Prirodni Plin WEB Novo

8/11/2019 Prirodni Plin WEB Novo

1/67

SKLADITENJE I POTRONJAENERGENATA

Skladitenje prirodnog plina i nafte

Prof. dr. sc. Katarina Simon

Zagreb, 2010.


2/67

2

SADRAJ

1. UVOD ................................................................................................................................ 5

2. SKLADITENJE PRIRODNOG PLINA .......................................................................... 82.1. PODZEMNA SKLADITA PLINA........................................................................14

2.1.1 Oblici podzemnih skladita .............................................................................. 172.1.1.1. Skladita prirodnog plina u djelomino iscrpljenim leitima ................18

2.1.1.1.1. Skladitenje u plinska leita................................................................. 182.1.1.1.2. Skladitenje plina u naftna leita ......................................................... 20

2.1.1.2. Skladitenje u akvifere ............................................................................. 202.1.1.3. Skladitenje u solne kaverne .................................................................... 202.1.1.4. Ostali oblici podzemnih skladita plina ................................................... 25

2.1.2 Praenje stanja u podzemnim skladitima plina...............................................252.1.3 Podzemno skladite plina Okoli....................................................................... 26

2.2. SKLADITENJE UKAPLJENOG PRIRODNOG PLINA ..................................... 292.2.1 Primjeri postojeih spremnika za ukapljeni plin .............................................. 37

2.2.1.1. Darwin (Australija) .................................................................................. 372.2.1.2. Jadranski UPP terminal (Italija) ...............................................................38

3. SKLADITENJE NAFTE ............................................................................................... 403.1. TIPOVI SPREMNIKA.............................................................................................41

3.1.1 Podjela prema materijalu i nainu izrade spremnika ....................................... 413.1.1.1. elini spremnici spajani zakovicama..................................................... 413.1.1.2. Zavareni elini spremnici ....................................................................... 423.1.1.3. Nemetalni spremnici ................................................................................ 44

3.1.2 Podjela spremnika prema tipu krova................................................................443.1.2.1. Spremnici bez krova................................................................................. 453.1.2.2. Spremnici s fiksnim krovom .................................................................... 453.1.2.3. Spremnici s plutajuim krovom ...............................................................46

3.1.2.3.1. Efektivni radni kapacitet spremnika s plutajuim krovom.................... 493.1.2.3.2. Kontrola para proizvoda u spremnicima s plutajuim krovom............. 503.1.2.3.3. Pripadajua oprema spremnika ............................................................. 51

3.2. DISANJE SPREMNIKA...................................................................................... 523.3. KONTROLA PROPUTANJA I ZATITA SPREMNIKA................................... 55

3.3.1 Sekundarno sprjeavanje istjecanja/ detekcija proputanja ............................. 553.3.2 Zatita spremnika od korozije .......................................................................... 56

3.4. RAZMATRANJE MJESTA ZA SMJETAJ SPREMNIKA.................................. 573.4.1 Spajanje spremnika .......................................................................................... 584. ZAKONSKA REGULATIVA HRVATSKOG ENERGETSKOG SEKTORA.............. 60

4.1. Zakon o energiji ....................................................................................................... 604.2. Zakon o regulaciji energetskih djelatnosti ...............................................................604.3. Zakon o tritu plina................................................................................................. 614.4. Zakon o tritu nafte i naftnih derivata .................................................................... 62

5. LITERATURA................................................................................................................. 63


3/67

3

Popis slika

Slika 1-1. Dokazane rezerve prirodnog plina u svijetu (BP Statistical Review, 2010).............. 5Slika 1-2. Potronja prirodnog plina u svijetu (BP Statistical Review, 2010) .......................... 6

Slika 1-3. Udjeli energenata u proizvodnji primarne energije u Republici Hrvatskoj(Ministarstvo gospodarstva, rada i poduzetnitva, 2009)........................................................... 6Slika 2-1. Dijagram potranje plina po mjesecima(Plaat, 2009)............................................. 12Slika 2-2. Podzemna skladita plina u SAD (EIA, 2004) ........................................................ 15Slika 2-3. Podzemna skladita plina u Europi (www.gse.com, 2009) ..................................... 15Slika 2-4. Podzemna skladita konstruirana u formacijama soli (lijevo), naputenim rudnicima(sredina) i leinim stijenama (desno) (Bary et al., 2002) ....................................................... 17Slika 2-5. Izgled jezgara soli. Na dvjema prednjim jezgrama vide se plastine deformacije. Nadvije jezgre u sredini vidljive su pukotine (Bary et al., 2002) ................................................ 22Slika 2-6. Postupak izrade kaverne (Plaat, 2009)..................................................................... 22Slika 2-7. Direktno otapanje soli i otapanje obrnutim optokom (Bary et al., 2002)................ 24

Slika 2-8. Karta utisno crpnih buotina s drenanim zonama PSP Okoli (INA-Naftaplin).. 28Slika 2-9. Dehidracija plina na PSP-Okoli (INA-Naftaplin).................................................... 29Slika 2-10. Tehnoloka shema podzemnog skladita plina Okoli (INA-Naftaplin) ................ 31Slika 2-11. Svjetska proizvodnja UPP-a i njegov udio u ukupnoj svjetskoj proizvodnji

prirodnog plina (Kavalov et al. 2009) ......................................................................................30Slika 2-12. Spremnik s jednostrukom zatitom........................................................................ 34Slika 2-13. Spremnik s dvostrukom zatitom........................................................................... 34Slika 2-14. Spremnik s potpunom zatitom ............................................................................. 35Slika 2-15. Spremnik za UPP u Darwin-u pri kraju izgradnje ................................................. 38Slika 2-16. Spremnici za ukapljeni plin na Jadranskom terminalu..........................................39Slika 3-1. elini spremnici zakovicama (www.usatanksales.com 2010).............................. 42

Slika 3-2. Razvoj atmosferskih spremnika (Lake, Arnold, 2007)............................................ 45Slika 3-3. Spremnici s fiksnim krovom (Lake, Arnold, 2007)................................................ 46Slika 3-4. Spremnik s vanjskim plutajuim krovom (www.hmttank.com, 2009).................... 47Slika 3-5. Spremnik s unutarnjim plutajuim krovom (Lake, Arnold, 2007) .......................... 47Slika 3-6. Spremnik s unutarnjim plutajuim krovom i mogue izvedbe brtvljena izmeuoplate i krova spremnika (www.landandmarine.com, 2009) ................................................... 48Slika 3-7. Zatvoreni spremnik s ureajem za skupljanje pare (Lake, Arnold, 2007)...............49Slika 3-8. Radni kapacitet spremnika (Lake, Arnold, 2007).................................................... 49Slika 3-9. Mogua oprema spremnika s plutajuim krovom (Lake, Arnold, 2007) ................ 51Slika 3-10. Dini ventil (Lake, Arnold, 2007.)......................................................................... 53Slika 3-11. Hvata plamena (Lake, Arnold, 2007.) .................................................................54Slika 3-12. Detalj sustava nove konstrukcije spremnika na zidu betonskog prstena zadetekciju proputanja (Lake, Arnold, 2007)............................................................................. 56Slika 3-13. Dodavanje dna na postojei spremnik metodom izgradnje oklopa s prorezima(Lake, Arnold, 2007)...............................................................................................................56Slika 3-14. Mogunosti smjetaja i spajanja spremnika (Lake, Arnold, 2007.) ...................... 59


4/67

4

Popis tablica

Tablica 2-1. Sastav leinog fluida iz plinskih i plinsko-kondenzatnih polja u Hrvatskoj ........ 9Tablica 2-2. Svojstva metana ................................................................................................... 10

Tablica 2-3. Pregled tipova skladita u svijetu u sijenju 2007. godine (Plaat, 2009)............. 16Tablica 2-4. Dosadanja poveanja radnog volumena PSP Okoli (ura, 2005)...................... 27Tablica 2-5. Zemlje izvoznice UPP-a, njihovi udjeli u svjetskoj proizvodnji, udjeli njihovogukupnog izvoza UPP-a za Europsku uniju te pripadnost regijama i organizacijama (Kavalov etal., 2009)................................................................................................................................... 31Tablica 2-6. Usporedba spremnika za UPP (Huang et al. 2007).............................................. 36Tablica 3-1. API specifikacija 12 F za zavarene tvorniki izraene spremnike ......................43Tablica 3-2. Kapacitet zavarenih spremnika............................................................................ 43


5/67

5

1. UVOD

Odgovarajua opskrba enegijom od vitalnog je znaaja za razvoj ekonomije svake zemlje.

Ugljen je bio glavni energent u 19. i poetkom 20. stoljea, ali ga je nakon Drugog Svjetskograta potisnula nafta. Od 1970-ih godina prolog stoljea poinje umjereno, ali stalno

poveanje zastupljenosti prirodnog plina u ukupnoj proizvodnji primarne energije. U 2009.

godini od ukupnih svjetskih potreba za enegijom, 23,8% potreba podmireno je prirodnim

plinom, a 34,8% naftom. To znai da je udio plina u proizvodnji primarne energije ostao na

razini 2008. godine dok se udio nafte smanjio za oko 2% (BP, 2010). Postojei podaci

pokazuju da pridobive rezerve prirodnog plina u svijetu iznose 187,49 x 1012m3(slika 1-1).

Stalno poveanje potronje rezultiralo je velikim ulaganjima u infrastrukturu. Nekoliko

zemalja, velikih proizvoaa prirodnog plina, upustilo se u vrlo ambiciozne planove za

poveanje izvoznih koliina plina. Izgraena su nova postrojenja za ukapljivanje prirodnog

plina, a novim je tehnologijama pretvorbe prirodnog plina dana vea panja. Meutim,

trokovi razvoja i primjene tih tehnologija, kao i recesija koja je pogodila svijet, zaustavili su

neke projekte, a 2009. godine zabiljeeno je smanjenje potronje plina od 2,1% u odnosu na

2008. godinu (slika 1-2). Bez obzira na trenutno stanje na svjetskom tritu, plin ostaje

najii izvor energije u smislu oneienja okolia pa e sigurno i u budunosti biti jedan od

glavnih energenata.

Slika 1-1. Dokazane rezerve prirodnog plina u svijetu (BP Statistical Review, 2010)

122,4x1012 m3

187,49x1012 m3

148,55x1012 m3

1989.

1999.

2009.


6/67

6

Slika 1-2. Potronja prirodnog plina u svijetu (BP Statistical Review, 2010)

U Republici Hrvatskoj je 2008. godine udio nafte u proizvodnji primarne energije iznosio

18%, a plina 47,6% (slika 1-3). Iako se u budunosti oekuje smanjenje udjela fosilnih goriva

u proizvodnji primarne energije, sasvim je izvjesno da e nafta i plin ostati meu najvanijim

enegentima.

Slika 1-3. Udjeli energenata u proizvodnji primarne energije u Republici Hrvatskoj(Ministarstvo gospodarstva, rada i poduzetnitva, 2009)

Tehnike skladitenja nafte i plina razlikuju se zbog njihovih razliitih svojstava. Zbog

injenice da kod skladitenja plina poveanje tlaka ne smije uzrokovati proputanje

109m3


7/67

7

skladinog prostora, plin je zahtjevniji u smislu skladitenja od nafte. Nafta se za razliku od

plina skladiti u atmosferskim spremnicima razliite konstrukcije. Najei nain skladitenja

velikih koliina prirodnog plina je njegovo skladitenje u podzemna skladita, a skladitenje

prirodnog plina u spremnicima pri atmosferskom tlaku i temperaturi kljuanja javlja se kod

njegovog skladitenja na postrojenjima za ukapljivanje i uplinjavanje.


8/67

8

2. SKLADITENJE PRIRODNOG PLINA

Prirodni plin je smjesa razliitih ugljikovodika od kojih je najvei udio metana (CH4).

