Природные газы

1 — колонна кондукторных труб; 2 — обсадная колонна; 3 — межтрубное пространство, заполненное цементом; 4 — фонтанные трубы; 5 — уплотнительный пакер; 6 — пьедестал; 7 — крестовина; 8 — манометры; 9 — термометры; 10 — газоносный слой; 11 — газоотбор

Колонна кондукторных труб служит для защиты от размывания и обрушения верхних слоев пород при бурении скважины. Обсадная колонна (2) предотвращает обрушение стенок скважины и изолирует газоносный пласт от вышележащих пород. Для предотвращения затопления газоносного пласта подземными водами межтрубное пространство (3) заполняется цементным раствором. Внутри обсадной колонны устанавливаются фонтанные трубы (4), по которым газ поднимается на поверхность. Кольцевое пространство между фонтанными и обсадными трубами герметизируется уплотнительным пакером (5), предотвращающим проникновение газа в обсадную колонну. В оборудование скважины входят пьедестал (6), к которому крепятся обсадные трубы и на котором монтируется основное оборудование, и крестовина (7) с верхним патрубком, к которому подвешиваются фонтанные трубы и присоединяются арматура трубопроводов с измерительными приборами.

На месторождениях газ, добываемый из отдельных скважин, собирается в газосборную сеть и подается на головной регуляторный пункт (ГРП).

Поскольку газ в недрах земли находится под высоким давлением, его выход на поверхность осуществляется под естественным давлением. Из некоторых скважин газ выходит с давлением 100-150 атм. и выше.

Перед транспортировкой природный газ подвергается осушке, очистке от посторонних примесей и улавливанию парообразных углеводородов. Осушка необходима для предотвращения осложнений при эксплуатации систем газоснабжения. Влага в газе может замерзать в газопроводах и арматуре, а также способствовать кристаллическим отложениям нафталина на стенках труб, что уменьшает их пропускную способность. Чтобы уменьшить образование кристаллов, газ насыщают бензолом или спиртами (этиловым, метиловым и т.д.), что позволяет извлечь нафталин до его поступления в газопровод. Влагу улавливают при помощи различных сепараторов и водосборников.

Осушку газа проводят в сосудах, заполненных влагопоглотителем, таким как хлористый кальций. Очистку газа от твердых частиц выполняют в пылеотделителях, установленных у каждой скважины.

Природные газы не имеют ни цвета, ни запаха. Так как горючие газы взрывоопасны, ядовиты и обладают удушающими свойствами, они представляют серьезную опасность.

Для своевременного обнаружения утечек газу придают специфический сильный запах. Этот процесс называется одоризацией. Одним из одорантов, применяемых для одоризации газового топлива, является этилмеркаптан. Одорант должен обладать сильным запахом, хорошо испаряться, быть неядовитым, не вызывать коррозии металла, не вступать с газом в реакции с образованием вредных продуктов и полностью сгорать при сжигании газа.

Одоризацию проводят так, чтобы резкий запах меркаптанов ощущался задолго до достижения концентрацией газа в воздухе взрывоопасного предела. Например, для метана этот предел составляет 5%, поэтому одоризация должна обеспечивать обнаружение газа при «сигнальной норме» содержания метана в воздухе (1%).

Типы газопроводов

Газопроводы классифицируются следующим образом:

Магистральные газопроводы — предназначены для транспортировки газа на большие расстояния. На магистрали через определённые промежутки установлены газокомпрессорные станции, поддерживающие необходимое давление в трубопроводе. В конечном пункте магистрального газопровода располагаются газораспределительные станции, где давление понижается до уровня, необходимого для снабжения потребителей.

Газопроводы распределительных сетей — служат для доставки газа от газораспределительных станций к конечным потребителям.

Классификация по давлению в магистрали:

• первый класс — рабочее давление свыше 2,5 до 10,0 МПа включительно;
• второй класс — рабочее давление свыше 1,2 до 2,5 МПа включительно;
• низкое давление — до 0,005 МПа;
• среднее давление — от 0,005 до 0,3 МПа;
• высокое давление — от 0,3 до 1,2 МПа (для СУГ до 1,6 МПа);
• наружные;
• внутренние;
• подземные и подводные;
• надземные и надводные;

Резервные газопроводы сооружаются по стратегическим причинам, для обеспечения гибкости при погрузке газовозов и сокращения длины маршрута транспортировки.

Составные части газопроводов

Составные части газопроводов включают:

• нефтегазовая арматура;
• краны;
• компрессорные станции;
• газораспределительные станции;
• газорегуляторные пункты.

