گاز طبیعی – هیدروکربن های گازی بی رنگ ، بی بو ، ممکن است به روش های مختلف ذخیره شود. این ماده معمولاً در تاسیسات و یا مخازن زیرزمینی تحت فشار نگهداری می شود. این تأسیسات زیرزمینی شامل مخازن تهی شده در میدان های نفتی و یا گاز طبیعی ، سفره های زیرزمینی و غارهای ایجاد شده در سازندهای نمکی است. گاز طبیعی نیز به صورت مایع یا گازی در مخازن سطح زمین ذخیره می شود.

به گزارش معدن مدیا ، هر نوع ذخیره سازی دارای خصوصیات فیزیکی خاص خود (تخلخل ، نفوذ پذیری ، قابلیت نگهداری) و اقتصاد (هزینه های آماده سازی و نگهداری سایت ، نرخ تحویل و قابلیت انتقال آن) است که حاکم برمناسب بودن آن برای کاربردهای خاص می باشد. دو ویژگی مهم یک مخزن ذخیره سازی زیرزمینی عبارتند از، ظرفیت آن در نگهداری گاز طبیعی برای استفاده در آینده و میزان قابل برداشت بودن از گاز موجود است که به میزان قابل تحویل بودن آن نامیده میشود.
بیشتر ذخیره گاز طبیعی موجود در ایالات متحده در میدان های گاز طبیعی یا تهی شده از نفت است که نزدیک به مراکز مصرف هستند. در تبدیل یک میدان از مرحله تولید به یک مخزن ذخیره سازی میتوان از مزیت چاه های موجود ، سیستم های جمع آوری و اتصالات خط لوله بهره می برد. مخازن تخلیه شده نفت و گاز طبیعی به دلیل در دسترس بودن، گسترده ترین مکان های ذخیره سازی زیرزمینی هستند.
در برخی مناطق ، به ویژه در غرب میانه ایالات متحده ، سفره های زیرزمینی طبیعی آب به مخازن ذخیره گاز طبیعی تبدیل شده اند. اگر یک سازند سنگ رسوبی دارای آب با پوش سنگ نفوذناپذیر پوشانده شود، میتواند یک سفره آبدار مناسب برای ذخیره گاز باشد. اگرچه زمین شناسی سفره های آبدار زیرزمینی شبیه به میدان های تولیدی تخلیه شده است ، اما برای استفاده از آنها برای ذخیره سازی گاز طبیعی معمولاً نیازمند به گاز پایه (بالشتک) بیشتری است واز انعطاف پذیری کمتری در تزریق و برداشت برخوردار است. در صئرتیکه یک رانش آب فعال وجود داشته باشد که بتواند فشار مخزن را از طریق چرخه های تزریق و تولید پشتیبانی کند ، ممکن است میزان تحویل پذیری افزایش یابد.
غارهای نمکی میزان برداشت و تزریق بسیار بالایی را نسبت به میزان کاری که برای ساخت آنها برای ذخیره سازی گاز صرف میگردد فراهم می کنند. گاز مورد نیاز پایه نسبتاً کم است. بیشتر امکانات ذخیره سازی غار نمک در سازندهای گنبد نمکی واقع در ایالت های ساحل خلیج فارس توسعه یافته است. غارهای نمکی نیز (با روشی به نام شستشو) در سازندهای نمکی بستر در ایالت های شمال شرقی ، میانه غربی و جنوب غربی آمریکا ساخته شده اند. ساخت غار هزینه بیشتری نسبت به تبدیل میدان تخلیه شده دارد که بر اساس دلار به ازای هر هزار فوت مکعب ظرفیت گاز کارا اندازه گیری می شود ، اما توانایی انجام چندین چرخه برداشت و تزریق در هر سال داشته و بنابراین هزینه هر واحد به ازای یک هزار فوت مکعب گاز تزریقی و برداشت شذه را را کاهش می دهد.

