Способы перекачки нефти и газа по трубопроводам
В зависимости от того как организовано прохождение нефти через нефтеперекачивающие станции, различают следующие системы перекачки (рис 5.1):
— через резервуар станции;
— с подключенными резервуарами;
— из насоса в насос.
Рисунок 5. 1 – Системы перекачки: а) постанционная; б) через резервуары; в) с подключенными резервуарами; г) из насоса в насос; I – предыдущая НПС; II – последующая НПС; 1 – резервуар; 2 – насосная станция
При постанционной системе перекачки нефть принимается поочередно в один из резервуаров станции, а ее подача на следующую станцию осуществляется из другого резервуара. Это позволяет организовать учет перекачиваемой нефти на каждом перегоне между станциями и благодаря этому своевременно выявлять и устранять возникающие утечки. Однако при этой системе перекачки значительны потери от испарения.
Система перекачки «через резервуар станции» исключает учет нефти по перегонам. Зато потери нефти от испарения меньше, чем при постанционной системе перекачки. Но все равно из-за усиленного перемешивания нефти в резервуаре ее потери от испарения очень велики.
Более совершенна система перекачки «с подключенными резервуарами». Резервуары здесь, как и в предыдущих системах, обеспечивают возможность перекачки на смежных перегонах с разными расходами. Но в данном случае основная масса нефти проходит, минуя резервуары, и поэтому потери от испарения меньше.
Наиболее предпочтительна с точки зрения сокращения потерь нефти система перекачки «из насоса в насос». В этом случае резервуары промежуточных станций задвижками отключаются от магистрали и используются только для приема нефти во время аварии или ремонта. Однако при этой системе перекачки все станции должны вести перекачку с одинаковыми расходами. Это не страшно при нормальной работе всех станций. Однако выход из строя одной из станций (например, из-за нарушения электроснабжения) на трубопроводах большой протяженности вынуждает останавливать и часть других, что отрицательно сказывается на работе трубопровода и насосно-силового оборудования. Именно поэтому нефтепроводы большой протяженности, работающие по системе «из насоса в насос», делят на эксплуатационные участки, разделенные резервуарными парками.
В настоящее время система перекачки «через резервуар станции» не применяется. Постанционная система перекачки используется на коротких нефтепроводах, имеющих только одну головную нефтеперекачивающую станцию. На протяженных нефтепроводах одновременно применяются сразу несколько систем перекачки.
Резервуары и резервуарные парки в системе магистральных нефтепроводов служат:
-для компенсации неравномерности приема-отпуска нефти на границах участков транспортной цепи;
-для учета нефти;
-для достижения требуемого качества нефти (отстаивание от воды и мехпримесей, смешение и др.).
В соответствии с этим резервуарные парки размещаются:
-на головной НПС;
-на границах эксплуатационных участков;
— в местах подкачки нефти с близлежащих месторождений или сброса нефти попутным потребителям.
Резервуарным парком в конце магистрального нефтепровода является либо сырьевой парк НПЗ, либо резервуары крупной перевалочной нефтебазы или пункта налива.
В зависимости от плотности, вязкости, сжимаемости и температуры газа выделяют следующие схемы перекачки газа:
— закачка газа в ПХГ с дальнейшим отбором.
Особенности трубопроводного транспорта сжиженных газов
При сжижении природного газа его объем при атмосферном давлении уменьшается более чем в 600 раз. Благодаря этому, можно значительно уменьшить диаметр трубопроводов для транспортировки больших объемов газа, получив значительную экономию капиталовложений.
Метан становится жидкостью при атмосферном давлении, если его охладить до минус 162 °С. При давлении 5 МПа он останется жидкостью, если его температура не превысит минус 85 °С. Таким образом, трубопроводный транспорт сжиженного природного газа (СПГ) возможен только при низких температурах.
Перекачка сжиженного природного газа осуществляется следующим образом. Газ с промыслов поступает на головной завод сжижения (ГЗС), где производится его очистка, осушка, сжижение и отделение неконденсирующихся примесей.
Вблизи от ГЗС или даже непосредственно на его территории размещается головная насосная станция (ГНС). В ее состав входят приемные емкости, подпорная и основная насосные, а также узел учета.
Емкости служат для приема СПГ с завода, а также для хранения некоторого его запаса с целью обеспечения бесперебойности работы трубопровода. Как правило, на ГНС устанавливаются горизонтальные цилиндрические емкости высокого давления.
Перекачка сжиженных газов осуществляется центробежными насосами, но других типов, чем применяемые при перекачке нефти и нефтепродуктов. Благодаря малой вязкости СПГ, мощность, потребляемая насосами, в этом случае меньше, чем при работе на воде. Но давление на входе в насосы должно быть значительно выше, чтобы предотвратить регазификацию СПГ.