Какой материал используется для строительства газопроводов?

Для строительства газопроводов применяются либо металлические трубы диаметром до 1420 мм включительно, либо полимерные (полиэтиленовые) трубы. Металлические трубы могут быть изготовлены из стали или меди. Выбор материала зависит от типа газопровода и условий его прокладки.

Развитие полимерной промышленности постепенно вытесняет металлические изделия с рынка – в проектировании и строительстве газопроводов все чаще используются полиэтиленовые трубы с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Однако ключевые участки магистральных газопроводов по-прежнему остаются в ведении металлургии.

Изоляция газопроводов

Коррозия газопроводов – это разрушение труб под воздействием электрохимических или химических факторов окружающей среды. Электрохимическая коррозия происходит вследствие самопроизвольного разрушения металла под действием электролитов с высокой электропроводностью.

Обычно это вода, различные водные растворы кислот, щелочей, а также расплавленные соли. На поверхности металла в разных участках трубы происходят анодные и катодные процессы, причём коррозия возникает на анодных участках.

Для борьбы с электрохимической коррозией используется активный метод, заключающийся в отводе токов, попадающих на газопровод, обратно к источнику через изолированный проводник, соединяющий газопровод с минусовой шиной дренажной подстанции – это называется катодной защитой.

Для защиты от почвенной коррозии применяют пассивный метод. В этом случае изоляция газопроводов осуществляется с использованием липких полимерных лент на основе ПНД (полиэтилена низкого давления) или термоусаживающихся лент на основе ПВД (полиэтилена высокого давления) с мастично-битумным адгезионным слоем.

Дополнительная информация о типах прокладки газопровода

Газопровод, проложенный вне здания (до внешней грани его конструкции), называется наружным. Такие газопроводы используются как для газораспределения, так и для газопотребления. Обычно в населенных пунктах газопроводы прокладывают в земле для безопасности населения. Также допускается прокладка газовых труб по стенам зданий и сооружений, но давление в них не должно превышать 0,3 МПа.

Газопроводы с высоким давлением можно прокладывать только по сплошным стенам или над окнами верхних этажей. При этом здание должно быть нежилым. На промышленных предприятиях допустимо прокладывать газовые трубы по эстакадам, стенам, обработанным несгораемыми материалами, и переходам. Прокладка газопроводов по эстакадам позволяет экономить место для коммуникаций, совмещая газовые трубы с водопроводами и паропроводами.

Внутренний газопровод прокладывают внутри зданий и сооружений, начиная от вводного газопровода до места соединения с газовым оборудованием. В зависимости от давления для газопроводов используют разные трубы.

Для низкого и среднего давления подходят водопроводные трубы, если предполагаемое давление не превышает 0,6 МПа – электросварные трубы, а для газопроводов с давлением до 1,2 МПа – электросварные прямошовные и бесшовные горячекатаные трубы.

Подземные газопроводы также относятся к наружным, они прокладываются ниже уровня поверхности или по ее поверхности в обваловании. Такие газопроводы используются в парках и зеленых зонах, на городских дорогах. Строительство этих газопроводов регулируется положениями СНиП, и расстояния до подземных газовых труб должны строго соблюдаться (2-10 м в зависимости от типа сооружения и давления в газопроводах).

В непролазных каналах установка подземных газопроводов с низким давлением не разрешается. В проходных и полупроходных каналах расстояние между газопроводом и другими коммуникациями должно составлять 0,4-0,5 м. Глубина укладки такого газопровода зависит от типа газа. Если газ влажный, трубы укладывают ниже глубины промерзания почвы. Для отвода конденсата создают наклон 1,5% и устанавливают специальные устройства для сбора влаги. Жидкость из них удаляют насосами или с помощью давления газа.

Для строительства подземных газопроводов применяют полимерные трубы и соответствующие соединения согласно ГОСТам, с коэффициентом запаса прочности не менее 2. В местах пересечения газопровода с другими коммуникациями и газовыми колодцами используются защитные футляры.

При пересечении теплотрассы применяют стальные футляры, а на их концах устанавливают контрольные трубки. Как и в случае с наружными газопроводами, здесь используют запорную арматуру для отключения отдельных участков газопровода. Обычно она размещается в колодце и служит для отключения микрорайонов или групп зданий от газоснабжения. Их устанавливают на пересечениях с водными преградами, железнодорожными путями, автомагистралями. Для проверки утечек газа используют контрольные трубки.

