Fonctionnement des stockages souterrains de gaz : méthodes adaptées pour stocker le gaz naturel

Il semblerait que la connaissance de la manière dont sont conçues les installations de stockage souterrain de gaz n’ait aucune signification pratique pour l’utilisateur moyen.Mais l’humanité est trop dépendante du carburant « bleu » et nous voulons vraiment être sûrs qu’il n’y aura jamais d’interruption de son approvisionnement. N'est-ce pas vrai ?

Et chaque compatriote peut être rassuré par les informations sur les installations de stockage de gaz souterraines (UGS) : tant qu'elles sont pleines, il n'y aura aucun problème d'approvisionnement en gaz. Apprenez-en davantage sur la structure et les fonctionnalités de stockage dans notre article.

Construction d'installations de stockage souterrain de gaz

Si les propriétaires de maisons privées utilisent du gaz pour stocker du gaz pour les besoins domestiques réservoirs de gaz, alors à l'échelle nationale, nous parlons d'options de stockage complètement différentes. Ainsi, officiellement, les stockages souterrains de gaz sont des complexes d'ouvrages d'art qui servent à l'injection, au stockage et au retrait du combustible « bleu ». Ils sont constitués de composants aériens et souterrains.

À sol se rapporter:

• point de distribution de gaz, qui sert à répartir le flux de gaz dans plusieurs processus technologiques ;
• atelier de compresseursoù le carburant est préparé (en augmentant la pression) pour être injecté dans les puits ;
• Usines de purification de gaz.

Souterrain Les composants UGS sont : les puits, les chantiers, les réservoirs. Et le dernier point (conteneurs) est le plus intéressant - la manière dont le stockage du gaz lui-même est organisé dépend de l'endroit où le carburant « bleu » est stocké.

Les installations de stockage souterraines modernes de gaz ressemblent en apparence aux grandes usines. Puisque pour assurer l’injection/l’élimination du carburant, il est nécessaire d’utiliser un compresseur puissant, un équipement de nettoyage et d’autres équipements. Qui est servi par des centaines, voire des milliers de spécialistes

Examen des réservoirs de stockage de gaz

Avec le même poids, le gaz occupe des surfaces beaucoup plus grandes que n’importe quel solide. Et comme il est utilisé en grande quantité, les mêmes conteneurs sont nécessaires pour le stocker.

De plus, les experts ont abandonné le stockage du gaz dans des réservoirs artificiels en surface il y a un siècle.

La raison est que cela nécessiterait :

• occuper de vastes zones de la planète avec des complexes de stockage de carburant « bleu » à basse pression ;
• utiliser des réservoirs de gaz à haute pression coûteux et explosifs.

De ce fait, afin de neutraliser les aspects négatifs évoqués ci-dessus, le choix a été fait en faveur des stockages souterrains, ceux-ci étant considérés comme des conteneurs situés à une profondeur importante. Ce qui, dans la plupart des cas, varie de 300 à 1 000 mètres. Et vous pouvez y stocker du carburant dans des réservoirs créés par la nature.

Au total, les ingénieurs ont appris à utiliser avec succès 7 types de réservoirs de stockage de gaz naturel :

• formé dans des formations poreuses saturées d'eau;
• conservés après la production d'hydrates de carbone, nommément gaz, pétrole;
• formé dans les gisements de sel gemme;
• créé dans les chantiers des mines;
• créé dans des roches durables du pergélisol;
• avec une coquille de glace à basse température ;
• formé après des explosions atomiques souterraines.

Bien qu'il existe de nombreuses options, seules les 4 premières méthodes de stockage de gaz diffèrent par leur aspect pratique.Les autres options de réservoirs ne conviennent qu'en théorie.

Le stockage souterrain de gaz de Stavropol Nord est le plus grand au monde et les réserves de gaz qui y sont stockées sont capables de satisfaire la demande annuelle en combustible d'un pays aussi grand que la France. Puisque la zone de stockage atteint 680 km²

La raison pour laquelle les trois options restantes ne sont pas pratiques est la suivante :

• Le gaz peut être stocké dans des roches gelées, comme en témoignent plusieurs installations de stockage existantes dans les régions du nord de la planète. Mais leurs volumes sont extrêmement insignifiants et n'ont donc aucune signification industrielle aujourd'hui.
• Les conteneurs formés par des explosions nucléaires souterraines sont tout à fait adaptés au stockage d'importantes réserves de gaz, ce qui a déjà été prouvé expérimentalement. Mais le fait est que des armes puissantes ont été testées loin des lieux où vivaient les gens. Par conséquent, il n’y a généralement ni consommateurs ni services publics.

