Трубопроводный транспорт широко используется в России для транспортировки углеводородного сырья на большие расстояния. Промышленные газы транспортируются по трубам в режиме производства газов on-site на промышленных предприятиях или внутри крупных промышленных кластеров. На промышленных предприятиях, в лабораториях и медицинских учреждениях транспортируются по трубам: азот, аргон, кислород, воздух, гелий, углекислота, ацетилен, водород, аммиак, закись азота и другие газы и газовые смеси. Общая протяженность трубопроводов в пределах одного предприятия может достигать десятков, а иногда и сотен километров. Источником промышленных газов на промышленных предприятиях могут быть как непосредственно установки для их производства, так и холодные газификаторы или баллоны. Комплексная система обеспечения газами промышленного объекта включает источник технических газов, трубопроводы и распределительные газовые щиты.
Основным конструкционным материалом трубопроводов являются нержавеющие стали, углеродистая сталь или медь. Применяются как традиционные трубы прямыми отрезками, так и в бухтах. В ряде случаев, помимотрубдлятранспортировки газов применяют гибкие полимерные или стальные трубопроводы. В металлорукавах газ контактирует с сильфоном из нержавеющей стали, а в РВД - с трубкой из фторопласта (PTFE) или полиамида (PA). Прочность таких трубопроводов обеспечивается одной или несколькими оплетками из нержавеющей стали. На складе компании «Мониторинг Вентиль и Фитинг» (MV&F) постоянно поддерживается большой ассортимент рукавов высокого давления, металлорукавов, бесшовных труб из нержавеющей стали прямыми отрезками и в бухтах. Основной материал бесшовных труб – нержавеющая сталь 316L. Трубы предлагаются в светло отожженном состоянии. Это означает, что отпуск труб производится в восстановительной защитной среде газообразного водорода. После такой термообработки как наружная, так и внутренняя поверхности труб остаются идеально чистыми и гладкими. Такого качества трубы хорошо сочетаются с инструментальными фитингами и могут применятьсядля чистых и коррозионно-активных газов.
В последнее время все более широкое применение получают стальные бесшовныетрубывбухтах. Самаяразвитая технология производства труб в бухтах применяется на предприятии Handy-Tube (США). Эти трубы отличаются более высоким, по сравнению с трубами в прямых отрезках, уровнем безопасности и надежности. Они могут быть подвергнуты испытаниям на герметичность и прочность, как на производстве, так непосредственно перед началоммонтажа. Трубымогутпрокладываться на опорных конструкциях, которые применяютсяобычнопримонтажеэлектрических кабелей. Компания Handy-Tube специализируется исключительно на производстве бесшовных нержавеющих труб в бухтах. Это обстоятельство позволяет производителю добиться впечатляющих результатов. Длина труб, в бухте может достигать до 2000 метров. Причем в бухте отсутствуют не только продольные швы, но и сварные стыки. То есть вся труба в каждой конкретной бухте изготовлена из единой заготовки и является реально бесшовной. Преимущества труб в бухтах очевидны: - возможность проведения полных комплексных испытаний домонтажа; - снижение общих расходов примонтаже благодаря отсутствию сварных швов или отказа от использования фитингов; - значительное сокращение времени и упрощениемонтажа; - исключение затрат, связанных с неразрушающими методами контроля сварных швов; - обеспечение необходимого уровня чистоты газов; - обеспечение безопасности при транспортировке агрессивных и опасных газов; - повышение надежности и герметичности трубопроводных системпри подземной и подводной прокладке; - упрощение высотногомонтажа; - легкость транспортировки и хранения труб.
С помощью труб в бухтах в России было реализовано несколько проектов, среди которых крупные заводы разделения воздуха, промышленная наполнительная станция по наполнению гелиевых баллонов, транспортировка аммиака, водорода и кислорода на ювелирных предприятиях, несколько крупных аналитических лабораторий. По всему миру трубы в бухтах Handy-Tube применяются во всех основных отраслях промышленности: - нефть и газ: подводная добыча и скважинная добыча; - геотермальные системы; - хроматография; - кораблестроение; - нефтехимическая промышленность. Рассмотрим далее подробнее перспективы применения трубопроводного транспорта газообразного гелия на большие расстояния. В настоящее время гелий производится только в Оренбурге и доставляется из одной географической точки на большие расстояния. Потребление гелия в России составляет 1.7 млн. нм3, причемзначительная доля от этого количества поставляется по России в баллонах
При ежегодном обороте газообразного гелия, например, 1.5 млн. нм3 оборот тары составляет порядка 15 тыс. тонн.
