Пещеры, шахты или бочки? Где хранят природный газ и что такое ПХГ

Задумывались ли вы о том, как хранится природный газ? Возможно, многие представляют огромные бочки. Но на самом деле все гораздо интереснее. А если мы скажем, что природному газу чаще всего вообще не нужна емкость в привычном понимании? Как тогда газ закачивается в хранилища и что они из себя представляют?

Россия находится на первом месте в мире по запасам природного газа и на втором месте после США по добыче. В экологическом отношении это природное топливо является самым чистым, поскольку при его сгорании образуется меньше вредных веществ по сравнению с нефтью, углем, антрацитом и торфом.

Где хранится газ

Начнем с простого вопроса: зачем вообще хранить газ? Все просто. Это необходимо для компенсации сезонных колебаний спроса, потому что, например, зимой, в холодную погоду, его нужно много, а летом нет. Также можно компенсировать колебания мощности в энергосистеме, когда возобновляемые источники, такие, как ветряки и солнечные панели, проседают из-за безветренной и облачной погоды. Всегда должно быть место, где добытый газ в достаточном количестве будет находиться до востребования.

Чаще всего природный газ хранят под землей. Объясняется это просто — вещество занимает огромные площади, на поверхности для него слишком мало места.  Если вы думаете, что для подземных запасов газа строят специальные емкости, то знайте: это не так. Чаще всего хранение происходит в уже существующих или созданных природных резервуарах на глубине около тысячи метров.

Подземные хранилища газа (ПХГ) бывают нескольких видов:

• В истощенных месторождениях. Это самый распространенный и выгодный тип хранилищ. Газ помещают в места, где раньше были месторождения, однако теперь они полностью опустошены. При этом больших затрат не требуется: не нужно проводить разведку, создавать инфраструктуру, бурить скважины. Все это уже было сделано раньше, когда здесь проводилась добыча. Метод их заполнения прост: по уже проложенным трубам газ закачивается и остается в пустотах пористых пород. Крупнейшее в мире хранилище в истощенном газовом месторождении находится в Ставропольском крае.
• В водонасыщенных пластах. Принцип аналогичен предыдущему: газ точно так же закачивается в пористую породу. Отличие заключается в том, что в ней не было месторождения, а внутри такие пласты влажные. Поэтому специалисты сначала проводят разведку, затем бурят скважины, вытесняют оттуда воду, а после закачивают природный газ. Самое большое подобное хранилище в мире находится под Рязанью.
• В отложениях каменной соли. Емкости необходимого размера делают в подземных соляных отложениях. Для этого воду закачивают через скважины и вымывают необходимый для размещения газа объем. С одной стороны, метод достаточно затратный. С другой — он окупается, поскольку хранение газа происходит без потерь. Причина в том, что соляные пещеры крайне герметичны и обладают эффектом самозаживления — образующиеся трещины зарастают соляными отложениями очень быстро. Принадлежащее Газпрому Калининградское ПХГ расположено в отложениях каменной соли, которым более 230 млн лет.
• В твердых горных породах. Далеко не везде есть условия для создания газовых хранилищ в соляных отложениях, пористых породах и отработанных месторождениях. ПХГ  горных породах обустраиваются так: в каменных пещерах или угольных шахтах с помощью взрывов создают емкости, которые затем обшивают стальными листами. Такие хранилища сложно строить, и не всегда возможно добиться полной герметичности, а это ведет к убыткам. Успешных примеров реализации таких хранилищ не очень много. Подобные емкости на базе заброшенных шахт располагаются на территории Швеции, Норвегии и Германии.
• Теоретические варианты. Резервуары для природного газа можно создавать в прочных мерзлых породах и в емкостях, образовавшихся после подземных испытаний ядерных боеприпасов. Однако эти методы сейчас не используются, поскольку объемы хранилищ в мерзлых породах крайне незначительны для того, чтобы тратить деньги на их обустройство. А места ядерных испытаний находятся слишком далеко от людей, прокладывать туда коммуникации просто невыгодно.

Наземные хранилища

Природный газ можно хранить в сжиженном виде, однако это один из самых дорогостоящих способов. Вещество нужно перевести из газообразного состояния в жидкое: для этого его охлаждают до температуры конденсации (−161,5 °С) и в процессе газ сжимается в 600 раз. После его можно перевозить в специальных криогенных емкостях.

Хранилища сжиженного газа используют только при условии, что рядом с потребителями невозможно построить резервуар другого, менее затратного типа.

Как это работает

После добычи газ должен попасть в подземное хранилище. По магистральному газопроводу он сначала поступает на площадку очистки от механических примесей, затем на пункт замера и учета, а после в компрессионный цех, где его сжимают и по коллекторам отправляют на газораспределительные пункты. Там общий газовый поток расходится по технологическим линиям, подключенным к шлейфам скважин, по которым под давлением происходит закачка в искусственную залежь — хранилище.

Чтобы попасть к потребителям, газ проходит приблизительно те же этапы, что и при доставке в хранилище. Он отбирается и поступает в специальные пункты, где собирается в коллектор. Оттуда отправляется на площадку сепарации (отделения) от примесей и воды, которые вобрал во время хранения. Затем очищается, осушается и уходит в газопроводы.

Интересные факты

• Природный газ ничем не пахнет. Типичный запах, к которому мы привыкли, создается искусственно с помощью примесей. Это делается, чтобы в случае утечки ее можно было вовремя заметить.
• В некоторых американских штатах в газ добавляют безвредное вещество с запахом тухлятины. На него слетаются грифы-падальщики в пустынной местности, это помогает быстро найти утечку.
• В природе газ встречается как отдельно от нефти, так и вместе с ней. Во втором случае чаще всего он создает что-то вроде газовой шапки над залежами нефти.
• Природный газ состоит из разных веществ, но большую часть занимает метан (от 70 до 98%).