Коршак А.А. Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела

Подождите немного. Документ загружается.

404

405

Таблица

15.2 Изменение протяженности магистральных газопроводов в

ССС

ет протяженность российских нефте- и нефтепродуктопроводов вме-

сте взятых. Более 60 % газопроводов имеют диаметр 1220... 1420

мм, а свыше 35 % работают с давлением 7,5 МПа. Перекачку газа

осуществляют 247 компрессорных станций суммарной мощностью

41,7 млн. кВт. Средняя дальность транспортировки газа составляет

около 2500 км.

Главной задачей РАО «Газпром» в области транспорта явля-

ется обеспечение эффективного функционирования и развития

Единой системы газоснабжения, а также поставки газа в страны ближ-

него и дальнего зарубежья.

ЕСГ России являлась ядром ЕСГ СССР, которая в течении

более 30 лет формировалась как единый технологический

комплекс, обеспечивающий надежное и бесперебойное

газоснабжение потребителей. Оперативное изменение потоков

газа в ЕСГ позволяет увеличить его подачу тем потребителям, где

происходят сбои с поставкой других источников энергии,

покрывать дефицит топлива в коммунально-бытовом секторе и для

отопления в периоды резких похолоданий, когда расход газа резко

увеличивается. В это время, а также при аварийных ситуациях в

маневрирование потоками газа вовлекаются все резервы и ресурсы

системы, используется также аккумулирующая способность ЕСГ,

технологический запас газа в трубопроводах которой достигает 9

млрд. м

Одна из важных задач - реконструкция и модернизация

объектов ЕСГ с целью повышения надежности и экономической эф-

фективности транспортировки газа. Средний «возраст» газопроводов

в настоящее время превышает 16 лет, а 23 % из них отработали

более 30 лет. Поэтому необходимым условием надежного

функционирования газотранспортных систем является прокладка

новых газопроводов на отдельных участках, строительство и ввод в

действие ряда новых распределительных газопроводов и перемычек,

переизоляция труб и т.д. Производится замена ГПА на менее

энергоемкие.

В ближайшие годы увеличение добычи газа будет достигнуто

за счет наращивания мощностей на действующих и ввода новых мес-

торождений в Надым-Пур-Тазовском районе. Уже сейчас здесь берут

начало 20 магистральных газопроводов проектной

производительностью 578 млрд. м

. В 1995...2000 гг. из этого же

региона планируется

построить три газопровода: Северные Районы Тюменской Области

(СРТО) - Торжок, СРТО-Нечерноземье, СРТО-Богандинская сум-

марной производительностью 89 млрд. м

Повышение надежности и маневренности ЕСГ планируется

достичь строительством газопроводов-перемычек Тула-Торжок, По-

чинки-Изобильное-Северо-Ставропольское подземное хранилище

газа, КС Полянская-Оренбург и др.

Газификация новых районов - одна из приоритетных

задач РАО «Газпром». Такими районами на ближайшую перспективу

будут север европейской части России и юг Западной Сибири.

В рамках указанных проектов планируется строительство га-

зопровода-отвода к Архангельску и Северодвинску

производительностью 5 млрд. м

в год и протяженностью 800 км.

Для газификации Мурманской области планируется построить

газопровод производительностью 3,3 млрд. м

в год и

протяженностью более 1000 км с четырьмя компрессорными

станциями. Окончание строительства намечено на 2004 г.

Газификацию Алтайского края, наиболее крупными потребителями

которого являются города Барнаул, Руб-цовк и Бийск,

предполагается осуществить в три этапа, обеспечив к 2005 г. подачу

газа в объеме более 6,3 млрд. м

в год.

Будет расширяться экспорт российского газа. По современ-

ным оценкам, после 2000 г. собственная добыча газа в Западной

Европе будет снижаться и поэтому странам региона потребуется

значительное увеличение его импорта. Поэтому РАО «Газпром»

после 2000 г. планирует увеличить экспортные поставки газа на 50

млрд. м

. Для этого будет построен экспортный газопровод Ямал-

Европа протяженностью 5802 км с 34 компрессорными станциями.

Трасса газопровода пройдет по тундре, пересечет акваторию

Байдарацкой губы (70 км) и выйдет на материковую часть западнее

предгорий Полярного Урала. Далее в европейской части России трас-

са пройдет по территориям Республики Коми, Архангельской,

Вологодской, Ярославской, Тверской областей и в районе Торжка га-

зопровод будет подключен к ЕСГ России. Трехниточная система

газопроводов на территории России на протяжении 400 км пройдет

по районам вечной мерзлоты, пересечет 60 км заболоченных

участков и более 160 км лесных массивов.