Тара перевозится в двух направлениях. При среднем плече перевозки 1500 км, грузооборот тары только при перевозке газообразного гелия составляет 45 млн. тонно-километров. Снижение транспортной нагрузки может быть достигнуто применением больших криогенных транспортных контейнеров с объемом перевозимого сжиженного гелия до 40 м3. В контейнерах для транспортировки сжиженного гелия можно перевозить на порядок большее количество целевого продукта, чем в сжатом виде, но стоимость такого оборудования настолько велика, что оно недоступно массовому потребителю. Кроме того, очень большая часть потребителей применяет именно газообразный гелий, причем часто марки «Б».
Для этих потребителей ожижение гелия с последующей газификацией представляется не вполне оправданным. В связи с этим можно рассмотреть комбинированный способ транспортировки: доставка сжатого гелия до крупных наполнительных станций и станций ожижения по магистральным трубопроводам с последующей заправкой на этих станциях баллонов и моноблоков, а при необходимости доочисткой до уровня марки «А», 6.0 или 7.0 и ожижении для локальных потребителейжидкого гелия.
Примем в качестве базового маршрута прокладки магистрального гелиевого трубопровода направление Оренбург-Москва. Между Москвой и Оренбургом расположены крупные промышленные центры Европейской части России. Для повышения надежности можно рассмотреть прокладку двух трубопроводов. Один маршрут через Самару, Тольятти, Димитровград, Ульяновск, Казань, Чебоксары, Нижний Новгород, Дзержинск, Владимир, Электросталь и Балашиху. Другой - через Самару, Тольятти, Сызрань, Пензу, Рязань и Коломну. Наверняка в каждом из этих городов найдутся предприятия, которые проявят заинтересованность в подключении к магистральному гелиевому трубопроводу.
Выгода очевидна – подключайся и бери гелийвсогласованномколичестве, оплачивая по показаниям счетчика. Понятно, что такие региональные гелиевые центры появятся не сразу и не во всех городах одновременно, но развитие такой инфраструктуры будет серьезным побудительным мотивом для повышения технологического уровня региональной промышленности.
Выполним далее оценку реализуемости подобного проекта. Для расчета гидравлического сопротивления гелиевого трубопровода высокого давления Оренбург-Москва примем следующие исходные данные: - расстояние 1500 км; - давление на входе в трубопровод 400бар; - расход гелия при закачке в трубопровод в Оренбурге 0.5 млн. нм3/год; - потребление гелия в Москве 0.25 млн.нм3/год; - потребление гелия в крупных промышленных центрах России по пути предполагаемой прокладки трубопровода равномерно распределенное и составляет в сумме 0.25 млн. нм3/год; - трубопровод выполнен из бесшовной трубы, поставляемой в бухтах в светлоотожженном состоянии (чистая внутренняя поверхность с минимальной шероховатостью, минимальное количество сварных стыков).
Перепад давления для трубы с внутренним диаметром 20 мм составит около 1МПа, а для трубы с диаметром 12мм - 18МПа. Определимвесиоценимстоимость трубопровода диаметром 12 мм. Примем запас прочности 2.5. Рабочее давление трубы 15х1.5 при таком запасе прочности составляет 400 бар, а давление разрушения соответственно 1000 бар. Считаем, что, при необходимости, усиление трубопровода до четырех кратного запаса прочности может быть выполнено с помощью брони из углеродистой стали. Вес основного трубопровода из нержавеющей стали 760 т. Стоимость нержавеющей трубы в составе трубопровода составит примерно 300 млн. рублей. Можно ожидать, что дополнительные затраты будут сопоставимы с этим значением и общая стоимость строительства будет около 600 млн. рублей. Примем срок амортизации трубопровода – 50 лет, тогда удорожание гелия составит около 20-40 рублей за нм3, в зависимостиот точки отбора. Отгрузка сжатого газообразного гелия по трубопроводу приведет к дополнительной экономии в связи со снижением издержек при его производстве. Действительно, непрерывная круглосуточная подача гелия по трубопроводу исключит целый ряд технологических и организационных операций на Оренбургском гелиевом заводе (оформление въезда-выезда транспорта на охраняемую территорию, подключение отключение гибких металлорукавов, контроль качества тары и готового продукта, проверка безопасности тары, оформление документов и т.п.).