U manjim koliinama mogu biti prisutni ostali ugljikovodici - etan, propan, butan i dr. esto

se u sastavu prirodnog plina u veem ili manjem udjelu nalaze i ugljini dioksid (CO2),sumporovodik i duik, a u tragovima mogu biti prisutni helij, argon, vodik, ivine i druge

pare. Porijeklo, vrsta i udio primjesa u prirodnom plinu ovise o vrsti matinih stijena, utjecaju

magmatskih, odnosno hidrotermikih procesa u litosferi i procesima migracije prirodnog

plina. Sastav prirodnog plina stoga se mijenja ovisno o tipu leita iz kojih se crpi (tablica 2-

1), a odreuje se standardiziranim metodama (plinska kromatografija).

U literaturi se susreu razliite podjele prirodnog plina, pa tako Mokhatab i suradnici

(2006) primijenjuju podjelu na slobodni i vezani plin iz konvencionalnih leita i plin iznekonvencionalnih leita. Pritom slobodnim plinom smatraju plin iz plinskih leita koji se

sastoji od skoro istog metana uz vrlo mali udio ugljikovodika vee molekularne mase i

ostalih primjesa kao to su duik, sumporovodik i ugljini dioksid. Vezanim plinom smatraju

plin koji se proizvede tijekom proizvodnje nafte. Taj plin moe biti otopljen u sirovoj nafti ili

u kontaktu s njom. Nakon pojave proizvedenog fluida na povrini on se u separatoru razdvaja

na struju nafte ili plinskog kondenzata, vode i plina. Odvojeni plin je bogat ugljikovodicima

teim od metana (etan, propan, butan, pentan i dr.). U sluaju kada je sadraj tekuihugljikovodika vei od 0,668 m3/m3(5 gal/cf) plin se smatra mokrim (engl. rich gas), a kada je

taj sadraj manji od 0,136 m3/m3naziva se suhi plin (engl.lean gas) (Mokhatab et al., 2006).

Izrazi mokri i suhi plin nisu precizni indikatori kvalitete plina ve samo naznaka koliine

kapljivih ugljikovodika u struji plina. Plin iz plinsko-kondenzatnih leita takoer spada u

mokri plin iz kojeg prije koritenja treba izdvojiti tee ugljikovodike i tetne primjese. Plin

koji izlazi iz separatora obrauje se s ciljem izdvajanja teih ugljikovodika prvo propana i

butana (mjeavina tih dviju frakcija predstavlja ukapljeni naftni plin (engl. Liquefied

Petroleum Gas LPG), a zatim i ostalih teih ugljikovodika koji ine kondenzat koji se moe

mijeati sa sirovom naftom ili transportirati kao zaseban proizvod (Mokhatab et al., 2006.;

Seen, 2002).


9/67

9

Tablica 2-1. Sastav leinog fluida iz plinskih i plinsko-kondenzatnih polja u Hrvatskoj

Plinsko ili plinsko-kondenzatno leiteSastojak Kalinovac Gola duboka Katarina Marica Vesna

Metan 69,97 41,04 98,95 99,46 99,46Etan 6,76 1,76 0,03 0,02Propan 2,35 0,66 0,1Izo-butan 0,63 0,17n-butan 0,75 0,18izo-pentan 0,39 0,05n-pentan 0,34 0,08Heksan i viiugljikovodici

5,26 0,02

Duik 1,3 2,38 0,99 0,2 0,54Ugljini dioksid 12,17 53,64 0,03 zanemarivoSumporovodik 100 ppm 900 ppm zanemarivoiva 1000 do 1500

g/m31000 do 1500

g/m3

Merkaptan 20 do 30mg/m3 20 do 30mg/m3

Prirodni plin je laki od zraka, nije otrovan, ali svojom koncentracijom smanjuje

koliinu kisika u sluaju proputanja u zatvorenom prostoru. Bez boje je i mirisa. Potpuno

izgara bez tetnih proizvoda izgaranja; ai, ugljinog monoksida, sumpornog dioksida i

pepela. Lako se mijea sa zrakom to omoguuje njegovo dobro i potpuno izgaranje. Granice

eksplozivnosti metana su 5,0 vol % (donja granica) i 15 vol % (gornja granica). Izvan ovih

granica, mjeavina metan-zrak nije zapaljiva. U sluaju skladitenja ukapljenog metana, u

zatvorenom spremniku je skoro 100% metana (uglavnom tekuina s malo para). Bilo kakvo

proputanje para iz spremnika u dobro ventilirano podruje, pogoduje brzom mijeanju i

rasipanju metana do koncentracije manje od 5% u zraku. Zbog brzog mijeanja, samo mali

dio prostora oko mjesta proputanja sadri potrebnu koncentraciju koja bi omoguila

zapaljenje. Temperatura samozapaljenja je najnia temperatura pri kojoj e doi do spontanog

zapaljenja plina ili para u mjeavini sa zrakom, bez prisustva stranog izvora paljenja. Tatemperatura ovisi mjeavini plina i zraka i tlaku. U mjeavini plina i zraka, s 10% metana u

zraku, temperatura samozapaljenja je oko 540 C. Temperature vie od temperature

samozapaljenja e uzrokovati zapaljenje nakon kraag vremena izlaganju vioj temperaturi.

Svojstva metana prikazana su u tablici 2-2.


10/67

10

Tablica 2-2. Svojstva metana

Molekulska teina 16,043 g/mol

Kritina temperatura(metan se ne moe ukapljiti bez obzira natlak)

-82,7 C

Kritina

toka Kritini tlak(metan se ne moe ukapljiti bez obzira natemperaturu)

45,96 x 105Pa

Trojna toka(metan istovremeno postoji kao plin, tekuina i krutina)

-182,5 C i0,0117 x 10

5Pa

Temperatura samozapaljenja 595 C

Gustoa(pri 1,013x10

5Pa i temperaturi vrelita)

422,62 kg/m3

Vrelite(pri 1,013x105Pa)

-161,6 C

Odnos volumena tekueg i plinovitogmetana (pri 1,013 x 105Pa i 15 C)

1:630

Svojstvametana ukapljevitomstanju

Entalpija isparavanja(pri 1,013x105Pa i temperaturi vrelita)

510 kJ/kg

Gustoa(pri 1,013 x 10

5Pa i 15 C)

0,68 kg/m3

Faktor stlaivosti(pri 1,013 x 10

5Pa i 15 C)

0,998

Relativna gustoa(pri 1,013 x 10

5Pa i 21 C)

0,55 (zrak=1)

Viskoznost(pri 1,013 x 10

5Pa i 0 C)

0,0001027 Pas

Svojstvametana uplinovitomstanju

Toplinska vodljivost(pri 1,013 x 10

5Pa i 0 C)

32,81 mW/mK

Specifikacije kvalitete plina koju proizvoai ili prodavatelji plina moraju zadovoljitipri isporuci plina u Republici Hrvatskoj su sljedee (www.ina.hr):

A) kemijski sastav (volumni udio, %):

- metan (CH4) - minimalno 85%

- etan (C2H6) - maksimalno 7%

- propan (C3H8) i vii ugljikovodici (C4+) - maksimalno 6%

- duik (N2), ugljini dioksid (CO2) i drugi inertni plinovi - maksimalno 7%B) sadraj sumpora:

- sumporovodik (H2S) - maksimalno 7,0 mg/m3

- sumpor ukupni (S2) - maksimalno 100,0 mg/m3

C) gornja ogrjevna vrijednost:

- minimalno - 36400 kJ/m3

- maksimalno - 44300 kJ/m3

D) donja ogrjevna vrijednost:



11/67

11


E) gornji Wobbe indeks:



F) donji Wobbe indeks:



Sve vrijednosti odnose se na obujam plina od 1 m3pri standardnim uvjetima (apsolutni

tlak 101 325 Pa (1,01325 bar) i temperatura 288,15 K (15C)). Gornja ogrjevna vrijednost je

ona koliina topline koja se oslobaa izgaranjem jednog prostornog metra suhog plina, pri

emu su dimni plinovi svedeni na standardno stanje, a vodena para se u njima kondenzira.

Donja ogrjevna vrijednost je ona koliina topline koja nastaje potpunim izgaranjem jednog

prostornog metra suhog plina, pri emu su dimni plinovi svedeni na standardno stanje, a

vodena para u njima ne kondenzira.

Predvia se da e oko 2020. godine, proizvodnja plina premaiti godinju proizvodnju

nafte. Plin se, ovisno o njegovom agregatnom stanju, moe uskladititi na nekoliko naina pa

se razlikuju:.

1.) tehnologija skladitenja prirodnog plina u plinovitom stanju;

2.) tehnologija skladitenja ukapljenog prirodnog plina.

Prirodni plin se primarno koristi za proizvodnju elektrine energije i grijanje prostora. U

mnogim dijelovima svijeta potranja ima sezonski karakter. Najee, vie se plina troi

tijekom hladnih mjeseci nego tijekom toplih. Meutim, potranja za elektrinom energijom se

ljeti poveava i zbog sve vee upotrebe klimatizacijskih ureaja. Osim toga, lokalna potranja

za elektrinom energijom varira tijekom jednog dana najee je poveana tijekom dana, asmanjena tijekom noi. Periodi vrne potronje mogu trajati samo pola sata, no distributeri

elektrine energije moraju u svakom trenutku biti spremni u sluaju potrebe dostaviti dodatne

koliine energije. Proizvoai elektrine energije koji kao pogonsko gorivo koriste plin, taj

plin moraju kupiti. Dugoroni ugovori s dobavljaima osiguravaju bazinu proizvodnju

elektrine enrgije, no sezonska potranja koja varira, uzrok je dodatnih ulaganja odnosno

kupovine dodatnih koliina plina. Kada je potranja manja, te se koliine prodaju na tritu ili

se skladite. Dobavljai plina esto potpisuju takozvane ''uzmi ili plati'' ugovore s izvoznicimaplina, naftnim ili plinskim kompanijama ili s vlasnicima plinovoda. Tim dugoronim


12/67

12

ugovorima, kupac se obvezuje platiti dogovorene koliine plina iako je potranja na tritu

mala. U vrijeme velike potranje, dobavljai isto kupuju plin, no ukoliko se ona smanji, esto

se odluuju na skladitenje, kako bi prodali plin po veoj cijeni. Podzemno skladitenje plina

vaan je nain kontroliranja cijene tog energenta na tritu. Skladitenje kao takvo, vaan je

dio lanca koji se protee od eksploatacije i proizvodnje do distribucije, te na kraju do

potroaa. Postoji mnogo kompanija koje se bave samo skladitenjem i trgovinom plina.

Njihova skladita su najee povezana plinovodom s vie dobavljaa i distributera. Iako se

ini iznenaujue da se prirodni plin utiskuje natrag u leite nakon to je uloeno toliko puno

vremena, truda i novca za njegovu proizvodnju, podzemna skladita plina imaju vanu ulogu

u opskrbi prirodnim plinom. Uspjeno se upotrebljavaju ve stotinjak godina kako bi se

uspostavila ravnotea izmeu potranje i opskrbe plinom. Broj plinskih skladita u svijetu se

stalno poveava, a naroito nakon nestabilnosti koje se periodiki javljaju na tritu nafte i

plina.

Transportni sustav prirodnog plina podloan je velikim dnevnim, mjesenim i godinjim

promjenama u odnosu izmeu opskrbe i potranje. S druge strane proizvoai i distributeri

ele da opskrba plinom bude konstantna u svako doba. Potroaima je plin potreban samo u

odreenim trenucima (za vrijeme kuhanja, grijanja). Podzemna skladita plina omoguuju

zadovoljavanje potranje potroaa u sluajevima kad je potranja vea od koliine plina koja

se nalazi u distributivnoj mrei.

Na slici 2-1 prikazan je primjer godinjeg kretanja potrebe za plinom na mjesenoj bazi u

podrujima koje karakteriziraju klimatski uvjeti slini onima u Republici Hrvatskoj.