En conséquence, ces types de conteneurs sont tout simplement impropres à l’utilisation.

Bien que les installations de stockage souterraines de gaz soient appelées installations de stockage, en réalité, la conservation du gaz n'est pas leur tâche principale. Puisque ce qu’ils contiennent est principalement utilisé pour atténuer les inégalités de consommation. Qui peut être quotidien, hebdomadaire, saisonnier. Ce n'est qu'en dernier recours que les installations UGS sont créées pour atténuer les conséquences de circonstances de force majeure.

Ensuite, nous examinerons plus en détail chacune des options de stockage souterrain du gaz.

Option n°1 – stockage dans des formations saturées d’eau

Les installations de stockage dans des formations saturées d'eau sont conçues pour compenser les effets des irrégularités saisonnières de l'utilisation du gaz. Et aussi pour créer des réserves stratégiques.

Une caractéristique importante de la conception de telles installations de stockage est la participation humaine minimale - le plus souvent au stade de la création des puits nécessaires à l'injection de gaz.

La carte de la Russie montre que les installations de stockage souterraines de gaz sont situées à proximité des principaux gazoducs et des grandes zones peuplées. Et ce n'est pas un hasard, puisque les installations de stockage sont conçues pour assurer la stabilité de la consommation de gaz, pour laquelle elles doivent être à proximité immédiate de gros objets.

Ces conteneurs sont recherchés dans les formations artésiennes. Des installations de stockage de gaz sont créées là où la structure rocheuse est perméable et poreuse. Le liquide restant est éliminé par un gaz qui le comprime puis l'expulse.

Les soi-disant réservoirs de stockage de carburant eux-mêmes ne le sont pas réellement. Plus précisément, ils ne sont pas du tout là - ils servent d'espace de stockage vides dans les couches poreuses. Et toute la procédure de création d'un stockage de gaz consiste à déplacer une partie de l'eau vers la périphérie. Ils le font afin de créer de l’espace pour le carburant « bleu ».

La procédure décrite ci-dessus ne peut être menée à bien que si un certain nombre de facteurs y contribuent :

• La couche perméable poreuse est recouverte d'un dôme (chapeau) de roches imperméables aux gaz, qui sont généralement des argiles comprimées.
• L'aquifère s'étend à partir des limites de l'installation de stockage sur des dizaines de kilomètres. Et c’est encore mieux s’il a accès à la surface. Tout ce qui précède permet au gaz d’évacuer avec succès l’eau de la formation.
• La longueur du dôme est suffisante pour permettre de stocker des volumes importants de gaz.
• La porosité et la perméabilité de la roche assurent une capacité de gaz acceptable et la capacité de le libérer lors du développement.

Si au moins une des conditions n’est pas remplie, il sera alors impossible de créer un stockage souterrain.

Le principe de fonctionnement des installations de stockage souterraines modernes est simple. Les caractéristiques peuvent être examinées à l’aide de l’exemple des grandes installations de stockage souterrain de gaz utilisées pour lisser les irrégularités saisonnières.

Ainsi, généralement pendant la saison chaude, la quantité de gaz requise y est pompée. Ce qui ne commence à être supprimé qu'avec le début de la saison de chauffage. De plus, ce n'est pas une énorme quantité de gaz qui est envoyée dans la conduite principale, mais une quantité moyenne, connue grâce à l'expérience d'exploitation des hivers passés.

Et si soudainement la température chute brusquement et que la consommation quotidienne devient d'un ordre de grandeur plus élevée, une grande installation souterraine de stockage de gaz n'augmentera toujours pas le volume des retraits. Et la pénurie sera comblée par de petits stockages destinés à lisser la consommation quotidienne et hebdomadaire. La raison en est qu’il est plus facile et plus rapide de faire une sélection parmi eux.

