ИТС 46-2017 Сокращение выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов)

     2.1.6 Подземное хранение газа

Для выравнивания неравномерности в сезонном потреблении газа широкое распространение получило его хранение в подземных коллекторах. Этот способ хранения более целесообразен по сравнению с альтернативными вариантами, из-за меньших капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Для подземного хранения газа могут быть использованы различные подземные коллекторы.

Наиболее освоено хранение газа в истощенных нефтяных и газовых пластах. Преимуществом является: существование скважин, которые могут быть использованы (как инжекционные и эксплуатационные), изученность строения и свойств (мощность, пористость, проницаемость, возможные пути миграции, кривые изменения давления и т.п.) геологических формаций, включая скважинные параметры.

Хранение газа может быть осуществлено в пластах-коллекторах, насыщенных водой, однако этот метод хранения имеет чрезвычайно малое число апробаций. Для хранения газа в водоносном пласте закачку газа в пласт можно осуществить только в том случае, если вода оттесняется от нагнетательной скважины. В пластах, имеющих большой объем и значительное распространение по площади (артезианских бассейнах), вода оттесняется по пласту. Однако в линзовидных коллекторах условия для оттеснения воды по пласту могут быть весьма затруднены. Следовательно, в этом случае, необходимо учитывать гидродинамические свойств пласта, выбранного для хранения газа.

На освоенных подземных хранилищах коллекторами в большинстве случаев служат песчаники.

Площади, занимаемые хранилищами, колеблются в пределах 20-3200 га, мощность коллекторов - 3-100 м и более.

Одним из важных факторов, определяющих эффективность подземного хранения газа, является давление газа в хранилище.

Нижним пределом давления газа в хранилищах является давление, при дальнейшем понижении которого коллектор не будет отдавать газ. За максимальное давление в газохранилищах обычно принимают первоначальное давление в месторождении. Известны, однако, случаи, когда пластовое давление было выше первоначального и при этом не наблюдалось вредных последствий ни в скважинах, ни в пласте.

Давление газа в коллекторе обычно близко к гидростатическому, соответствующему глубине его формирования. Пользуясь этой закономерностью, можно прогнозировать верхний предел давления.

При эксплуатации подземных газохранилищ руководствуются правилом равной добычи на 1 бар понижения давления в хранилище. Эта величина устанавливается для каждого подземного хранилища.

При первоначальной закачке газа в подземное хранилище устанавливают соотношение объем - давление.

При использовании истощенного нефтяного или газового месторождения в качестве подземного хранилища на этапе инженерных изысканий проводят геохимическую съемку (по метану, углекислому газу и (или) гелию) для определения миграций газа.

При эксплуатации хранилища систематически учитывают количество нагнетаемого и извлекаемого газа, чтобы во время обнаружить его утечку. Потери газа могут происходить при утечке через сепараторы у скважин при транспорте газа потребителям (в трубопроводах и компрессорных станциях), при бурении и ремонте скважин, при очистке газа и т.д. Следует учитывать, что расхождение между количеством закачанного газа и количеством отобранного газа может быть следствием неточности измерений.

Прежде чем закачивать газ в подземное хранилище, его подготавливают к закачке путем полной очистки газа от механических примесей (пыли), тяжелых (бензиновых) углеводородов, которые могут конденсироваться в порах пласта, в очистке от компрессорного масла и в осушке газа.

Для очистки от пыли перед компрессорами газ пропускают через специальные скрубберы. Очистка от тяжелых углеводородов осуществляют на отбензинивающих установках. Важное значение имеет очистка газа от компрессорного масла.

Необходимость очистки природного газа, закачиваемого в песчаные коллекторы, от компрессорного масла подтверждается опытом применения вторичных методов добычи нефти.

Если содержание влаги в газе близко к равновесному или превышает его, то для исключения образования газогидратов выполняют осушку газа. При наличии соленой воды в порах пласта закачиваемый чрезмерно сухой газ может спровоцировать обезвоживание соли с одновременной ее кристаллизацией в порах, что также сокращает объем пор. Поэтому осушку газа осуществляют после тщательного исследования пластовых условий хранения газа (температуры, давления, наличия воды и свойств воды), условий движения газа в скважине и газопроводах.

Особенно тщательное исследование проводят при наличии в газе пропана, поскольку пропан является наиболее энергичным гидратообразователем из метанового ряда углеводородов.

При изучении объекта, намеченного в качестве хранилища, изучают: разрезы пород; коллекторские свойства пластов; газо- и водонепроницаемость пород, подстилающих и перекрывающих пласт-хранилище; а также структурные условия залегания и гидрогеология пласта-хранилища. При построении геологического разреза геологи идентифицируют породы в полевых условиях; определяют их мощности, детально описывают наличие прослоев. При изучении коллекторских свойств изучают механические характеристики грунтов в лабораторных условиях (пористость, проницаемость, литологический состав, твердость).

Свойства пород изучают по кернам, каротажным данным и опытным откачкам.

Пласты для подземного хранения газа выбирают таким образом, чтобы покрывающими и подстилающими породами были глинистые упоры, выдержанные по площади. Известняки и мергели в качестве покрышек нежелательны.

Выявляют структурные условия залегания пласта, составляют карту пласта-хранилища с указанием наивысшей точки структуры и ее амплитуды. При изучении гидрогеологии пластов, предназначаемых для хранения газа, определяют напор пластовых вод, изменение напора по площади, динамику пластовых вод и их химический состав. Во избежание образования сероводорода желательно, чтобы пластовая вода была с минимальным содержанием сульфат-ионов.

При проектировании под газохранилище водоносных горизонтов, кроме детального изучения геологических условий, необходимы пробные закачки.

При подземном хранении газа соблюдают следующие условия:

- абсолютная замкнутость структуры, отсутствие путей для утечки газа из залежи;

- соответствующая конструкция скважин со сплошной цементацией пород выше коллектора-газохранилища;

- получение полного геологического разреза из скважин для определения возможного изменения пористости и проницаемости породы коллектора-газохранилища; если подобные изменения отмечены, количество введенного и извлеченного газа тщательно регулируют для того, чтобы предотвратить подтягивание языков воды;

- непрерывный контроль за положением контакта газ-вода в различных точках хранилища (контроль за скоростью потока и поддержание ее) для предотвращения образования конусов воды.