صاحبان و مجریان تاسیسات ذخیره سازی

صاحبان / مجریان اصلی تاسیسات ذخیره سازی زیرزمینی در آمریکا ، شرکت های خط لوله بین ایالتی ، شرکت های توزیع محل (LDC) وارائه دهندگان خدمات ذخیره سازی مستقل هستند. در حال حاضر حدود 120 نهاد، نزدیک به 400 مرکز ذخیره سازی زیرزمینی فعال در 48 ایالت پایین آمریکا را اداره می کنند. فعالیت هر مرکز ذخیره سازی در تجارت بین ایالتی ، تحت صلاحیت کمیسیون تنظیم مقررات انرژی فدرال (FERC) است. در غیر این صورت ، توسط دولت تنظیم می شود.
صاحبان / مجریان تاسیسات ذخیره سازی لزوماً مالک گاز طبیعی نگهداری شده در انبار نیستند. در واقع ، اکثر گازهای موجود در تاسیسات ذخیره سازی ، تحت اجاره حمل کنندگان، شرکت های توزیع محل LDC)) و یا کاربران نهایی که صاحب گازهستند نگهداری می شوند. نوع هویتی که یا صاحب این تاسیسات است و یا آنرا اداره می کند ، تا حدی نحوه استفاده از ظرفیت ذخیره سازی آن مرکز را تعیین می کند.
به عنوان مثال ، شرکت های بین المللی خط لوله برای تسهیل توازن بار و مدیریت تأمین سیستم در خطوط انتقال طولانی مدت خود ، به انبارهای زیرزمینی متکی هستند. مقررات FERC به شرکت های بین المللی خط لوله اجازه می دهد تا بخشی از ظرفیت ذخیره سازی خود را برای این منظور رزرو کنند. با این وجود ، بیشتر ظرفیت ذخیره سازی آنها به سایر شرکت کنندگان صنعت اجاره داده می شود. شرکت های خط لوله ایالتی علاوه بر سرویس دهی به مشتریان ، از ظرفیت ذخیره سازی و موجودی کالا نیز برای اهداف مشابه استفاده می کنند.
در گذشته ، LDC ها عموماً از ذخیره های زیرزمینی برای تأمین مستقیم نیازهای مشتری استفاده می كردند. با این حال ، برخی از LDC ها فرصت های درآمد اضافی موجود را با تنظیم مقررات ذخیره سازی زیرزمینی به رسمیت شناخته اند و توانسته اند دنبال کنند ( در زیر “دسترسی آزاد” به ظرفیت ذخیره سازیرا ببینید). این LDC ها که معمولاً دارای سیستم های توزیع بزرگ و تعدادی از تجهیزات ذخیره سازی هستند ، توانسته اند امکانات خود را مدیریت کنند تا بتوانند بخشی از ظرفیت ذخیره سازی خود را به اشخاص ثالث (اغلب بازاریابان) اجاره دهند. در حالی که هنوز برای خدمت به مشتریان اصلی کاملاً به تعهدات خود عمل می کنند. (البته این تنظیمات منوط به تصویب تنظیم کننده های سطح دولتی مربوطه است.)
برداشتن مقررات ذخیره سازی زیرزمینی همراه با عوامل دیگری از جمله رشد تعداد نیروگاه های تولید برق با گاز طبیعی ، مزایایی را برای تأسیسات ذخیره سازی با قابلیت تحویل بالا فراهم آورده است. بسیاری از سازند های نمکی و سایر سایت های با قابلیت تحویل بالا ، که یا موجودند ویا در دست توسعه می باشند ، توسط ارائه دهندگان خدمات ذخیره سازی مستقل که اغلب شرکت های کوچکتر و متمرکزترمی باشند ، به توسط کارآفرینانی ایجاد شده اند که سودآوری بالقوه این امکانات تخصصی را تشخیص می دهند. این امکانات تقریباً به طور انحصاری برای سرویس دهی به مشتریان شخص ثالث که بیشترین بهره را از ویژگی های این امکانات می برند مانند بازاریابان و تولیدکنندگان برق استفاده می شود.