За рубежом предполагается подключение системы газопрово-

дов Ямал-Европа к таким крупным западноевропейским магистралям,

как MEGAL и TENP (Германия), к системам Газюни (Голландия),

Трансгаза (Чехия) и другим.

Полное развитие системы намечено завершить до 2005 г.

Срок работы системы после пуска составит не менее 33 лет.

В декабре 1997 г. подписано соглашение об увеличении по-

ставок российского газа в Турцию: к 2010 г. они должны возрасти

до

30 млрд. м

в год. Для этого будет расширена сеть действующих

газопроводов, проходящих по территории Украины, Румынии и

Болгарии, а также построен новый газопровод

производительностью 16 млрд. м

в год через Черное море (проект

«Голубой поток»).

Уникальность морского участка газопровода «Голубой поток»

состоит в том, что впервые в мировой практике будет сооружен тру-

бопровод диаметром 600 мм на глубине свыше 2 км без

промежуточных компрессорных станций.

Имеется также ряд других проектов развития сети экспорт-

ных газопроводов России. Так, «Газпром» совместно с финской

компанией «Несте» прорабатывает варианты строительства Северо-

европейского газопровода для подачи российского газа через

Балтийское море на север Германии. Прорабатывается целый ряд про-

ектов поставок газа из России с Азиатско-Тихоокеанский регион от

месторождений Западной и Восточной Европы (в Монголию, Китай,

Южную Корею и другие страны).

15.2. Свойства газов, влияющие на технологию их транспорта

Основными свойствами газов, влияющими на технологию их

транспорта по трубопроводам, являются плотность, вязкость, сжима-

емость и способность образовывать газовые гидраты.

Плотность газов зависит от давления и температуры. Так как

при движении по газопроводу давление уменьшается, то плотность

газа снижается и скорость его движения возрастает. Таким образом, в

отличие от нефте- и нефтепродуктопроводов транспортируемая сре-

да в газопроводах движется с ускорением.

Вязкость газов в отличие от вязкости жидкостей изменяется

прямо пропорционально изменению температуры, т.е. .при увеличе-

нии температуры она также возрастает и наоборот. Это свойство

используют на практике: охлаждая газы после компримирования до-

биваются уменьшения потерь давления на преодоление сил трения в

газопроводах.

Сжимаемость - это свойство газов уменьшать свой объем

при увеличении давления. Благодаря свойству сжимаемости в

специальных емкостях - газгольдерах высокого давления - можно

хранить количество газа, в десятки раз превышающие

геометрический объем емкости.

Если газ содержит пары воды, то при определенных сочета-

ниях давления и температуры он образует гидраты - белую

кристаллическую массу, похожую на лед или снег. Гидраты уменьша-

ют, а порой и полностью перекрывают сечение газопровода, образуя

пробку. Чтобы избежать этого газ до закачки в газопровод подвергают

осушке.

409

Охлаждение газа при дросселировании давления называет-

ся эффектом Джоуля-Томсона. Интенсивность охлаждения

характеризуется одноименным коэффициентом Д., величина которо-

го зависит от давления и температуры газа. Например, при давлении

5,15 МПа и температуре О °С величина Д.= 3,8 град/МПа. Если

дросселировать давление газа с 5,15 МПа до атмосферного, его

температура вследствие проявления эффекта Джоуля-Томсона

понизится примерно на 20 градусов.

15.3. Классификация магистральных газопроводов

Магистральным газопроводом (МГ) называется трубопровод,

предназначенный для транспортировки газа, прошедшего подготов-

ку из района добычи в районы его потребления. Движение газа по

магистральному газопроводу обеспечивается компрессорными стан-

циями (КС), сооружаемыми по трассе через определенные расстояния.

Ответвлением от магистрального газопровода называется тру-

бопровод, присоединенный непосредственно к МГ и предназначенный

для отвода части транспортируемого газа к отдельным населенным

пунктам и промышленным предприятиям.

Магистральные газопроводы классифицируются по величи-

не рабочего давления и по категориям.

В зависимости от рабочего давления в трубопроводе магист-

ральные газопроводы подразделяются на два класса:

I класс - рабочее давление от 2,5 до 10 МПа включительно;

II класс - рабочее давление от 1,2 МПа до 2,5 МПа включи

тельно.

Газопроводы, эксплуатируемые при давлениях ниже 1,2

МПа, не относятся к магистральным, это внутрипромысловые,

внутризаводские, подводящие газопроводы, газовые сети в городах и

населенных пунктах, а также другие газопроводы.

