Добыча и транспорт газа. Схемы промыслового и магистрального газопроводов и их сооружений.
Процесс возникновения природного газа:
В ходе истории Земли на материнской породе оседали другие слои отложений, под тяжестью этих слоев и в результате смещения земной коры материнская порода опускалась всё глубже и глубже. По мере опускания на глубину в несколько тысяч метров давление на пласт породы, содержавшей органический материал, возрастало, а плотность и температура увеличивались. При 60 ÷ 120°C из органического материала образовывалась нефть. Если же материнская порода подвергалась нагреванию свыше 150°C, в результате расщепления длинноцепочных молекул нефти возникал природный газ.
Гораздо большее количество природного газа образовалось, из материнских пород с высоким содержанием высокоорганизованной растительной материи. Преимущественно в мелководных прибрежных регионах частые подъемы и понижения уровня моря вели к отложениям в слоях глины и песчаников. В результате естественного процесса коксования из растительного материала возникали торф, затем бурый уголь и, наконец, каменный уголь – материнская порода природного газа.
Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров. Сверхглубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров.
В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах). Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам. Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.
Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважина — горная выработка круглого сечения, пробуренная с поверхности земли или с подземной выработки без доступа человека к забою под любым углом к горизонту, диаметром не более 2 метров.
Бурение скважин проводят с помощью специального бурового оборудования.
Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе, возможны, перетеки газа между областями месторождения, а так же преждевременное обводнение залежи.
Подготовка природного газа к транспортировке
Газ, поступающий из скважин, необходимо подготовить к транспортировке конечному пользователю — химическому заводу, котельной, ТЭС, городскии газовым сетям. Необходимость подготовки газа вызвана присутствием в нём, кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты), также и примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащейся в газе, при определённых условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (например, изгиб трубопровода), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т.д.). Помимо подготовки самого газа, необходимо подготовить и трубопровод. Широкое применение здесь находят азотные установки, которые применяются для создания инертной среды в трубопроводе.
Газ подготавливают по различным схемам. Согласно одной из них, в непосредственной близости от месторождения сооружается установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на которой производится очистка и осушка газа. Если газ содержит в большом количестве гелий либо сероводород, то газ обрабатывают на газоперерабатывающем заводе, где выделяют гелий и серу.
Транспортировка природного газа
В настоящее время основным видом транспорта является – трубопроводный. Газ под давлением 75 атмосфер движется по трубам диаметром до 1,4 метра. По мере продвижения газа по трубопроводу он теряет энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ дожимается до 75 атм.
Газ, добытый из скважины, поступает в сепараторы, где от него отделяются твердые и жидкие механические примеси. Далее по промысловым газопроводам газ поступает в коллекторы и промысловые газораспределительные станции, где он очищается в масляных пылеуловителях, осушается, одорируется; давление газа снижается до расчетного значения, принятого в магистральном газопроводе. Компрессорные станции располагают примерно через 150 км.
Для возможности проведения ремонтов предусматривают линейную запорную арматуру, которую устанавливают не реже, чем через 25 км.
Для надежности газоснабжения магистральные газопроводы выполняют в две или несколько ниток. Газопровод заканчивается газораспределительной станцией, которая подает газ крупному городу или промышленному узлу. По пути газопровод имеет ответвления, по которым газ поступает к газораспределительным станциям промежуточных потребителей. Для выравнивания сезонной неравномерности потребления газа служат подземные хранилища газа, для которых используются истощенные газовые и нефтяные месторождения, а при их отсутствии — в подземных водоносных пластах.
Газотранспортная система— совокупность взаимосвязанных газопроводов и сопутствующих им сооружений, предназначенных для обеспечения газом потребителей. Газотранспортная система — связующее звено между месторождениями газа и его потребителями. Газотранспортная система является основой Единой системы газоснабжения России.
В состав газотранспортной системы входят: магистральные газопроводы, распределительные газопроводы, газопроводы-перемычки, отводы, подводы. Значительная удаленность месторождений природного газа от районов его потребления вызывает необходимость строительства крупных газотранспортных систем (рис.1.1).
Рис. 1.1. Принципиальная схема газотранспортной системы [1, стр. 18]
Ск — скважины, Ссеп — сепараторы, ПГ — промысловые газопроводы, ПГРС — промысловая газораспределительная станция, МГ — магистральный газопровод, ПКС — промежуточная компрессорная станция, ЛЗА — линейная запорная арматура, ГРС — газораспределительная станция, ПХ — подземное хранилище газа, ПП — промежуточный потребитель.