Slika 2-1. Dijagram potranje plina po mjesecima(Plaat, 2009)


13/67

13

Iz dijagrama je vidljivo u kojem je vremenskom razdoblju potranja manja od koliine

plina koja se nalazi u distributivnoj mrei, te kada se viak plina utiskuje u skladite. Ovakav

primjer potronje tipian je za sezonsko skladitenje plina, kada se podzemno skladite plina

puni za vrijeme ljetnih mjeseci, a prazni za vrijeme zimskih. Skladita plina opisane namjene

nazivaju se sezonska skladita. U nekim zemljama dnevne promjene mogu biti veih

razmjera nego godinje. Zbog toga je potrebno dnevno skladitenje plina, s tim da se plin

utiskuje u skladite tijekom noi, a koristi se ujutro i predveer, pa se takva skladita esto

nazivaju dnevna skladita plina. U iznimnim situacijama vrne potronje, koriste se posebna

skladita plina gdje se velike koliine plina distribuiraju u kratkom periodu (nekoliko dana).

Ovakva skladita se koriste u najhladnijim zimskim danima, s tim da se nadopunjavaju u

ljetnim mjesecima, a nazivaju se skladita za pokrivanje vrne potronje. Prekidi opskrbe su

uglavnom uzrokovani tehnikim problemima (otkazivanje kompresorskih stanica ili problemi

s plinovodom), a u sluaju meunarodnog transporta i distribucije prekid opskrbe mogu

uzrokovati politiki razlozi (npr. sluaj izmeu Ukrajine i ruske tvrtke Gazprom u zimi 2008.-

2009.). Da bi se u takvim situacijama osigurale dovoljne koliine plina, koriste se tzv.

strateka skladita plina. Plin iz takvih skladita ne mora se upotrebljavati nekoliko godina,

osim u izvanrednim situacijama. Zamiljeni scenarij ovakvih skladita se temelji na

pretpostavci da bi prekid opskrbe mogao potrajati od 2 do 6 tjedana. Punjenje ovakvog tipa

skladita nije vremenski uvjetovano. Kako bi se osigurale potrebne koliine plina, skladita se

esto nalaze blizu plinskih polja. Takavi oblici skladita se nazivaju proizvodna skladita, a

svrha im je sigurna dobava plina u distributivnu mreu (plinovod). U takvim sluajevima,

proizvodnja plina uglavnom nije konstantna, nego je povezana s proizvodnjom nafte, te esto

zna biti prekinuta zbog razliitih imbenika (npr. u Meksikom zaljevu zbog uragana). Svi

navedeni oblici skladita upotrebljavaju se u svim zemljama svijeta i na svim tritima plina.

U prolosti je cijela opskrba plina bila pod kontrolom integriranih kompanija, koje su

mogle uspostaviti ravnoteu izmeu potranje i opskrbe. Nakon razdvajanje kompanija,plinsko gospodarstvo se podijelilo na veliki broj nezavisnih tvrtki (tvrtke zaduene za

proizvodnju, transport, trgovinu, distribuciju plina i upravljanje skladitima). Svaka od ovih

tvrtki je odgovorna za svoj dio posla, a naroito za uspostavljanja ravnotee izmeu vlastite

potranje i opskrbe.


14/67

14

2.1.

PODZEMNA SKLADITA PLINAPotreba za podzemnim skladitima plina je sve vea zbog promjenjive potrebe za tim

energentom. Tehnike i tehnologije koje se koriste kod projektiranja, izgradnje te nadgledanja

podzemnih skladita plina veinom potjeu iz naftne industrije.

Prvo podzemno skladite otvoreno je 1915. godine u Ontariu, Kanada. 1916. godine polje

Zoar, blizu Buffala, New York, postalo je prvo podzemno skladite plina u SAD-u koje je i

danas aktivno. Plin se u skladite utiskivao tijekom ljeta, a eksploatirao se tijekom zime. U

isto vrijeme, 1916. godine, tvrtka Deutsche Erdoel AG patentirala je izradu buotina u solnim

kavernama u svrhu utiskivanja odnosno skladitenja sirove nafte i destilata. Tijekom sljedeih

desetljea, nije bilo velikog napretka u tehnologijama skladitenja, no 1950. godine u Americi

je dolo do novih aktivnosti. Te je godine, kondenzat po prvi put uskladiten u kemijski

obraenu solnu kavernu na polju Keystone, Texas, USA. 1961. godine kaverna u naslagama

soli u Marysville, Michiganu, USA, postala je prvo skladite za prirodni plin tog tipa. Ovi

projekti skladitenja pokrenuti su u svrhu dobave plina rastuim centrima populacije

(gradovima) i to kada je potranja poela premaivati kapacitete postojeih plinovoda i

naftovoda. Prva kaverna dobivena otapanjem soli u solnoj domi postala je skladite prirodnog

plina tijekom 1970-tih godina i to u svrhu dobave plina tijekom raznih uragana kada

proizvodnja iz Meksikog zaljeva nije bila mogua. Slina skladita su izgraena u svrhu

skladitenja stratekih rezervi vienih kao pitanje nacionalne sigurnosti. Trenutano diljem

svijeta postoji 628 razliitih podzemnih skladita plina. Otprilike dvije treine nalazi ih se u

Sjedinjenim Amerikim Dravama, a veina ostalih smjetena je u Europi (Plaat, 2009).

Skladita se najee nalaze u iscrpljenim leitima nafte i plina ili u akviferima, dok su ostali

tipovi skladita mnogo rjei.

U SAD se nalazi stotine podzemnih skladita plina. Tako je 2004. godine u

Ministarstvu za energetiku (US Department of Energy) bilo registrirano 415 podzemnih

skladita plina. Tih 415 skladita smjeteno je u 30 razliitih drava (slika 2-2). Prema Tobin& Thomsonu (2001) u 83,9% sluajeva rije je o podzemnim skladitima plina u iscrpljenim

plinskim i naftnim leitima, preostalih 16,1% otpada na skladitenje u kaverne i akvifere. I to

na nain da na kaverne otpada 6,5%, a na akvifere 9,6%.


15/67

15

Slika 2-2. Podzemna skladita plina u SAD (EIA, 2004)

U Europi su 2009. godine registrirana 133 podzemna skladita plina ukupnog kapaciteta

skladitenja 80 milijardi m3plina (slika 2-3) (www.gse.com, 2009).

Slika 2-3. Podzemna skladita plina u Europi (www.gse.com, 2009)


16/67

16

U tablici 2-3 prikazani su tipovi podzemnih skladita u svijetu. Podaci vrijede za zakljuno

sijeanj 2007. godine (Platt, 2009).

Tablica 2-3. Pregled tipova skladita u svijetu u sijenju 2007. godine (Plaat, 2009)

Broj podzemnih skladita

PodrujeNaftna iplinskaleita

Akviferi Kaverne Ostalo UkupnoRadni

obujam(109m3)

Dobava(106m3/dan)

Europa 68 23 29 3 123 79 1560Dravebiveg

Sov. Sav.36 13 1 50 109 980

SAD 318 45 26 1 390 108 2560Kanada 45 9 54 20 315

JunaAmerika

2 2 0,2 2

Azija 5 5 1,6 11Australija 4 4 1 10Ukupno 478 81 65 4 628 318 5440

Podzemno skladite plina (PSP) je karakterizirano radnim volumenom plina, potisnim

plinom (plinskim jastukom), dobavom i vremenom potrebnimza utiskivanje/crpljenje plina

u/iz PSP.

Radni volumen plina ili radni plin (engl. working gas capacity) je maksimalni

volumen plina koji se moe iscrpiti iz punog skladita.Ta koliina plina moe se utisnuti u

skladite i iz njega crpiti vie puta godinje. Korisna e koliina plina biti to vea to je vei

maksimalno doputeni tlak u leitu. Maksimalni tlak u skladitu odreen je vrstoom pokrovne

stijene, odnosno tlakom proboja. Maksimalno doputeni tlak za iscrpljena ili djelomino

iscrpljena plinska leita jednak je poetnom leinom tlaku, tj. onome koji je u leitu vladao na

poetku eksploatacije, uvean za tlak proboja. Tlak proboja odreuje se laboratorijski, na

uzorcima stijene dobivene jezgrovanjem tijekom izrade buotina.

Plinski jastuk (engl. cushion gas, base gas)je plin koji ostaje u PSP-u i ne moe se

povui iz leita. On odrava minimalni tlak u leitu koji je potreban kako bi crpljenje plina

bilo mogue. Kad se kao podzemno skladite upotrijebi iscrpljeno plinsko ili naftno leite,

plinski jastuk tek treba formirati utiskivanjem potrebne koliine plina da bi se postigao potreban

tlak u skladitu. esto se umjesto potrebne koliine plina utiskuju ugljik dioksid, duik te

plinovi ija se upotreba sve vie naputa (rafinerijski, grotleni i sl.) i plinovi izgaranja, ako su

takvi plinovi raspoloivi u dovoljnoj koliini. Kad se za skladite plina predvia upotreba


17/67

17

djelomino iscrpljenog plinskog leita, eksploatacija plinskog leita se obustavlja kad se leini

tlak smanji do razine koja odgovara potrebama skladita. Tada preostali plin u leitu ini plinski

jastuk pa volumen plinskog jastuka ne treba dopunjavati. Prirodni plin u plinskom jastuku je

zarobljen sve do likvidacije skladita. Potisni plin je u vlasnitvu operatera skladita. Suma

potisnog plina i upotrebljivog plina se esto naziva inventar skladita.

Obrok (dobava) crpljenja je koliina plina koja se moe povui iz skladita u

odreenom vremenu. Uglavnom je konstantna tijekom crpljenja kada se u skladitu nalazi

velika koliina plina, a smanjuje se kada uslijed crpljenja doe do smanjenja tlaka u leitu ili

kaverni.

Obrok (dobava)utiskivanja plinaje suprotna dobavi plina iz skladita te se izraava

kao koliina plina koja se moe utisnuti u skladite u odreenom vremenu. Smanjuje se s

popunjavanjem skladita.

Vrijeme rada skladita je odnos izmeu radnog volumena i obroka crpljenja ili

radnog volumena i obroka utiskivanja, a posredno pokazuje uinkovitost postrojenja. Vrijeme

rada odreenih skladita je poprilino dugo (60 do 120 dana), a za vrijeme vrne potronje je

relativno kratko (1 do 20 dana), i moe biti tek nekoliko sati.

2.1.1 Oblici podzemnih skladita

Podzemna skladita mogu biti izraena u naslagama soli, iscrpljenim naftnim iplinskim leitima, te naputenim rudnicima (slika 2-4).

Slika 2-4. Podzemna skladita konstruirana u formacijama soli (lijevo), naputenimrudnicima (sredina) i leinim stijenama (desno) (Bary et al., 2002)


18/67

18

Za svaki projekt izrade skladita potrebna je petrofizika i mehanika karakterizacija

promatranog leita. Kod naslaga soli bitno je ispitati njihovu vrstou i volumen. Kod leita

koja se nalaze u poroznim stijenama bitno je vidjeti da li su zatvorena, te da li imaju

odgovarajuu poroznost odnosno propusnost budui se tijekom perioda skladitenja odnosno

eksploatacije oekuje veliki protok plina.

Dva vrlo vana parametra za svaki tip skladita su radni volumen plina, odnosno ukupna

koliina plina koju je mogue proizvesti (crpiti) iz leita, te maksimalna dobava koju je

mogue ostvariti tijekom definiranog vremenskog perioda. Maksimalna dobava plina

ograniena je otporima protjecanju, a ovisi o otporima koji se javljaju uslijed protjecanja u

buotini i pornom prostoru. Konstrukcija buotina kroz koje se utiskuje/crpi plin iz

podzemnih skladita mora biti takva da buotina izdri velike tlakove utiskivanja, velike

dobave, te brze i este promjene toka (od utiskivanja do proizvodnje). Podzemna skladita

plina, za razliku od konvencionalnih leita nafte i plina imaju dugotrajan radni vijek od ak

80 godina pa i dulje (Bary et al., 2002).

