187718. lajstromszámú szabadalom • Eljárás földgáztelepek földalatti gáztárolók művelésére
1 .187 718 2 tes, a szezonális gázigények kielégítésére szolgálnak. Ez azt jelenti, hogy nyáron, amikor a gázfogyasztás viszonylag kicsi, de a földgáztelepek közel a kiépített kapacitásokon termelnek, az el nem fogyasztott gázt a földgáztárolókba visszanyomják. Télen, amikor a gázigények nagyobbak a földgáztermelési lehetőségeknél, az ezekben a földgáztárolókban tárolt gázt visszatermelik. A földgáztárolók jelentős beruházásigényű létesítmények, ahol a beruházás nagy hányadát - 20-30%-ot - az ún. „párnagáz” biztosítása jelenti. A párnagáz minősége a gyakorlat szerint azonos a tárolt gáz minőségével. A párnagáz igen fontos a tároló megfelelő nyomásszintü üzemeltetéséhez, azonban a gázigények fedezésében nem vesz részt, állandóan a tárolóban marad. A gázigényeket a párnagáz mennyiségén felüli ún. aktív gáz biztosítja. A gáztárolóknál a párnagáz és az aktív gáz aránya általában 1 : 1. Ez azt jelenti, hogy egy ciklusban 1 m3 gáztárolóra 1 m3 gázpárna gázként való lekötésére van szükség, ami hosszú éveken keresztül vissza nem térülő beruházási terheket képez. (A m3 térfogat 1 bar nyomáson és 15°C hőmérsékleten értendő.) A földalatti gáztárolók üzemeltetésének biztosításához szükséges párnagáz mennyiségét úgy igyekeznek csökkenteni, hogy olyan szerkezeteket választanak ki, ahol a gáztároló üzemeltetéséhez lehetőleg kevés párnagázra van szükség. így a gyakorlatban például leművelt zárt gáztelepeket és nagy dőlésű víznyomásos telepeket képeznek ki gáztárolóvá. Azonban az így kiválasztott tárolók esetén sem csökken jelentősen a párnagáz és az aktív gáz aránya 1 : 1 körüli érték alá. A találmány célul tűzte ki a földgáztelepek és földalatti gáztárolók hatékonyabb művelésének biztosítását. Azt találtuk, hogy a földgáztelepekből és a földalatti gáztárolókból a nagy fűtőértékü gázt hatékonyan kinyerhetjük, ha a földgáztelepet vagy a földgáztárolót kis fűtőértékü, nehezen vagy nem éghető gáznemü és/vagy folyékony közeggel árasztjuk el, és ily módon a magas fűtőértékü gázt kiszorítjuk vagy legalább is részben helyettesítjük. A találmány alapját az a felismerés képezi, hogy a földgáznak a pórustérből (ez lehet repedéses, üreges, kavernás. porózus és ezek kombinációja) való kiszorítása akkor a legtökéletesebb, ha a kiszorító és a koszorítandó közeg között a határfelületi feszültség a lehető legkisebb. Ilyen kiszorító közeg lehet gáz és/vagy folyadék halmazállapotú. Ha például gázt gázzal szorítunk ki, akkor a kiszorított és a kiszorító fázis között a felületi feszültség zérus. Ez azt jelenti, hogy egy kis értékű vagy értéktelen gázzal, például igen kis kalóriaértékű földgázzal (8-13 • 103 kJ/m3 vagy ennél kisebb) jó minőségű (30-40 • 103 kJ/m3) földgázt tudunk kiszoritani és a termelőkutak felé kényszeríteni azokból a pórusterekből, ahová a kis kalóriaértékű gázt besajtoljuk. Ennek eredménye végül is az, hogy a jó minőségű, nagy fűtőértékü földgázt azokból a pórusterekből, ahová a kiszorító közeget besajtoltuk - ennek mértékszáma a térfogati elárasztási hatásfok - teljes egészében kitermeljük. A találmány további alapja az a felismerés, hogy ha a nagy fűtőértékü réteggázzal telített vízbe sajtoljuk a kis fűtőértékü gázt, akkor a parciális nyomás csökkenése és a diffúziós hajtóerő következtében az oldott gáz egy része felszabadul, és így a szabaddá vált gázfázisok keveredése mellett ezzel is növeljük a kis kalóriatartalmú gáz fütöértékét. Számításaink szerint megfelelő kúthálózattal és termelésszabályozással l pórustérfogatnyi gázbesajtolás esetén a pórustérfogat 80-90%-a elárasztható. A találmány értelmében tehát úgy járunk el a földgáztelepek és földalatti gáztárolók művelésére illetve kihozatali tényezőjének és/vagy a művelés hatékonyságának növelésére, hogy a földgáztelepet vagy a tárolót nagynyomású kiszorító fluidummal - előnyösen kis fűtőértékü vagy fűtöérték nélküli gázzal/gázeleggyel és/vagy folyadékkal - elárasztjuk, s a nagy fűtőértékü földgázt az elárasztással kiszorítjuk illetve a fluidummal legalább részben helyettesítjük. A találmány szerint fluidumként bármely gáznemű kiszorító közeg alkalmazható, amely például vegyipari üzemek melléktermékeként megjelenik. Azonban az összeférhetőség szempontjából célszerű olyan kiszorító közegek alkalmazása, amelyeket az eredetük alapján földgáznak kell tekintenünk. Az ilyen típusú, kis fűtőértékü gázokat általában nem éghető, illetve nehezen éghető ún. inert gázoknak nevezzük. A kalóriatartalmuk 0-22 • 103 kJ/m3 között változik, többnyire 8-13 • 103 kJ/m3. A nem éghető gázkomponens általában nitrogén és széndioxid, míg az éghető komponenseket a paraffinsor tagiai alkotják. Ezek a gázok megfelelő nagyságrendben, száz bar vagy ennél jóval nagyobb nyomáson állnak rendelkezésre, általában a magas kalóriatartalmú földgázmezök közvetlen közelében, így sok esetben saját nyomásenergia is elegendő az ilyen típusú gázok „átfejtésére”, vagy legalább is viszonylag kis kompresszor kapacitás szükséges a besajloláshoz. Abban az esetben, ha a gáztelep heterogén volta miatt nem lehet éles frontot tartani a kiszorító és a kiszorított fázis között, akkor egykét kútban korábban beléphet a kiszorító gáz. Öszszességében ez azt eredményezi, hogy a termelt gáz összetétele megváltozik a kiszorító gáz mennyiségétől és összetételétől függően, s a művelés folyamán a termelt gáz összetétele egyre inkább megközelíti a besajtolt gáz összetételét. A termelt gáz fütőértékének közel állandó szinten vagy a fogyasztók által megengedett szinten történő biztosítása érdekében azokat a besajtoló és/vagy termelő kutakat le kell zárni, ahol az áttörés bekövetkezik. Minél kisebb a besajtolt gáz fűtőérteke, annál szigorúbb feltételek határozzák meg a termelésszabályozást. Számos földgáztelep környezetében nem éghető vagy nehezen éghető földgázokból olyan választék áll ipari mennyiségben rendelkezésre, hogy bármely típusú földgáztelep vagy tároló esetén alkalmazható anélkül, hogy a termelt gáz fűtőértéke a megengedett szint alá csökkenne, és különböző termelési problémákat (összeférhetetlenség) okozna. A visszamaradó, kisnyomású gázok kitermelésére folyadékot, például vizet is alkalmazhatunk. Ez 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