Les conteneurs d'une superficie de plusieurs kilomètres carrés sont considérés comme optimaux. Avec une différence de hauteur entre le bas et le haut du dôme de 10 à 15 mètres

L'avantage des installations UGS dans les formations saturées en eau est leur capacité importante. Un inconvénient est que les géologues, lorsqu'ils étudient les caractéristiques de l'aquifère, peuvent ne pas identifier ou prendre en compte certains facteurs importants. En conséquence, le stockage sera inutilisable.

Et le pire, c'est que cela se révèle souvent après d'énormes investissements dans la construction d'infrastructures aériennes et souterraines. Très souvent, il existe également des problèmes moins importants, dont l'exploitation d'installations souterraines de stockage de gaz dans des roches saturées d'eau s'accompagne de coûts imprévus importants.

Option n°2 – conteneurs après la production d'hydrocarbures

Les complexes techniques appartenant à ce type servent à lisser les fluctuations saisonnières de la consommation de carburant « bleu ». Et aussi pour créer des réserves stratégiques.

Les installations de stockage souterraines sont recherchées car leur création et leur exploitation sont les plus rentables économiquement. Et d'énormes réservoirs de gaz aériens (montrés sur la photo) sont utilisés s'il n'est pas possible d'utiliser les principaux gazoducs provenant des installations de stockage de gaz souterraines. De plus, les conteneurs présentés sur la photo ne stockent généralement que du gaz liquéfié.

La conception des installations de stockage de ce type est la même que dans le cas d'analogues créés dans des formations saturées d'eau. Autrement dit, le carburant est stocké dans les vides des roches poreuses.

Les installations UGS créées dans les roches où se trouvaient autrefois les hydrocarbures sont les plus abondantes au monde. Ainsi, leur nombre atteint 70 %, ce qui s'explique par un certain nombre d'avantages.

Ceux-ci comprennent : une capacité importante et des économies sur les investissements en capital dans l'exploration, la création d'infrastructures ou au moins une partie de celles-ci, le forage - la production de pétrole et de gaz a déjà été réalisée sur le site de création de telles installations de stockage souterrain de gaz.

Il faut comprendre que les réservoirs de gaz enterrés ne sont pas des installations de stockage souterraines. Puisqu’ils sont conçus pour résoudre des problèmes complètement différents. Et ils finissent sous terre uniquement pour rendre l'évaporation du gaz liquéfié plus efficace en cas de fortes gelées. Et sans aucun frais. Et aussi le placement souterrain conditionnel des réservoirs de gaz vous permet d'économiser de l'espace utile quelque part sur votre terrain personnel

Mais les conteneurs conservés après la production d’hydrocarbures ne peuvent pas être qualifiés d’idéals.

Ils présentent de nombreux inconvénients :

• problèmes d'étanchéité des anciens puits - cela est particulièrement vrai pour les anciens gisements de pétrole ;
• porosité insuffisante, perméabilité des roches ;
• mélanger du gaz avec des résidus pétroliers - ce qui entraîne parfois des pertes importantes, puisque le mélange obtenu ne peut plus être utilisé.

De plus, le gaz développe souvent une impureté dangereuse sous forme de sulfure d’hydrogène dans les champs de pétrole. Ce qui est nocif pour la santé humaine et détruit également toutes sortes de structures en acier, même celles liées à l'acier inoxydable.

L'exploitation d'installations de stockage souterraines de gaz basées sur des zones de gisements d'hydrocarbures épuisés est possible du fait que le gaz, une fois injecté, déplace le pétrole restant de la formation souhaitée. De plus, comme l'eau, elle a un effet de compressibilité et de mobilité, ce qui facilite la tâche d'agencement du récipient. Parfois, le pétrole sous pression de gaz n'est pas enfoncé dans la roche, mais monte vers le haut, ce qui devient une source de profit supplémentaire.

Option n°3 – réservoirs dans des gisements de sel gemme

De tels conteneurs de gaz servent à atténuer les irrégularités quotidiennes et hebdomadaires de son utilisation, et participent également au nivellement de celle saisonnière. En outre, les installations de stockage dans les formations salines remplissent avec succès le rôle de source de secours pour les consommateurs importants.

Il n’existe que deux façons courantes de stocker le gaz sous terre. À savoir, dans des couches poreuses perméables et des cavernes emportées par les dépôts de sel. La première option est utilisée lorsque vous devez créer un grand stockage, la seconde - uniquement pour résoudre des problèmes locaux.