2.1.1.1.Skladita prirodnog plina u djelomino iscrpljenim leitima

2.1.1.1.1. Skladitenje u plinska leita

Veina postojeih podzemnih skladita nalazi se u iscrpljenim plinskim leitima.

Prednost ovakvog tipa skladita predstavljaju dobro poznate karakteristike leita u koje se

utiskuje plin. To ne znai da je bilo koje iskoriteno plinsko leite povoljno za skladitenje.

Osnovne znaajke koje odreuju da li je neko leite prikladno da bude skladite plina su:

1) Nepropusnost leita - iako plinska leita imaju sposobnost zadravanja plina, nakon

odreenog vremena moe doi do promjena u geolokim formacijama koje mogu rezultirati

gubitkom plina iz leita. Razlozi gubitka plina iz leita mogu biti frakturiranje stijena zbog

prevelikog tlaka, prodor plina u susjedne formacije ili loa veza izmeu cementnog kamena i

kolone zatitnih cijevi.

2)Veliina leitageoloki je ograniena, s tim da bi leite trebalo biti dovoljno veliko za

smjetaj radnog volumena plina i potrebnog plinskog jastuka. Veliina leita ne bi trebala

biti prevelika jer e onda biti potrebna prevelika koliina potisnog plina (plinskog jastuka) tee projekt biti ekonomski neisplativ.


19/67

19

3) Svojstva leita- upljikavost, propusnost i debljina leita nisu samo svojstva koja utjeu

na ponaanje buotine ve i na kretanje plina prema buotini i od nje dublje u leite. Brzine

kretanja plina u PSP u leitima su esto nekoliko puta vee od brzina koje su karakteristine

za proizvodni vijek leita. Volumen plina koji se proizvede u razdoblju od 10 do 20 godina,

moe se utisnuti i isprazniti iz PSP-a u razdoblju od svega 3 do 6 mjeseci (Plaat, 2009).

4) Snaga akvifera - mnoga PSP-a ne sadre vodu te se ponaaju kao rezervoar iji je tlak

proporcionalan koliini plina u leitu. Meutim, u leitima u kojima se ispod sloja plina

nalazi voda (akvifer), voda e se proiriti unutar sloja plina. U nekim sluajevima podizanje

(irenje) sloja vode je toliko snano da se voda u sluaju smanjenja volumena plina u leitu

kroz plinski jastuk probije do proizvodnih buotina. Plinske buotine mogu izdrati odreenu

koliinu vode, ali bi prevelike koliine izazvale guenje buotine. U nekoliko sluajeva se

pokazalo da se u sluaju kada voda iz akvifera dosegne proizvodne buotine dobava plina

smanjuje zbog nakupljanja taloga u buotini. S druge strane podizanje razine akvifera e

doprinijeti odravanju potrebnog tlaka, te e se time smanjiti potrebna koliina plina u

plinskom jastuku.

5) Prisustvo kondenzata u leinom plinu. U sluaju kada se radi o leitu mokrog plina, sa

smanjenjem leinog tlaka dolazi do izdvajanja kondenzata koji ostaje u leitu. Kod crpljenja

utisnutog plina iz skladita, dio kondenzata e isplinjavati i s plinom iz skladita doi na

povrinu. U plinu koji se crpi iz skladita moe se nalaziti i odreena koliina vode. Vodu i

kondenzat potrebno je na povrini izdvojiti iz plina. Ukoliko je potrebno izdvojiti samo vodu

problem se lako rjeava primjenom metode apsorpcije na temelju koje se u postrojenju voda

uklanja pomou trietilenglikola. Postupak je jeftin, a potrebno smanjenje tlaka izlaznog plina

iznosi samo nekoliko bara. Meutim, ukoliko iz plina treba ukloniti tee ugljikovodike

potrebno je za primjenu sustava na principu Joule-Thompsonovog uinka ostvariti pad tlakaizmeu 20 i 40 bara, to rezultira manjom proizvodnou buotina. Zato se na novijim

skladitima za uklanjanje vode i teih ugljikovodika primjenjuju adsorpcijski sustavi sa

silikagelom kao adsorbentom. Nedostatak sustava je velika cijena.

6) Udaljenost skladita od trita. Udaljenost skladita od sustava opskrbnih cjevovoda vrlo

je vano razmotriti prilikom odabira leita pogodnog za skladitenje prirodnog plina.


20/67

20

2.1.1.1.2. Skladitenje plina u naftna leita

Kada se plin skladiti u naftnim leitima, uglavnom se skladiti u plinsku kapu koja je

ve prisutna u leitu (to moe biti primarna plinska kapa i sekundarna plinska kapa formiranatijekom proizvodnje nafte). Ponaanje ovakvih leita je vrlo slino ponaanju plinskih

leita. Prednost skladitenja plina u plinsku kapu moe biti i poveanje proizvodnje nafte u

odnosu na period prije utiskivanja. U trenutku skladitenja, tlak se moe odravati sve dok

buotine proizvode s velikom vrijednou odnosa plina i kapljevine (GOR). Taj dobiveni plin

se odmah moe utisnuti natrag u leite, u suprotnom e vrijednost GOR-a biti velika samo u

sluaju pranjena skladita. Naftna leita bez plinske kape se takoer koriste kao skladita

plina. Priprema leita u tim sluajevima moe trajati nekoliko godina jer je potrebno naftu u

leitu zamijeniti plinom, to znai da se ta nafta mora prvo proizvesti. U takvim leitima

skladitenje plina zahtijeva posebnu panju, jer ako ta leita sadre naftu to ne znai da pri

istom tlaku mogu sadravati i plin. Iako su stare buotine u plinskim poljima projektirane tako

da osiguraju da nema prodora plina izmeu leita, za naftna polja to esto nije sluaj. Zbog

toga skladitenje plina u stara naftna leita predstavlja veliki rizik.

2.1.1.2.Skladitenje u akvifere

Akvifer tj. leite vode moe se pretvoriti u skladite plina iako je to ekonomski

nepovoljniji nain skladitenja plina u odnosu na skladitenje u djelomino iscrpljena leita.

Naime, kod ovog tipa skladita potrebno je precizno utvrditi izolatorske sposobnosti

pokrovnih stijena. Osim velikog broja analiza pokrovnih stijena, potrebno je provesti i test

utiskivanja plina u leite jer maksimalni tlak u akviferu mora biti vei od poetnog leinog

tlaka kako bi se plin mogao utiskivati u akvifer. Veliki tlak utiskivanja postavlja dodatne

zahtjeve na konstrukciju i cementaciju buotina. Osim toga, volumen plinskog jastuka moeiznositi i do 50% radnog volumena skladita. Svi ovi podaci upuuju na to da je, za razliku od

ostalih oblika skladitenja, za skladitenje plina u akvifere potrebno vie vremena i

financijskih sredstava.

2.1.1.3.Skladitenje u solne kaverne

Sol ima nekoliko svojstava koja je ine idealnom za skladitenje plina. Srednje je

vrstoe i tee plastino, to omoguava zatvaranje pukotina koje bi inae mogle biti mjestagubljenja plina. Njezina upljikavost i propusnost za plinove i tekue ugljikovodike je skoro


21/67

21

jednaka nuli, tako da uskladiten plin ne moe ''pobjei'' iz leita. Kaverne soli odlikuju se

velikom dobavom, jer nema pada tlaka koji se inae javlja kod protjecanja plina kroz pore. Uz

to skladita u kavernama nisu osjetljiva na trenutnu operaciju utiskivanje - proizvodnja i

obrnuto. Promjena izmeu utiskivanja i proizvodnje, kod solnih kaverni je mogua unutar

samo nekoliko minuta i to pri visokim dobavama, zbog ega je ovaj tip leita najzanimljiviji

trgovcima plinom. Najee se za skladitenje plina izrauju kaverne na dubinama izmeu

1000 i 15000 m (Plaat, 2009). Stabilnost kaverne e ovisiti o njezinom obliku, visini i o

maksimalnom i minimalnom doputenom radnom tlaku. Maksimalni tlak mora biti manji od

slojnog tlaka i od tlaka frakturiranja soli dok minimalni tlak iznosi 20 do 35% od ukupne

vrijednosti maksimalnog tlaka (Plaat, 2009). U podzemlju se mogu nai i strukture u kojima

se slojevi soli (evaporita) izmjenjuju s drugim tipovima stijena, no takve akumulacije najee

sadre anhidrite i vapnence te dolomite koji nisu topivi. Zbog toga je najpoeljnije da je

leite u obliku solne dome. Solne dome homogenije su od navedenih leita i poeljnije za

skladitenje jer se lake otapaju te mogu sadravati vee kaverne. Kod istraivanja naslaga

soli primijenjuju se elektromagnetska, seizmika i gravimetrijska mjerenja i to zato jer se

vodljivost, brzina irenja valova kroz sol i njezina gustoa bitno razlikuju od karakteristika

stijena koje ju okruuju. Jezgrovanje je potrebno u svrhu otkrivanja strukture i sastava same

soli. Mehanika svojstva leita su vrlo vaan faktor pri dizajniranju podzemnih skladita

plina. Teoretskim proraunima mogue je odrediti da li e odreeno leite moi sadravati

kaverne za skladitenje. Uz to je bitno znati strukturu i vrstou leita, te oblik i poziciju

leita. Isto tako, potrebno je znati koje i kakve se formacije nalaze izmeu kaverni, te

maksimalne radne tlakove koje sama kaverna i stijene oko nje mogu izdrati. Sol se plastino

deformira u relativno malom vremenu, to objanjava njenu odlinu sposobnost zatvaranja

pukotina odnosno hermetinost. To fizikalno svojstvo osigurava da se pri visokim tlakovima

mogue frakture same od sebe brzo zatvore, no meutim, zbog toga svojstva volumen kaverni

e se s vremenom smanjivati. Testiranjem i analizom jezgara uzetih iz leita soli moe seutvrditi vrstoa stijena i karakteristike deformacija (slika 2-5).


22/67

22

Slika 2-5.Izgled jezgara soli. Na dvjema prednjim jezgrama vide se plastinedeformacije. Na dvije jezgre u sredini vidljive su pukotine (Bary et al., 2002)

Jezgre se ispituju da bi se ustanovila optimalna metoda kojom bi se kemijskim putem

(otapanjem) stvorile kaverne u leitu soli.

Solne kaverne nastaju otapanjem (ispiranjem) soli vodom uz primjenu rudarskih tehnika.

Postupak izrade kaverne prikazan je na slici 2-6.

