Podzemní zásobník plynu je technologický proces čerpání, čerpání a skladování plynu v zásobnících a zásobníkových dílech vytvořených v kamenné soli a jiných horninách.
Podzemní zásobník plynu (PZP) je komplex inženýrsko-technických staveb v zásobnících geologických staveb, důlních děl, ale i v důlních dílech-nádržích vytvořených v ložiscích kamenné soli, určený pro injektáž, skladování a následnou těžbu plynu, který zahrnuje oblast podloží, omezená těžebním přídělem, zásobárna vrtů pro různé účely, systémy sběru a úpravy plynu, kompresorovny.
V blízkosti trasy hlavních plynovodů a velkých plynárenských center se budují podzemní zásobníky plynu, aby bylo možné rychle pokrýt špičkovou spotřebu plynu. Jsou vytvářeny a využívány k vyrovnání nerovnoměrného (sezónního, týdenního, denního) odběru plynu, dále k rezervě plynu pro případ havárií na plynovodech a k vytváření strategických zásob plynu.
V současnosti jsou nejvíce využívána zařízení PZP vytvořená v porézních vrstvách (vyčerpaná ložiska a zvodnělé vrstvy). Kromě porézních vrstev jsou vhodné pro vytváření úložišť a ložisek kamenných solí (vzniklých erozí tzv. kaverny), dále při důlních dílech ložisek uhlí a jiných nerostů.
Celkem je na světě více než 600 podzemních zásobníků plynu s celkovou aktivní kapacitou asi 340 miliard m³.
Největší objem zásoby plynu je uložen v zařízeních PZP vytvořených na bázi vyčerpaných plynových a plynových kondenzátních polí. Solné kaverny jsou méně prostorná úložiště , ojediněle se vyskytují i případy zařízení PZP v kavernách z tvrdého kamene.
Zásobník plynu je geologická stavba nebo umělý zásobník sloužící ke skladování plynu. Provoz úložiště charakterizují dva hlavní parametry – objemový a výkonový. První charakterizuje skladovací kapacitu - aktivní a vyrovnávací objemy plynu; druhý ukazatel charakterizuje denní produktivitu při těžbě a vtláčení plynu, dobu provozu zásobníku při maximální produktivitě.
Podle provozního režimu se UGSF dělí na základní a špičkové .
Základní PZP je navrženo pro cyklický provoz v základním procesním režimu, který se vyznačuje relativně malými odchylkami (zvýšení nebo snížení v rozmezí 10 až 15 %) denní produktivity PZP při odběrech a vtláčeních plynu od průměrné měsíční produktivity. hodnoty. Peak PZP je určen pro cyklický provoz ve špičkovém technologickém režimu, který se vyznačuje výraznými nárůsty (špičkami) o více než 10-15 % denní produktivity PZP po dobu několika dnů při odběrech a vtláčeních plynu vzhledem k průměrným měsíčním hodnotám produktivity.
UGSF se podle účelu dělí na základní , regionální a místní .
Základní zařízení PZP se vyznačuje aktivním objemem plynu až několik desítek miliard metrů krychlových a kapacitou až několik set milionů metrů krychlových denně, má regionální význam a ovlivňuje přepravní soustavu plynu a podniky na výrobu plynu. Okresní PZP se vyznačuje aktivním objemem plynu až několik miliard metrů krychlových a produktivitou až několik desítek milionů metrů krychlových denně, má regionální význam a ovlivňuje skupiny spotřebitelů a úseky přepravní soustavy plynu ( podniky na výrobu plynu, pokud existují). Lokální PZP se vyznačuje aktivním objemem plynu až několik set milionů metrů krychlových a kapacitou až několik milionů metrů krychlových za den, má lokální význam a oblast vlivu omezenou na jednotlivé spotřebitele. Podle typu se rozlišují pozemní a podzemní zásobníky plynu. Pozemní zahrnují plynojemy (pro skladování zemního plynu v plynné formě) a izotermické nádrže (pro skladování zkapalněného zemního plynu), podzemní - skladování plynu v porézních strukturách, v solných jeskyních a důlních dílech.
