گاز طبیعی جزو هیدروکربن های گازی بی رنگ، بی بو و از منابع مهم کشورمان به شمار می‌رود که ممکن است به روش‌های مختلف ذخیره شود. این ماده معمولاً در تاسیسات و یا مخازن زیرزمینی تحت فشار نگهداری می شود. 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.

ظرفیت‌های ذخیره‌سازی

هر نوع ذخیره سازی دارای خصوصیات فیزیکی خاص خود از جمله تخلخل، نفوذ پذیری ، قابلیت نگهداری و اقتصاد آن یعنی هزینه‌های آماده سازی و نگهداری سایت ، نرخ تحویل و قابلیت انتقال آن است که حاکم بر مناسب بودن آن برای کاربردهای خاص دارد.

دو ویژگی مهم یک مخزن ذخیره سازی زیرزمینی 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، سیستم‌های جمع آوری و اتصالات خط لوله بهره می برد. مخازن تخلیه شده نفت و گاز طبیعی به دلیل در دسترس بودن، گسترده ترین مکان‌های 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 شده‌اند. 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 ذخیره‌سازی گاز طبیعی معمولاً نیازمند به گاز پایه (بالشتک) بیش‌تری است واز انعطاف پذیری کم‌تری در تزریق و برداشت برخوردار است. در صورتی‌که 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 می‌شود، فراهم می کنند. گاز مورد نیاز پایه نسبتاً کم است. بیش‌تر امکانات ذخیره سازی غار نمک در سازندهای گنبد نمکی واقع در ایالت‌های ساحل خلیج فارس توسعه یافته است. غارهای نمکی نیز با روشی به نام شست‌وشو 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

در آمریکا 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 یا 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 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 ذخیره‌سازی 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.

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.

شرکت های بین ایالتی خط لوله موظف شدند امکانات ذخیره سازی خود را بر پایه  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 می‌کنند. دسترسی آزاد به ذخایراین اجازه را داده است که از آنها فرای ذخیره پشتیبانی و یا منبع تأمین فصلی استفاده شود.

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 کند. بدین معنی که گاز مصرفی را کاملاً خارج کرده و دوباره پر می کنند و یا بالعکس. این روش سریع‌تر از سایر انواع ذخیره سازی است و این ویژگی برای نیازهای عملیاتی قابل انعطاف کاربران ذخیره‌سازی امروزی  مناسب تر است.

داده‌های 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 جمع‌آوری  کرده و علاوه بر کنترل دقیق  بر روی داده ها، اطلاعات مورد نیاز همه اپراتورهای ذخیره سازی گاز طبیعی را فراهم کند. 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 یا سطح واقعی موجودی بسیار مهم 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  بیان می شود.

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 دکاترم 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.

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 عبور کند.

در ایران نیز شرکت‌های دانش‌بنیان و فناور در مسیر توسعه فناوری‌های ذخیره‌سازی گاز طبیعی گام برداشته و توانسته‌اند ظرفیت را برای ذخیره‌سازی افزایش دهند. طرح توسعه فناوری‌های زمین شناسی و صنایع معدنی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، با حمایت از طرح‌های نوآورانه برای توسعه این حوزه اقدام می‌کند.

* مشاور طرح توسعه نوآوری ها و فناوری های زمین شناسی،معدن و صنایع معدنی