При транспортировке сжатого гелия автотранспортом затраты составят порядка 70 рублей на нм3. Доставка 20 тонн груза по маршруту Оренбург-Москва-Оренбург составит 100 тыс. рублей, а амортизация реципиентов на 2 тыс. нм3 за один рейс – 40 тыс. рублей.
Таким образом, реализация такого проекта технически возможна и экономически целесообразна. Важным обстоятельством является то, что гелий - инертный, не горючий газ. Это означает, что гелиевые трубопроводы можно прокладывать буквально везде: вдоль магистральных трубопроводов для транспортировки углеводородов, вдоль автомобильных дорог, в зоне отчужденияжелезных дорог, вместе с электрическими кабелями и линиями оптоволоконной связи, по руслам рек и т.п. Эта задача имеет общегосударственное значение и,конечно, не может быть финансирована отдельным предприятием. Поэтому она требует соответствующего государственного решения. Главной выгодой от такого решения на общегосударственном уровне будет даже не снижение прямых затрат на транспортировку и отгрузку, а улучшение экологии, снижение автотранспортной загруженности дорог и развитие промышленности в регионах.
Единая система газоснабжения (ЕСГ) России - это широко разветвленная сеть магистральных газопроводов, обеспечивающих потребителей газом с газовых месторождений Тюменской области, Республики Коми, Оренбургской и Астраханской областей (рис. 3.4.1 /см. цветную вклейку/ и 3.4.2). Протяженность газопроводов ЕГС составляет более 150 тыс. км. В нее входят 264 компрессорные станции, а общая мощность газоперекачивающих агрегатов - 43,8 млн КВт. Кроме того, сегодня в группу Газпром входит 161 газораспределительная организация. Они обслуживают 403 тыс. км (75%) распределительных газопроводов страны и обеспечивают поставку 58% потребляемого газа (около 160 млрд куб. м) в 70% населенных пунктов России.
Свойства газов, влияющие на технологию их транспорта
Основными свойствами газов, влияющими на технологию их транспорта по трубопроводам, являются плотность, вязкость, сжимаемость 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 среда в газопроводах движется с ускорением.
Вязкость газов в отличие от вязкости жидкостей изменяется прямо пропорционально изменению температуры, т.е. при увеличении температуры она также возрастает, и наоборот. Это свойство используют на практике: охлаждая газы после компримирования, добиваются 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 превышающее геометрический объем емкости.
Если газ содержит пары воды, то при определенных сочетаниях давления и температуры он образует гидраты - белую кристаллическую массу, похожую на лед или снег. Гидраты уменьшают, а порой и полностью перекрывают сечение газопровода, образуя пробку. Чтобы избежать этого, газ до закачки в газопровод подвергают осушке.
Охлаждение газа при дросселировании давления называется эффектом Джоуля-Томсона. Интенсивность охлаждения характеризуется одноименным коэффициентом Д., величина которого зависит от давления и температуры газа. Например, при давлении 5,15 МПа и температуре 0 °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.
Классификация магистральных газопроводов
Магистральным газопроводом (МГ) называется трубопровод, предназначенный для транспортировки газа, прошедшего подготовку из района добычи в районы его потребления. Движение газа по магистральному газопроводу обеспечивается компрессорными станциями (КС), сооружаемыми по трассе через определенные расстояния.
Ответвлением от магистрального газопровода называется трубопровод, присоединенный непосредственно к МГ и предназначенный для отвода части транспортируемого газа к отдельным населенным пунктам и промышленным предприятиям.
Магистральные газопроводы классифицируются по величине рабочего давления и по категориям. Их подробная классификация приведена в главе 8.
Еще в 2-3 веке до н.э. известны случаи использования природного газа в народном хозяйстве. Так, например, в древнем Китае газ использовался для освещения и получения тепла. Подача газа от месторождений до потребителей осуществлялась по бамбуковым трубам за счёт давления источника газа, т.е. «самотёком». Стыки труб конопатились паклей. Газопроводы в современном понимании этого слова стали широко появляться в начале 19 века и использовались для нужд освещения и отопления, а также для технологических нужд на производстве. В 1859 году в американском штате Пенсильвания был построен газопровод диаметром 5 см и длиной порядка 9 км, соединяющий месторождение и ближайший к нему город Тайтесвиль.
За полтора столетия потребность в использовании газа выросла в сотни раз, а вместе с ней увеличился диаметр и протяженность газопроводов.
