Зачем природный газ закачивают обратно в месторождения и как устроены эти подземные хранилища
Природный газ в России добывают в стабильных объемах, а потребляют неравномерно: зимой больше, летом меньше. Спрос может меняться изо дня в день: если резко ударят холода, топлива для тепловых станций понадобится больше, чем в прошлый день, и наоборот. Строить «две трубы» для разного уровня спроса нерационально из-за его суточной изменчивости, а запасать газ в сжиженном виде слишком дорого. Решить эту задачу способны подземные хранилища. Выясним, что это такое, как они устроены и почему создавать их в России выгодно.
Где строят хранилища
Подземные хранилища природного газа нужны для выравнивания сезонной и суточной неравномерности потребления голубого топлива. Они особенно актуальны в регионах, где недостаточно развита система газоснабжения и невозможно быстро «перебросить» дополнительное топливо потребителю.
Подземные хранилища газа в основном создают в пористых породах: водоносных пластах, выработанных нефтяных и газовых месторождениях — на глубине от 300 метров до четырех километров.
Первое подземное хранилище в России было оборудовано в небольшом выработанном месторождении Башкатовское в Самарской (в период СССР — Куйбышевской) области: его ввели в эксплуатацию в 1958 году. Через пять лет открыли первое в стране крупное Калужское хранилище (400 миллионов кубических метров), созданное в водоносном пласте. Крупнейшее в мире хранилище такого типа тоже находится у нас — Касимовское.
Хранилища в водоносном пласте создают, если он расположен глубоко и не используется людьми для добычи питьевой воды — в таких пластах жидкость содержит много примесей и металлов, поэтому непригодна для питья. Кроме того, над таким пластом должен быть слой непроницаемых горных пород (ловушек), который не позволит газу просочиться на поверхность, например слой глины. Просочиться в стороны и вниз углеводородам не дает вода. Обустраивать такие природные резервуары дорого, зато их можно создавать ближе к центрам потребления природного газа.
По мере развития Единой системы газоснабжения в России все чаще начали создавать подземные хранилища в выработанных месторождениях. Они дешевле, так как естественным образом приспособлены для закачки и отбора природного газа, а также соединены с системой газоснабжения. В первую очередь такие хранилища создают рядом с Саратовом, Оренбургом и вблизи Северного Кавказа: эти районы намного ближе к центрам потребления, чем, например, Арктика, где сегодня добывают много природного газа.
Также подземные хранилища можно оборудовать в заброшенных шахтах, старых туннелях и пещерах. Используют и горные выработки в известняке, граните, глине и каменной соли. Последние обходятся дешевле всего, хотя их подготовка занимает несколько лет, а сами хранилища такого типа относительно невелики.
Одно из самых молодых поземных хранилищ в нашей стране построили в Калининградской области в отложениях каменной соли. В сентябре 2023 года ему исполняется десять лет.
Активный газ и суточный отбор
Сравнивать подземные хранилища можно по трем главным характеристикам: объем буферного газа, объем активного газа и максимальная суточная производительность на начало сезона отбора. Последний параметр важен, например, в начале отопительного периода, когда в хранилище больше всего газа, а значит — выше давление.
Буферный газ обеспечивает необходимый минимум давления газа в хранилище, поэтому извлекать его нельзя. Так топливо можно извлекать в нужных объемах даже в конце сезона отбора, когда давление падает по мере уменьшения объема углеводородов в пласте. Также буферный газ не дает хранилищу заполниться водой.
Более показательный параметр хранилища — объем активного газа: сколько можно закачать, а потом отобрать для газоснабжения. По этому показателю хранилища в горных выработках заметно уступают хранилищам в бывших месторождениях. Также преимущество последних — в максимальной суточной производительности, которую крайне тяжело достичь для хранилищ в пористых горных породах из-за их более низкой проницаемости. Суточная производительность, при прочих равных условиях, важнее закачанного объема. Что толку от запасов, если извлекаете вы их по чайной ложке?
В конце 2000-х годов объем активного газа, который можно было закачать в российские хранилища, составлял примерно 60 миллиардов кубометров, а максимальная суточная производительность — около 600 миллионов кубометров. К отопительному сезону 2023-2024 годов оперативный резерв нашей страны достигнет 72,842 миллиарда кубометров при максимальной суточной производительности около 860 миллиона кубометров. В дальнейшем планируется довести суточный отбор до миллиарда кубометров. Для понимания масштабов: в 2022 году потребление газа в России составило 484 миллиарда кубометров.
Большой объем активного газа и суточного отбора в российских условиях реализовать проще, чем во многих других странах мира. В нашей стране много крупных хранилищ, а в большинстве регионов планеты они маленького объема, хоть их количество и больше. Кроме того, чем крупнее объект хранения, тем ниже его удельная стоимость.