Промысловый трубопровод – система технологических трубопроводов для транспортирования газа на газовых месторождениях. Промысловые газопроводы на газовых месторождениях служат для соединения газовых скважин c технологическими установками подготовки газа к транспортировке и промысловыми газораспределительными станциями, через которые газ поступает в магистральные газопроводы, a также для сбора и утилизации газового конденсата.
Магистральный газопровод — трубопровод, предназначенный для транспортирования природного газа из районов добычи к пунктам потребления. Основное средство передачи газа на значительные расстояния.
Сооружается из стальных труб диаметром 720÷1420 мм на рабочее давление 5,4÷7,5 МПа с пропускной способностью до 30÷35 млрд куб. м газа в год. Прокладка магистральных газопроводов бывает: подземная (на глубину 0,8 ÷ 0,1 м до верхней образующей трубы); надземная — на опорах; наземная — в насыпных дамбах. Для транспортирования газа с морских газовых промыслов на берег сооружаются подводные магистральные газопроводы.
Дата добавления: 2015-10-09 ; просмотров: 6445 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник статьи: http://helpiks.org/5-60280.html
ЛЕКЦИЯ 2. ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ГАЗА
2.1. Состав магистрального газопровода.
2.2. Состав и назначение компрессорных станций.
2.3. Подготовка газа к транспорту.
Введение
Единая система газоснабжения (ЕСГ) России – это широко разветвленная сеть магистральных газопроводов, обеспечивающих потребителей газом с газовых месторождений Тюменской области, Республики Коми, Оренбургской, Астраханской областей и других регионов.
Компрессорная станция – составная часть магистрального газопровода, предназначенная для обеспечения его расчетной пропускной способности за счет повышения давления газа на выходе КС с помощью различных типов газоперекачивающих агрегатов (ГПА).
Природный газ, поступающий из скважин, содержит в виде примесей твердые частицы (песок, окалину), конденсат тяжелых углеводородов, пары воды, а в ряде случаев сероводород и углекислый газ. Присутствие в газе твердых частиц приводит к абразивному износу труб, арматуры и деталей компрессорного оборудования, засорению контрольно-измерительных приборов. Конденсат тяжелых углеводородов и вода оседают в пониженных точках газопроводов, уменьшая их проходное сечение. Поэтому перед подачей газа в магистральный трубопровод его нужно осушить и очистить от механических и вредных примесей.
Состав магистрального газопровода
В состав магистрального газопровода (МГ) входят следующие основные объекты (рисунок 2.1):
— газораспределительные станции (ГРС);
— подземные хранилища газа;
Рисунок 2.1 – 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 переход через водную преграду
1. На головных сооружениях добываемый газ подготавливается к транспортировке. В начальный период разработки месторождений давление газа, как правило, настолько велико, что необходимости в головной компрессорной станции нет. Ее строят позднее, уже после ввода газопровода в эксплуатацию.
2. Компрессорные станции предназначены для перекачки газа, кроме того, на КС производится очистка газа от жидких и твердых примесей. Комплекс сооружений компрессорной станции включает в себя такие аппараты, как: пылеуловители, аппараты очистки от жидких и твердых примесей, газоперекачивающие агрегаты (ГПА), аппараты воздушного охлаждения (АВО) и другие вспомогательные сооружения.
3. Газораспределительные станции сооружают в конце каждого магистрального газопровода или отвода от него. На ГРС осуществляются такие операции как: понижение давления газа до требуемого уровня, поскольку газовое оборудование, применяемое в промышленности и в быту, рассчитано на сравнительно низкое давление и высоконапорный газ, транспортируемый по магистральному газопроводу, не может быть непосредственно подан потребителям; очистка газа от примесей (механических частиц и конденсата), чтобы обеспечить надежную работу оборудования; одоризация, то есть придание резкого специфического запаха для обнаружения утечек. Так же на ГРС ведется учет расхода газа.
4. Подземным газохранилищем называется хранилище газа, созданное в горных породах (в искусственных выработках или в пористых пластах). Подземные хранилища газа служат для компенсации неравномерности газопотребления. Использование подземных структур для хранения газа позволяет очень существенно уменьшить металлозатраты и капиталовложения в хранилища.
