Podziemne magazyny gazu PMG

Wstęp

Gaz ziemny może być magazynowany pod ziemią w następujących strukturach geologicznych:

– wyeksploatowanych złożach ropy naftowej i gazu

– porowatych warstwach wodonośnych (aquifer)

– w kawernach solnych lub grotach skalnych,
– w wyeksploatowanych kopalniach węgla kamiennego lub soli kamiennej.

Rys. Rodzaje podziemnych magazynów gazu.

Podstawowym warunkiem stosowania poszczególnych rozwiązań jest ich gazoszczelność.

PMG w sczerpanych złożach gazu. Jest to najbardziej rozpowszechniony – w kraju i na świecie – rodzaj PMG. Spowodowane jest to tym, że sczerpane złoże gazu na ogół posiada przygotowaną infrastrukturę zarówno do zatłaczania gazu, jak i do jego odbioru: siatkę odwiertów oraz system przygotowania gazu do transportu. Utworzenie tego typu magazynu wymaga stosunkowo najmniejszych
nakładów. Poniżej zalety i wady rozwiązania

Zalety magazynów w wyeksploatowanych złożach:
– Zazwyczaj mają połączenia z głównymi gazociągami.
– Na obszarze złoża istnieją już odwierty, które można wykorzystać oraz infrastruktura naziemna, co znacznie obniża koszty budowy magazynu.
– Budowa złoża jest dobrze znana poprzez wykonane wcześniej badania sejsmiczne, pobrane rdzenie z wykonanych odwiertów, przeprowadzone badania geofizyczne oraz historię wydobycia gazu ziemnego lub ropy naftowej.
– Mniejsze nakłady inwestycyjne na budowę PMG, dzięki istnieniu w złożu pewnych niewydobytych ilości gazu, które po przekształceniu złoża na magazyn będą stanowiły pojemność buforową (poduszkę gazową).
Wady magazynów w wyeksploatowanych złożach:
– Zazwyczaj tego typu magazyny są zdolne do wykonywania tylko jednego cyku napełniania i odbioru w ciągu roku.
– Otwory i infrastruktura naziemna takich złóż są zazwyczaj stosunkowo stare i wymagają kosztownych rekonstrukcji i remontów.

PMG w warstwach wodonośnych. Możliwość utworzenia podziemnego magazynu gazu ziemnego w warstwie wodonośnej (aquifer) istnieje tylko wówczas, gdy są spełnione dwa podstawowe warunki geologiczne:
– warstwa, do której będzie się wtłaczać gaz, jest zbudowana ze skał o dużej porowatości (piasku, piaskowca);
– nad warstwą porowatą znajduje się nieprzepuszczalny nadkład, zapobiegający „ucieczkom” magazynowanego gazu.
Objętość gazu, jaką można maksymalnie zmagazynować zależy od objętości i porowatości warstwy oraz od temperatury i średniego ciśnienia, pod którym gaz ma być magazynowany (ciśnienie zmienia się zarówno podczas wtłaczania, jak i odbioru gazu). Warstwy wodonośne posiadają jeden z niepodważalnych walorów; poziom magazynowy posiada doskonałe własności zbiornikowe
oraz obiekty te dość często znajdują się w bliskim sąsiedztwie dużych odbiorców lub dużych miast i aglomeracji miejskich.

Rys. PMG w warstwie wodonośnej (rys. PGNiG)

Zalety magazynów w warstwach wodonośnych:
– Zazwyczaj znajdują się blisko końcowych odbiorców.
– Posiadają stosunkowo wysoką moc odbioru.
– Mają większą, niż w przypadku magazynów w wyeksploatowanych złożach, zdolność do wykonywania wielu cykli w sezonie.
Wady magazynów w warstwach wodonośnych:
– Wytypowanie odpowiedniej struktury wymaga kosztownych prac poszukiwawczych i rozpoznawczych.
– Istnieje ryzyko nieszczelności struktury.
– Większe koszty operacyjne, związane z wydobyciem i utylizacją wody. Istnieje konieczność utworzenia dużej poduszki gazowej.

