نگاهی به ذخیره سازی گاز طبیعی

[chemblog]

گاهی به ذخیره سازی گاز طبیعی
محسن حائری نژاد کارشناس تحقیق و توسعه شرکت راه اندازی و بهره برداری صنایع نفت (OICO)
​

مقدمه
مخازن زیر زمینی ذخیره سازی گاز یک روش متداول و شناخته شده در جهان برای کمبود گاز مورد نیاز و پوشش مازاد مصرف در فصول سرد است. پس از آنکه در سده گذشته مصرف کنندگان سوخت های فسیلی به مزایای گاز طبیعی به عنوان حامل انرژی ارزان قیمت پی بردند به تدریج بر کاربردهای گاز در بازار مصرف افزود شد. شاید بتوان گفت در این زمان بود که فکر استفاده از مخازن زیر زمینی و ذخیره سازی گاز جهت دستیابی آسان به گاز طبیعی در مواقع اوج مصرف، مورد توجه تأمین کنندگان گاز قرار گرفت. اولین تجربه موفق در ذخیره سازی گاز در سال ۹۱۹۱ از طریق استفاده از مخزن تخیله شده گازی در انتاریو)کانادا( مورد اجرا واقع شد. پس از آن در سال ۹۱۹۱ میدان zora در ایالت نیویورک که در سال ۹۱۱۱ کشف شده بود- با ظرفیت ذخیره سازی ۹۱ میلیون متر مکعب تبدیل به مخزن ذخیره گاز طبیعی شد. توسعه مخازن ذخیره زیر زمینی گاز از اواخر دهه ۰۳ قرن گذشته رشد پیوسته ای به خود گرفت. گر چه تمامی این پروژه ها در حال اجرا بر روی میادین تخلیه شده قدیمی نفت و گاز بوده، ولی اولین پروژه استفاده از مخازن سفره های آب زیرزمینی به عنوان نوع دوم UGS در ایالت ایلی نویز آمریکا در سال ۹۱۱۰ به ظرفیت ۰۳۳ میلیون متر مکعب مورد بهره برداری قرار گرفت. در سال ۹۱۱۱ اولین تجربه استفاده از USG در نیمکره شرقی در کشور فرانسه و در یک مخزن آبی به اجرا در آمد. در این مقاله به بررسی و اهمیت ذخیره سازی گاز می پردازیم.

نقش ذخیره سازی گاز در زنجیره تولید
در دهه های اخیر بر نقش ذخیره سازی گاز به منظور مقابله با نوسانات مصرف گاز طبیعی در فصول مختلف سال و همچنین جبران توقف های احتمالی تولید و یا حفظ ذخایر استراتژیک افزوده شده است. نقش ذخیره سازی در زنجیره تأمین گاز با توجه موارد زیر مشخص می شود.

۱ -تراز نمودن و ایمن ساختن عرضه: مخازن زیر زمینی گاز )UGS( می تواند در صورت بروز بحران یا افزایش تقاضای مصرف، امنیت بازار را با عرضه مناسب تأمین کنند.
۲ -با توجه به وجود ظرفیت تولید در فصول گرم سال، لزوم بهره برداری از این منابع عرضه با توجه به مقرون به صرفه بودن خرید گاز برجسته تر می شود.
ارزیابی عملکرد مخازن ذخیره سازی گاز طبیعی
ارزیابی عملکرد و کارایی انواع مخازن کاندیدای طرح ذخیره سازی گاز با توجه به سه پارامتر زیر صورت می گیرد:
۱ -توانایی انباشت گاز (Inventory)
ذخیره گاز به حجمی از گاز گفته می شود که در الیه مخزنی به دو صورت گاز همزاه و غیر همزاد موجود باشد. گاز همزاد که بخشی از آن غیر قابل بازیافت است در مخزن ذخیره سازی گاز باقی می ماند و انرژی (فشار) مورد نیاز تخلیه و برداشت گاز غیر همزاد را فراهم می کند. گاز غیر همزاد برداشت شده در ماه های سرد سال در هر سال توسط تزریق در فصول گرم جایگزین می شود.
۲ -عدم مهاجرت گاز
عوامل زیادی در مهاجرت گاز از افق مخزنی ذخیره ساز گاز موثرند که از جمله آنان می توان به مواردی چون گرادیان فشار، تراوایی سنگ مخزن، نوع پوشش سنگ، ساختار هندسی و زمین شناسی مخزن، وجود شکستگی ها و گسل های میدان و شرایط عملیاتی اشاره کرد.
۳ -قابلیت تولید (Deliverability)
این پارامتر که توانایی مخزن جهت تحویل و تولید گاز ذخیره شد را نشان می دهد وابستگی زیادی به فشار مخزن دارد که خود نیز تابعی از میزان گاز ذخیره شده در مخزن می باشد.

