Файл: Варанкин, Ю. В. Газовое хозяйство заводов учеб. пособие.pdf

на рис. 2.1), обсадные трубы используют для отбора проб газа из

части трубы перфорируются для обеспечения подтока газа к фон­ танным трубам.

Во всех случаях кольцевое пространство между обсадными трубами и стенками ствола скважины заливается цементом до само­ го верха. Будучи герметизированными снизу, эти трубы иногда ис­ пользуются для подъема на поверхность земли газа из второго, вышераслоложенного, газоносного пласта.

На рис. 2.1 видно, что, помимо фонтанных и обсадных труб,

верхнем, наименее плотном грунте. В зависимости от толщины слоя такого грунта трубы кондуктора опускаются до 100—300 м.

В устье скважины предусмотрены соответствующие устройства, уплотняющие концы всех этих труб и отводящие газ к газовому коллектору.

Следует иметь в виду, что дебит скважины в эксплуа­ тации в сколько-нибудь значительной степени регулиро­ вать задвижками нельзя. Чтобы избежать чрезмерного выноса с газом из пласта механических примесей (песка) и уплотнения самого пористого пласта, скорость про­ хождения газа через пласт к нижнему концу скважины приходится ограничивать . Для этого в верхней части скважины на выходе газа устанавливают сменные дрос­ селирующие штуцера, диаметр которых в начале эксплу­ атации скважины обеспечивает выдачу всего лишь 10— 30% возможного ее дебита. По мере выработки место­ рождения диаметр штуцеров соответственно увеличи­ вают.

Как видно из схемы рис. 2.1, каждая скважина снаб­ жается устройствами для замера количества выдавае­ мого газа (измерительная шайба 3).

Приведенная здесь схема добычи газа относится к случаю наиболее неблагоприятных грунтовых условий. Устройство скважины значительно упрощается и удешев­ ляется при твердых грунтах за счет отказа от обсадных труб (или же фонтанных). Напротив, системы очистки и осушения в случае добычи газа конденсатных месторож­ дений или .попутного газа могут быть сложнее.

В магистральный газопровод и к потребителю газ должен поступать определенных кондиций. Помимо очи­

25

стки и осушки, газ перед подачей в магистральный газо­ провод еще одоризируют, т. е. придают ему резкий запах, с тем чтобы обнаружить его утечку.

§ 2.3. Подземное хранение газов

Вследствие большой протяженности 1газопроводов в нашей стране возникает необходимость создания на них крупных газохранилищ для возможности выравнивания сезонных колебаний в потреблении газа. Газохранилища могут создаваться как в районе самой газодобычи, так и в районах основного потребления газа, т. е. на конце­ вых участках газовых магистралей или их ответвлений. Последнее, несомненно, предпочтительней.

Практика эксплуатации газового хозяйства показы­ вает крайнюю неравномерность потребления газа насе­ лением и промышленными предприятиями в различное время суток, дни недели и месяцы года. Так, по опубли­ кованным данным [6], в таком промышленном городе, как Куйбышев, потребление газа в ночные часы (от 0 до 4) было почти в два раза меньше дневных; воскресный суточный расход составлял 65% расхода в рабочий день.

Не менее разительны и данные о колебании расхода газа по сезонам. Многолетние наблюдения показали, что в летний период (апрель— сентябрь) месячный расход газа составляет около 5% годового, в то время как в зимний период он резко возрастает до 10—12% годового. И это несмотря на сравнительно небольшой удельный вес коммунально-бытовых потребителей и наличие таких крупных потребителей газа, как электростанции.

По сравнению со среднегодовым расходом газа по Куйбышевской системе газоснабжения в течение шести зимних месяцев не хватает около 250 млн. м3 газа, а в летние месяцы имеется такой же излишек, который мог бы быть заложен в хранилища и обеспечивал бы беспе­ ребойное и качественное снабжение потребителей газом зимой.

Это положение может быть иллюстрировано и дан­ ными о расходовании природного газа по БССР. В одном из крупных промышленных областных городов летом расходуется около 25 млн. м3 газа в месяц, а зимой — более 60 млн. м3. Особенно характерны сезонные коле­ бания расхода на коммунально-бытовые нужды (вклю­

26

чая коммунально-бытовые предприятия). В Минске, на­ пример, на эти дели летом расходуется 1,5 млн. м3 в ме­ сяц, а зимой — более 11 млн. м3.

До тех пор, пока обеспечение народного хозяйства техническими горючими газами осуществлялось только искусственными газами, производимыми на специальных газовых заводах и установках или от коксовых, домен­ ных и нефтезаводских печей, колебание количества пот­ ребляемого газа в пределах суток и даже дней недели компенсировалось сооружением газгольдеров. Их нали­ чие обеспечивало независимость от потребителей газа работы газопроизводящих установок, полную загружен­ ность и постоянство режима их работы. И сейчас в тех случаях, когда работают установки или заводы, произ­ водящие искусственные газы, не предназначенные для дальнего газоснабжения, оказывается достаточным соо­ ружение газгольдеров.

Однако с развитием дальнего газоснабжения, когда потребителям передаются миллионы и десятки миллио­ нов кубических метров газа в сутки, регулирование даже внутрисуточных колебаний в расходовании газа газголь­ дерами невозможно. При наличии магистральных газо­ проводов большой протяженности они сами представля­ ют собой как бы аккумулирующую емкость.