Сегодня магистральные газопроводы – это трубопроводы, предназначенные для транспортирования природного газа из районов добычи к пунктам потребления. Через определённые интервалы на магистрали установлены газокомпрессорные станции, поддерживающие давление в трубопроводе. В конечном пункте магистрального газопровода расположены газораспределительные станции, на которых давление понижается до уровня, необходимого для снабжения потребителей.
В настоящее время с точки зрения эффективности максимальным диаметром газопровода считается 1420 мм.
Россия
На сегодняшний день Россия занимает первое место в мире по разведанным запасам газа (25% общемировых запасов), а российская газотранспортная система является крупнейшей в мире. Средняя дальность транспортировки газа на сегодняшний день составляет около 2,6 тыс. км при поставках для внутреннего потребления и примерно 3,3 тыс. км при поставках на экспорт. Протяженность магистральных газопроводов на территории России составляет 168,3 тыс. км. Такой длины вполне хватит, чтобы обогнуть Землю четыре раза.
Основная часть Единой системы газоснабжения России создана в 50-80-х годах 20 века и помимо системы газопроводов включает в себя 268 линейных компрессорных станций общей мощностью 42 тыс. МВт, 6 комплексов по переработке газа и газового конденсата, 25 подземных хранилищ.
Сегодня собственником российского сегмента ЕСГ является ОАО «Газпром».
15 сентября 1943 года был введен в эксплуатацию газопровод диаметром 300 мм Бугуруслан - Похвистнево - Куйбышев протяженностью 165 км и мощностью 220 млн кубометров в год. В этот день первый газ поступил на Безымянскую ТЭЦ и промышленные предприятия Куйбышева. Именно с этого газопровода начинается история развития газотранспортной системы нашей страны.
Сегодня крупнейшими магистральными газопроводами России являются:
Газопровод «Уренгой - Помары - Ужгород» — магистральный экспортный газопровод, построенный СССР в 1983 году для поставки природного газа с месторождений севера Западной Сибири потребителям в странах Центральной и Западной Европы. Пропускная способность - 32 млрд м³ природного газа в год (проектная). Фактическая пропускная способность - 28 млрд м³ в год. Диаметр трубопровода - 1420 мм. Общая длина газопровода – 4451 км. Проект экспортного трубопровода был предложен в 1978 году от месторождений Ямбурга, но позже был изменён на трубопровод от Уренгойского месторождения, которое уже эксплуатировалось.
Газопровод «Союз» — экспортный магистральный газопровод. Диаметр газопровода - 1420 мм, проектное давление - 7,5 МПа (75 атмосфер), пропускная способность - 26 млрд м³ газа в год. Основной источник газа для магистрали - Оренбургское газоконденсатное месторождение. Газопровод «Союз» принят в экплуатацию 11 ноября 1980 года. Газопровод «Союз» проходит через территорию России, Казахстана и Украины по маршруту: Оренбург - Уральск - Александров Гай - ГИС «Сохрановка» (граница России и Украины) - Кременчуг - Долина - Ужгород. Общая протяжённость газопровода - 2750 км, в том числе 300 км по территории Казахстана и 1568 км по территории Украины.
Газопровод «Ямал - Европа»
- транснациональный магистральный экспортный газопровод, введённый в действие в 1999 году. Соединяет газовые месторождения севера Западной Сибири с потребителями в Европе. Газопровод стал дополнительным экспортным коридором, повысившим гибкость и надёжность поставок российского газа в Западную Европу (через газотранспортные системы YAGAL-Nord и STEGAL - MIDAL - ПХГ «Реден»).
Берет свое начало в газотранспортном узле в г. Торжок (Тверская область). Проходит по территории России (402 км), Белоруссии (575 км), Польши (683 км) и Германии. Конечная западная точка магистрального газопровода «Ямал-Европа» - компрессорная станция «Мальнов» (в районе г. Франкфурт-на-Одере) вблизи немецко-польской границы. Общая протяжённость газопровода превышает 2000 км, диаметр - 1420 мм. Проектная мощность - 32,9 млрд м³ газа в год. Количество компрессорных станций на газопроводе - 14 (3 - в России, 5 - в Белоруссии, 5 - в Польше и одна - в Германии).
«Северный поток» — магистральный газопровод между Россией и Германией, проходящий по дну Балтийского моря. Газопровод «Северный поток» - самый длинный подводный маршрут экспорта газа в мире, его протяжённость - 1224 км. Владелец и оператор - компания Nord Stream AG. Диаметр трубы (внешний) - 1220 мм. Рабочее давление - 22 МПа.