В зависимости от назначения и диаметра, с учетом требова-

ний безопасности эксплуатации магистральные газопроводы и их

участки подразделяются на пять категорий: В, I, II, III и IV.

Категория газопроводов определяется способом прокладки,

диаметром и условиями монтажа.

15.4. Основные объекты и сооружения

магистрального газопровода

В состав МГ входят следующие основные объекты (рис.

15.2):

- головные сооружения;

- компрессорные станции;

- газораспределительные станции (ГРС);

- подземные хранилища газа;

- линейные сооружения.

На головных сооружениях производится подготовка добыва-

емого газа к транспортировке (очистка, осушка и т.д.). В начальный

период разработки месторождений давление газа, как правило, настоль-

ко велико, что необходимости в головной компрессорной станции нет.

Ее строят позднее, уже после ввода газопровода в эксплуатацию.

Компрессорные станции предназначены для перекачки газа.

Кроме того на КС производится очистка газа от жидких и твердых при-

месей, а также его осушка.

Принципиальная технологическая схема компрессорной стан-

ции приведена на рис. 15.3. Газ из магистрального газопровода 1

через открытый кран 2 поступает в блок пылеуловителей 4. После

очистки от жидких и твердых примесей газ компримируется

газоперекачивающими агрегатами (ГПА) 5. Далее он проходит

через аппараты воздушного охлаждения (АВО) 7 и через обратный

клапан 8 поступает в магистральный газопровод 1.

Объекты компрессорной станции, где происходит очистка,

компримирование и охлаждение, т.е. пылеуловители,

газоперекачивающие агрегаты и АВО, называются основными. Для

обеспечения их нормальной работы сооружают объекты

вспомогательного назначения", системы водоснабжения,

электроснабжения, вентиляции, маслоснабжения и т.д.

Газораспределительные станции сооружают в конце каждо-

го магистрального газопровода или отвода от него.

Высоконапорный газ, транспортируемый по магистральному

газопроводу, не может быть непосредственно подан потребителям,

поскольку газовое оборудование, применяемое в промышленности и

в быту, рассчитано на сравнительно низкое давление. Кроме того, газ

должен быть очищен от примесей (механических частиц и конденса-

та), чтобы обеспечить надежную работу оборудования. Наконец, для

обнаружения утечек газу должен быть придан резкий специфический

запах. Операцию придания газу запаха называют одоризацией.

Понижение давления газа до требуемого уровня, его очист-

ка, одоризация и измерение расхода осуществляются на

газораспределительной станции (ГРС). Принципиальная схема ГРС

приведена на рис. 15.4.

Газ по входному трубопроводу 1 поступает на ГРС. Здесь

он последовательно очищается в фильтре 2, нагревается в

подогревателе 3 и редуцируется в регуляторах давления 4. Далее

расход газа измеряется расходомером 5 и в него с помощью

одоризатора 6 вводится одорант - жидкость, придающая газу

запах.

Необходимость подогрева газа перед редуцированием связа-

на с тем, дросселирование давления сопровождается (согласно

410 411

Рис. 15.2. Схема магистрального газопровода:

1 - газосборные сети; 2 - промысловый пункт сбора газа; 3 - головные

сооружения; 4 - компрессорная станция; 5 - газораспределительная станция; 6

- подземные хранилища; 7 - магистральный трубопровод; 8 - ответвления от

магистрального трубопровода; 9 - линейная арматура; 10 - двухниточный

проход через водную преграду

Рис. 15.4. Принципиальная схема ГРС:

1 - входной трубопровод; 2 - фильтр; 3 - подогреватель газа; 4 - контрольный

клапан; 5 - регулятор давления типа «после себя»; б — расходометр газа; 7 -

одоризатор; 8 - выходной трубопровод; 9 - манометр; 10 - байпас

Рис. 15.3. Технологическая схема компрессорной станции с

центробежными нагнетателями:

1- магистральный газопровод; 2 — кран; 3 — байпасная линия; 4 -

пылеуловители; 5 - газоперекачивающий агрегат; 6 — продувные свечи; 7

- АВО газа; 8 - обратный клапан

412 413

эффекту Джоуля-Томсона) охлаждением газа, создающим опасность

закупорки трубопроводов ГРС газовыми гидратами.

Подземные хранилища газа служат для компенсации нерав-

номерности газопотребления. Использование подземных структур для

хранения газа позволяет очень существенно уменьшить металлозат-

раты и капиталовложения в хранилища.

