Háje

Úvod:

Kavernové zásobníky zemního plynu v plynném stavu jsou provozovány dosud pouze v solných kavernách a v opuštěných uhelných dolech. Kavernový zásobník Háje je první komerčně využívaný zásobník vybudovaný v krystalinických strukturách.
 

Historie:

V Čechách se na konci sedmdesátých let začal hledat způsob, jak vykrýt špičky ve spotřebě zemního plynu v Praze a okolních průmyslových centrech. Protože se moravské zásobníky nacházejí příliš daleko, začala se hledat vhodná lokalita pro výstavbu podzemního zásobníku plynu.

Ze zkoumaných lokalit se nakonec začala jevit jako nejvhodnější geologická struktura středočeského plutonu nacházející se asi 70 km jihozápadně od Prahy. V této oblasti byly zahájeny poloprovozní zkoušky v prostoru podzemí Rudných dolů Příbram v roce 1980 (kaverna Bohutín) a v roce 1984 v podzemní výdušné šachtě číslo 68-Milín patřící Uranovým dolům Příbram.
 

Geologie:

Podzemní část zásobníku se nachází v granodioritovém masivu středočeského plutonu. Granodiorit blatenského typu, což je středně zrnitý granodiorit s faciemi jemnozrnného biotitického až amfibolickobiotitického granodioritu, dosahuje až na povrch.

Skladovací prostor pro zemní plyn byl vytvořen ražením a těžením horniny z podzemí. Byl vyražen v jednom horizontu se spádem 5 ‰ v hloubce od 961 metrů u ústí pěti těžebních sond, po hloubku 955 m na druhém konci zásobníku ve vzdálenosti cca 1350 metrů. Soustava chodeb s profilem 12 až 15 m2 o celkové délce 45 066 m vytváří prostor pro skladování zemního plynu. Vyražené chodby byly ponechány bez povrchové úpravy, pouze v místech, kde byla hornina silně rozvolněna a hrozilo zavalení chodby byly postaveny trvalé výztuže. Místa s průsaky vody puklinami ve skalním masivu byla dotěsněna injektáží.

Důležitou částí spodní stavby je tlaková uzávěra uzavírající dva dopravní překopy, které zajišťovaly přístup do prostoru zásobníku. Před zahájením výstavby definitivních zátek byla v přístupové chodbě k mezizátkovému vrtu provedena zkušební zátka. Na tomto tělese byl ověřen matematický model zátky, byly zkoumány objemové změny tělesa zátky v závislosti na vývinu hydratačního tepla, těsnost okolní horniny  kvalita a technologie nastříkaného drátkobetonu. Po injektáži tělesa zkušební zátky a okolní horniny bylo tlakováním prostoru za zátkou směrem k mezizátkovému vrtu ověřeno chování masívu a zátky při vyšším tlaku než je hydrostatický. Na základě získaných výsledků byla definována technologie nástřiku drátkobetonu, injektážních prací a stanovena kriteria pro vodní tlakové zkoušky. Ruční stříkání drátkobetonu bylo nahrazeno nástřikem pomocí manipulátoru. Po ukončení zkoušek byl do tělesa zkušební zátky proražen otvor, aby byl zajištěn přístup k mezizátkovému vrtu. Změna technologie míchání, dopravy a vlastního nástřiku drátkobetonové směsi byla následně ověřena na zkušebním tělese č. 2.

Tlaková uzávěra sestává ze čtyř tlakových zátek, na každém překopu dvě. Tělesa tlakových zátek jsou vybudována technologií stříkaného drátkobetonu. Každá tlaková zátka je betonové těleso o celkové délce 10 m. Střední část zátky je po celém obvodu kuželovitě zapuštěna na hloubku 1,2 m do okolní horniny. Okrajové úseky zátky vyplňují stávající profil překopů. Betonová tělesa jsou z obou stran ohraničena ocelovými pancíři uzavírajícími celý profil překopu. Horninový masiv u zátek je zpevněn ocelovými svorníky. Z důvodu zvýšení nepropustnosti horniny byla v úseku betonového tělesa zátky provedena injektáž horniny. Současně s betonáží byla provedena injektáž spáry mezi betonovým tělesem a horninou. V předpolích před a za tělesem byla provedena betonáž a po úpravě ostění nanesena hydroizolační ochranná folie pokrývající celý obvod profilu překopu. Mezi zátkami jsou překopy propojeny rozrážkou, na kterou navazuje přístupová chodba k mezizátkovému vrtu.

Princip utěsnění skalního masivu spočívá ve vytvoření tlakové vodní clony kolem zátek na straně plynu. Pro vytvoření vodní tlakové clony proti unikání plynu kolem zátek jsou na předpolí na vodní straně těchto zátek vyvrtány dva vějíře zavodňovacích vrtů, které jsou vedeny kolmo na obrys překopů. Tlaková voda z mezizátkového prostoru a zavodňovacích vrtů proniká do puklin a trhlin v okolním horninovém masivu a působí proti tlaku plynu. Tlak vodní clony v mezizátkovém prostoru je udržován vyšší o 0,5 MPa tlakem dusíku nad vodní hladinou. V případě poklesu hladiny vody v mezizátkovém vrtu pod 250 metrů je voda automaticky doplněna na požadovaný stav.

