ХРАНИЛИЩЕ ГАЗОВ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ - "ВНИИГАЗ"

Полезная модель относится к области подземного хранения газов, в том числе природного газа, нефтяного газа, углекислого газа, гелия и других.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является подземное хранилище газообразных и жидких углеводородов в природных искусственных шахтах, тоннелях, пещерах и других подземных пространствах с применением эластичных полимерных вкладных резервуаров (рукавов), содержащее подземный тоннель, облицованный газонепроницаемым материалом, вертикальный ствол, соединяющий его с поверхностью, трубопровод для закачки и отбора газа и герметичную заглушку между трубопроводом и тоннелем, при этом герметичная облицовка тоннеля выполнена из эластичного полимерного композитного материала, образующего эластичный вкладной резервуар (рукав), оснащенный с торца фланцем крепления к трубопроводу (заявка РФ №2006133825, приоритет от 22.09.2006).
Недостатками этого технического решения являются:
- сложность, большой объем и высокая стоимость подземных работ по подготовке и герметизации стен тоннелей, а также по приспособлению горных выработок под монтаж эластичных резервуаров для хранения газов;
- ограниченная долговечность резервуаров для хранения газов менее 20 лет при необходимости 50 лет и более;
- значительные потери хранимого газа при нарушениях герметичности резервуаров столь большого объема;
- значительные трудозатраты при нарушениях герметичности резервуаров.
Технической задачей, поставленной при создании заявляемой полезной модели, является повышение надежности и долговечности газового хранилища, а также снижение потерь газа и трудозатрат при нарушениях герметичности резервуаров.
Решение поставленной задачи достигается тем, что хранилище газов в горных выработках, включающее размещенную в подземном тоннеле емкость для хранения газов, соединенную с системой подачи и отбора газа, согласно заявленной полезной модели в тоннеле размещено несколько не связанных между собой емкостей для хранения газов, каждая из которых выполнена в виде одного или нескольких газгольдеров, состоящих из уложенных рядами металлических сосудов высокого давления, соединенных между собой трубопроводами и отдельным трубопроводом с системой подачи и отбора газа. Поверхности металлических сосудов и трубопроводы могут быть защищены от воздействия газа полимерным покрытием, предотвращающим утечку хранимого газа. Хранилище газов может содержать несколько подземных туннелей, расположенных на различных горизонтах по горизонтали и/или по вертикали и/или наклонно, в которых размещены автономные и не связанные между собой газгольдеры.
Предлагаемая конструкция хранилища позволяет при необходимости хранить в автономных газгольдерах с металлическими сосудами различные по составу газы и повысить их максимальное давление.
Полезная модель поясняется рисунками на фиг.1 и фиг.2.
На фиг.1 в качестве примера показана принципиальная схема конструкции хранилища нового типа.
На фиг.2 в качестве примера показана конструкция металлического сосуда, защищенного полимерным покрытием.
Предлагаемое хранилище газов (фиг.1) включает подземный тоннель 1, соединенный вертикальным стволом 2 с земной поверхностью. В тоннеле размещены автономные и не связанные между собой газгольдеры 3. Каждый газгольдер состоит из металлических сосудов, уложенных рядами на основании (тележке) 4 и закреплены стяжными лентами 5. Все сосуды каждого газгольдера соединены между собой трубопроводами (на рисунке условно не показано) и отдельными трубопроводами 6 с компрессорами 7, установленными на поверхности и предназначенными для закачки и отбора газа. Трубопроводы 6 оснащены запорными кранами 8 и отводами 9, оснащенными кранами 10 и предназначенными для отбора газа из подземных газгольдеров 3.
Металлический сосуд для хранения газа (фиг.2) состоит из обечайки 11, выполненной из газопроводной трубы (диаметром до 1420 мм на давление до 12,0 МПа), к одному из торцов которой приваривают глухое днище 12, а к другому торцу - переходник 13 с фланцем 14.
При необходимости внутренние поверхности сосудов (фиг.2) покрывают специальным полимерным материалом или эластичным рукавом 15. Для защиты от коррозии наружные поверхности сосудов, обвязки, трубопроводов и запорно-предохранительных устройств покрывают специальным антикоррозионным материалом.
Предлагаемое хранилище газов может содержать несколько подземных туннелей, расположенных на различных горизонтах по горизонтали и/или по вертикали и/или наклонно, в которых размещены автономные и не связанные между собой газгольдеры (на рисунке условно не показано).
Описанное хранилище функционирует следующим образом.
При закачке газа в хранилище компрессоры 7 забирают газ из газопровода 16 и подают через открытые краны 8 по трубопроводам 6 в соответствующие сосуды газгольдеров 5. При этом краны 10 закрыты.
При отборе газа из хранилища краны отключают компрессоры 7, закрывают 8, а краны 10 открывают. Газ из газгольдеров 3 по трубопроводам 6 через трубопроводы-отводы 9 и краны 10 поступает по газопроводам 17 к потребителю.
Предлагаемая конструкция хранилища обладает в сравнении с наиболее близким аналогом рядом преимуществ:
- долговечность хранилища возрастает и становится соизмеримой с долговечностью месторождения газа, то есть не менее 50 лет.
- сроки, объем и трудоемкость строительных и монтажных работ резко снижаются в результате использования газгольдеров полной заводской готовности и практически исключения работ по подготовке тоннелей.
- потенциальные риски и ущерб резко снижаются в результате повышенной надежности металлических сосудов, их относительно меньшей емкости и автономности.
Предварительные расчеты эффективности сооружения и эксплуатации предлагаемого хранилища газа на примере одной из выработанных шахт Кузбасского угольного бассейна показали, что удельные капитальные вложения на организацию одного кубического метра геометрического объема хранилища могут быть снижены на 20-25%, а сроки сооружения вдвое.