První experimentální injektáž plynu na světě do vyčerpaného plynového pole byla provedena v roce 1915 v Kanadě (pole Welland County), první průmyslové zařízení UGS s kapacitou 62 milionů m³ bylo vytvořeno v roce 1916 v USA (plynové pole Zohar, oblast Buffalo).
V Rusku bylo první zařízení PZP ve vyčerpaném poli vytvořeno v roce 1958 na základě malých vyčerpaných ložisek plynu z nalezišť Kujbyševské (nyní Samarské) oblasti. Úspěšné dokončení vtláčení a následné těžby plynu přispělo k zintenzivnění prací v oblasti podzemních zásobníků plynu v celé republice. Ve stejném roce byl plyn čerpán do vyčerpaných nalezišť plynu Elshanskoje (Saratovská oblast) a Amanakskoje (Kuibyševská oblast).
V roce 1979 začalo vytváření největšího světového skladovacího zařízení ve vyčerpaném nalezišti plynu, Severo-Stavropolskoye (Stavropolské území). Dobývací prostor PZP je přes 680 km². Byl vytvořen na základě stejnojmenných vyčerpaných plynových polí v zeleném apartmá (1979) a horizontu Khadum (1984) při abnormálně nízkých tlacích v nádržích. Tyto horizonty jsou nezávislá výrobní zařízení umístěná v hloubkách 1000 a 800 m a výrazně se liší svými charakteristikami a způsoby provozu. Při výstavbě PZP Severo-Stavropolskoje byla v horizontu Khadum vytvořena dlouhodobá rezerva, kterou je možné ze zásobníku vytěžit po uplynutí doby těžby, i když nebyla provedena dodatečná injektáž plynu.
První PZP zařízení ve zvodnělé vrstvě bylo vytvořeno v roce 1946 ve Spojených státech - PZP zařízení Doe Run Upper (Kentucky). V SSSR byl v roce 1955 poblíž města Kaluga vytvořen první zásobník plynu ve zvodnělé vrstvě - Kaluga UGSF (projektovaný objem aktivního plynu je 480 milionů m³). Největší aquifer na světě, Kasimovskoye UGSF (Rjazaňská oblast), byl založen v roce 1977 (projektovaný objem aktivního plynu je 4,5 miliardy m³).
Podzemní zásobníky v solných jeskyních se používají hlavně k pokrytí špičkového zatížení, protože mohou být provozovány v „trhavém“ režimu s rychlostí těžby, která je řádově vyšší než rychlost těžby ze zařízení PZP v porézních strukturách, a počet cyklů může dosáhnout až 20 za rok. Z těchto důvodů je ve vyspělých zemích věnována velká pozornost vytváření podzemních zásobníků kamenné soli. S tím souvisí i tržní podmínky pro fungování systému zásobování plynem, neboť zásobníky PZP v kamenné soli mohou sloužit ke kompenzaci krátkodobých výkyvů ve spotřebě plynu, předcházet sankcím za nerovnováhu v dodávkách plynu v důsledku havárií na plynovodech, stejně jako plánování nákupů na regionální úrovni s přihlédnutím k měsíčním nebo denním výkyvům cen plynu. Ve světě bylo vytvořeno asi 70 UGSF v ložiskách kamenné soli s celkovou aktivní kapacitou asi 30 miliard m³. Největší počet PZP v solných jeskyních je provozován ve Spojených státech amerických — 31 PZP, jejichž celková aktivní kapacita je asi 8 miliard m³ a celkový objem těžby je více než 200 milionů m³/den. Německo provozuje 19 PZP v solných jeskyních s celkovým aktivním objemem plynu asi 7 miliard m³, dále se plánuje rozšíření stávajících PZP a výstavba nových s celkovou aktivní kapacitou asi 8 miliard m³. V současné době se v Rusku staví 3 PZP v solných jeskyních: Kaliningradskoje (Kaliningradská oblast), Volgogradskoje (Volgogradská oblast), Novomoskovskoje (Tulaská oblast), provozuje se sklad heliového koncentrátu (Orenburg). V současné době jsou v Arménii provozovány PZP, jejichž celkový objem je 150 milionů m³. Probíhají práce na dalším rozšíření zařízení PZP na 380 milionů m³.
