Тема 3.3 Трубопроводный транспорт газа

Единая система газоснабжения.

Добываемый в России природный газ поступает в магистральные газопроводы, объединенные в Единую систему газоснабжения (ЕСГ) России. ЕСГ является крупнейшей в мире системой транспортировки газа и представляет собой уникальный технологический комплекс, включающий в себя объекты добычи, переработки, транспортировки, хранения и распределения газа. ЕСГ обеспечивает непрерывный цикл поставки газа от скважины до конечного потребителя.

Благодаря централизованному управлению, большой разветвленности и наличию параллельных маршрутов транспортировки ЕСГ обладает существенным запасом надежности и способна обеспечивать бесперебойные поставки газа даже при пиковых сезонных нагрузках. Протяженность ЕСГ составляет 164,7 тыс. км.

В транспорте газа используются 211 компрессорных станций с общей мощностью газоперекачивающих агрегатов 41,7 млн кВт. Единая система газоснабжения России принадлежит «Газпрому». В 2011 году введены в эксплуатацию магистральные газопроводы и отводы протяженностью 2469,5 км.

Единая система газоснабжения загружена практически полностью. Например, в 2011 году с учетом газа «Газпрома», независимых производителей и производителей из государств Средней Азии в ЕСГ поступило всего 683,2 млрд куб. м.

Согласно существующим прогнозам потребление газа на мировых рынках будет увеличиваться. Например, Энергетической стратегией России до 2030 года предусмотрено, что к 2020 году в России будет добываться 803-837 млрд куб. м газа, а к 2030 году — 885-940 млрд куб. м газа. Поэтому пропускную способность ЕСГ необходимо наращивать. Это позволит удовлетворить платежеспособный спрос российских потребителей и выполнить международные обязательства России по поставкам природного газа.

Основной особенностью единой системой газоснабжения России (ЕСГ) является совокупность рассредоточенных на большом расстоянии, но связанных технологически, объектов добычи газа, его транспортировки, переработки, распределения и резервирования. Это газовые промыслы, магистральные газопроводы, газораспределительные станции, газораспределительные сети, станции подземного хранения и средства управления этими объектами. ЕСГ отличается физическими характеристиками процесса транспорта и распределения газа от других аналогичных систем, прежде всего, это касается возможностей маневрирования потоками газа и отборами его из месторождений для покрытия суммарных суточных и недельных потребностей.

Если объединение локальных энергетических сетей в единую систему позволяет успешно решать тактические задачи практически мгновенной переброски потоков энергии из одного района страны в другой (благодаря чему возможен, так называемый, “системный эффект”, определяемый снижением необходимых резервных мощностей в энергосистемах), то в единой системе газоснабжения системный эффект выражается значительно слабее. Это связано со скорость движения газа, которая не превышает 40 км/час. Контроль же за системой газоснабжения по схеме “промысел – газопровод ‑ потребитель” дает возможность решать стратегические задачи планирования только там, где наиболее полно можно задействовать использование мощностей газопроводов при изменении районирования добычи и использования природного газа.

Существует тесная экономическая связь всех элементов ЕСГ, проявляющаяся в процессах планирования, ценообразования и управления. При изменении главных параметров (объемов годового отбора газа из месторождений, мощности межрайонного потока, уровня цен на природный газ для промышленности и населения) или какого-либо другого существенного элемента ЕСГ должны быть изменены и параметры остальных элементов.

Так, увеличение потока газа из месторождений, находящихся в Западной Сибири, в Западную Европу приводит к необходимости уменьшения потока на Урал, что в свою очередь вызывает перераспределение потоков от всех газовых месторождений, питающих европейскую часть России и Урал. Вместе с этим изменяются и суммарные затраты на систему в целом. Таким образом, создается положение при котором, какой-либо начальный импульс (изменение потока или отбора газа по элементу ЕСГ) вызывает цепочку последовательных влияний, охватывающих в итоге всю ЕСГ. Возникновение такой ситуации возможно как при выходе на газовый рынок независимых поставщиков, так и в случае, если не будет устанавливаться оптимальная цена на поставляемый газ между промышленностью и населением.

Технологически ЕСГ делиться на две подсистемы, жестко связанные между собой: межрайонные транспортные подсистемы, по которым газ передается из основных газодобывающих районов к районам потребления, и региональные (локальные) подсистемы (РГС), обеспечивающие поставку газа потребителям. То есть для обеспечения надежного и стабильного снабжения потребителей природным газом требуется жесткий технологический, финансовый и юридический контроль за межрайонными и региональными подсистемами.

В современных условиях к вышеперечисленным задачам добавились новые:

1. Несбалансированность механизма ценообразования на природный газ, который не отвечает интересам “Газпрома” и потребителей газа.

2.Сезонность получения доходов от продажи газа и постоянный рост затрат на обслуживание газотранспортной системы.

Организационная структура управления магистральными газопроводами.

Свойства газов, влияющие на технологию их транспорта.

Плотность газов зависит от давления и температуры. Так как при движении по газопроводу давление уменьшается, то плотность газа снижается и скорость его движения возрастает.

Вязкость газов изменяется прямо пропорционально изменению температуры, т.е. при увеличении температуры она также возрастает, и наоборот. Охлаждая газы после компримирования, добиваются уменьшения потерь давления на преодоление сил трения в газопроводах.

Сжимаемость – это свойство газов уменьшать свой объем при увеличении давления.

Если газ содержит пары воды, то при определенных сочетаниях давления и температуры он образует гидраты – белую кристаллическую массу, похожую на лед или снег. Чтобы избежать этого, газ до закачки в газопровод подвергают осушке.