Элементарный расчет показывает, что если через ма­

последней перед городом компрессорной станции давле­ ние до 5500 кПа вместо, например, 4760 кПа, можно соз­ дать только на последнем участке газопровода длиной 150 км запас газа 600 000 нм3 [21]. Этого достаточно для покрытия часовой в пределах суток неравномерности в расходе газа крупным промышленным городом. Одна­ ко для накапливания сотен миллионов и даже миллиар­ дов кубических метров газа с целью покрытия сезонной неравномерности должны сооружаться подземные газо­ хранилища. Десятки и сотни таких газохранилищ воз­ никли за последние 20 лет во многих странах Европы и Америки.

Подземные газохранилища могут создаваться несколькими спо­ собами. Проще всего использовать для этой цели выработанные, истощенные газо- и нефтеместорожденпя, так как на разведку и устройство хранилища в этом случае требуется минимум затрат.

27

Именно так были созданы первые газохранилища в СССР, в райо­ нах Куйбышева и Саратова, а затем и многие другие. Такие храни­ лища можно создавать, как правило, в районе добычи газа. Однако в СССР более 75% добываемого газа передается в основные топли­ вопотребляющие районы страны на сотни и тысячи километров. Подземные газохранилища приходится сооружать в этих районах. Это можно делать, например, путем образования вертикально распо­ ложенных огромных полостей (каверн) в каыениосоляных пластах методом выщелачивания (размыва) водой.

Создание таких газо- и нефтехранилищ довольно широко рас­ пространено за рубежом. Емкость их достигает 80—100 тыс. м3 (высота по 15—80 м), глубина залегания обычно 400—600 м. Не­ большие емкости такого рода есть и в СССР.

Однако наиболее перспективным способом создания подземных газохранилищ в районах размещения крупных потребителей явля­ ется сооружение их в -водоносных пористых пластах, имеющихся повсеместно и хорошо изученных службой водоснабжения.

Весьма просто создание такого газохранилища может быть осу­ ществлено, когда водоносный слой расположен куполообразно и образует как бы. природную ловушку. Схематично это представлено на рис. 2.2. Закачка газа здесь производится через скважины непо­ средственно в водоносную структуру. Газ вытесняет воду из пор пласта и заполняет их, создавая хранилище. При этом необходимо выполнять следующие требования:

газопроницаемостью, достаточной однородностью, что обеспечивает возможность закачки в него газа и последующего его извлечения при минимальном числе скважин;

4) пористый слой должен быть покрыт достаточно газонепро­ ницаемой «покрышкой» толщиной 5— 15 м, сложенной из пластичных глин, нетрещиноватых известняков, гипса и т. п.

При определении полезной, рабочей, емкости подземного газо­ хранилища, размещаемого в водоносном пласте, следует иметь в виду, что для уменьшения захвата газом воды при отборе из хра­ нилища в нем всегда нужно оставлять некоторый минимальный остаток газа. Такая газовая подушка должна быть тем больше, чем положе структура пласта-. Активный объем газохранилища поэтому обычно лишь немного превышает 50% общего его объема.

28

Принципиальная схема закачки газа в подземное газохранилище показана на рис. 2.3. Перед компремированием газ проходит в мас­ ляные фильтры / для очистки от пыли и влаги. Повышение давле­

4 и маслоотделителями 3 и 6. Охлаждение газа и тщательное отде­ ление масла осуществляется еще раз непосредственно в аппаратах 7 и 8 перед закачкой газа в скважины. Дело в том, что, помимо масла от компрессоров, в природном газе всегда могут быть сжи­ жающиеся при компремировании конденсирующиеся фракции тяже­ лых углеводородов, а попадание масла в пористый газоносный пласт уменьшает его проницаемость, а следовательно, и дебит скважцны.

Рис. 2.3. Схема закачки природного газа в подземное хранилище.

скважины. Обычно газ, поступающий из хранилищ, обводнен и тре­ бует осушки, как и при добыче природного газа.

Стремление к использованию для хранения газа природных ло­ вушек водоносных пластов значительно ограничивает выбор районов размещения хранилищ. Поэтому сейчас повсеместно ведутся работы по сооружению подземных газохранилищ в горизонтальных и полого залегающих водоносных пластах за счет оттеснения воды в пласте газом, подаваемым через скважины под надлежащим давлением. Возможность этого способа теоретически и экспериментально впер­ вые была доказана в Советском Союзе в 1957—1966 гг. [44]. Первое такое подземное газохранилище (Гатчинское) было сооружено и пущено в опытно-промышленную эксплуатацию в 1963 г. В перспек­ тиве именно такие хранилища должны получить максимальное рас­ пространение, так как горизонтальные или полого залегающие водо­ носные пласты имеются повсеместно.

Характеристики некоторых подземных газохранилищ, давно вве­ денных в эксплуатацию, приведены в табл. 2.2 [3].

Число подземных газохранилищ и закачка в них газа в СССР

скаждым годом увеличивается. Если в 1965 г. в них было подано 1777 млн. м3 газа, то в 1970 и 1971 гг. — уже по 5500 млн. м3. Соответственно за этот период вырос и отбор газа из газохранилищ

с1000 до 3700 млн. м3 в год.

29