Перекачка сжиженного природного газа осуществляется под давлением 4 − 5 МПа и при температуре минус 100 − 120 °С. Чтобы предотвратить нагрев газа за счет теплопритока от окружающей среды трубопроводы СПГ покрывают тепловой изоляцией, а вдоль трассы размещают промежуточные станции охлаждения. Промежуточные насосные станции (ПНС) располагаются на расстоянии 100 − 400 км друг от друга. Это, как правило, больше, чем при перекачке нефти и нефтепродуктов, так как СПГ имеет меньшую вязкость.
Центробежные насосы очень чувствительны к наличию газа в перекачиваемой жидкости: при его содержании более 2 % происходит срыв их работы, т. е. перекачка прекращается. Чтобы предотвратить регазификацию СПГ, в трубопроводах поддерживают давление не менее чем на 0,5 МПа превышающее давление упругости его паров при температуре перекачки. Для этого на входе в промежуточные насосные станции и в конце трубопровода устанавливают регуляторы давления типа «до себя». Кроме того, для отделения газовой фазы, которая может образоваться в нештатных ситуациях (снижение давления при остановках насосов, разрывах трубопровода и т. п.), перед насосами на насосных станциях устанавливают буферные емкости. В конце трубопровода размещаются низкотемпературное хранилище и установка регазификации сжиженного газа. Низкотемпературное хранилище служит для создания запасов СПГ, в частности, для компенсации неравномерности газопотребления. На установке регазификации СПГ переводится в газообразное состояние перед его отпуском потребителям.
По сравнению с транспортировкой природного газа в обычном состоянии при перекачке СПГ общие металловложения в систему, включая головной завод сжижения, низкотемпературное хранилище, установку регазификации, в 3 − 4 раза меньше. Вместе с тем, данный способ транспортировки газа имеет свои недостатки:
1. Для строительства линейной части и резервуаров применяются стали с содержанием никеля до 9 %. Они сохраняют работоспособность в условиях низких температур перекачки, однако в 6 раз дороже обычной углеродистой стали.
2. Перекачка СПГ должна вестись специальными криогенными насосами.
3. При авариях потери газа значительно больше, чем в случае его транспортировки по обычной технологии.
Кроме природного, в сжиженном состоянии транспортируются и другие газы. Но наиболее широкое распространение получил трубопроводный транспорт сжиженных углеводородных газов(СУГ): этана, этилена, пропана, бутана и их смесей.
Основным сырьем для производства сжиженных углеводородных газов являются попутный нефтяной газ, «жирный» газ газоконденсатных месторождений и газы нефтепереработки. Название сжиженного углеводородного газа принимают по наименованию компонентов, оставляющих большую его часть.
Транспортировка газа по магистральным трубопроводам
Природный газ – один из самых экономичных источников энергии. Он может обеспечить работоспособность котельных и промышленного оборудования, используется для приготовления пищи, не выделяет токсичных соединений при горении. Практически весь газ доставляется потребителям с помощью магистральных трубопроводных систем.
Для эффективной работы магистрального газопровода необходимо поддерживать заданную скорость движения среды, она снижается не только из-за потери ускорения, но также благодаря трению о стенки трубы и между слоями газа. Для решения этой задачи сооружают компрессорные станции, повышающие давление.
Схема газопроводов на территории Российской Федерации
Магистральный газопровод состоит из следующих элементов:
- Компрессорные станции: основные и промежуточные;
- Газораспределительные пункты;
- Резервуары для подземного хранения;
- Установки электрохимической защиты;
- Линии связи и телемеханики;
- Системы электроснабжение;
- Противопожарные сооружения;
- Емкости и резервуары для сброса конденсата, земляные амбары для аварийного выпуска.
Транспортировка газа по газопроводу осуществляется в транзитном режиме. Показатели давления поддерживаются на определенном участке, в конце которого располагается распределительные станции, контрольно-распределительные пункты или подземные хранилища. Если нормативное давление было превышено, в работу автоматически включаются резервные линии редуцирования.
Кроме этого магистраль оснащена запорной, регулирующей и аварийной арматурой, очистными устройствами, узлами ввода метанола.
Подготовка газа к транспортировке
Извлекаемый из недр Земли газ содержит различные примеси и не может передаваться потребителям. Установки для подготовки работают на каждом месторождении, независимо от конструктивных решений и особенностей сырья, добытого в разных регионах, они выполняют следующие операции:
- Первичная сепарация: отделение пластовой воды и примесей;
- Охлаждение с ингибитором гидратообразования (метанол, гликоль), при понижении температуры извлекаются жидкие углеводороды и ингибирующий водный раствор;
- Адсорбция силикагелем;
- Стабилизация: нагрев и помещение стабилизированного сырья в хранилище;
- Термическое обезвреживание отходов.
