192572. lajstromszámú szabadalom • Eljárás földalatti földgáztárolók tárolókapacitásának szabályozására, különössen növelésére
1 192 572 2 A találmány tárgya eljárás földalatti földgáztárolók tárolókapacitásának szabályozására, különösen növelésére. Az 1970-es évektől kezdődő energiaválság megkövetelte és egyre inkább megköveteli a földgázkészletek intenzív kitermelését. Tekintettel a földgáz jó hatásfokú hasznosíthatóságára és arra, hogy a környezetet nem, vagy alig szennyezi, egyre inkább a lakosság energiaigényeinek fedezésére fordítják. A lakosság földgázigénye az évszakok függvényében változó: legnagyobb télen a földgázfogyasztás, míg nyáron minimális. A racionális energiaellátás érdekében a fogyasztók közelében ún. földalatti földgáztárolókat létesítenek. A földalatti földgáztárolók telepítésének a célja az, hogy a termelő- és szállítókapacitást az évszakok váltakozásától függetlenül közel azonos mértékben használják ki. A földgáztelepektől a nyáron termelt földgázt csővezetéken vagy csővezetékrendszeren a földgáztárolóhoz szállítják, ahol azt a porózus kőzetben települt földalatti földgáztárolóba kompresszorral vagy saját energiával besajtolják. Télen a lakosság fogyasztása jelentősen megnő, és ezt egyrészt a földgáztelepekből, másrészt a fogyasztókhoz viszonylag közel telepített földgáztárolókból termelt földgáz segítségével elégítik ki. Ma már az iparilag fejlett országok évi földgáz-felhasználásának általában 10—20 %-át tárolják az alábbi típusú földalatti földgáztárolókban: a) Leművelt, vagy művelés alatt álló földgáz, illetve szénhidrogéntelepek. A tárolásnak ez a legkedvezőbb módja, mivel nem kell olyan földtani szerkezeteket megkutatni, amelyek zárása megfelelő, és így a gáz nem szökhet meg belőlük, hiszen a fedőkőzet ebben az esetben kielégítő zárást biztosít, mert az évmilliók alatt a tároló megőrizte a kitermelt vagy kitermelendő kőolajat és földgázt. A földgáztárolásra alkalmazott szénhidrogéntelep kétféle típusú lehet: zárt vagy víztesttel érintkező. Zárt rendszerű telepben a hidrodinamíkaiíag összefüggő pórustérben csak szénhidrogén van jelen, míg ha víztesttel érintkezik, akkor a pórustér egy részét vagy nagy' részét víz tölti ki. b) A tárolást megelőzően rétegvízzel telített kőzet (ún. aquifer tárolók). Ennek a tárolási módnak előfeltétele, hogy a kőzet porózus és áteresztőképes legyen, felette pedig egy megfelelő vastagságú át nem eresztő kőzet helyezkedjen el, amely megakadályozza a majdani földgáztárolóból a földgáz megszökését. Ez a porózus kőzet földtani és üledékképződési okok miatt vízzel kitöltött (telített). A kőzet és víz kompresszibilitása 5-20 • 10“ 5 1/bar. Ez azt jelenti, hogy 1 bar nyomásnövekedés hatására az 1 m3 pórustérfogatban lévő víz 5—20 • 10~5 m3 értékkel nyomható össze, azaz ennyi rétegtérfogatú földgáz tárolható az összepréselt 'űz helyén. Mivel a víz kompresszibilitása kicsi, ezért gyakorlatilag végtelen kiterjedésű, több milliárd vagy száz milliárd m3 pórustcrfogalú aquifer tárolókat jelölnek ki földalatti földgáztárolás céljára. A földalatti földgáztárolók létesítése és üzemeltetése igen jelentős ráfordítást jelent. A tárolási költségek a tároló kapacitásának függvényei. A tároló kapacitását több tényező együttesen határozza meg, ezek az alábbiak: — a tárolásra felhasználható Összefüggő pórus térfogat, — a