Невозможно недооценить роль природного газа в жизни современного человека. С использованием этого вида топлива согреваются дома, вырабатывается электричество, работает множество производств. Но так было далеко не всегда. Активное использование природного газа в СССР началось только в послевоенные годы. Разрабатывались первые месторождения, строились трубопроводы из районов добычи в регионы-потребители. И примерно в тоже время перед газовиками встал вопрос равномерности поставок. Ведь нельзя же раздавать газ потребителям прямо из магистрального газопровода. Нужно его где-то хранить? А где можно хранить миллиарды кубометров газа, например, под Москвой? Нужно было решение, и советские инженеры его нашли!
Началась эта история в 50е годы XX века. Тогда Правительством Союза ССР решено было построить многониточный магистральный газопровод «Ставрополь-Москва» для поставки голубого топлива с крупнейшего, на тот момент, Северо-Ставропольского-Пелагиадинского месторождения в Московский регион. Одновременно с этим было принято решение проработать вопрос о строительстве в точке потребления подземных хранилищ газа (ПХГ). На тот момент основной известной технологией, используемой для подземного хранения газа, была закачка его в пласты выработанных газовых месторождений. Этот способ впервые был промышленно применен в Соединенных Штатах в 1916 году. Но откуда в Подмосковье такие возможности? Поэтому пришлось идти другим путем.
В те далекие годы уже был изобретен еще один способ подземного хранения газа – в водоносных пластах. Первый проект такого рода был реализован в тех же Соединенных Штатах в 1946 году. Необходимо было, использовав существующий опыт, построить похожий объект в Подмосковье.
Для понимания технологии процесса рассмотрим сначала, что же такое водоносный пласт? Это залежи пористой породы, песчаника, с хорошей проницаемостью для газов и жидкостей. Сверху эти залежи должны быть закрыты непроницаемым (для газа и воды) слоем других пород, обычно спрессованными глинами. Эти породы выполняют роль купола над подземным хранилищем, препятствуя свободному выходу газа. Они должны обязательно иметь очень низкую проницаемость и достаточную площадь, иначе хранить в них достаточное количество газа будет невозможно. А еще и сам водоносный слой песчаника должен быть гораздо больше, чем планируемое хранилище – иначе некуда будет вытеснять ту самую исходную воду. В идеале он должен даже иметь отдаленные выходы на поверхность. В общем, можно сделать вывод, что далеко не везде можно построить такой объект.
Но в Московском регионе такие места нашлись. И в 1957 году начались работы по строительства первого в СССР подземного газохранилища в водоносном слое – под Калугой, в районе деревни Мстихино. В 1957 году началось бурение скважин под закачку газа. Но этот процесс не быстрый. Закачивать газ в хранилище нужно постепенно, чтобы повышенным давлением не разрушить пористую структуру самого водоносного пласта. Далее, нужно понимать, что не весь газ, закачанный в пласт, можно будет из него достать. Как мы говорили выше, газ в подобном хранилище хранится под непроницаемым куполом. Часть его должна оставаться в породе на весь период эксплуатации – иначе хранилище заполнится водой и весь процесс его строительства пойдет насмарку. Такой газ называют буферным. Газ же, который мы можем добавлять и выкачивать из хранилища, называется активным. Соотношение между долями буферного и активного газа колеблется от 2/3 до примерно 4/3, причем, чем доля буферного газа больше, тем выше внутреннее давление и быстрее можно достать на поверхность активный газ.
Строительство самого хранилища тоже происходит в несколько этапов. На поверхности земли, строится компрессорная станция, выполняющая очистку, отбор и закачку газа. Сначала газ закачивается в хранилище, затем ему дают возможность прийти в равновесие с водой в пласте, отбирают и закачивают снова. В каждом таком цикле объем хранилища увеличивается, пока, наконец не придет в окончательное равновесное состояние. После чего ПХГ может эксплуатироваться достаточно долго, если не нарушать граничные требования по закачке и отбору газа.
Но вернемся к нашему пионерскому Калужскому ПХГ. В 1963 году, спустя 6 лет после начала разведочных работ, объем хранилища достиг уровня 400 млн м3 и в 1964 году началась его полноценная промышленная эксплуатация. Первый шаг по стабильному газоснабжению Москвы и смежных областей был сделан!
В дальнейшем система ПХГ в стране динамично развивалась. Параллельно с Калужским было построено Щелковское ПХГ, а спустя некоторое время крупнейшее в мире ПХГ такого типа – Касимовское, примерно в 300 километрах от столицы. В дальнейшем ПХГ в России строились как в водоносных пластах, по описанному выше принципу, так и в истощенных газовых месторождениях. Одно хранилище, Калининградское, построено в твердых горных породах – в отложениях каменной соли. Кстати, ПХГ Северо-Ставропольское построено после истощения того самого газового месторождения, которое мы упоминали в начале этой статьи и с которого и начиналась история ПХГ в России. Воистину, вся история человечества движется по спирали…