Линейные сооружения газопроводов отличаются от аналогич-

ных сооружений нефте- и нефтепродуктопроводов тем, что вместо

линейных задвижек используются линейные шаровые краны, а кро-

ме того для сбора выпадающего конденсата сооружаются

конденсатосборники.

Длина магистрального газопровода может составлять от де-

сятков до нескольких тысяч километров, а диаметр - от 150 до

1420 мм. Большая часть газопроводов имеет диаметр от 720 до

1420 мм. Трубы и арматура магистральных газопроводов

рассчитаны на рабочее давление до 7,5 МПа.

15.5. Газоперекачивающие агрегаты

В качестве газоперекачивающих агрегатов применяются пор-

шневые газомотокомпрессоры или центробежные нагнетатели.

Поршневые газомотокомпрессоры представляют собой агре-

гат, в котором объединены силовая часть (привод) и компрессор для

сжатия газа. Принцип работы поршневого компрессора такой же, как

у поршневого насоса.

Наиболее распространенными типами газомотокомпрессоров

являются 10 ГК, 10 ГКН, МК-10 и ГПА-5000 (табл. 15.3),

имеющие подачу от 0,8 до 10,0 млн. м

/сут и развивающие

давление 5,5 МПа. Поршневые газомотокомпрессоры отличаются

высокой эксплуатационной надежностью, способностью работать в

широком диапазоне рабочих давлений, возможностью регулировать

подачу за счет изменения «вредного» пространства и частоты

вращения.

Область преимущественного применения поршневых газомо-

токомпрессоров - трубопроводы для перекачки нефтяного газа и

станции подземного хранения газа.

Примечание. УТМЗ - Уральский турбомоторный завод им.

К.Е. Ворошилова; НЗЛ - Невский машиностроительный завод им.

В.И. Ленина.

На магистральных газопроводах пропускной способностью

более 10 млн. м

/сут применяют центробежные нагнетатели с

газотурбинным приводом или электроприводом.

Принцип работы центробежных нагнетателей аналогичен ра-

боте центробежных насосов. Наиболее распространенным приводом

нагнетателей на компрессорных станциях является газотурбинный.

414

В состав газотурбинной установки входят (рис. 15.5):

турбодетандер 1, редуктор 2, воздушный компрессор 3, блок камер

сгорания 4, турбины высокого 5 и низкого 6 давлений.

Турбодетандер является пусковым двигателем установки,

работающим на природном газе. Расчетная продолжительность

пуска агрегата из холодного состояния - 15 мин. Турбодетандер 1

через редуктор 2 запускает в работу воздушный компрессор 3.

Атмосферный воздух засасывается компрессором и сжимается в

нем до рабочего давления. Далее сжатый воздух направляется в

блок камер сгорания 4, где он нагревается за счет сжигания

природного газа. Продукты сгорания направляются

Таблица 15.3

Основные параметры ГПА, используемых на КС

Тип ГПА (завод-

изготовитель)

Давление

на

Марка Номинальные значения

выходе

КС, МПа

нагнетателя

Подача,

млн.

/сут

Степень

сжатия в

одном

агрегате

Мощность,

кВт

Привод от газового двигателя

10 ГКН-1/25-55

5,5

0,856

2,2

990

МК-8(25-43)-56

5,6 -

1,538-

5,28

2,24-1,3 2060

ГПА-5000/(33-44)-56

5,6

6,9-8,5

1,47-1,27

3700

ДР-12/(35-46)-56

5,6 -

8,04-

13,3

1,6-1,24 5500

Привод от электродвигателя

СТД-4000-2 (Энергомаш)

5,6

280-12-7

1,25

4000

Привод от газовой ту

эбины

ГТН-6 (УТМЗ)

5,6

Н-6-56

1,23 "

6000

ГТН-6 (УТМЗ)

7,6

Н-6-76

1,23

6000

ГТК-10-4 (НЗЛ)

5,6

520-12-1

1,25

10000

ГТК-10-4 (НЗЛ)

7,6

370-18-1

Г,25

10000

ГТК-16(УТМЗ)

5,6

Н-16-5 6

1,25

16000

ГТК-16 (УТМЗ)

7,6

Н-16-76

1,25

16000

ГТК-16 (УТМЗ)

7,6

Н-16-

76/1,25

1,25 16000

ГТК-16 (УТМЗ)

7,6

Н-16-

76/1,37

1,37 16000

ГТК-16(УТМЗ)

7,6

Н-16-

76/1,44

1,44 16000

ГТН-25 (НЗЛ)

7,6

650-21-2

1,44

25000

ГПА-Ц-6,3

авиационным

двигателем НК-12СГ

5,6 10

1,45 6000

415