котором создается хранилище, должен быть представлен достаточно проницаемым и протяженным коллектором и иметь структурную форму, при которой находящийся в нем газ, всплывая, занимал бы стабильный во времени объем.

Для создания подземных хранилищ газа наиболее пригодны «открытые» геологические ловушки, представ­ленные хорошо выраженными куполовидными поднятия­ми (антиклиналями), недалеко от которых имеется область питания или стока. Такие хранилища обычно сооружаются путем оттеснения воды на периферию пласта-коллектора за счет упругих свойств жидкости и горной породы. Если нет области стока, то объем водо­напорной системы пласта должен, превосходить объем хранилища в несколько сотен раз. В противном случае заполнение хранилища газом за счет упругости системы будет затруднено. В последнее время проводятся опыт­но-промышленные работы, направленные на создание хранилищ газа в условиях отсутствия естественных ло­вушек и в так называемых «замкнутых» ловушках, в которых воду на периферию пласта оттеснить не удается и необходимо отбирать ее через специальные разгру­зочные скважины. Число последних может быть значи­тельным, что увеличивает капитальные вложения на сооружение и эксплуатацию хранилища.

Один из важных вопросов сооружения подземного газохранилища — определение экономически выгодного расстояния от него до мест газопотребления. чтобы из­бежать строительства дополнительных газовых комму­никаций большой протяженности. Возможны два вари­анта размещения подземных хранилищ, каждый из кото­рых имеет свои преимущества и недостатки. По первому варианту подземное хранилище сооружается в конце магистрального газопровода вблизи от центра газопотребления. В этом случае магистральный газопровод весь год будет работать с неизменной загрузкой, т. е. с проектной производительностью, что будет удешевлять перекачку газа. Однако для закачки газа в хранилище необходимо построить свою компрессорную станцию, которая должна работать периодически в соответствии с сезонной неравномерностью газопотребления.

По второму варианту подземное хранилище разме­щается на трассе магистрального газопровода, причем чем больше его длина, тем дальше может находиться хранилище от района потребления газа. Самый благо-приятный случай, когда подземное хранилище находится в районе последней компрессорной станции газопровода. При этом хозяйство КС подземного хранилища может совмещаться с КС магистрального газопровода. Ясно, что во втором варианте последний участок магистраль­ного газопровода будет иметь неравномерную нагрузку, вследствие чего его диаметр должен рассчитываться на максимальную пропускную способность самого холодно­го зимнего месяца. Тот или иной вариант размещения выбирается на основе сравнения технико-экономических показателей сооружения как самого хранилища, так и соединяющих и отводящих газопроводов, последней КС и последнего участка магистрального газопровода.