termelő-besajtoló kutak kapacitása, — a termelő, besajtoió rendszert alkotó csővezetékek méretei, végül- a földgáz elszállítását, besajtolását biztosító kompreszszorok és távvezetékek kapacitása, méretei. A földalatti földgáztároló tárolási kapacitásának szabályozása, illetve növelése a jelentős költségek miatt igen fontos feladat. Az erre kidolgozott ismert módszerek lényege a következő: — A tároló maximális és minimális nyomásának rögzítése. Tekintettel arra, hogy a gázriemű közegek rendkívül kompresszibilisek, ezért a tároló maximális és minimális nyomásának meghatározásával a tárolási kapacitást is rögzítik. Mindkét nyomásértéknek van egy korlátja: a maximális nyomás nem lehet nagyobb a fedőkőzet repesztési nyomásánál, mert ebben az esetben a tárolt földgáz megszökik a tárolóból. A minimális nyomás értékét a földgáz elszáL íthatósága korlátozza. A víztesttel rendelkező földalatti földgáztárolók esetén a földgáz nyomásának meghatároz! sával a földgáz tárolására alkalmas pórustérfogat is rögzít ott a kompresszibilitás miatt. A nyomás növelésével a “árolót körülvevő víztestben is nő a nyomás, ami a komp esszibilitás miatt a víz térfogatcsökkentését eredményt zi, és így nő a földgáz tárolására alkalmas térfogat is. Aquifer tárolókban csupán akkor lehet földalatti földgáztárolót telepíteni a kialakult gyakorlat szerint, ha annak pórustérfogata végtelenül nagy, több milliárd, vagy s?áz milliárd m3. — A kutak beáramlási viszonyainak javítása érdekében különböző vegyszerek alkalmazásával, vagy kőzetrepesztíssel csökkentik azt a nyomásveszteséget, amely alrhoz szükséges, hogy a földgáz beáramoljon a kútba. A kúttulpi nyomásveszteség csökkentése végülis azt eredménye? i, hogy 5—10 %-kal több föl dgáz tárolható a földalatti fóldgáztárolóban. — A csővezetékek méretei általában adottak, és rendszerint az optimális szállítási feltételekre méretezik azokat. — Ugyanez mondható el a kompresszorokra és a távvezeték méreteire is. A fentiekből egyértelműen következik, hogy a földalatti íőldgáztároló tárolókapacitásának szabályozása illetve r övelése az ismert eljárásokkal csak korlátozott mértékben valósítható meg. A gyakorlatban általában a földgázigények növekedése miatt a tároló bővítésére törekszenek. Amennyiben a tároló maximális kapacitását kiépítették az előzőekben ismertetett lehetőségek figyelembevételével, bővítés igénye esetén új földtani szerkezetben alakítanak ki tárolót. Ezért a találmány célja olyan eljárás biztosítása, amellyel a földalatti földgáztároló kapacitását jelentősen növelhetjük anélkül, hogy újabb földalatti földgáztároló létesítésé e lenne szükség. Azt találtuk, hogy a fenti célt elérjük oly módon, hogy a földgáz tárolására alkalmas, áramlóképes folyadékot tartalmazd földalatti tároló pórustérfogatából a jelenlevő rétegfolyrdékot legalább részben eltávolítjuk, és az így létrehozó t pótlólagos tárolótérfogatot földgázzal kitöltjük. Áramk képes folyadékon a földak.tti tárolót jelentő földtani szerkezet pórustérfogatában jelenlevő, és onnan elvezethet i rétegfolyadékot értjük, amely például rétegvíz, olajos rétegvíz, olajos rétegvíz egyiittáramló földgázzal stb. A földalatti tároló például leművelt vagy művelés alatt álló földgáz- vagy kőolajtelep, rétegvízzel telített kőzet stb. N 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
