Газ для населения стал наиболее удобным видом природного топлива, так как он экологичен и не требует специального места для хранения.
Однако, проблема хранения газа является одной из важнейших в газовой промышленности, где технологичкский процесс добычи этого экологически чистого топлива осложняется сезонностью его потребления населением, жилищно - коммунальным хозяйством и разными отраслями экономики.
Проблема хранения газа стала проблемой газовой промышленности, которая решила её способом создания подземных хранилищ газа (ПХГ), позволяющих выравнивать суточные колебания потребления топлива и удовлетворять возрастающий спрос в зимний период.
Потребление газа в России характеризуется такими данными (диаграмма):
Особенно важна роль ПХГ в России с её климатическими особенностями и удалённостью источников ресурсов от конечных потребителей, что потребовало создания не имеющей мировых аналогов Единой системы газоснабжения (ЕСГ) и её неотъемлемой части — системы ПХГ.
Именно подземные хранилища позволяют обеспечивать потребителей природным газом независимо от времени года, колебаний температуры и форс-мажорных обстоятельств.
Зимой действует 25 хранилищ, которые покрывают до четверти суточных ресурсов газа ЕСГ России.
Как известно, газ занимает значительно больший объём, чем твёрдое тело или жидкость, поэтому строить для его хранения герметичные резервуары было бы очень сложно и дорого, если бы в природе не было подходящих условий и мест для этих целей.
Пористые пласты песчаника в земной коре, герметично закупоренные сверху куполом из слоя глины, являются природными ПХГ. В порах песчаника может находиться вода, но могут скапливаться и углеводороды. В процессе создания ПХГ в водоносном слое газ, скапливающийся под глиняной покрышкой, вытесняет воду вниз.
Если в пласте-коллекторе изначально содержались углеводороды, то после их выработки такой коллектор является местом для хранения газа. Герметичность такой структуры уже доказана тем, что в ней в своё время скопились углеводороды.
При создании хранилища часть газа захватывается в пласте-коллекторе, создавая необходимое давление. Такой газ называется буферным, объём которого составляет около половины от всего газа, закачиваемого в хранилище.
Газ, подлежащий извлечению из ПХГ, называется активным или рабочим газом.
Самое большое хранилище в мире — Северо-Ставропольское ПХГ, его объём — 43 млрд кубометров активного газа, которого хватило бы, чтобы покрыть годовое потребление, например, Франции или Нидерландов.
Северо-Ставропольское ПХГ было построено в истощённом газовом месторождении.
Хранилища в истощённом месторождении или водоносном слое отличаются большим объёмом, но небольшой гибкостью. Гораздо быстрее происходят закачка и отбор газа в тех хранилищах, для которых используются пещеры каменной соли, хотя они небольшие по объёму ПХГ.
Соляные пещеры являются идеальными резервуарами по герметичности. В подходящем по высоте пласте каменной соли бурятся скважины, затем в них подаётся вода и вымывается полость необходимого объёма. Соляной купол непроницаем для газа — соль обладает способностью самостоятельно устранять трещины и разломы.
В настоящее время в России имеется два хранилища в отложениях каменной соли — в Калининградской и Волгоградской областях.
Процесс хранения газа включает системный технологический, геологический и экологический контроль за объектом ПХГ.
Закачка газа производится его нагнетанием в искусственную газовую камеру при заданных технологическим проектом показателях.
Из магистрального газопровода газ поступает на площадку очистки от механических примесей, затем на пункт замера и учёта газа, затем в компрессорный цех, где он компримируется и подаётся на газораспределительные пункты (ГРП) по коллекторам. На ГРП общий газовый поток разделяется на технологические линии, к которым подключены шлейфы скважин. Обвязка технологических линий позволяет измерить производительность каждой скважины, температуру и давление газа при закачке.
Отбор газа из подземного хранилища осуществляется по такой же технологическии, как и добыча из газовых месторождений. Отличие лишь в том, что весь активный (товарный) газ отбирается за период от 60 до 180 суток.
Проходя по шлейфам, он поступает на газосборные пункты, где собирается в газосборный коллектор. Из него газ поступает на площадку сепарации для отделения пластовой воды и механических примесей, после чего направляется на площадку очистки и осушки. Очищенный и осушенный газ поступает в магистральные газопроводы.
Можно хранить газ также в сжиженном виде, который доставляют специальные морские суда.
Это самый дорогостоящий из всех способов хранения, но такое решение применяется в тех случаях, когда вблизи крупных потребителей невозможно построить хранилища другого типа.
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 хранения ресурса.
Возможен вариант хранения газа в форме гидратов. Стабилизация обработанного ресурса происходит под действием его выдержки при рабочем давлении в соответствии с температурой -10 градусов 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.
Возможность создания такого хранилища в районе Санкт-Петербурга в настоящее время рассматривается специалистами "Газпрома".
Система подземного хранения газа выполняет следующие функции:
- регулирование неравномерности газопотребления в связи с сезоностью спроса;
- хранение резервов газа на случай аномально холодных зим;
- регулирование неравномерности поставок газа на экспорт;
- 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 страны расположены 27 объектов подземного хранения газа, из которых 8 сооружены в водоносных структурах, 2 в отложениях каменной соли и 18 — в истощённых месторождениях.
В пределах ЕСГ России действует 20 подземных хранилищ газа, из них 14 созданы в истощённых месторождениях - Песчано-Уметское, Елшано-Курдюмское (два объекта хранения), Степновское (два объекта хранения), Кирюшкинское, Аманакское, Дмитриевское, Михайловское, Северо-Ставропольское (два объекта хранения), Краснодарское, Кущёвское, 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 хранилищ созданы в водоносных пластах - Калужское, Щёлковское, Касимовское, Увязовское, Невское, Гатчинское, Удмуртский резервирующий комплекс (два объекта хранения). Кроме того, ведётся строительство в водоносных пластах хранилища газас - Беднодемьяновское.
Калининградское и Волгоградское подземное хранилище газа созданы в отложениях каменной соли.
Мощность ПХГ стран Европы значительно ниже по сравнению с Россией (53,8 лррд кубометров против 67,5 млрд в России), но здесь не учтены мощности Украины, составляющие гораздо более 30 млрд кубометров газа. Россия уступает по этому показателю только США, мощность хранилищ у которых в 2 раза выше.
Таким образом, благодаря ПХГ удаётся маневрировать объёмами добытого и потреблённого газа с учётом переменных факторов, влияющих на его производство и спрос на мировом рынке газа и этим самым влиять на геополитику со стороны ресурсоёмкой России.
Что бы кто ни говорил, а газ, как стратегический ресурс, является одним из самых существенных аспектов влияния России на европейские страны, особенно малые и экономически слабые.
Так что Россия сильна своим газом, которого хватит ещё надолго.