Slika 2-6. Postupak izrade kaverne (Plaat, 2009)


23/67

23

Kroz odgovarajuu naslagu soli izradi se buotina definirane konstrukcije. Nakon

cementacije posljednje kolone zatitnih cijevi u buotinu se sputaju dva niza za ispiranje -

vanjski i unutarnji. Dio stupca u prstenastom prostoru izmeu vanjskog niza za ispiranje i

kolone zatitnih cijevi ispuni se dizelom ili duikom da se sprijei otapanje soli oko i na dnu

pete zatitnih cijevi. U tipinu konstrukciju buotine pri buenju leita soli spada uvodna

kolona promjera (28"), ukoliko je potrebno, prva tehnika kolona promjera (24" ili 20),

druga tehnika kolona promjera (18 " ili 16), i konano trea tehnika kolona promjera (13

3/8 ili 11") koja je zacementirana ispod vrha naslage soli (slika 2-7). Proizvodna i utisna

kolona ovjeene su o zadnju tehniku kolonu. Prije nego se zapone s utiskivanjem vode u

leite, treba ispitati hermetinost buotine. Tijekom procesa proizvodnje i utiskivanja

odnosno skladitenja plina najvei se diferencijalni tlakovi javljaju u peti posljednje kolone

tako da je to mjesto na kojemu je za vrijeme ispitivanja potrebno postii najvee tlakove. Pri

izradi skladita, u buotinu se utiskuje ista (slatka) voda, dok se istovremeno iz nje proizvodi

slana, odnosno otpadna voda. U postupku izrade kaverne, slatka voda se utiskuje u buotinu

kroz jedan od nizova dok se slana voda proizvodi kroz drugi niz. Oblik kaverne kontrolira se

promjenom dubine sputanja nizova za ispiranje, dubinom izolacijskog stupca u prstenastom

prostoru, te dobavom i smjerom protoka vode. Izrada kaverne moe trajati od nekoliko

mjeseci do nekoliko godina. Istom buotinom e se odvijati proces skladitenja i proizvodnje

prirodnog plina. Prilikom buenja kroz leita soli i isplaka mora biti zasiena solju da ne bi

dolo do prijevremenog otapanja, odnosno stvaranja manjih kaverni unutar leita, a prije

postizanja eljene dubine. Slana voda proizvedena tijekom procesa utiskivanja i oblikovanja

samog skladita najee se koristi u kemijskoj industriji za proizvodnju soli ili se odlae u

more ako je to dozvoljeno. Ako nije, utiskuje se u druge formacije. U nekim sluajevima,

otpadna slana voda odlae se u naputene rudnike soli. Netopivi ostaci iz kamene soli zasieni

su vodom i nalaze se na dnu kaverne. Nakon to se kaverna ispuni suhim plinom, voda s dna

kaverne isparava, mijea se s plinom i zajedno s njim proizvodi. Smanjenjem tlaka priproizvodnji, iz sada mokrog plina, izdvojiti e se hidrati, zbog kojih moe doi do zaepljenja

tubinga. Da se to ne bi dogodilo, potrebno je pratiti vrijednosti tlaka u kaverni, temperaturu te

vlanost plina. Injektiranje inhibitora prije same proizvodnje postao je normalan postupak u

svrhu dehidracije plina.


24/67

24

Slika 2-7. Direktno otapanje soli i otapanje obrnutim optokom (Bary et al., 2002)

Vrijeme potrebno za formiranje kaverne ovisi o topivosti same soli te volumenu kaverne

koji se eli postii. Ukoliko se skladite izrauje u naslagama soli (halita), esto se izmei

njih nalaze proslojci od netopivog materijala kao to je pjeenjak, lapor ili dolomit. Zbog

toga e volumen takvih kaverni biti manji od volumena kaverni izraenih u solnim domama.

Kaverne u solnim domama mogu biti visoke nekoliko stotina metara s promjerom izmeu 50 i

80 m, pa njihov volumen moe biti izmeu 300 000 i 700 000 m3. Za razliku od njih, volumen

kaverni izraenih u slojevima soli je izmeu 100 000 i 300 000 m3.

Primjer podzemnog skladita plina ovog tipa nalazi se u u Nuttermooru, u Njemakoj.

Ovo leite imalo je idealne uvjete za gradnju podzemnog skladita: sol visoke kvalitete,

pozicionirano je blizu distributivnog plinskog sustava, dostupnost besplatne svjee vode i

mogunost isputanja slane vode u estuarij rijeke Ems. Kaverne u tom skladitu visoke su

400, a iroke 75 metara. Ukupno ih je 18, a volumen im je oko 8,5 x 106m3, te se u njih moe

uskladititi oko 1,3 x 109m3prirodnog plina od ega 80% otpada na radni volumen, a 20% na

plinski jastuk. Minimalni radni tlak je oko 30 bar, a maksimalni oko 150 bar. Ovo skladite je

strateki bitno za Njemaku jer osigurava velik udio plina u potronji zemlje.


25/67

25

2.1.1.4. Ostali oblici podzemnih skladita plina

To mogu biti naputeni rudnici. Prvi takav objekt je bio rudnik u blizini Lourenceburga u

Indiani, SAD-u (1952.). 1970. godine rudnik soli u blizini Burggraf-Bensdorfa u Njemakoj

je pretvoren u skladite plina. Skladitenje plina u rudnike ugljena je takoer bilo isprobano uDenveru (1959-2003) i u dvama rudnicima u Belgijskim Ardenima izmeu 1975. i 2000.

godine. Glavni problem ovakvog oblika skladitenja je bila ne mogunost zadravanja plina u

skladitu pa ova skladita nisu vie u uporabi. Dva skladita plina izgraena su u kavernama

iskopanim u vrstim stijenama. Blizu Haje u Republici ekoj, u granitu je na dubini od 1000

m napravljen niz tunela ukupne duljine 45 km koristei za pristup okno oblinjeg naputenog

rudnika urana. Nakon zatvaranja rudnika u tunel se od 1998. godine skladiti oko 54 x 106m3

plina (radni volumen).U vedskoj se od 2004. godine plin skladiti u kavernu izraenu u granitu. Kaverna

volumena 40 000 m3 protee se na dubini izmeu 100 i 200 m i obloena je elinom

oblogom da se sprijei migracija plina. Njezin radni volumen je 8,5 x 10 6m3plina, a dobava

960 000 m3/dan (Plaat, 2009).

U novije se vrijeme razmatra izrada kaverni u vapnenakim formacijama pomou

otapanja kiselinom. Postupak izrade je jo u istranoj fazi.

2.1.2

Praenje stanja u podzemnim skladitima plina

Sva podzemna skladita plina zahtijevaju neku vrstu kontrole, odnosno nadzora.

Praenje stanja u leitu potrebno je da bi se osigurala stalna dobava. Velike dobave tijekom

proizvodnje mogu uzrokovati oteenje naslaga stijena oko proizvodnog niza. Slino tome, do

oteenja moe doi i prilikom utiskivanja te estim izmjenama ciklusa

utiskivanje/proizvodnja. Mjerenja zbog praenja stanja u leitu obino se obavljaju svake

dvije godine i to pomou testa smanjenja tlaka. Test se sastoji od zatvaranja buotine na

nekoliko sati dok se tlak ne stabilizira, te naizmjeninim otvaranjem buotine sljedeih 4 do 8

sati. Tijekom testa kontrolira se dobava uz biljeenje vrijednosti poveanja odnosno

smanjenja tlaka. Podaci dobiveni ovim testom mogu dati saznanja o sadanjoj i buduoj

dobavi odnosno prizvodnosti buotine. Ponavljanjem testa svake dvije godine, mogu se otkriti

eventualna oteenja u buotinskom nizu ili leitu. Ukoliko se test ne provodi redovito,

eventualna oteenja nee biti otkrivena na vrijeme, te e zbog toga doi do nepovratnog

smanjenja proizvodnosti. Uz to, neredovito testiranje oteava otkrivanje tipa oteenja.

Budui je test smanjenja tlaka skup postupak, preesto testiranje se ne isplati. Postoje i novije


26/67

26

metode praenja stanja u leitu gdje se pomou podataka dobivenih povrinskim testovima

mogu odrediti oteenja nastala u buotini tijekom vremena. Jedan od naina kojim se

kontinuirano prati stanje u buotini je mjerenje elektrinog toka (engl. Electric flow

measurements - EFM). Pomou te metode mjere se dobava i tlakovi na buotinskoj glavi, a

izmjereni podaci se elektronikim putem alju operatera. Buotine su povezane

kompjuterskom mreom, te se svakih sat vremena biljee podaci o tlaku i protoku, nakon ega

se alju do operatora. Ovakva esta mjerenja pomau pri otkrivanju problema odnosno

oteenja u buotinama ili pri npr. zakazivanju jednog od sigurnosnih ventila. Osim mjerenja

tlaka, ekperimentira se i sa seizmikim mjerenjima u svrhu nadgledanja podzemnih skladita

plina.

Oteenja stijena koja se najee javljaju u podzemnim skladitima plina su:

1) oteenje uslijed djelovanja bakterija,

2) oteenje uslijed prisustva anorganskih estica (spojevi eljeza, soli, kalcijev karbonat,

barijev sulfat),

3) oteenje uslijed prisustva ugljikovodika, organskih ostataka i ostataka sredstava koritenih

tijekom eksploatacije,

4) prisustvo raznih vrstih estica.

Svi ovi mehanizmi trebaju se sanirati na razliite naine ukoliko se eli poveati

proizvodnost skladita. Postoje modeli koji slue za identificiranje tipa oteenja te za odabir

metode sanacije. Model koji slui primarno za podzemna skladita plina sadri baze podataka

prikupljenih tijekom godina, te posebne proraune i logiku. Ovisno o ulaznim podacima koje

korisnik unese, program dijagnosticira najvjerovatniji tip oteenja te predlae nain

stimulacije buotine i fluide koji bi se trebali koristiti tijekom radova.

2.1.3

Podzemno skladite plina Okoli

U Hrvatskoj u ovom trenutku postoji samo jedno podzemno skladite plina Okoli.

Uvjetovano potrebama trita, podzemnom skladitu plina Okoli nekoliko se puta poveavao

radni volumen i kapacitet crpljenja-isporuivost (tablica 2-4):


27/67

27

Tablica 2-4. Dosadanja poveanja radnog volumena PSP Okoli (ura, 2005)

GodinaRadni volumen,

106m3Dobava

crpljenja,103m3/h

Dobavautiskivanja,

103m3/hNapomena

1987. 350 30 160 30 -160 Izgradnja PSP-a1995. 500 20 210 30 -160 Dogradnja PSP-a2004. 558 20 -240 15 -160 Dogradnja PSP-a

Podzemno skladite prirodnog plina je rudarski objekt posebne namjene koji se ne

razlikuje bitno od objekta za eksploataciju leita prirodnog plina. Osnovna je razlika u tome

to se u ljetnom periodu leite puni plinom koji se oduzima iz plinskog sustava, pa su

pojedini elementi postrojenja prilagoeni takvom pogonu. U fazi crpljenja plina nema razlike

izmeu proizvodnog plinskog polja i podzemnog skladita prirodnog plina, osim to suprotoni kapaciteti buotina i nekoliko desetaka puta vei. Za pogon podzemnih skladita

izvode se dvije vrste buotina: utisno-crpne i kontrolne buotine (slika 2-8). Prva vrsta

buotina naziva se i radnim buotinama koje su razmjetene tako da optimalno zadovoljavaju

geoloke uvjete leita. One su opremljene kao standardne proizvodne buotine, a njihova

konstrukcija ovisi o fizikalno-geolokim karakteristikama leita. Kontrolne buotine slue za

praenje kretanja rubne vode i za mjerenje tlaka i temperature u leitu. esto se, radi tednje

prostora i pojednostavljenja instalacija vie buotina smjeta na zajednikom prostoru. Iz togprostora se prema eljenim pozicijama u leitu izrauju koso usmjerene buotine. Tada su

platforme opremljene jednim mjernim i jednim zajednikim separatorom za odvajanje

slobodne kapljevine pa se plin naizmjenino usmjerava preko mjernog separatora dok sve

ostale buotine rade preko zajednikog separatora. Takav se postupak primjenjuje i prilikom

utiskivanja da bi se prikupili podaci karakteristini za svaku buotinu. U nekim skladitima

plina svaka buotina ima svoj separator pa je mogua stalna kontrola svih mjerenih veliina.


28/67

28

a1 buotine izraene kroz proizvodni sloj a1a1+ a2- buotine koje dreniraju slojeve a1i a2a1+ a2 + a3 buotine koje dreniraju proizvodne slojeve a1, a2i a3

Slika 2-8. Karta utisno crpnih buotina s drenanim zonama PSP Okoli (INA-Naftaplin)

Svaka je buotina, bilo pojedinano, bilo zajedniki povezana prikljunim cjevovodom s

plinskom stanicom. Centralna stanica podzemnog skladita sastoji se od dva funkcionalno

odvojena dijela. Tako je izvedeno i podzemno skladite plina Okoli. Jedan dio slui za

utiskivanje u skladite, a drugi za crpljenje iz skladita. Nadzemna oprema koja slui za

utiskivanje plina u skladite sastoji se od ulaznog separatora ili baterije separatora

prikljuenih na magistralni plinovod, ulaznog mjernog sustava i kompresora za utiskivanje

plina. Dio koji slui za crpljenje plina iz skladita sastoji se od stanice za smanjenje tlaka (od

buotinskog tlaka na tlak u magistralnom plinovodu) s ureajem za grijanje plina, od sustava

za dehidraciju pomou trietilenglikola (slika 2-9), sa separacijom kapljevine i regeneracijom

sredstva za dehidraciju, te od sustava za mjerenje koliine plina koja iz skladita odlazi u

magistralni plinovod.