تاریخچه “دسترسی آزاد” به ظرفیت ذخیره سازی

قبل از سال 1994 ، شرکت های بین المللی خط لوله ، که تحت صلاحیت FERC هستند ، مالک کل گاز طبیعی جریان یافته از طریق سیستم های خود ، از جمله گاز ذخیره شده در مخازن بودند. ، این شرکت ها . با اجرای دستور 636 FERC، کنترل انحصاری بر ظرفیت و استفاده از امکانات ذخیره سازی آنها داشتند. شرکت های بین ایالتی خط لوله موظف شدند امکانات ذخیره سازی خود را بر پایه ت دسترسی آزاد عملی کنند. بدین معنا که قسمت عمده ظرفیت گاز فعال در هر سایت باید برای اجاره و بدون تبعیض در دسترس اشخاص ثالث قرار گیرد.
امروزه علاوه بر سایت های ذخیره سازی بین ایالتی ، بسیاری از تأسیسات ذخیره سازی متعلق به LDC های بزرگ ، خطوط لوله ایالتی و اپراتورهای مستقل نیز به صورت دسترسی آزاد ، خصوصاً سایت های وابسته به مراکز بازار گاز طبیعی ، عمل می نمایند. دسترسی آزاد به ذخایراین اجازه را داده است که از آنها فرای ذخیره پشتیبانی و یا منبع تأمین فصلی استفاده شود. به عنوان مثال ، بازاریابان و سایر اشخاص ثالث ممکن است گاز طبیعی را به داخل و خارج از ذخیره سازی منتقل کنند (با توجه به قابلیت های عملیاتی سایت یا محدودیت های تعرفه ای) زیرا تغییرات سطح قیمت ، در صورت تقاضای نسبتاً پایین، فرصت خرید و ذخیره گاز طبیعی را فراهم می کند ، و در دوره های اوج تقاضا وهنگام افزایش قیمت آنرا بفروش برسانند. علاوه بر این ، ذخیره سازی همراه با ابزارهای مختلف مالی (به عنوان مثال ، قراردادهای آتی و حق انتخاب ، مبادله و غیره) در روشهای خلاقانه و پیچیده استفاده می شود تا بیشترین مزایا در شرایط بازار بدست آید.
با انعکاس این تغییر تمرکز در صنعت ذخیره سازی گاز طبیعی طی سالهای اخیر ، بیشترین رشد در توانایی برداشت روزانه از محل های ذخیره سازی با قابلیت تحویل بالا بوده است که شامل مخازن ذخیره سازی غار نمک و همچنین برخی از مخازن تخلیه شده نفت یا گاز طبیعی است. این تاسیسات می توانند گاز موجود خود را وارد چرخه نماید. بدین معنی که گاز مصرفی را کاملاً خارج کرده و دوباره پر می کنند ( ویا بالعکس) . این روش سریعتر از سایر انواع ذخیره سازی است و این ویژگی برای نیازهای عملیاتی قابل انعطاف کاربران ذخیره سازی امروزی مناسب تر است. از سال 1993 ، توانایی برداشت روزانه از محل ذخیره سازی غار نمک با قابلیت تحویل مقادیربالا به طور قابل توجهی رشد کرده است. با این وجود ، امکانات ذخیره سازی معمولی همچنان برای صنعت بسیار مهم است.

داده های ذخیره سازی گاز طبیعی زیرزمینی

اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده (EIA) داده های مختلفی را درباره اقدامات ذخیره سازی که در بالا بحث شد جمع آوری و داده های منتخب را به صورت هفتگی ، ماهانه و سالانه منتشر می کند.. EIA از گزارش هفتگی ذخیره سازی گاز طبیعی شرکت ها استفاده می کند، تا بتواند در پایان هر هفته کاری ، کلیه اطلاعات مربوط به چرخه مصرف و ذخیره گاز را جمع آوری کرده و علاوه بر کنترل دقیق بر روی داده ها، اطلاعات مورد نیاز همه اپراتورهای ذخیره سازی گاز طبیعی زا فراهم نماید. ضمنا گزارش ماهانه ذخیره سازی زیرزمینی گاز، کلیه داده ها را در مورد ظرفیت کل ، گاز پایه ، گاز در چرخه ، تزریق و برداشت از طریق مخزن و تاسیسات ذخیره سازی ، از همه اپراتورهای ذخیره گاز طبیعی زیرزمینی جمع آوری می کند.

اقدامات ذخیره سازی

برای تعیین کمیت خصوصیات اساسی یک مرکز ذخیره سازی زیرزمینی و گاز موجود در آن از چندین اندازه گیری حجمی استفاده شده است. برای برخی از این اقدامات ، تشخیص بین ویژگی تاسیسات ، مانند ظرفیت آن و ویژگی گاز طبیعی موجود درآن تاسیسات مانند ارتفاع و یا سطح واقعی موجودی بسیار مهم است . این اقدامات شامل موارد زیراست:
– ظرفیت ذخیره سازی کل گاز طبیعی ، حداکثر حجم گاز طبیعی است که می تواند مطابق با طراحی آن در یک مرکز ذخیره سازی زیرزمینی ذخیره شود ، که شامل خصوصیات فیزیکی مخزن ، تجهیزات نصب شده و روش های عملیاتی خاص در محل است.

– کل گاز ذخیره شده ، که حجم گاز طبیعی در تأسیسات زیرزمینی در یک زمان خاص است.