Les installations UGS spécifiées sont créées en éliminant une partie des dépôts de sel afin de créer une cavité de la taille requise. À cette fin, plusieurs puits sont initialement forés, à travers lesquels l'eau est fournie pendant une longue période.

Bien que la procédure décrite soit longue et coûteuse, elle est rentable puisque le gaz naturel injecté est stocké sans pertes. La raison en est que les grottes de sel sont hermétiques. De plus, ils ont pour effet auto-guérison — Les fissures tectoniques et autres sont rapidement envahies par des dépôts de sel.

L’avantage de la construction de telles installations de stockage souterrain de gaz réside dans le fait que le volume de combustible requis est soutiré pratiquement sans restriction de vitesse. Ce qui est plusieurs fois plus élevé que lorsque l’on effectue les mêmes opérations dans des conteneurs d’autres types. Un autre avantage important des installations UGS construites dans des grottes de sel est le pourcentage élevé d'extraction de gaz - l'un des plus élevés parmi tous ses types.

La roche destinée au stockage du gaz doit être comme indiqué sur la photo. C'est-à-dire qu'ils sont perméables et disposent de suffisamment d'espace pour accueillir un grand volume de carburant. De plus, la structure de la formation doit permettre un déplacement facile des résidus d'eau et d'huile.

Mais le nombre de cavernes dans les couches de sel ne dépasse pas 2 % du nombre total d'installations de stockage.

Cet indicateur est affecté par un certain nombre d'aspects négatifs :

• Présence d'énormes quantités d'eau salée après avoir lavé les grottes pour économiser du gaz. En conséquence, s’il n’y a pas de mer à proximité ou au moins d’usines de traitement du sel, il n’y a nulle part où mettre le liquide. Quelle est la principale raison de la faible quantité de ce type d’UGS ?
• Réduction du volume utile pendant le fonctionnement. Ce phénomène est causé par l’évaporation du sel dans les endroits où la pression est plus élevée et par l’accumulation là où elle est plus faible.
• L'apparition d'impuretés dans le gaz, qui deviennent souvent les restes du liquide précédemment utilisé pour laver la grotte.
• Volumes mineurs, ce qui ne permet pas de créer des réserves en quantité suffisante.

En conséquence, les installations de stockage de sel ne sont généralement utilisées que lorsqu'il n'est pas possible d'utiliser les types de conteneurs énumérés ci-dessus.

Option #4 - UGS dans les chantiers miniers

Leurs volumes sont insignifiants. Néanmoins, les Suédois et les Norvégiens stockent une partie de leurs réserves stratégiques de gaz dans des conteneurs de ce type.

Le PVC dans les chantiers miniers est la seule installation de stockage de gaz entièrement équipée par l’homme. Ainsi, dans l'une des mines, des explosions créent un conteneur qui est ensuite recouvert de tôles d'acier.

Voici à quoi ressemblent les cavernes de sel utilisées pour stocker le gaz. Ils sont hermétiques et fiables, mais ont des dimensions limitées et conviennent donc à la création d'installations UGS de petit volume. Et exclusivement pour résoudre des problèmes locaux. Par exemple, en Russie, sur 27 installations de stockage actuellement utilisées, seules 2 sont des installations de stockage de sel.

Bien qu'il soit rentable d'exploiter des installations de stockage souterraines de gaz dans les mines abandonnées en raison du pourcentage et du taux de retrait élevés, leur nombre n'augmentera pas de manière significative dans un avenir proche. La raison en est que les installations de stockage décrites sont difficiles à construire. Car il n'est pas toujours possible d'obtenir une étanchéité complète, ce qui entraîne des pertes importantes.

Cela est dû au fait que pendant l'exploitation de la mine, ils essaient d'y fournir le maximum d'air. Pourquoi crée-t-on un système de ventilation avec de nombreuses sorties vers la surface, qui ne peuvent pas toujours être scellées lors de l'aménagement d'un stockage ?

En conséquence, il n'existe aujourd'hui que quelques exemples réussis de mise en œuvre de l'idée de stocker du gaz dans des mines abandonnées (en Suède, en Norvège, en Allemagne).

Les installations de stockage sont-elles hermétiques ?

Les fuites de carburant sont des processus courants qui ne peuvent être évités. Parce qu'il y a trop de raisons.