29/67

29

Slika 2-9. Dehidracija plina na PSP-Okoli (INA-Naftaplin)

Neki od elemenata centralne stanice mogu biti tako izvedeni da slue i u periodu utiskivanja i

u periodu crpljenja. To se odnosi na separatore i mjerne ureaje. Kompresorska stanica

najsloeniji je dio postrojenja podzemnog skladita. Snaga kompresora iznosi katkada i vie

desetaka tisua kilovata. Uz kompresore, postoje hladnjaci vode, ulja i plina, separatori plina

te kontrolni i sigurnosni ureaji. Karakteristike naina rada postrojenja PSP odreene su

komponentama koje ine postrojenje. Plin kroz plinovod koji transportira plin iz glavnog

transportnog sustava dolazi do postrojenja PSP. Prvo prolazi kroz kompresore koji

poveavaju tlak na odreenu vrijednost, potrebnu za utiskivanje plina u skladite. Iz

kompresorskih stanica plin se kroz buotine utiskuje u leite. U poroznim skladitima

(plinska leita, akviferi) plin putuje od buotina prema krajevima leita odnosno ulazi u

porni prostor u stijenama. Za vrijeme tog procesa tlak u leitu se poveava proporcionalno s

koliinom utisnutog plina. Za vrijeme izvlaenja plina iz skladita plin prvo prolazi kroz

leite/kavernu do buotina, izlazi iz leita/kaverne i prolazi kroz ureaje za obradu plina.

Prije putanja plina natrag u glavni transportni sustav, ponekad se koriste i kompresori kako

bi se tlak podesio na tlak u plinovodu. Zbog otpora uslijed trenja koje se javlja pri protjecanju

plina dolazi do smanjenja tlaka. Trenje je glavni razlog pada tlaka u postrojenjima PSP. Iako

uslijed malih brzina protjecanja trenja moe biti malo, poveanje rasta brzine postaje vani

parametar na koji treba obratiti panju. Kad se plin izvlai iz PSP, smanjuje se tlak u


30/67

30

leitu/kaverni. U veini sluajeva smanjenje tlaka je linearno s ostatkom plina u skladitu. To

uzrokuje pad tlaka na uu buotine (buotinska glava).

U centralnoj stanici postoji kontrolna ploa s mjernim i regulacijskim instrumentima, raunalo

za voenje i kontrolu pogona, alarmni sistem i sistem za blokiranje. Uz centralnu stanicu

podzemnog skladita potoje kotlovnica za grijanje medija za zagrijavanje plina prilikom

snienja tlaka, transformatorska stanica, radionica i skladite rezervnih dijelova.

S obzirom da je leini tlak u izravnoj vezi s koliinom radnog volumena plina, ponaanje

skladita moe se prikazati kao profil izvlaenja plina. Dokle god je ukupni izvueni

volumen plina iz skladita manji od kritinog radnog volumena plina, dobava PSP e biti

maksimalna. Skoro stotinu godina PSP dokazuju svoju vrijednost u uspostavljanju ravnotee

izmeu potranje i ograniene proizvodnje i transporta plina. PSP su postala neophodna za

gotovo sva trita plina u svijetu. Kako liberalizacija trita raste, potreba za razliitim

oblicima PSP se poveava. Dizajn postrojenja PSP je uglavnom kompromis izmeu geolokih

i tehnolokih mogunosti.

Na slici 2-10 prikazana je tehnoloka shema podzemnog plinskog skladita Okoli.


31/67

Slika 2-10. Tehnoloka shema podzemnog skladita plina Okoli (INA-Naftaplin)


32/67

29

2.2.

SKLADITENJE UKAPLJENOG PRIRODNOG PLINA

Europa je jedan od najveih svjetskih potroaa energije, no potranja za energijom je

mnogo vea od proizvodnje pa veina europskih zemalja, ukljuujui i Hrvatsku, ovisi ouvozu energenata. U dananje vrijeme, gospodarstva svih svjetskih zemalja direktno ovise o

njihovoj energetskoj stabilnosti te je od iznimne vanosti razviti distribucijske sustave koji bi

omoguili iri spektar dobavljaa, odnosno, u to veoj mjeri diverzificirati dobavne pravce

energenata, kako bi se u sluaju prekida jednog od tih pravaca, uspjelo zadrati energetski

integritet i izbjegle mogue nestaice i redukcije.

U posljednje vrijeme znaaj plina kao energenta raste iz vie razloga. U prvom redu

zbog njegove manje cijene u odnosu na naftu i injenice da cijena plina na tritu nije

podlona velikim oscilacijama kao to je sluaj s naftom. Drugo, plin je poeljan energent

zbog svoje ''istoe'', jer pri izgaranju znatno manje zagauje okoli u usporedbi s ostalim

fosilnim gorivima. Usto, vrijednost plina nalazi se i u njegovoj praktinosti pri transportu i

uporabi. Ukapljeni prirodni plin (u daljnjem tekstu: UPP) je oieni prirodni plin ohlaen na

temperaturu od 112 K (-161C) i na taj nain privremeno preveden u tekue agregatno stanje.

UPP tehnologija transporta prirodnog plina postala je vrlo popularna tijekom protekla

tri desetljea. Potronja UPP-a je naglo rasla (oko 3,5 puta bre od ukupne potronje plina), te

danas iznosi gotovo 8% od svjetske proizvodnje plina (slika 2-11).

Proizvodnja UPP-a je koncentrirana u malom broju zemalja. Tijekom 2001. godine

osnovan je Forum zemalja izvoznica plina (engl. Gas Exporting Countries Forum, GECF),

koji se ponekad naziva i "plinski OPEC" te predstavlja skup vodeih svjetskih proizvoaa

plina s ciljem predstavljanja i promicanja njihovih zajednikih interesa. Zemlje lanice

foruma su: Alir, Bolivija, Egipat, Ekvatorijalna Gvineja, Iran, Libija, Nigerija, Katar,

Rusija, Trinidad i Tobago, Venecuela, te Kazahstan i Norveka kao promatrai

(http://www.gecforum.org/). Forum ima dominantan utjecaj u svjetskoj trgovini UPP-om, a

osigurava oko 85% svjetske proizvodnje UPP-a.

Europska unija (EU) posjeduje manje od 2% svjetskih rezervi plina, a na plin otpada

oko 25% njezine domae potronje energije. Uz to, domaa proizvodnja plina u EU stagnira i

oekuje se njezino budue opadanje, dok je potronja plina u stalnom porastu. Sve vea

razlika izmeu domae proizvodnje i potronje plina u Europskoj uniji pokriva se uvozom iz

malog broja zemalja, pri emu je najvei pojedinani dobavlja Rusija. Oko 85% uvezenog

plina doprema se plinovodima, od ega 40 % otpada na ruski plin (Kavalov et al. 2009). Zbog


33/67

30

malog broja dobavnih pravaca, Europska unija je osobito osjetljiva na trine nestabilnosti i

oscilacije cijena plina, pa prekid jednog dobavnog pravca esto znai nestaicu plina i

redukcije. Nedavno naglo poveanje cijene energenata i privremeni prekidi opskrbe prirodnim

plinom iz Rusije pojaali su zabrinutost zemalja lanica Europske unije o dostupnosti,

raznolikosti dobavnih pravaca te sigurnosti i pouzdanosti opskrbe prirodnim plinom.

Slika 2-11.Svjetska proizvodnja UPP-a i njegov udio u ukupnoj svjetskoj proizvodnjiprirodnog plina (Kavalov et al. 2009)

Do sada se UPP pokazao kao obeavajua tehnologija u osiguranju i diverzifikaciji

europske opskrbe prirodnim plinom. Doprinos UPP-a ukupnom uvozu plina u Europi jo

uvijek je skroman, te iznosi oko 47 milijardi m3uplinjenog prirodnog plina godinje, ili 15%

ukupnog uvoza plina. Trenutno su glavni uvoznici UPP-a u Europskoj uniji panjolska, s vieod pola ukupnog uvoza UPP-a i Francuska, s vie od etvrtine ukupnog uvoza UPP-a.

Europska unija trenutno gotovo sav UPP uvozi iz zemalja lanica GECF-a (tablica 2-5)

(Kavalov et al., 2009).

Rusija trenutno veinu svog izvoznog plina transportira putem plinovoda. Ona sigurno

nee olako prepustiti svoj dio europskog trita izvoznicima UPP-a, te se oekuje njezin

agresivan ulazak na trite UPP-a, kako bi zatitila svoju poziciju glavnog opskrbljivaa plina

za Europsku uniju. U prilog tome govori i putanje u pogon postrojenja za ukapljivanje

Shakalin II kapaciteta 9,6 milijuna tona UPP-a godinje (http://gazprom-sh.nl).


34/67

31

Trenutno, svjetska industrija UPP-a godinje proizvodi vie od 177 milijuna tona UPP-a u

postrojenjima za ukapljivanje koncentriranim u nekoliko regija (True, 2008):

- Azija Pacifik (Indonezija, Australija, Malezija, Brunej, Rusija),

- Bliski istok (Katar, Oman, Ujedinjeni Arapski Emirati),

- Zapadna i Sjeverna Afrika (Alir, Egipat, Libija, Nigerija, Ekvatorska Gvineja), te

- izoliranim postrojenjima za ukapljivanje na Karibima (Trinidad i Tobago) i u

Arktikom krugu (Aljaska i Norveka).

Prve komercijalne koliine UPP-a proizvedene su 1964. godine u Aliru. Danas je

Katar najvei svjetski proizvoa UPP-a s godinjom proizvodnjom od 53 milijuna tona

(www.eia.doe.gov). U budunosti se predvia poveanje postojeih kapaciteta ukapljivanja i

izgradnja novih postrojenja za ukapljivanje. Veina novih kapaciteta u izgradnji nalazi se na

Bliskom istoku, u Kataru i Jemenu. Novi terminali za ukapljivanje grade se i u Indoneziji,

Australiji, Papui Novoj Gvineji, Nigeriji i Angoli (True, 2008).

Tablica 2-5. Zemlje izvoznice UPP-a, njihovi udjeli u svjetskoj proizvodnji, udjelinjihovog ukupnog izvoza UPP-a za Europsku uniju te pripadnost regijama iorganizacijama (Kavalov et al., 2009)

Terminal za uplinjavanje ukapljenog prirodnog plina samo je dio transportnog lanca

koji obuhvaa niz usklaenih objekata i postrojenja. Glavni cilj je, kao i kod klasinogtransporta prirodnog plina plinovodima, dopremiti plin s plinskog polja do potroaa. Ako


35/67

32

plinsko polje i mjesto potronje nije mogue spojiti plinovodom, ili ako takav nain

povezivanja nije isplativ, kao rjeenje se javlja koncept UPP-a. Pritom se plin prevozi

brodovima, a zbog ogranienog skladinog prostora broda on se prethodno prevede u tekue

agregatno stanje, ime mu se volumen smanji za oko 600 puta u odnosu na standardne uvjete.

Proporcionalno smanjenju volumena, smanjuju se trokovi skladitenja i trasporta.

Tehnologija UPP-a je konkurentna transportu plina cjevovodima, samo pri

transportnim udaljenostima veim od 2500 km. Meutim, mnogo je fleksibilnija jer, za

razliku od klasinog uvoza plina cjevovodima, gdje su kupci najee ovisni o samo jednom

proizvoau, vlasnicima uvoznih terminala omoguuje poslovanje i kupovinu plina od niza

proizvoaa.