Надземный газопровод проложен над землей или на поверхности без обвалования. Естественно, газопроводы, проложенные по стенам зданий, не должны нарушать их архитектурный облик. Такие газопроводы укладывают только по наружным несгораемым фасадам или колоннам. За исключением транзитной прокладки, допустима укладка газопровода по стенам жилых зданий, но давление в них не должно превышать 0,3 МПа.

Газопроводы с низким и средним давлением можно прокладывать вдоль переплетов, они могут проходить через глухие окна цехов. Газопроводы с давлением до 0,6 МПа можно укладывать над верхними окнами зданий или по глухим стенам. Также такие газопроводы можно прокладывать по пешеходным и автомобильным мостам из негорючих материалов. Они должны быть изготовлены из бесшовных и электросварных труб.

Для мостов из горючих материалов прокладка газопроводов запрещена. Высота укладки надземного и надводного газопровода должна позволять его осмотр, техническое обслуживание и ремонт. Если газопровод проложен по опоре, расстояние до ближайших сооружений регулируется пунктами СНиП 2.04.08—87 (от 1 до 40 метров в зависимости от типа здания и давления газа). При пересечении с линиями электропередач необходимо следовать нормам ПУЭ.

Газопроводы должны располагаться ниже электропроводов и быть защищены ограждениями. Расстояние между газопроводами и другими трубопроводами должно составлять примерно 100-300 мм в зависимости от диаметра труб.

Ключевые слова: нефтегазовое оборудование, газопровод, типы газопроводов

В компании Gasoleum можно заказать и приобрести нефтегазовое оборудование различных типов, а также специализированное оборудование для их обслуживания и эффективной эксплуатации.

Природный газ и способы его транспортировки. Справка

Природный газ представляет собой смесь газов, которая образуется в земных недрах при анаэробном разложении органических веществ. Он относится к полезным ископаемым и часто сопутствует добыче нефти. Состав природного газа включает метан, этан, пропан и бутан, а также иногда содержит примеси легкокипящих жидких углеводородов, таких как пентан, гексан и другие. Также в природном газе можно найти углекислый газ, азот, сероводород и инертные газы. Месторождения природного газа, залегающие на глубине до 1,5 км, в основном содержат метан с небольшими примесями этана, пропана, бутана, азота, аргона и иногда углекислого газа и сероводорода. В газоконденсатных месторождениях концентрация гомологов метана значительно выше, чем самого метана. Это также характерно для нефтяных попутных газов. В отдельных газовых месторождениях может наблюдаться повышенное содержание углекислого газа, сероводорода и азота.

Сжиженный природный газ (СПГ), также известный как сжиженный нефтяной газ (СНГ), представляет собой очищенный и подготовленный газ, получаемый из нефти или отделённый от природного газа, который сжижается при охлаждении или под давлением для облегчения хранения и транспортировки. Газ становится жидкостью при температуре ниже 20 градусов Цельсия и/или при давлении свыше 100 кПа. Основные компоненты такого газа — это пропан и бутан.

В этом состоянии газы хранятся на предприятиях по переработке нефти и газа; используются в быту для отопления, подогрева воды и приготовления пищи; а также применяются на автомобильном транспорте в качестве топлива.

В настоящее время основным способом транспортировки природного газа является трубопроводный. Газ перемещается по трубам диаметром до 1,4 метра под давлением 75 атмосфер. В процессе продвижения газа по трубопроводу он теряет энергию, преодолевая силы трения между газом и стенками трубы, а также между слоями газа. Поэтому через определённые промежутки необходимо строить компрессорные станции (КС), где газ вновь сжимается до 75 атмосфер.

Для обеспечения транзита газа по трубопроводу также требуется так называемый «технический» газ, или правильнее — топливный газ, который необходим для работы газоперекачивающих станций.

Для транспортировки газа в сжиженном состоянии используются специальные танкеры — газовозы.

Эти специальные суда перевозят газ в сжиженном состоянии при определённых термобарических условиях. Таким образом, для такого способа транспортировки требуется построить газопровод до побережья, создать сжижующий завод на берегу, оборудовать порт для танкеров и построить сами танкеры. Этот метод транспортировки экономически целесообразен при расстоянии доставки сжиженного газа более 3000 км.

В секторе трубопроводного газа поставщики жестко привязаны к потребителям трубопроводами, а цены на поставки устанавливаются долгосрочными контрактами. Подобные отношения сложились и в секторе СПГ, где около 90% СПГ реализуется на основе долгосрочных контрактов.