Druhým technologickým vrtem je odvodňovací vrt, který je zaveden do nejnižšího místa v zásobnímu. V tomto místě je jímka, do které stéká voda z celého zásobníku. Vrt je vystrojen pažnicí, čerpacími trubkami a ejektorovým čerpadlem, které slouží na odčerpávání vody z podzemí.

Podzemní skladovací prostor pro zemní plyn je s povrchovou technologií spojen pěti vtlačně-odběrovými sondami. Konstrukce sond je řešena s přihlédnutím k zadání a skutečnosti, že sondy musí bezporuchově sloužit po celou dobu životnosti zásobníku. Pažnice kolony má průměr 9 5/8“ a odolnost na vnitřní přetlak 28,3 MPa. Koeficienty bezpečnosti 2,26 na vnitřní tlak a 1,6 na vnější tlak vyhovují v základních parametrech pro namáhání pažnicové kolony.

V oblasti podzemního zásobníku je provozována lokální seismická síť. Sedm monitorovacích stanic umožňuje registraci lokálních i regionálních seismických dějů. Plynometrická síť monitorující obsah metanu v půdních vrstvách je rozmístěna ve stejných bodech jako stanice seismické.
 

Nadzemní část:

V areálu nadzemní části zásobníku jsou umístěna zařízení, která se podílejí na úpravě a transportu plynu.

Plyn je do areálu zásobníku přiveden plynovodem přepravní soustavy DN 500 PN 63 Zvěstov - Háje, který je napojen na plynovod DN 700 PN 63 Veselí nad Lužnicí - Praha. Plyn je nejprve veden přes separátory, kde se oddělí mechanické a kapalné nečistoty. Vyčištěný plyn je možno dodávat přes regulační stanici do distribučních plynovodů Středočeské plynárenské , které jsou vedeny směrem na Příbram a Kasejovice.

V případě nastavení režimu vtláčení do podzemí je zemní plyn nejprve předehřát a následně je jeho tlak zredukován na tlak v kaverně. Před vstupem do kaverny je měřeno jeho množství. Není-li již možné vtláčet plyn vlastním tlakem z plynovodu, plyn se po změření množství vede do kompresorovny a teprve po kompresi a případném chlazení do kaverny.

Při těžbě se plyn po výstupu z kaverny nejprve zbaví nečistot na separátorech. Potom následuje sušení plynu. Dále je plyn podle potřeby předehřát, jeho tlak je redukován na tlak v plynovodu a ještě před vstupem do plynovodu je změřeno jeho množství. Odběrem plynu z kaverny postupně klesá ložiskový tlak. Není-li již možné těžit vlastním tlakem, změní se tok plynu a zapojí kompresory. Po filtraci se plyn vede do kompresorovny a teprve stlačený plyn vstupuje do sušení. Po změření množství je plyn předáván do plynovodu přepravní soustavy a doplynovodu distribuční soustavy.

Řízení provozu zásobníku je umožněno na dvou úrovních, s třetí se počítá výhledově. První je na lokální úrovni, kdy se ovládání akčních členů provádí místně na rozvaděčích nebo skříňkách místního ovládání. Druhá je z operátorského pracoviště na velínu. Na této úrovni je řízení umožněno dvěma způsoby. Individuální ovládání jednotlivých akčních členů povely z operátorského pracoviště, kdy povely jsou vykonány jen při splnění podmínek zajišťujících bezpečný stav a provoz zařízení a automatické řízení, kdy systém na základě povelů a dalších zadaných vstupů zajistí předepsané sekvence pro přechody mezi jednotlivými provozními stavy. Třetí úroveň spočívá v řízení zásobníku Háje z řídícího centra plynárenské soustavy. Při řízení na této úrovni by měl být do řídícího centra přenášen soubor nezbytných informací o parametrech a stavu zařízení. Na základě vyhodnocení stavu a potřeb plynárenské soustavy a informací o stavu zařízení zásobníku by měly být stanoveny požadované výkonové parametry a tyto předány jako žádané hodnoty řídícímu systému zásobníku.

Výstavba vrchní části zásobníku byla zahájena v lednu roku 1996. V lednu 1998 byl do areálu zásobníku vpuštěn zemní plyn a následně proběhly individuální a komplexní zkoušky plynových zařízení a tlakové uzávěry. Do podzemního uskladňovacího prostoru byl zemní plyn vpuštěn 14.7.1998. Zvyšování tlaku uskladněného plynu se uskutečňuje na základě vyhodnocení chování horninového masivu.


nahoru