Ocena długotrwałej stateczności komór magazynowych gazu ziemnego

podziemne magazynowanie, wytężenie, górotwór solny, konwergencja

Magazynowanie gazu ziemnego w komorach solnych jest najefektywniejszym sposobem podziemnego magazynowania tego surowca. Warunki geologiczno-górnicze występujące w polskich wysadach solnych nie są niestety jednoznacznie korzystne, co powoduje konieczność indywidualnego wyznaczania parametrów każdej komory. Analizując stateczność konkretnej komory należy zwrócić uwagę na takie zagadnienia jak: wytężenie górotworu na brzegu komory, zasięg jej oddziaływania oraz prędkość konwergencji w zależności od scenariusza eksploatacji, a w szczególności od wartości minimalnego i maksymalnego ciśnienia magazynowania. W artykule analizowano te zagadnienia na przykładzie teoretycznej komory odpowiadającej, pod względem warunków brzegowych, przeciętnym komorom magazynowym gazu eksploatowanym w wysadzie solnym Mogilno. Największy wpływ na stateczność komory mają nierozpoznane dotychczas właściwości reologiczne górotworu solnego, w związku z tym w artykule uwzględniono 4 różne zestawy parametrów prawa pełzania Nortona użytego w modelach. Rozważono 2 warianty obciążenia modelu odpowiadające minimalnemu i maksymalnemu oddziaływaniu komór sąsiednich. Obliczenia obejmowały 2 scenariusze eksploatacji komory: teoretyczny, którego celem było określenie wartości minimalnego ciśnienia magazynowania oraz scenariusz odpowiadający rzeczywistemu harmonogramowi eksploatacji komór. Wobec braku jednoznacznego kryterium opisującego długotrwałą wytrzymałość soli kamiennej, wytężenie górotworu na brzegu komory oceniono na podstawie 3 niezależnych kryteriów. Analiza wyników wskazuje, że większy wpływ na rozkład naprężeń górotworu w otoczeniu komory ma przyjęte prawo pełzania niż warunki brzegowe. Obliczenia wykazały również, że przyjmowanie wysokiej wartości potęgi opisującej wpływ naprężeń w prawie pełzania Nortona nie stanowi bezpiecznego oszacowania prędkości odkształceń górotworu i konwergencji oraz wskazały, że zeszczelinowanie górotworu może nastąpić przy ciśnieniu niższym niż wynika to z prób mikroszczelinowania przeprowadzonych w otworach wiertniczych. Bez względu na powyższe w przypadku komór w wysadzie Mogilno zlokalizowanych w jednorodnej warstwie możliwe jest obniżenie wartości minimalnego ciśnienia magazynowania w porównaniu z aktualnie obowiązującymi projektami technicznymi. Stwierdzenie czy jest to opłacalne z punktu widzenia długotrwałej efektywnej pojemności magazynu wymaga przeanalizowania szczegółowego scenariusza eksploatacji rozpatrywanej komory.