Poptávka po záložních kapacitách PZP ve světě aktivně roste, avšak ne všude jsou optimální geologické podmínky pro vznik PZP na bázi vyčerpaných ložisek, ve zvodněných vrstvách nebo v kamenné soli. V tomto ohledu jsou vyvíjeny a implementovány technologie pro vytváření zařízení PZP v kamenných jeskyních a uhelných dolech. Příklady takových zásobníků jsou vzácné, ale v každém konkrétním případě jsou jediným technicky možným a ekonomicky oprávněným objektem pro rezervaci požadovaného objemu zemního plynu. Největší zkušenosti s organizací takových zásobníků má Norsko, Spojené státy americké, Švédsko a Česká republika, které tuto variantu považují za ekonomičtější a dostupnější alternativu k organizaci zásobníků PZP v soli a povrchovém skladování zkapalněného plynu.
Ve Švédsku, v regionu Halmstadt, poblíž hlavního plynovodu, byl uveden do provozu demonstrační projekt PZP Skallen v lemované skalní jeskyni. Jedna jeskyně byla postavena v žule v hloubce 115 m (geometrický objem je 40 tisíc m³), jejíž stěny jsou vyztuženy ocelovou sítí.
K dnešnímu dni jsou v provozu dva ze čtyř UGSF organizovaných v opuštěných dolech: Burggraf-Bernsdorf UGSF (draselný solný důl, východní Německo) a Leiden UGSF (uhelný důl Leiden, Colorado, USA). Podzemní zásobník Burggraf-Bernsdorf je v provozu cca 40 let s maximálním provozním tlakem přes 3,6 MPa (nejvyšší u zásobníků svého druhu). Hlavním faktorem pro udržení tohoto tlaku je utěsnění úložiště speciálními betonovými zátkami, vlastnosti okolních hornin (potaš a kamenná sůl), jakož i hydraulické a mechanické těsnící systémy.
V současné době byl v Rusku vytvořen vyvinutý systém podzemního skladování plynu, který plní následující funkce:
Podzemní zásobníky plynu (PZP) jsou nedílnou součástí Jednotného systému zásobování plynem Ruska a nacházejí se v hlavních oblastech spotřeby plynu.
Na území Ruské federace se nachází 27 podzemních zásobníků plynu, z nichž 8 je vybudováno ve vodonosných vrstvách, 2 v ložiskách kamenné soli [1] a 18 ve vyčerpaných polích.
V rámci UGSS Ruské federace funguje dvacet podzemních zásobníků plynu, z nichž 14 bylo vytvořeno ve vyčerpaných polích: Peschano-Umetskoye, Elshano-Kurdyumskoye (dva zásobníky), Stepnovskoye (dva zásobníky), Kiryushkinskoye, Amanakskoye, Dmitrievskoye, Michajlovskoje, Severo-Stavropolskoje (dva zásobníky), Krasnodarskoje, Kuščevskoje, komplex Kančuro-Musinskij UGS (dva zásobníky), Punginskoje, Sovchoznoje, do zprovoznění plynovodu bude zahrnuto území Krasnodar - Krym , krymský UGSFy bude také Glebovsko v systému .
7 bylo vytvořeno ve vodonosných vrstvách: Kaluga, Shchelkovskoye, Kasimovskoye, Uvyazovskoye, Nevskoye, Gatchinskoye, Udmurtsky rezervní komplex (dva skladovací zařízení).
Podzemní zásobníky plynu Kaliningrad a Volgograd jsou vytvářeny v ložiscích kamenné soli [1]
Kromě toho probíhá výstavba: Ve vodonosných vrstvách: Bednodemyanovskoye