– گاز پایه ( Cushion Gas) ، حجم گاز طبیعی است که به عنوان موجودی دائمی در یک مخزن ذخیره سازی در نظر گرفته می شود تا فشار و تحویل پذیری کافی را در طول فصل برداشت حفظ کند.

– ظرفیت گاز قابل استحصال ، که به ظرفیت کل ذخیره سازی منهای گاز پایه اشاره دارد.

– گاز قابل استحصال (Working Gas)، حجم گاز موجود در مخزن است که در بالاتر از سطح گاز پایه قرار میگیرد.این گاز در چرخه بازار موجود است.

قابلیت تحویل

اغلب به عنوان معیار اندازه گیری میزان گازی است که می تواند به صورت روزانه از یک ذخیره گاه تحویل داده شود (خارج شود). همچنین به عنوان نرخ تحویل ، میزان برداشت ، یا ظرفیت برداشت نیز نامیده می شود ، تحویل پذیری معمولاً بر حسب میلیون فوت مکعب در روز (MMcf / d) بیان می شود. گاهی اوقات ، تحویل پذیری با توجه به مقدار حرارت معادل گاز خارج شده از تأسیسات ، اغلب در دکاترم در روز بیان می شود (هر ترم ، 100000 Btu است ، که تقریبا معادل 100 فوت مکعب گاز طبیعی است . یک دکاترم معادل آن است حدود هزار فوت مکعب (Mcf) ) است. قابلیت تحویل یک واحد ذخیره سازی متغیر است ، و به عواملی مانند مقدار گاز طبیعی در مخزن در هر زمان خاص ، فشار داخل مخزن ،قابلیت فشرده سازی موجود در مخزن ، پیکربندی و قابلیت های تاسیسات سطحی مرتبط با مخزن و سایر عوامل بستگی دارد. به طور کلی ، میزان قابلیت تحویل یک تأسیسات به طور مستقیم با مقدار کل گاز طبیعی در مخزن متفاوت است: بعبارتی این قابلیت در هنگامی که مخزن پر است در بالاترین حد خود قرار داشته و با برداشتن گاز کاهش می یابد.

ظرفیت تزریق

ظرفیت تزریق مکمل میزان قابل تحویل یا میزان برداشت است .و شامل مقدار گاز طبیعی است که می تواند به صورت روزانه به یک مخزن ذخیره سازی تزریق شود. ظرفیت تزریق همانند قابلیت تحویل ، معمولاً با MMcf / d و یا دكاترم در روز نیز بیان می شود. ظرفیت تزریق مخزن نیز متغیر است و به عواملی قابل مقایسه با عوامل تعیین کننده قابلیت تحویل بستگی دارد. در مقابل ، میزان تزریق بطورمعکوس با مقدار کل گاز ذخیره شده تغییر مینملید: : بعبارتی این ظرفییت در هنگام پر شدن مخزن در کمترین حد خود قرار داشته و با برداشتن گاز افزایش می یابد.
هیچ یک از این اقدامات برای هر مرکز ذخیره سازی ثابت یا مطلق نیست. نرخ تزریق و برداشت با تغییر سطح گاز طبیعی در تاسیسات تغییر می کند. در عمل ، یک مرکز ذخیره سازی ممکن است در برخی شرایط از ظرفیت مجاز عملیاتی عبورنماید. ظرفیت کلی تسهیلات نیز می تواند به طور موقت یا دائمی متفاوت باشد ، زیرا پارامترهای تعریف شده آن متفاوت است. معیارهای گاز پایه ، گاز فغال و ظرفیت گاز فعال نیز می توانند گاه به گاه تغییر نمایند. به عنوان مثال این تغییرات زمانی اتفاق می افتد که یک اپراتور ذخیره سازی،نوعی از گاز طبیعی را در طبقه بندی دیگری از گاز قرار دهد،. که اغلب در نتیجه افزوده شدن چاه ها و تجهیزات جدید و یا روش های عملیاتی جدید (چنین تغییری معمولاً به تأیید مقام تنظیم کننده با اختیارات لازم نیاز دارد) می باشد . سرانجام،تأسیسات ذخیره سازی می توانند در زمان هائی که تقاضای ویژه و سنگین وجود دارد ، گاز پایه را برای تأمین بازار خارج کنند، اگرچه طبق تعریف، قاعدتا این گاز برای استفاده برنامه ریزی نشده است.

بهرام موحد:مشاور طرح توسعه نوآوری ها و فناوری های زمین شناسی،معدن و صنایع معدنی