Glavne komponente transportnog lanca UPP-a su sljedee:

1. proizvodni sustav prirodnog plina na plinskom polju,

2. transport plina plinovodom od polja do postrojenja za ukapljivanje,

3. proiavanje plina, njegovo ukapljivanje hlaenjem na temperaturu od -161C u

postrojenju za ukapljivanje, te skladitenje u spremnike ukapljenog plina,

4. prijevoz UPP-a brodovima od postrojenja za ukapljivanje do terminala za

uplinjavanje,

5. pretakanje UPP-a iz brodova u spremnike terminala u kojima se on privremeno

skladiti, uplinjavanje UPP-a i otprema u mreu plinovoda, te

6. transport plina plinovodom do krajnjih potroaa.

Ukapljeni prirodni plin skladiti se u spremnicima na terminalu za ukapljivanje i

uplinjavanje, ali i tijekom transporta brodovima s tim da su to spremnici manjeg volumena od

spremnika na kopnu. U nastavku e se razmatrati skladitenje ukapljenog prirodnog plina na

kopnu. Izbor konstrukcije spremnika je specifian za svaki projekt. Razmatranja trebaju

ukljuiti (Huang et al., 2007):- primjenjive norme, pravila i zakone,

- uvjete lokacije,

- zahtjeve konstrukcije (dozvoljeni tlak, prodor topline),

- vanjska optereenja (vjetar, potresi, snijeg),

- sigurnosna pitanja (proputanje spremnika, izljev UPP-a, zatita od poara),

- temelje (karakteristike zemljita, iskopne radove) i

- dodatnu opremu (pumpe u spremnicima, mogunost pristupa spremniku).


36/67

33

Spremnici za UPP se prema nainu izvedbe dijele na nadzemne i podzemne.

Nadzemni spremnici se najee koriste jer su, u odnosu na podzemne spremnike, jeftiniji,

lake se odravaju i bre grade. Prije njihove izgradnje nije potrebno obavljati iskope, niti

osigurati sustav za opseno dreniranje zemljita. Svi spremnici za UPP u Europi su nadzemne

izvedbe (www.liderpress.hr, 2008). Terminali s podzemnim spremnicima su ei na

lokacijama koje se nalaze na seizmiki aktivnim podrujima, kao to su Japan, Juna Koreja i

Tajvan. Na tim lokacijama se uglavnom teko osigurava velik prostor za izgradnju terminala,

pa se podzemni spremnici bolje uklapaju, jer mogu biti rasporeeni na vrlo malim

meusobnim udaljenostima. Takoer, ne naruavaju izgled krajolika, jer mogu biti potpuno

nevidljivi javnosti.

Nadzemni spremnici za UPP se, prema konstrukcijskim osobinama, dijele na

(Huang et al. 2007):

- spremnike s jednostrukom zatitom (slika 2-12),

- spremnike s dvostrukom zatitom (slika 2-13) i

- spremnike s potpunom zatitom (slika 2-14).

Spremnici s jednostrukom zatitom su trenutno najpopularniji izbor ukoliko na lokaciji

ima dovoljno prostora za izgradnju zemljanih nasipa, koji slue za sekundarno zadravanje

UPP-a. Primarno zadravanje obavlja unutranja stijenka spremnika, koja se nalazi unutar

prostora ograenog nasipom. U sluaju proputanja unutranje stijenke, nasip sprjeava

nekontrolirano razlijevanje UPP-a po lokaciji terminala, s tim da ne moe zadrati pare UPP-

a. U takvim situacijama, zbog irokog rasprenja zapaljivih para UPP-a, te velikog toplinskog

isijavanja u sluaju poara, moe doi ugroavanja ljudi i opreme na terminalu. Zbog toga

spremnici s jednostrukom zatitom iziskuju vie otvorenog prostora oko sebe i vee

meusobne razmake od ostali tipova spremnika. Izgradnja spremnika s jednostrukom zatitomje jeftinija, no zbog zahtjeva za velikom koliinom slobodnog zemljita, ti su spremnici

praktini samo na rijetko naseljenim i nenaseljenim lokacijama, gdje slobodnog prostora ima

u izobilju.


37/67

34

Slika 2-12. Spremnik s jednostrukom zatitom

Spremnici s dvostrukom zatitom i spremnici s potpunom zatitom sekundarno

zadravanje UPP-a u sluaju proputanja ostvaruju vanjskim stjenkama od prenapregnutog

betona izgraenim oko unutranje stijenke, a razlika je u nainu rukovanja parama UPP-a. U

sluaju napuknua unutranje stijenke i izlijevanja UPP-a, spremnici s dvostrukom zatitom

pruaju nepropusnost samo za kapljevinu. Vanjska stijenka ne zadrava pare, ali bitno

umanjuje njihovo rasprivanje, te visinu vatre i toplinsko isijavanje u sluaju poara.

Slika 2-13. Spremnik s dvostrukom zatitom


38/67

35

Kod spremnika s potpunom zatitom, u sluaju proputanja unutarnje stijenke, vanjska

stijenka zadrava i UPP i njegove pare. Dio para bi se mogao ispustiti kroz odune ventile.

Spremnici s potpunom zatitom su najsigurniji u pogledu neoekivanog istjecanja UPP-a te

mogu biti smjeteni gotovo svugdje, no imaju najvie trokove izgradnje. Spremnici s

dvostrukom zatitom su neto jeftiniji, ali jo uvijek zahtijevaju znaajnu koliinu prostora za

izgradnju. Stoga je pri odabiru tipa spremnika najprije potrebno provesti paljivu analizu

trokova zemljita i trokova spremnika, kako bi se u okviru lokalnih propisa moglo odabrati

najisplativije rjeenje (tablica 2-6). U nekim zemljama vlasti diktiraju koritenje spremnika s

dvostrukom zatitom kao sigurnosni minimum, tako da je u tim zemljama odluka o tipu

spremnika za investitora ve donesena (Kaplan et al., 2003).

Slika 2-14. Spremnik s potpunom zatitom

Kod sva tri tipa spremnika se kao unutranja stijenka koristi elik s 9%-tnim udjelomnikla. Sekundarno zadravanje osiguravaju zemljani nasipi ili vanjske betonske stijenke. Svi

spremnici su opremljeni slojem izolacije, koji sprjeava prodor okolne topline u unutranjost

spremnika i nepoeljno prijevremeno isparavanje UPP-a.

Postoje i dva novija tipa spremnika, membranski i PC/PC spremnici s dvije stijenke od

prednapregnuog betona (engl. prestressed concrete, PC). Membranski spremnici koriste

membrane za primarno zadravanje i pratee zidove izraene od betona ili drugog

izolacijskog materijala za sekundarno zadravanje. PC/PC spremnici koriste dva sloja

prednapregnutog betona za zadravanje UPP-a.


39/67

36

Za izgradnju spremnika potrebno je prosjeno 36 mjeseci, ako se iskljui vrijeme

potrebno za pripremu zemljita i putanje spremnika u pogon. Zbog njihove jednostavne

konstrukcije, najmanje je vremena potrebno za izgradnju spremnika s jednostrukom zatitom.

Najee se na terminalima za uplinjavanje grade dva ili vie spremnika, iako postoje

terminali sa samo jednim spremnikom. Ako je terminal opremljen samo jednim spremnikom,

tada e se pretakanje i otprema UPP-a na uplinjavanje obavljati u istom spremniku, no to ne

uzrokuje nikakve operativne potekoe. Radi smanjenja trokova, projektanti pokuavaju broj

spremnika svesti na minimum, poveavajui skladini volumen spremnika. Zbog toga se

maksimalni volumen pojedinanogspremnika za UPP poveavao tijekom vremena, te se

danas grade spremnici volumena 200 000 m3(Huang et al. 2007).

Tablica 2-6. Usporedba spremnika za UPP (Huang et al. 2007)

Potreban

slobodni

prostor

Faktor

trokova

izgradnje

Vrijeme

izgradnje

(mjeseci)

Udio na

tritu

Spremnici s

jednostrukom

zatitom

2,5 x promjer

spremnika

1 22 do 25 64 %

Spremnici s

dvostrukom

zatitom

1,6 x promjer

spremnika

1,5 25 do 30

Spremnici s

potpunom zatitom

1,5 x promjer

spremnika

1,7 31 do 37

18 %

PC/PC spremnici 1,5 x promjer

spremnika

1,6 33 do 36 1 %

Nadzemni

membranskispremnici

1,5 x promjer

spremnika

1,5/1,7 30 do 36 6 %

Podzemni

membranski

spremnici

1,5 x promjer

spremnika

3 42 do 48 11 %

Pri razmatranju ukupnog skladinog kapaciteta spremnika treba primjetiti da terminali za

uplinjavanje esto posluju s nekoliko proizvoaa UPP-a, s razliitim rasporedom isporuka irazliitim kapacitetima brodova za transport UPP-a. Povrh toga, od terminala se oekuje i


40/67

37

prihvat sporadinih dostava UPP-a sa slobodnog trita. Planirani skladini kapacitet

terminala bi trebao omoguiti amortizaciju tih nesigurnosti. On treba biti dovoljno velik da

omogui odravanje neprekidne dostave plina u distribucijski sustav pri ugovorenim

koliinama. Takoer mora osigurati i strateke rezerve UPP-a, za sluajeve kada je terminal

prozvan da trenutno zamijeni neki drugi veliki izvor plina. Potreban skladini volumen

spremnika rauna se na temelju podataka o veliini primljenih poiljaka UPP-a, uestalosti

poiljaka i priuvnom kapacitetu potrebnom za ouvanje kontinuiteta procesa u sluajevima

kanjenja brodova ili prekida isporuke UPP-a na odreen broj dana, zbog nevremena ili

havarija. Zbog potrebe za snienjem kapitalnih i operativnih trokova terminala, postojei

skladini kapaciteti se moraju iskoritavati u najveoj moguoj mjeri, dok se novi, planirani,

skladini kapaciteti moraju optimizirati.

Odluka o koritenju spremnika s jednostrukom, dvostrukom ili potpunom zatitom,

temelji se na vaeim propisima, trokovima izgradnje spremnika, dostupnosti zemljita, a

ponekad i zatiti od vanjskih dogaaja, kao to su eksplozije oblaka isparenog UPP-a,

projektili i mali zrakoplovi.

2.2.1 Primjeri postojeih spremnika za ukapljeni plin

2.2.1.1.Darwin (Australija)

Japan troi vie od polovice svjetske proizvodnje UPP, a oekuje se da postrojenje za

ukapljivanje prirodnog plina u Darwinu opskrbljuje Japan prilikom sljedeih 17 godina.

Izgradnja terminala za ukapljivanje vrijednog 1,5 milijardi dolara zapoela je 2003. godine, a

terminal je zavren 2006. godine. Na terminalu je za skladitenje ukapljenog plina izgraen

spremnik s potpunom zatitom (slika 2-15) kapaciteta 188 000 m3. Visina spremnika je oko

47 m, promjer 94 m, a debljina vanjskog betonskog zida je 550 mm.


41/67

38

Slika 2-15. Spremnik za UPP u Darwin-u pri kraju izgradnje

2.2.1.2. Jadranski UPP terminal (Italija)

Jadranski terminal za UPP (engl. Adriatic Liquefied Natural Gas - ALNG) prvi je

odobalni svjetski terminal za uplinjavanje izveden na principu gravitacijske konstrukcije.