Поставщики СПГ выигрывают за счет экономии на морских перевозках. При благоприятных условиях цена доставки газа танкером может быть значительно ниже, чем по трубопроводу. Сравнение транспортных затрат с использованием СПГ и газовозов показывает, что при увеличении расстояния транспортировки затраты растут более медленными темпами, подтверждая привлекательность рынка сжиженного природного газа. В то время как прокладка как наземных, так и подводных трубопроводов с увеличением расстояния значительно повышает себестоимость традиционного природного газа.

Классификация по давлению

Во всех случаях одной из ключевых характеристик путепровода является давление. От того, к какой категории газопроводов по давлению принадлежит сеть, зависят правила ее эксплуатации, а также надежность, безопасность и производительность всей системы.

Что касается назначения сетей согласно классификации газопроводов по давлению, то:

• Газопроводы высокого давления обслуживают промышленные предприятия и газорегуляторные пункты магистралей среднего давления.
• Газопроводы среднего давления обеспечивают снабжение газом коммунальных хозяйств и небольших производственных цехов (а также систем низкого давления).
• Газопроводы низкого давления обслуживают бытовой сектор и коммунальные хозяйства.

Классификация газопроводов по расположению

Разновидности магистральных газопроводов по их расположению делят газовые сети на следующие категории:

• Внешние и внутренние. Внешние трубопроводы расположены на открытом воздухе и могут быть межцеховыми, дворовыми или внутриквартальными. Внутренние трубопроводы размещаются внутри зданий и цехов. В схематическом виде они представляют собой участок системы газоснабжения от точки ввода до места подключения устройств, использующих газ (плита, радиатор).
• Надземные и подземные (или, соответственно, надводные и подводные).

Классификация газопроводов по их назначению в системах газоснабжения включает следующие типы:

• Вводные газопроводы. Они охватывают участок сети от внутренней магистрали до запорного устройства на вводе.
• Распределительные – внешние участки газопровода, обеспечивающие транспортировку газа от магистрали до точки ввода (могут быть отдельными трубопроводами в системах снабжения одного объекта).
• Газопровод-ввод – участок от точки соединения с распределительной сетью до запорного устройства на вводе.
• Межпоселковые газопроводы – распределительные сети, расположенные вне населенных пунктов.
• Сбросные газопроводы.
• Продувочные системы.

Типы по глубине заложения

Категоризация газопроводных систем для газоснабжения зависит от глубины заложения, что определяется требованиями к безопасности:

• В городских условиях, где глубина заложения зависит от воздействия осадков на почву, толщины и состояния дорожного покрытия, переносимой тяжелой техники и других факторов.
• Вне города — для магистральных газопроводных систем.

Кроме того, категоризация газопроводов по глубине заложения учитывает класс и свойства газа, транспортируемого через газорегуляторные станции. Минимальная и максимальная глубина зависят от условий транспортировки газовых ресурсов. Например, для труб, переносящих осушенный газ, допускается заложение в зоны морозоустойчивости грунтов.

Основным фактором при выборе глубины заложения газопровода является вероятностный расчет механического износа материалов, из которых состоит сеть (дорожное покрытие, почва). Важна также классификация динамических нагрузок, которые могут возникнуть на месте заложения. Глубина заложения должна быть достаточной, чтобы избежать передачи динамических нагрузок системе газоснабжения, и экономически обоснованной, чтобы избежать излишних затрат на инженерные работы.

Основные регламенты определяют следующие нормативы глубины заложения газопровода:

• не менее 0,8 м — прокладка наружного газопровода на участках с асфальтовым или бетонным покрытием;
• не менее 0,9 м — уличные газопроводы в участках с непокрытой землей;
• от 0,8 до 1,2 м — путепроводы для сухого газа (в зависимости от глубины промерзания почвы и наличия водяного пара);
• не менее 0,6 м — прокладка в городских условиях (улицы, внутриквартальные зоны) при отсутствии движения транспорта на участке заложения.

Разновидности строительства газопроводов

Типы газопроводов в зависимости от структуры строения делятся на 3 категории:

1. Однонаправленные сети (точечное снабжение — газ поступает в одном направлении).
2. Замкнутые кольцевые системы (поток газа движется по 2 и более линиям благодаря созданию замкнутых контуров, число которых может различаться в различных маршрутах).
3. Комбинированные.

По результатам практики, второй тип в данной классификации оказался более надежным и удобным в эксплуатации. Например, в случае необходимости ремонта или модернизации сети, отключать газоснабжение всех потребителей кольцевой системы не требуется (достаточно прекратить подачу газа только к нужному участку).

Все взаимодействие между различными типами газопроводов и потребителями осуществляется через газорегуляторные пункты (ГРП). В состав этих структур также входят газорегуляторные шкафы (ГРШ) и газорегуляторные установки (ГРУ).