В проекте участвуют Россия, Германия, Нидерланды и Франция; против его реализации выступали страны-транзитёры российского газа и страны Прибалтики. Цели проекта - увеличение поставок газа на европейский рынок и снижение зависимости от транзитных стран.
Прокладка трубопровода начата в апреле 2010 года. В сентябре 2011 года начато заполнение технологическим газом первой из двух ниток.
8 ноября 2011 года начались поставки газа по первой нитке газопровода. 18 апреля 2012 года была закончена вторая нитка. 8 октября 2012 года начались поставки газа по двум ниткам газопровода в коммерческом режиме.
Европа
Один из самых длинных в мире подводных газопроводов проложен между Норвегией и Великобританией по дну Северного моря. Магистральный газопровод «Лангелед» соединяет норвежское газовое месторождение Ормен Ланге с британским терминалом Исингтоном. Его протяженность составляет 1200 км. Строительство началось в 2004 году, официальное открытие прошло в октябре 2007 года в Лондоне.
Ближний Восток
Газопровод «Иран – Турция» , протяженностью 2577 км проложен из Табриза через Эрзурум в Анкару. Изначально газопровод «Тебриз - Анкара» с пропускной способностью 14 млрд. м³ газа в год должен был стать частью трубопровода «Парс» , что позволило бы соединить европейских потребителей с крупным иранским газоносным месторождением «Южный Парс». Однако из-за санкций Иран не смог приступить к реализации данного проекта.
Азия
Китайский газопровод «Запад – Восток»
, протяженностью 8704 км, соединяет базовые северо-западные ресурсы Таримского бассейна - месторождение Чанцин, запасы которого оцениваются в 750 миллиардов кубометров газа - с экономически развитым восточным побережьем Поднебесной. Газопровод включает в себя одну магистральную линию и 8 региональных ответвлений. Проектная мощность трубопровода — 30 млрд. м³ природного газа в год. Тысячи километров труб протянулись через 15 регионов провинциального уровня и проходят через различные природные зоны: плато, горы, пустыни и реки. Трубопровод «Запад-Восток»
считается самым масштабным и наиболее сложным проектом в газовой отрасли, когда-либо реализованным в Китае. Цель проекта – развитие западных регионов Китая.
Газопровод «Средняя Азия – Центр» , протяженностью 5000 км соединяет газовые месторождения Туркмении, Казахстана и Узбекистана с промышленно развитыми районами центральной России, стран СНГ и дальнего зарубежья. Первая очередь трубопровода была пущена в эксплуатацию еще в 1967 году. Впервые в истории мировой газовой промышленности были использованы трубы диаметром 1200–1400 мм. При строительстве были осуществлены подводные переходы магистрального газопровода через крупнейшие реки региона: Аму-Дарья, Волга, Урал, Ока. К 1985 году газопровод «Средняя Азия – Центр» превратился в многониточную систему магистральных газопроводов и газопроводов-отводов с ежегодной пропускной способностью 80 млрд. м³.
Газопровод «Туркмения - Китай» проходит по территории четырех стран (Туркмения, Узбекистан, Казахстан и Китай) и имеет протяженность 1833 км. Строительство трубопровода началось в 2007 году. Официальная церемония открытия газопровода состоялась 14 декабря 2009 года на месторождении Самандепе (Туркмения). Диаметр труб – 1067 мм. Проектная мощность газопровода - 40 млрд. м³ природного газа в год.
Северная Америка
Первый и самый длинный на сегодняшний день американский магистральный газопровод «Теннесси»
, построен в 1944 г. Его длина составляет 3300 км, и он включает в себя пять ниток диаметром от 510 до 760 мм. Маршрут проходит от Мексиканского залива через штаты Арканзас, Кентукки, Теннеси, Огайо и Пенсильванию до Западной Вирджинии, Нью Джерси, Нью-Йорка и Новой Англии.
Американский газопровод высокого давления «Rockies Express» , протяженностью 2702 км, проложил свой маршрут от Скалистых гор (штат Колорадо) до Огайо. Последняя нитка газопровода была запущена 12 ноября 2009 г. Диаметр 910 – 1070 мм и состоит из трех ниток, которые идут по территории восьми штатов. Пропускная способность магистрали - 37 млрд. м³ газа в год.