اهمیت ذخیره سازی گاز در ایران
ذخیره سازی گاز طبیعی در مخازن زیر زمینی که امروزه به ذخایر استراتژیک کشور ها تبدیل شده، نقشی مهم در بر قراری توازن الزم بین عرضه و تقاضا در فصول مختلف سال، تاثیرگذاری بیشتر در بازارهای جهانی انرژی و اجرای به موقع تعهدات بین المللی صادرات گاز کشور ایفا می کند. افزایش مصرف گاز طبیعی به عنوان یک حامل انرژی فراوان و ارزان در سال های اخیر و تعادل نداشتن عرضه و تقاضای گاز طبیعی در فصول سرد، ضرورت برنامه ریزی برای ایجاد ذخایر استراتژیک در کشور را ایجاب می کند. از سوی دیگر ذخایر استراتژیک گاز در اجرای به موقع تعهدات بین المللی صادرات گاز کشور نیز نقشی تأثیر گذار دارد. مخازن زیر زمینی ذخیره سازی گاز یک روش متداول شناخته شده در جهان برای کمبود گاز مورد نیاز و پوشش مازاد مصرف در فصول سرد است. در این فرایند، مازاد گاز طیبعی در فصل تابستان در محیطی متخلخل زیر زمینی دارای پوش سنگ مناسب تزریق می شود تا جوابگوی بار مصرف بالا در فصول سرد و پر مصرف سال باشد. معموال برای ذخیره سازی گاز طبیعی ۰ نوع مخزن اصلی وجود دارد: ذخیره در مخازن نفت و گاز تخلیه شده، ذخیره سازی در سفره های آب زیرزمینی و ذخیره های در گنبدهای نمکی. مخازن نفت و گاز تخلیه شده معمولا حجم ذخیره سازی بیشتری در اختیار دارند. معموال تبدیل یک مخزن گاز یا نفت تخلیه شده به مخزن ذخیره سازی گاز طبیعی ساده تر و ارزان تر از سایر روشهای است، زیرا این مخازن شرایط تراوایی و تخلخل مورد نیاز فرایند را تامین می کنند همچنین، زمین شناسی منطقه از پیش مشخص است و توان پوش سنگ این میدان ها برای ذخیره سازی هیدروکربنها بدون خطر نشت از مخزن به اثبات رسیده است. به عالوه، از چاه ها و تاسیسات سرچاهی و سطحی موجود در نزدیکی این مخازن می توان در دوره بهره برداری UGS استفاده نمود. ذخیره سازی زیر زمینی گاز طبیعی به عنوان یک منبع استراتژیک ذخیره انرژی برای موقع خاص)فصول پر مصرف، وجود اشکال در شبکه سراسری گاز و…(یک موضوع حیاتی در ایران به شمار می رود. این امر در مناطق سردسیر، پرجمعیت و قطب های صنعتی کشور اهمیت مضاعف می یابد.

ویژگی مخازن زیر زمینی ذخیره سازی گاز
دو ویژگی اساسی یک UGS که بطور معمول بر سایر مولفه های تصمیم گیری اثر می گذار می باشند عبارتند از: حجم عملیاتی که می تواند به صورت درصدی از کل ظرفیت UGS ارائه شود و دیگری حداکثر ظرفیت برداشت که به صورت حجم گاز تولیدی در روز بیان می شود. نسبت این دو ویژگی بیانگر تعداد روزهایی است که می توان با حدکثر ظرفیت از مخزن گاز برداشت کرد.