Подготовка газа к дальнему транспорту по газопроводу.

Подготовка газа к дальнему транспорту – обработка добываемого природного газа с целью удаления компонентов, затрудняющих транспортировку его по газопроводу. Наличие в газе воды, жидких углеводородов, агрессивных и механических примесей снижает пропускную способность газопроводов, повышает расход ингибиторов, усиливает коррозию оборудования, приводит к необходимости увеличения мощности газокомпрессорных станций, снижает надёжность работы технологических систем, увеличивает вероятность аварийных ситуаций на газокомпрессорных станциях и линейной части газопроводов.

Термин "подготовка газа" появился в период становления газовой промышленности в CCCP (за рубежом он не используется, т.к. на промысловых газоперерабатывающих заводах осуществляется комплексная переработка газа). Первоначально подготовка газа заключалась в извлечении воды и механических примесей с использованием процессов сепарации и гликолевой осушки и проводилась на головных сооружениях магистральных газопроводов. Такая обработка газа перед его дальней транспортировкой была достаточной, т.к. разрабатывались месторождения только с высоким содержанием метана (до 97-98%) и газ использовался лишь в виде топлива. При вовлечении в разработку газоконденсатных месторождений цели подготовка газа расширились — появилась необходимость извлечения газового конденсата (ценного продукта, теряющегося при транспортировке). Подготовка газа стала осуществляться на промысловых газовых сборных пунктах главным образом методами низкотемпературной сепарации, основанными на однократной конденсации продукции скважин с использованием ингибиторов гидратообразования, а также методами абсорбции и адсорбции с последующей очисткой газа от сероводорода. Наибольшей эффективностью и надёжностью обладают методы абсорбционной и адсорбционной обработки газа. С середины 70-х гг. подготовка газа постепенно превращается в процесс промысловой переработки продукции скважин.

Подготовка газа к дальнему транспорту проводится на установках комплексной подготовки газа (УКПГ), предназначенных для осушки природного газа газовых, газонефтяных и газоконденсатных месторождений от воды, отделения механических примесей, жидких углеводородов и очистки от сернистых соединений. Выбор промыслового оборудования для УКПГ зависит от состава газа, содержания влаги и механических примесей, термодинамических параметров месторождения (температуры, давления), направления дальнейшего использования газа и климатических условий районов добычи и транспортировки. С учётом перечисленных факторов в состав УКПГ могут входить установки низкотемпературной сепарации, абсорбционные или адсорбционные. Качество подготовки газа к дальнему транспорту определяется техническими условиями или отраслевым стандартом, где фиксируются точки росы по воде и углеводородам для разных климатических зон и времён года, содержание механических примесей, H₂S и общей S.

Классификация магистральных газопроводов.

Магистральным газопроводом называется трубопровод, предназначенный для транспорта газа из района добычи или производства в район его потребления, или трубопровод, соединяющий отдельные газовые месторождения.

Ответвлением от магистрального газопровода называется трубопровод, присоединенный непосредственно к магистральному газопроводу и предназначенный для отвода части транспортируемого газа к отдельным населенным пунктам и промышленным предприятиям.

В соответствии со СНиП 2.05.06-85* в зависимости от рабочего давления в трубопроводе магистральные газопроводы подразделяются на два класса: класс I – рабочее давление от 2,5 до 10 МПа включительно; класс II – рабочее давление от 1,2 до 2,5 МПа включительно. Газопроводы, эксплуатируемые при давлениях ниже 1,2 МПа, не относятся к магистральным. Это внутрипромысловые, внутризаводские, подводящие газопроводы, газовые сети в городах и населенных пунктах и другие трубопроводы.

По характеру линейной части различают газопроводы:

-магистральные, которые могут быть однониточными простыми (с одинаковым диаметром от головных сооружений до конечной газораспределительной станции) и телескопическими (с различным диаметром труб по трассе), а также многониточными, когда параллельно основной нитке проложены вторая, третья и последующие нитки;

-кольцевые, сооружаемые вокруг крупных городов для увеличения надежности снабжения газом и равномерной подачи газа, а также для объединения магистральных газопроводов в Единую газотранспортную систему страны.

Магистральные газопроводы и их участки подразделяются на категории, требования к которым в зависимости от условий работы, объема неразрушающего контроля сварных соединений и величин испытательного давления, приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Категории магистральных трубопроводов и их участков (СН и П 2.05.06-85*, стр.3, табл.1)

На наиболее сложных (болота, водные преграды и т.д.) и ответственных участках трассы категория магистральных газопроводов повышается. Например, для участков подключения компрессорных станций, узлов пуска и приема очистных устройств, переходов через водные преграды шириной по зеркалу воды в межень 25 м и более СНиП устанавливает категорию I.

К категории В относятся газопроводы, сооружаемые внутри зданий и на территориях компрессорных станций и газораспределительных станций. При проектировании допускается категорию отдельных участков газопроводов повышать на одну категорию, против установленной СНиПом, при соответствующем обосновании.

К категориям магистральных газопроводов и их участкам в зависимости от коэффициента условий работы при расчете на прочность предъявляются определенные требования в части контроля сварных соединений физическими методами и предварительного испытания Р_исп.

Основные объекты и сооружения магистрального газопровода: компрессорные станции (КС), газоперекачивающие агрегаты (ГПА), газораспределительные станции (ГРС), подземные хранилища газа (ПХГ).

Особенности трубопроводного транспорта сжиженных газов.