Южная Америка
Газопровод «Боливия-Бразилия» является самым длинным трубопроводом природного газа в Южной Америке. 3150-километровый трубопровод соединяет газовые месторождения Боливии с юго-восточными регионами Бразилии. Строился в два этапа, первая ветка длиной 1418 км начала работу в 1999 г., вторая ветка длиной 1165 км начала работу в 2000 г. Диаметр газопровода 410 – 810 мм. Пропускная способность магистрали - 11 млрд. м³ газа в год.
Африка
Магистральный газопровод «ТрансМед»
, протяженностью 2475 км, проложил свой маршрут из Алжира через Тунис и Сицилию в Италию, далее расширение трубопровода осуществляет поставки алжирского газа в Словению. Диаметр наземной части 1070-1220 мм. Текущая мощность трубопровода составляет 30.2 миллиарда кубических метров природного газа в год. Первая очередь газопровода была построена в 1978-1983 годах, вторая очередь введена в эксплуатацию в 1994 году. Газопровод включает в себя следующие участки: алжирский (550 км), тунисский (370 км), подводный переход от африканского побережья на остров Сицилия (96 км), сухопутный сицилийский участок (340 км), подводный переход от острова Сицилия до материковой Италии (15 км), сухопутный участок по территории Италии с отделением в Словению (1055 км).
Магистральный газопровод «Магриб-Европа» связывает гигантское газоконденсатное месторождение Хасси-Рмель в Алжире — через территорию Марокко — с ГТС Испании и Португалии. От испанского города Кордова, область Андалусия газопровод через область Эстремадура идет в Португалию. Основные поставки природного газа по газопроводу поступают в Испанию и Португалию, значительно меньшие — в Марокко. Строительство началось 11 октября 1994 года. 9 декабря 1996 года начал свою работу испанский участок. Португальский участок был открыт 27 февраля 1997 года. Общая длина газопровода составляет 1620 километров и состоит из следующих участков: алжирский (515 км), марокканский (522 км), и андалузский (269 км) участки диаметром 1220 мм, подводный участок (45 км) диаметром 560 мм, а также португальский участок (269 км), проходящий через испанскую автономную область Эстремадура (270 км) диаметром 28 и 32 дюйма.
Австралия
Магистральный газопровод «Дампьер-Банбери» , введеный в эксплуатацию в 1984 году, является самым длинным трубопроводом природного газа в Австралии. Протяженность газопровода, диаметр которого 660 мм, составляет 1530 км. Берет свое начало на полуострове Берруп и поставляет газ потребителям юго-западной части Австралии.
Газовая промышленность - ведущая отрасль топливно-энергетической промышленности России, она обеспечивает 50% потребностей страны в топливе, выполняет важнейшие стабилизирующие и интегрирующие функции в экономике России, поддерживая экономическую безопасность и российские позиции на приоритетных рынках Европы, служит одним из главных источников валютных поступлений в Россию. В настоящее время, в основном, сложилась Единая система газоснабжения страны (ЕГС), включающая около 300 крупных разрабатываемых месторождений, разветвленную сеть газопроводов, компрессорных станций, подземных газохранилищ и других сооружений. Монопольное положение в добыче и транспортировке газа на внутренний рынок России и особенно на экспорт занимает РАО «Газпром».
Россия обладает огромными запасами природного газа, удельный вес которых в мировом балансе составляет 32%. В настоящее время из всех промышленных запасов газа России более 90% находится на суше, в том числе в европейской части страны - 11%; в Западно-Сибирском регионе - 84%; в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке - 5%. Обращает на себя внимание сверхвысокая территориальная концентрация не только запасов, но и добычи естественного газа. Самый большой объем - 92% в 1998 г. был извлечен из недр в Западной Сибири, в основном, из уникальных месторождений Надым-Пур-Тазовского района Ямало-Ненецкого автономного округа: Уренгойского, Ямбургского, Медвежьего.
Основные центры переработки естественного газа расположены на Урале (Оренбург, Альметьевск), в Северном районе (Сосногорск), в Поволжье (Саратов, Астрахань), на Северном Кавказе (Краснодар), в Западной Сибири (Нижневартовск). Газопереработка тяготеет к источникам сырья и газопроводам. Специфика газовой промышленности заключается в ее ориентации на потребителей. Поэтому добыча, транспортировка и потребление газа представляют собой тесно связанные звенья единого процесса, особая роль в котором принадлежит магистральным газопроводам.