5. Комплекс линейных сооружений может включать в себя:
— трубопровод с ответвлениями и лупингами, запорной арматурой, узлами подключения КС, узлами пуска и приема очистных устройств, конденсатосборниками и устройствами для ввода метанола В отличие от аналогичных сооружений нефте- и нефтепродуктопроводов, на газопроводах вместо линейных задвижек используются линейные шаровые краны. Длина магистрального газопровода может составлять от десятков 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;
— переходы магистрального газопровода через естественные и искусственные препятствия;
— установки электрохимической защиты газопроводов от коррозии, линии и сооружения технологической связи, средства телемеханики трубопроводов;
— линии электропередачи, предназначенные для обслуживания трубопроводов и устройства электроснабжения и дистанционного управления запорной арматурой и установками электрохимической защиты трубопроводов;
— противопожарные средства, противоэрозионные и защитные сооружения трубопроводов;
— здания и сооружения линейной службы эксплуатации трубопроводов;
— постоянные дороги и вертолетные площадки, расположенные вдоль трассы трубопровода, и подъезды к ним, опознавательные и сигнальные знаки местонахождения трубопроводов;
Источник статьи: http://infopedia.su/1x71a9.html
Транспорт газа по магистральным газопроводам
Газ собирается из скважин и подается на головные сооружения. В головных сооружениях первым является газоприемный пункт. Он предназначен для того, чтобы газ очистить от механических включений, осушить его и освободить от сероводорода. Для того чтобы очистить газ от механических примесей устанавливаются газовые фильтры (кассетные, сетчатые). Фильтры состоят на 2 ступени:
1 ступень: грубая очистка; 2 ступень: тонкая очистка.
Осушка газа производится для того, чтобы не образовывался конденсат в трубах при транспорте газа, и не образовывались кристаллогидраты.
На головных сооружениях давление газа снижается до 5
6 МПа. Происходит тонкая очистка газа, дополнительная осушка и удаление сероводорода. Также происходит одоризация газа (в качестве одоранта используется метилэркаптан, диметилэркаптан).
После всей обработки газ поступает в магистральный газопровод. На магистральном газопроводе устанавливаются компрессорные станции и газовые задвижки. Когда газ доходит до потребителя, то у потребителя располагают подземное газовое хранилище, затем ГРС.
Рис. 5. Схема осушки газа на месторождениях.
1- адсорбер; 2- насос; 3 – теплообменник; 4 – десорбер; 5 – конденсатор; 6 – сепаратор.
Удаление влаги из газа происходит в адсорбере (рис.5).
Адсорбент подается в адсорбер через форсунки. Отработавший адсорбент насосом подается в теплообменник 3. После теплообменника подается в десорбер 4. В десорбере происходит регенерация адсорбента, т.е. восстановление его рабочей способности.
Восстановленный реагент из десорбера подается в теплообменник 3, обменивается теплом с отработавшим реагентом, затем насосом подается в теплообменник, охлаждается и снова подается в адсорбер. Охлаждение осуществляется холодной водой в конденсаторе 5. Затем в сепараторе 6 происходит окончательная осушка и конденсат насосом подается в десорбер и далее идет снова по циклу.
Осушенный, очищенный и одорированный газ поступает в магистральный газопровод. Газопроводы подразделяются на 2 класса:
Магистральные газопроводы делятся на категории в зависимости от диаметров, способов прокладки и т.д.
Стоимость магистральных газопроводов зависит от количества проложенных труб. По мере старения газопровода давление газа должно уменьшатся.
Основным эксплутационным параметром является пропускная способность:
-коэффициент среднегодовой неравномерности потребления газа.
Если газопроводы работают без газового хранилища, то их суточная пропускная способность составляет :
В большинстве случаев магистральные газопроводы укладываются подземно (заглублены) или подземно с обваловкой.
Для прокладки магистральных газопроводов используются электросварные и электрошовные трубы длинной не менее 12 метров. Сварка осуществляется, бригадой сварщиков, в основном в три слоя. Самый ответственный – внутренний. Все швы проверяются на просвет. Изоляция газопроводов – это битумно-минеральные и битумно-резиновые мастики.
За счет трения при транспорте газа происходит падение давления в газопроводе (рис.6), в следствии чего происходит увеличение объема газа. Для поддержания оптимального давления на магистралях устанавливают компрессорные станции через каждые 100-150 км.
1
Компрессорная станция L
Рис.6. Гидравлический режим транспорта газа
по магистральному газопроводу.
На магистральных газопроводах устанавливают задвижки (секционирующие) – они делят газ на отдельные участки. Эти задвижки устанавливаются на расстоянии 25 км друг от друга.
Ответ на 5 вопрос
Природный газ, получаемый попутно с нефтью, в которой он растворен, составляет 10. 50 % от ее массы. Выделение газа и его улавливание производят при снижении давления нефти, выходящей из скважины и поступающей в металлические резервуары сепараторы, или траппы. Полученный таким образом газ называют попутным, или нефтепромысловым.
Попутные газы не отличаются постоянным составом и кроме метана содержат значительное (до 60 %) количество тяжелых углеводородов. Газоконденсатные месторождения, образующиеся в результате процесса обратного испарения конденсата, который протекает при высоких давлениях и температурах, располагаются на больших глубинах, где господствуют высокие давления. При отборегаза с падением пластового давления происходит конденсация тяжелых углеводородов (обратная конденсация).