PMG w kawernach solnych. Magazynowanie gazu ziemnego w tego typu magazynach odbywa się w kawernach (komorach) wykonanych w złożu soli. Wyługowanie kawern magazynowych na gaz ziemny w złożu soli kamiennej nie zawsze jest możliwe – złoże w tym celu powinno spełniać określone warunki geologiczne, posiadać odpowiednią formę, wielkość i głębokość zalegania oraz sól powinna posiadać odpowiedni skład. Niezmiernie istotnym uwarunkowaniem jest również usytuowanie innych warstw w złożu i otaczającym górotworze. Ze względu na swoją specyfikę, magazyny gazu w kawernach
solnych charakteryzują się znacznie większymi natężeniami odbioru gazu niż wyżej wymienione typy PMG oraz posiadają jeden z niepodważalnych walorów – mogą spełniać rolę szczytowych magazynów gazu. Ponadto ważną zaletą tego typu magazynów jest to, że umożliwiają uzyskanie dużych pojemności magazynowych przy zajęciu niewielkich powierzchni terenu. Kawerny solne są bardzo dyspozycyjne, można do nich wielokrotnie w ciągu roku zatłaczać i odbierać gaz, i mogą być uzupełnieniem dla
innych typów PMG.

Rys. Magazyn gazu w złożach soli

Zalety magazynów w kawernach solnych to:
– niewielki stosunek gazu buforowego do całkowitej pojemności magazynu,
– bardzo duża moc zatłaczania i odbioru (o wiele większa niż w przypadku magazynów w wyeksploatowanych złożach i warstwach wodonośnych),
– zdolność do wykonywania wielu cykli napełniania i odbioru w ciągu roku, co pozwala na równoważenie mniejszych wahań popytu i podaży gazu zimnego (np. dobowych),
– niskie ryzyko nieszczelności magazynu.
Wady magazynów w kawernach solnych to:
– wysokie nakłady inwestycyjne konieczne przy budowie tego typu magazynów, wysokie koszty operacyjne,
– ograniczone możliwości zagospodarowania lub zrzutu solanki powstającej w czasie ługowania kawern,
– utrata pojemności czynnej w wyniku konwergencji (stopniowego zaciskania się wyrobiska)

PMG w wyrobiskach górniczych. Podziemne magazyny gazu ziemnego są również (jednak bardzo rzadko) budowane w wyeksploatowanych wyrobiskach górniczych i w tzw. pustkach skalnych.

Rys. Po lewej PMG w wysłużonej kopalni.

PGNiG w celu realizacji usługi biletowej korzysta z siedmiu magazynów gazu wysokometanowego (E): PMG Wierzchowice, PMG Husów, PMG Strachocina, PMG Swarzów, PMG Brzeźnica, KPMG Kosakowo oraz KPMG Mogilno.

Aktualna pojemność czynna magazynów gazu E wynosi 3 174,80 mln m3.

Podziemne magazyny w Polsce

KPMG Mogilno – magazyn gazu wysokometanowego o pojemności czynnej 585,40 mln m3 zlokalizowany w województwie kujawsko – pomorskim, powiat mogileński, na terenie gmin Mogilno i Rogowo. Magazyn jest utworzony w kawernach solnych, co pozwala na uzyskanie dużych mocy zatłaczania i odbioru gazu.

PMG Husów – magazyn gazu wysokometanowego o pojemności czynnej 500 mln m3. Zlokalizowany jest w województwie podkarpackim, powiat łańcucki, gmina Łańcut i Markowa.

PMG Wierzchowice – magazyn gazu wysokometanowego. Utworzony jest w częściowo wyeksploatowanym złożu gazu zaazotowanego oraz zlokalizowany w województwie dolnośląskim, powiat Milicz, na terenie gmin Milicz i Krośnice. Jest to największy podziemny magazyn gazu w Polsce, o pojemności czynnej 1 300 mln m3.

PMG Strachocina – magazyn gazu wysokometanowego o pojemności czynnej 360 mln m3. Zlokalizowany jest w województwie podkarpackim, powiat sanocki, gmina Sanok i Brzozów.

PMG Brzeźnica – magazyn gazu wysokometanowego o pojemności czynnej 100 mln m3. Zlokalizowany jest w województwie podkarpackim, powiat dębicki, gmina Dębica.

PMG Swarzów – magazyn gazu wysokometanowego o pojemności czynnej 90 mln m3. Zlokalizowany jest w województwie małopolskim, powiat dąbrowski, gmina Dąbrowa Tarnowska i Olesno. To jeden z najstarszych magazynów gazu w Polsce.

KPMG Kosakowo – magazyn gazu wysokometanowego o pojemności czynnej 239,40 mln m3. Magazyn zlokalizowany jest w okolicy Trójmiasta. Docelowa pojemność magazynu to 295 mln m3. Zakończenie budowy KPMG Kosakowo planowane jest na 2022 rok.