В ЕГС России функционируют региональные системы газоснабжения: Центральная, Поволжская, Уральская - и многониточная: Сибирь - Центр. Расширение сети магистральных газопроводов происходило, в основном, на базе эксплуатации западно-сибирских месторождений. В настоящее время от Надым-Пур-Тазовского региона проложены и действуют 20 магистральных газопроводов суммарной производительностью около 580 млрд м 3 в год. Крупнейшие из них: 1) «Сияние Севера»: Уренгой - Надым - Ухта - Ярославль - Вологда - Тверь - Минск - Нововолынск; 2) Медвежье-Надым - Пермь - Казань - Нижний Новгород- Москва; 3) Уренгой-Москва; 4) Уренгой-Сургут-Челябинск- Донбасс; 5) Уренгой - Грязовец - Торжок - Минск - Ужгород; 6) Уренгой - Помары - Ужгород; 7) «Прогресс»: Ямбург - Ужгород; 8) Соленинское - Мессояха - Норильск; 9) Уренгой - Елец - Курск; 10) Игрим - Серов (табл. 40). Общая протяженность газопроводов в России превышает 150 тыс. км.
Таблица 40
Основные газопроводы России и СНГ
Название, направление | Районы прохождения |
|
регионы РФ, страны ближнего зарубежья | основные пункты |
|
Оренбургская обл. Волгоградская обл. | Оренбург Шебелинск - Ужгород |
|
«Северное Сияние» | Ямало-Ненецкий АО Ханты-Мансийский АО Республика Коми Вологодская обл. Ярославская обл. Московская обл., Москва | Уренгой, Медвежье Вуктыл, Ухта Ярославль |
Северный Кавказ - Центр | Ставропольский край Ростовская обл. Воронежская обл. Липецкая обл. Тульская обл. Московская обл., Москва | Ставрополь Ростов-на-Дону |
Средняя Азия - Центр - Урал | Узбекистан Туркменистан Оренбургская обл. Челябинская обл. Московская обл., Москва | Оренбург, Орск Челябинск |
Западная Сибирь - Центр | Ямало-Ненецкий АО | Уренгой, Медвежье |
Ханты-Мансийский АО | ||
Тюменская обл. | ||
Челябинская обл. | Челябинск |
|
Башкортостан | ||
Татарстан | ||
Нижегородская обл. | Нижний Новгород |
|
Владимирская обл. | Владимир |
|
Московская обл., Москва | ||
Центр - Северо-Запад | Московская обл., Москва | |
Тверская обл. | ||
Новгородская обл. | Новгород |
|
Санкт-Петербург | Санкт-Петербург |
|
Западная Сибирь - : | Ямало-Ненецкий АО | Уренгой, Медвежье |
Западная Европа | Свердловская обл. | |
Пермская обл. | ||
Удмуртия | ||
Липецкая обл. | ||
Курская обл. | ||
Западная Сибирь - | Ямало-Ненецкий АО | Уренгой, Медвежье |
Ханты-Мансийский АО | ||
Томская обл. | ||
Новосибирская обл. | Новосибирск |
|
Кемеровская обл. | Новокузнецк |
|
Мессояха - Норильск | Красноярский край | Мессояха, Норильск |
Вилюйск - Якутск | Вилюйск, Якутск |
|
«Голубой поток» | Поволжье | Самара, Джубга, Самсун |
Северный Кавказ | ||
Рост добычи природного газа в Западной Сибири способствует увеличению его экспорта в страны Балтии, Восточной и Западной Европы. Экспорт в страны СНГ снижается. Функционируют газопроводы, по которым газ поступает в большинство европейских стран. В настоящее время формируется объединение газопроводов, следующих из России и стран Северной Европы в единую общеевропейскую систему газоснабжения.
Ближайшие перспективы развития газовой промышленности России связываются с возможностями вовлечения в эксплуатацию месторождений полуострова Ямал в Ямало-Ненецком АО, где уже разведано свыше 27 месторождений с суммарными запасами более 10 трлн м 3 . Добычу на Ямале планировали начать не раньше 2000 г. и к 2015 г. выйти на уровень 250 млрд м 3 . Газ с Ямала намечается передавать в Западную Европу по многониточному газопроводу, привлекательному для иностранных инвестиций. На обозримую перспективу Западная Сибирь останется основным газодобывающим центром России.
Перспективные прогнозируемые запасы природного газа на шельфе Баренцева моря (между Кольским полуостровом и архипелагом Новая Земля) достигают 30-35 трлн м 3 . РАО «Газпром» и АО «Росшельф» разработали долгосрочную программу освоения арктического морского шельфа к 2010 г., когда Западная Европа, согласно предварительным оценкам экспертов, будет заинтересована в получении газа с баренцевоморских месторождений (весьма приближенных к потенциальным потребителям газа). Наиболее короткие планируемые маршруты получения арктического газа должны пройти через Финляндию и Швецию. Крупнейшие месторождения арктического шельфа: Штокмановское (в 200 км севернее г. Мурманска), Ленинградское и Русановское в Карском море.