Smjeten je na sjeveru Jadranskog mora, oko sedamnaest kilometara istono od PortoLevantea i predstavlja projekt talijanske tvrtke Terminale GNL Adriatico Srl u vlasnitvu

Qatar Petroleuma, ExxonMobilea i Edisona. Gradnja terminala zapoela je u listopadu 2003.,

a zavrila u kolovozu 2008. godine. Prva isporuka UPP-a je ostvarena 11. kolovoza 2009.

godine. Osnovu ALNG terminala sainjava betonska (gravitacijska) struktura, koja je

projektirana tako da podupire i sadrava dva spremnika za UPP, ali isto tako da podupire

gornju etau s pripadajuim postrojenjem. Duga je 180 metara, iroka 88 metara i visoka 47

metara (Wesselink, 2008). To je masivna graevina koja se vlastitom teinom uvruje namorsko dno na dubini od oko 29 metara.

Na ALNG prihvatnom terminalu koriste se dva modulna skladina spremnika za UPP

(slika 2-16). Spremnici su u potpunosti izgraeni od elika s 9%-tnim udjelom nikla,

prizmatinog su oblika i konstruirani su s unutarnjim rebrastim pojaanjima. Dva spremnika,

svaki radnog obujma od 125 000 m3, ugraena su unutar betonske strukture. Spremnici su

iroki 33 metra, visoki 28 metara i dugaki 155 metara. Svaki spremnik tei otprilike 4 500

tona, a cijela konstrukcija terminala 290 000 tona.


42/67

39

Slika 2-16. Spremnici za ukapljeni plin na Jadranskom terminalu


43/67

40

3. SKLADITENJE NAFTE

Transport nafte od mjesta proizvodnje ili prikupljanja do krajnjeg korisnika nije

kontinuiran postupak ve zahtijeva skladitenje nafte. Za skladitenje se koriste spremnici

razliitih oblika i veliina koji mogu biti nadzemni ili podzemni. Postoji vie podjela

spremnika no najee su one prema obliku, tipu krova, nainu izrade i materijalu od kojeg su

izraeni. Prema obliku spremnici se dijele na cilindrine (koji mogu biti uspravni; najee

koriteni, i vodoravni), sferine i prizmatine. Prema tipu krova razlikuju se spremnici s

fiksnim i plutajuim krovom, a prema nainu izrade spremnici spajani zakovicama i zavareni.

Prema materijalu izrade spremnici mogu biti elini i spremnici od nemetala, s tim da se

spremnici koji se ovdje obrauju izrauju iskljuivo od elika.

Prvi spremnici koriteni u naftnoj industriji bili su izraeni od drveta. Nakon toga poinju

se primijenjivati elini spremnici spajani zakovicama, a nakon njih se javljaju zavareni

spremnici koji se danas najee u praksi koriste za skladitenje nafte. Na odabir spremnika

mogu utjecati radni uvjeti, kapacitet skladitenja i dizajn spremnika. Postoje tri svojstva koje

treba uzeti u obzir pri dizajniranju odnosno izradi spremnika za sirovu naftu i naftne

preraevine, a to su:

tlak para tvari koja se skladiti,

tlak i temperatura skladitenja i

toksinost proizvoda.

Da bi se zadovoljila ogranienja o zagaenju zraka, sprijeile opasnosti od poara i izbjeglo

gubljenje vrijednih sastojaka uskladitenog proizvoda, preporuljivo je:

koritenje spremnika s plutajuim krovom za skladitenje nafte i naftnihderivata s tlakom para od 7700 do 80000 Pa (pri temperaturi

skladitenja) ili

koritenje spremnika s fiksnim krovom opremljenim ureajem za

skupljanje para.

U spremnicima se skuplja nafta proizvedena s buotine prije otpremanja u naftovode pa oni

moraju biti konstruirani tako da omogue mjerenje koliine fluida u njima i uzimanje uzoraka.


44/67

41

3.1.

TIPOVI SPREMNIKA

3.1.1 Podjela prema materijalu i nainu izrade spremnika

Spremnici mogu biti razliitih veliina i oblika. Kao smjernice za procjenu volumena

skladitenja za postrojenje koje proizvodi naftu, te za odabir broja spremnika sirove nafte

treba voditi rauna o sljedeem (Lake, 2007.):

1. za odreivanje kapaciteta:

(a)za jednu buotinu, volumen jednog spremnika trebao bi biti dovoljan za

skladitenje koliine nafte proizvedene tijekom 2 do 3 dana proizvodnje,

(b)za cijelo polje, ukupni kapacitet spremnika trebao bi omoguitiskladitenje koliine nafte proizvedene tijekom 3 do 4 dana;

2. za odreivanje broja spremnika:

- broj i dobava proizvodnih buotina.

Posebne potrebe mogu zahtijevati prizmatine spremnike, vodoravne cilindrine spremnike ili

ak spremnike oblika kugle. Vodoravni cilindrini spremnici openito se koriste za

skladitenje ugljikovodika i kemikalija pod veim tlakom. Najei oblik koji se koristi u

praksi je uspravni cilindrini spremnik. Kapacitet jednog spremnika moe varirati od 16 do

240000 m3. Spremnik odgovarajueg obujma ima promjer u rasponu od 3 m do 125 m za

neke od najveih spremnika s plutajuim krovom.

Nain izgradnje spremnika ovisi o veliini spremnika, proizvodu koji se skladiti, vremenu i o

specifinim uvjetima ovisno o mjestu na kojem se spremnik nalazi, te lokalnim sigurnosnim

zakonima ili zakonima vezanim uz zatitu okolia.

3.1.1.1. elini spremnici spajani zakovicama

Datiraju jo iz 1900-tih kada su zamijenili drvene spremnike i jo se koriste za skladitenje

kapljevine. Njihov volumen moe biti 6000 m3 i vei. Spremnici za skladitenje nafte

obuhvaeni su API specifikacijom 12B koja definira karakteristike spremnika obujma od 15,9

do 159 m3(100 do 10 000 bbl). To su atmosferski spremnici koji se proizvode se od ugljinog

elika. Prednost im je mogunost transporta te jednostavan nain gradnje i odravanja. Ako se

ne galvaniziraju ili prevuku slojem za zatitu od korozije, oekivani radni vijek im je krai od


45/67

42

onog koji imaju zavareni elini spremnici. Poveani trokovi odravanja i pootreni ekoloki

i sigurnosni zahtjevi diktiraju zamjenu starih spremnika sa zakovicama novim modernim

spremnicima. Na slici 3-1. prikazan je spremnik spajan zakovicama.

Slika 3-1. elini spremnici zakovicama (www.usatanksales.com 2010)

3.1.1.2.Zavareni elini spremnici

Alternativa izvedbi spremnika spajanih zakovicama je elini zavareni spremnik. Ovaj tip

spremnika se najee koristi za skladitenje nafte. Veliina i kapacitet skladitenja ovog tipaspremnika limitirani su primarno nainom transporta koji se koristi za prijevoz tvorniki

zavarenog spremnika na eljeno mjesto postavljanja. Zato se tvorniki izrauju gotovi

spremici malog obujma (od 14 do 80 m3) dok se spremnici veeg obujma izrauju na terenu.

Tvorniki zavarene spremnike karakterizira potrebna sigurnost uz razumnu cijenu skladitenja

sirove nafte i drugih tekuina kojima se obino rukuje u proizvodnom segmentu industrije.

Tvorniki izraen spremnik testira se na proputanje u tvornici, pa je odmah spreman za

upotrebu. Karakteristike ovog tipa spremnika obuhvaene su API specifikacijom 12F.U tablici 3-1. prikazani su podaci iz API specifikacije 12 F za zavarene tvorniki izraene

spremnike (Lake, 2007).


46/67

43

Tablica 3-1. API specifikacija 12 F za zavarene tvorniki izraene spremnike

Tlak, PaRadniobujam,

m3Pretlak Potlak

Prosjeniradni

obujam, m3

Vanjskipromjer

spremnika, mVisina, m

14,3 110316 34373 11,4 2,1 315,9 110316 34373 12,5 2,7 2,423,8 110316 34373 20,5 2,7 3,631,8 110316 34373 26,4 3,65 333,4 110316 34373 31,8 3 4,639,7 110316 34373 35,6 3,3 4,644,7 110316 34373 42,3 3,6 4,663,6 110316 34373 58,2 3,6 6,179,5 55158 34373 76,1 3,6 4,9

Spremnici izraeni na terenu zadovoljavaju potrebe industrije za poveanim skladinim

prostorom bilo na udaljenom proizvodnom polju, u rafineriji ili na terminalu.

Njihove su karakteristike obuhvaene API specifikacijom 12D, a spremnici obujma veeg od

1600 m3 grade se u skladu sa standardom API 650. Taj standard definira materijal,

konstrukciju, tvorniku izradu dijelova spremnika, izgradnju i kontrolu spremnika.

Tablica 3-2 prikazuje kapacitet zavarenih skladinih spremnika kao funkciju promjera i visine

(Lake, Arnold, 2007).

Tablica 3-2. Kapacitet zavarenih spremnika

Visina spremnika, m6,1 9,1 12,1 15,2 18,3Promjer, m

Nominalni obujam, m36,1 17 267 356 445 5347,6 274 417 556 695 8349,1 400 800 801 1001 1201

10,7 545 817 1090 1362 163512,2 712 1067 1423 1770 213613,7 901 1351 1801 2252 2701

15,2 1112 1600 2224 2700 303016,8 1345 2015 2691 3364 403618,3 1601 2402 3202 4003 480419,8 1879 2819 3758 4698 563821,3 2179 3269 4059 5449 653824,4 2847 4270 5693 7117 854027,4 3603 5404 7206 8007 1080830,5 4448 6672 8896 11120 1334436 5382 8073 10764 13455 16146

39,6 6400 9007 12410 16012 1921042,7 7517 111275 15034 18792 2255145,1 8718 13077 17436 21795 26153

48,8 10008 15012 20015 25019 3002354 11387 17080 22173 28466 33160


47/67

44

3.1.1.3. Nemetalni spremnici

Nemetalni spremnici mogu biti sastavljeni u tvornici ili na terenu i obino su izraeni od

plastinih materijala. Njihova prednost je u tome to ne korodiraju, izdrljivi su, jeftini i male

teine. Za izradu plastinih spremnika najee se koriste polivinil klorid, polietilen,

polipropilen i poliesteri s ojaanjima od staklenih vlakana. Najee koriteni tip spremnika je

plastini spremnik s ojaanjima od staklenih vlakana (engl. Fiber Reinforced Plastic-FRP).

Ovaj tip spremnika pogodan je i za vanjsku i za unutarnju primjenu. Temperaturna granica za

plastine spremnike je od 10000 do 39000 K.

Zbog zatite od ultraljubiastog zraenja spremnici se s vanjske strane premazuju bojom.

Neophodna je i zatita od mehanikih udaraca. Budui se plastini spremnici raspadaju bre

od metalnih kada su izloeni vatri, neki operateri zabranjuju upotrebu plastinih spremnika za

skladitenje ugljikovodika.

3.1.2

Podjela spremnika prema tipu krova

Prema tipu krova atmosferski spremnici se dijele na:- spremnike bez krova (engl. Open Top Tank - OTT),

- spremnike s fiksnim krovom (engl. Fixed Roof Tank - FRT),- spremnike s plutajuim krovom

o spremnici s vanjskim plutajuim krovom (engl. External

Floating Roof Tank- EFRT),

o spremnici s unutarnjim plutajuim krovom koji

podrazumijeva fiksni (zatvoreni) krov iznad plutajueg

(engl. Closed Floating Roof Tank- CFRT).

Na slici 3-2. prikazan je razvoj atmosferskih spremnika.


48/67

45

Slika 3-2. Razvoj atmosferskih spremnika (Lake, Arnold, 2007)

Na proizvodnim postrojenjima najee se primjenjuju spremnici s fiksnim krovom, koje

karakterizira atmosferski tlak.

3.1.2.1.Spremnici bez krova

Ovaj tip spremnika je bio jedan od prvih spremnika koritenih za skladitenje naftnih

proizvoda. Direktna izloenost povrine tekuine atmosferi rezultira velikim gubicima uslijed

isparavanja, irenjem esto neugodnog mirisa i povea

Documents

Prirodni Plin WEB Novo