مخازن زیر زمینی گاز طبیعی
مخازن نفتی و گازی تخلیه شده، مخازن گاز میعانی تخلیه شده، سفره های آب زیر زمینی و گنبدهای نمکی را می توان از جمله ساختارهای مناسب جهت ذخیره سازی گاز به شمار آورد. هر گونه مخزن ذخیره سازی ویژگی های فیزیکی )از قبیل تخلخل، تراوایی، قابلیت نگهداری و تولید( و اقتصادی ) از قبیل هزینه های مربوط به آماده سازی، تولید و نگهداری مخزن( منحصر به فرد خود را خواهد داشت. از مهم ترین ویژگی های یک مخزن ذخیره سازی گاز طبیعی می توان به توانایی مخزن در نگهداشت گاز طبیعی جهت مصارف آتی و همچنین میزان نرخ تخلیه و برداشت گاز از آن اشاره کرد.

وضعیت ذخیره سازی گاز در جهان
ذخیره سازی گاز طبیعی در مخازن زیر زمینی امروزه به ذخایر استراتژیک کشورها تبدیل شده نقش مهمی در بر قراری توازن الزم بین عرضه و تقاضا در فصول مختلف سال، تاثیر گذاری بیشتر در بازار های جهانی انرژی به موقع تعهدات بین المللی صادرات گاز کشور ایفا می کنند. ظرفیت تولید گاز در هر کشور به وضعیت منابع تولید گاز بستگی دارد و از سوی دیگر نیاز مصرف گاز به میزان جمعیت، درجه اقتصادی کشور و نیاز صنایع به انرژی وابسته است.

نتیجه گیری:
در فرایند ذخیره سازی زیر زمینی گاز طبیعی، مازاد گاز طبیعی تابستان در یک محیط متخلخل زیرزمینی دارای پوشش سنگ مناسب تزریق می شود تا جوابگوی بار مصرف باال در فصول سرد و پر مصرف باشد. این مخازن معموال در نزدیکی بازار مصرف نهایی قرار دارند تا قادر به جبران سریع کمبود گاز در مواقع نیاز باشند. همچنین ذخیره سازی گاز طبیعی، جریان گاز را در زمان وقوع هر گونه حادثه یا مشکل در شبکه انتقال و توزیع و تولید گاز تأمین می نماید. ایجاد مخازن زیر زمینی ذخیره سازی گاز طبیعی به عنوان بخشی از ذخایر استراتژیک به عنوان مساله روز کشور روند رو به رشدی خواهد داشت. این ذخایر در تامین بار مزاد انرژی مورد نیاز کشور در فصول پر مصرف، عمل به تعهدات بین المللی مطابق برنامه، تاثیر گذاری بیشتر در بازار های جهانی انرژی نقش مهمی بازی می کنند. نخستین گام در ایجاد یک مخزن ذخیره سازی گاز طبیعی، یافتن مخزن با مشخصات مناسب از جمله پیوستگی و بستگی مناسب پوشش سنگ، حجم کافی مخزن، تراوایی قابل قبول و قابلیت تحویل مطلوب می باشد.

منابع:
۱٫ Underground Storage Of Gas,S.khan, Report of Working Committee 2, presented at 23 rd World Gas Conference , Amsterdam ,June 2006.
۲٫Sarajeh Conversion into an Underground Gas Storage, Task Report SOFREGAZ,2005.,
۳٫ کرافت و هاوکینز، اصول کاربردی مهندسی مخازن نفت و گاز، ترجمه رضا آذین، محمد صادق صفوی، خیرا…اصغری، انتشارات دانشگاه صنعتی شریف، ۱۸۰۶
۴٫ذخیره سازی گاز طبیعی در مخازن تخلیه شده نفت و گاز، رضا آذین،دانشگاه خلیج فارس