Газы чисто газовых и газоконденсатных месторождений отличаются постоянством химического состава, высоким содержанием метана СН4 (75. 98%) и наличием необходимого количества тяжелых углеводородов. Согласно закону Генри любой газ облает способностью в той или иной степени растворяться в жидкости, и эта способность зависит от природы жидкости и внешних условий (давления, температуры). Образовавшиеся с нефтью углеводородные газы, находящиеся в растворенном виде, образуют нефтегазовые пласты. Так как температура в залежи нефти изменяется мало, то количество растворенных в нефти газов зависит в основном от давления в пласте свойств растворенных газов. Растворимость газообразных углеводородов в нефти повышается с увеличением их молекулярной массы. Различная растворимость углеводородных газов приводит к тому, что в естественных условиях, когда нефть и газ заключены в одном подземном резервуаре, более тяжелые углеводороды почти полностью растворяются в нефти при высоких давлениях, а более легкие газы (метан, этан) находятся над нефтью, образуя так называемую газовую шапку
Как энергоноситель природный газ имеет следующие преимущества:
— относительно низкую стоимость добычи и транспортирования;
— возможность обеспечения более высокого КПД установок, чем при работе их на других видах топлива;
— возможность обеспечения применения более прогрессивных технологий, повышения температур теплового процесса и качества выпускаемой продукции;
— возможность легкого регулирования и автоматизации процесса сжигания;
— меньшее выделение при сжигании вредных веществ, загрязняющих атмосферу, чем при сжигании угля и мазута.
Горючие газы подразделяются на природные и искусственные.
Природные газы подразделяют на три группы:
— газы, добываемые из чисто газовых месторождений, представляют собой сухой газ без тяжелых углеводородов;
— газы, добываемые из нефтяных месторождений вместе с нефтью, представляют собой смесь сухого газа с газообразным бензином и пропан – бутановой фракцией;
— газы, добываемые из конденсатных месторождений, представляют собой смесь сухого газа и конденсата.
Углеводородные газы подразделяются на три группы по содержанию тяжелых углеводородов: сухие, или тощие— менее 50 г/м 3 жирные (попутные, газоконденсатные) — более 150 г/м 3 ;промежуточные — 50. 150 г/м 3 .
Газообразное топливо состоит в основном из углеводородов. В качестве балласта в газе находится азот, СО2, сероводород и вода. Содержание сероводорода не более 2% по объёму. В чисто газовых месторождениях сероводорода нет; в газо-конденсатных сероводорода содержится до 2,6%, в попутных газах содержится до 0,2%.
В чисто газовых месторождениях − газ является смесью метана СН4 — 95
99%, и малого количества других углеводородов 0,1
2%.Частично может содержаться сероводород Н2S.
В газоконденсатных месторождениях содержится метана СН4 — 84
93%, других углеводородов 1
В попутных или нефтяных газовых месторождениях находятся легкие и тяжелые углеводороды, растворенные в нефти. Метана СН4 содержится 40
80%, других углеводородов– до 20%.
Каждая молекула углеводородных газов при определенных условиях принимает на себя до 18 молекул воды, образовывая твердое вещество кристаллогидрат, например:
Поэтому непосредственно на месторождениях газа в него добавляют специальное вещество, препятствующее образованию кристаллогидратов, а так же осуществляют осушку газа во избежание замерзания сконденсировавшейся воды и образования кристаллогидратов в магистральных газопроводах.
Так как природный газ не имеет запаха и вкуса, то непосредственно на месторождениях или на ГРС ( у потребителя) в него добавляют одорант (метилэркаптан 16 г на 1000м 3 газа), чтобы при концентрации газа в воздухе не более 20% от нижнего предела воспламенения ощущался резкий запах одоранта и можно было определить утечки газа. Помимо этилмеркаптана в качестве одоранта могут быть использованы каптан, тетрагидротиофен, пенталарм и др. Практически это означает, что природныйгаз, имеющий нижний предел взрываемости, равный 5 %, должен чувствоваться в воздухе помещений при 1 %-ной концентрации. Запах сжиженных газов должен ощущаться при 0,5 %-ной концентрации их в объеме помещения.
Газ и нефть в толще земли заполняют пустоты пористых пород, и при больших их скоплениях целесообразна промышленная разработка и эксплуатация залежей.
Давление в пласте зависит от глубины его залегания. Практически через каждые 10 м глубины давление в пласте возрастает на 0,1 МПа (1 кгс/см 2 ).
Источник статьи: http://studopedia.ru/5_74776_transport-gaza-po-magistralnim-gazoprovodam.html