Pour plus de commodité, ils sont divisés en 3 catégories :

• géologique;
• technologique;
• technique.

Au groupe géologique les raisons incluent l'hétérogénéité de la couverture UGS, la présence de failles tectoniques, ainsi que les caractéristiques de l'hydrodynamique et de la géochimie. Par exemple, le gaz peut simplement migrer à travers la formation, et les spécialistes n'influenceront en aucune façon cela.

Technologique causes sont parmi les plus courants puisque des erreurs se produisent régulièrement lors de l’évaluation des faits. Par exemple, l’efficacité des hydropièges, les réserves de gaz et les processus physiques et chimiques en cours.

Souvent, le forage de puits est utilisé pour accéder aux couches souhaitées. De plus, sa technologie n'est pas différente des procédures similaires pour accéder aux gisements de gaz et de pétrole.

Raisons techniques sont le plus souvent liés à l’état des puits utilisés, à travers lesquels le gaz est injecté.

Caractéristiques de la création d'installations de stockage souterrain de gaz

Dans 95% des cas, des stockages souterrains sont créés extraire l'eau avec du gaz, résidus de pétrole provenant de formations poreuses. De cette manière, des « conteneurs » pour stocker le carburant « bleu » sont créés.

Et la caractéristique la plus importante est que le volume de gaz utilisé pour extraire les liquides ne peut pas être utilisé ultérieurement pour être livré aux consommateurs. Sa tâche est d'empêcher les résidus d'eau et d'hydrocarbures de retourner à leur ancienne place. Sinon, le référentiel cessera tout simplement d'exister.

Autrement dit, le gaz spécifié est tampon. En règle générale, cela ne représente pas moins de la moitié du volume total pompé dans les installations de stockage souterraines de gaz. Et dans certains cas, il y a 3 fois plus de gaz tampon que ce qui peut être utilisé pour fournir aux consommateurs, ce qu'on appelle actif.

Il est intéressant de noter que la quantité de gaz tampon ne peut pas être calculée à l’avance.Autrement dit, tout est testé exclusivement expérimentalement. Ce qui prend souvent des années. Néanmoins, lorsque le résultat obtenu n'est pas satisfaisant, le gaz tampon peut être pompé en totalité.

Procédure de remplissage du stockage

Après que les géologues ont étudié une formation et décidé qu'une installation de stockage de gaz pouvait être créée au bon endroit, les producteurs de gaz construisent un complexe technique.

Les installations souterraines modernes de stockage de gaz constituent le moyen le plus sûr de stocker les réserves de gaz. Mais ses fuites fréquentes constituent un gros problème pour les travailleurs du gaz et les environnementalistes, qui considèrent de tels cas comme un problème important pour l'environnement. Et cela arrive aussi, comme le montre la photo (un incendie dans l'une des installations de stockage souterraines de gaz hongrois est visible au loin)

Et puis commence l'injection de combustible « bleu » dans le futur stockage souterrain de gaz, qui est alimenté par le réseau le plus proche. canalisation principale. Et il va au site de nettoyage, où toutes sortes d'impuretés mécaniques sont éliminées.

Du carburant propre est fourni au point de comptage et de comptage. Et après cela, jusqu'à l'atelier de compression, où la compression est effectuée - c'est le nom de la préparation du gaz à pomper vers le stockage. Cela représente une augmentation de la pression du gaz jusqu'à la valeur souhaitée.

Il est ensuite acheminé vers les points de distribution de gaz. Où le flux total est divisé en plusieurs et fourni à différentes lignes technologiques. De là, il est envoyé par des panaches vers des puits pour être injecté.

Tout au long du processus, les spécialistes surveillent un certain nombre de paramètres, notamment la pression et la température du gaz, ainsi que la productivité de chaque puits.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo ci-jointe est consacrée au thème de la création d'installations souterraines de stockage de gaz pour atténuer la consommation inégale de carburant qui sera fourni par le gazoduc Power of Sibérie.

Les installations de stockage souterraines de gaz constituent le moyen le plus fiable et le plus rentable de niveler la consommation inégale de gaz et d'assurer son approvisionnement stable en cas de force majeure. Et le plus intéressant est que pour cela, nous devons remercier non pas le génie humain, mais la nature, qui a prudemment créé les couches rocheuses adaptées à cela..

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