Затем сырье доставляется по промысловому трубопроводу к месту закачки в магистраль. Газ обращается в жидкость при падении температуры или увеличения давления свыше 100 кПа. Трубопроводная транспортировка газа осуществляется по линиям диаметром 1,4 метра под давлением 75 атмосфер. При повышении температуры газ склонен к расширению, поэтому режим подачи подбирают в реальном времени, особенно в зонах с большими среднесуточными перепадами.
Очищенный газ не имеет запаха, для предотвращения аварий и отравления его одорируют. Процедура может выполняться на распределительных пунктах.
Преимущества трубопроводного транспорта газа
На первых этапах для строительства магистрального газопровода требуются значительные капиталовложения, участие большого числа специалистов, так как линия соединяет разные климатические и геологические зоны, но спустя короткое время проект окупается.
- Преимущества магистрального трубопроводного транспорта:
- Быстрая доставка больших объемов газа;
- Газовая труба работает круглый год;
- Небольшие затраты;
- Полная автоматизация;
- Экологичность (при соблюдении регламентов);
- Минимальные потери.
Для передачи голубого топлива на большие расстояния не требуются емкости, проведение разгрузочно-погрузочных работ, что значительно сокращает расходы и стоимость топлива для конечного потребителя. Магистрали прокладываются через различные препятствия, даже через моря. Там, где это недоступно применяют танкеры. Для перевозки на судне газ охлаждают до -160°C.
Недостатками метода можно считать погодозависимость, двойную стоимость доставки: обратным путем корабль следует порожним.
Поставки газа автомобильным транспортом не могут осуществляться на большие расстояния, это обусловлено значительным расходом топлива для перемещения каждой цистерны. Наиболее массовый способ: перевозка по железной дороге. Он применяется если получатель находится на значительном удалении от мест присутствия газораспределительной сети.
Как транспортируют природный газ
После извлечения из недр земли или моря газ нужно доставить потребителям. Длина газопроводов и газораспределительных сетей многократно превышает длину окружности Земли.
На большие расстояния газ перекачивается по магистральным газопроводам , но при доставке газа конечным потребителям используются уже газопроводы меньшего диаметра — газораспределительные сети . В зависимости от категории потребителя различают сети низкого (для газоснабжения жилых домов), высокого и среднего давления, которые предназначены для снабжения промышленных предприятий.
Сам по себе процесс транспортировки требует пристального внимания целого штата диспетчеров, которые фиксируют режимы прокачки. Они должны учитывать суточную и сезонную неравномерность потребления газа на конечном пункте.
Перед трубой
Самым распространенным способом доставки газа потребителям является транспортировка по трубам.
Но перед пуском газа по трубам его необходимо подготовить. Дело в том, что вместе с природным газом из скважины выходят различные примеси, которые могут испортить оборудование. Газ очищают от них несколько раз: непосредственно при выходе из скважины, в наземных сепараторах, а затем еще при транспортировке и на компрессорных станциях .
Лишнее в газе
Газ нужно осушить, поскольку содержащаяся в нем влага также портит оборудование и может создать в трубе пробки — так называемые кристаллогидраты, которые внешне похожи на мокрый спрессованный снег. Газ осушают, пропуская его через адсорбенты, либо охлаждая газовый поток. Охладить газ можно при помощи холодильных установок или путем дросселирования — понижения давления в месте сужения трубопровода. Кроме того, перед тем, как запустить газ в трубу, из него извлекают сероводород и углекислый газ.
Поскольку природный газ не имеет запаха, перед подачей потребителям его одорируют .
Летом тоже нужно меньше газа
Если суточную неравномерность потребления газа контролируют диспетчеры, то сезонная неравномерность компенсируется изменением режима работы компрессорной станции (КС), где газ сжимают, или подключением к газопроводу хранилища газа (ПХГ).
В процессе сжатия газа на КС повышается его температура, поэтому газ нужно охлаждать, чтобы не допустить порчи оборудования. Для этого используются аппараты воздушного охлаждения (АВО). Кроме того, газ охлаждают, чтобы увеличить пропускную способность газопровода.
Природный газ занимает наименьший объем, если он находится в сжиженном состоянии. И его тоже можно транспортировать, но уже в специальных емкостях.
Газ в цифрах
В настоящее время с точки зрения эффективности максимальным диаметром газопровода считается 1420 мм.
«Газпром» располагает крупнейшей в мире газотранспортной системой, ее протяженность на территории России составляет 171,2 тыс. км. Если вытянуть в линию все магистральные газопроводы, они четырежды опоясали бы Землю.
В собственности и обслуживании дочерних и зависимых газораспределительных организаций Группы «Газпром» находится 746,3 тыс. км сетей газораспределения.
Источник https://infopedia.su/1x71b0.html
Источник https://npm74.ru/blog/transportirovka-gaza-po-magistralnym-truboprovodam/
Источник https://www.gazprominfo.ru/articles/natural-gas-transportation/