Шельф Охотского и Японского морей вблизи о. Сахалин обладает запасами природного газа объемом свыше 1 трлн м 3 , который уже в ближайшем будущем может быть направлен потребителям в России, Японии, а также в Китае. Рассматривается предложение РАО ЕЭС по сооружению на базе газового топлива крупных тепловых электростанций на Сахалине, с масштабными поставками электроэнергии в Японию. В ближайшей перспективе намечается начать освоение крупного Ковыктинского газоконденсатного месторождения в Иркутской обл. (Восточная Сибирь), из которого газ будет поступать в Китай - до 20 млрд м 3 /г., а также в Южную Корею и Японию. «Газпром» уже намечает подключить к этому газопроводу «трубу», протянутую из Западной Сибири. Таким образом, просматриваются будущие контуры гигантской Евразийской системы газоснабжения с центром в Западной и Восточной Сибири.
Россия является одним из важнейших участников европейского рынка газа. Можно утверждать, что в перспективе Россия будет играть не меньшую роль и на азиатских газовых рынках.
В настоящее время 67% добываемого в России природного газа поступает на внутренний рынок, 22% экспортируется на рынки стран Балтии, Восточной и Западной Европы, 11% - на рынки стран СНГ. Внутренний рынок очень емкий, и по мере стабилизации и роста экономики он будет интенсивно развиваться. Ожидается, что доходы от реализации газа на внутреннем рынке будут даже более высокими, чем от реализации на рынках зарубежных стран (проявит себя транспортный фактор: относительная близость сырья и потребителей). Выполненные прогнозы дают основание полагать, что потребление газа в России возрастет к 2010 г. на 35-40% по сравнению с уровнем 1998 г.
В ближайшие 15-20 лет для России наиболее важными и прогнозируемыми из экспортных рынков останутся рынки стран Европы и СНГ.
Ситуация на газовых рынках стран СНГ и Балтии складывается по-разному. Для Украины, Беларуси и Молдовы, а также для стран Балтии российский газ - практически основной источник газоснабжения. В закавказские страны СНГ он подается за счет перераспределения туркменского газа. Казахстан также планирует проложить через Россию в Европу транзитный газопровод, берущий начало от Карачаганакского месторождения на западе республики.
Украина и Белоруссия - наиболее крупные импортеры российского газа на рынках СНГ, объем получения газа которыми в 1997 г. составил соответственно около 50 и 15 млрд м 3 . Уровень поставок газа в эти страны, а также в страны Балтии и Молдовы будет возрастать по мере их выхода из экономического кризиса.
Газовый рынок Европы (вне СНГ и стран Балтии) складывается уже более 30 лет при активном участии России, поставляющей природный газ в большинство западноевропейских стран. В последние годы, несмотря на предпринимаемые меры по снижению энергоемкости, потребность этих стран в газе стала увеличиваться и может к 2010 г. возрасти еще на 30-50 млрд м 3 .
В число важнейших проблем газовой промышленности помимо поиска новых рынков входят: 1) проблема разукрупнения отрасли; 2) кризис неплатежей; 3) проблема модернизации и реконструкции основных фондов.
Реформирование «Газпрома» рассматривается как актуальная проблема создания конкурентного рынка газовой промышленности в условиях высочайшей концентрации газодобычи на севере Западной Сибири. В случае разукрупнения «Газпром» сохранит контроль за инфраструктурой - системой ЕГС, а газодобытчики будут подключаться к газовой трубе на конкурентной основе.
Как и для большинства предприятий России, острой проблемой газовой отрасли являются хронические неплатежи. В таких условиях газовая промышленность развивается, в основном, используя доходы от экспорта газа. В кризисной экономической ситуации газовая промышленность выполняет роль донора. Каждый шестой доллар, поступающий в бюджет, получен от экспорта газа.
Серьезные проблемы газовой отрасли заключаются в старении основных фондов. Средний возраст газопроводов в России - 16 лет, 30% их эксплуатируется более 20 лет, а 40 тыс. км выработали свой расчетный ресурс (33 года). 7,5% газопроводов служат уже более 40 лет, представляя большую экологическую опасность. Именно поэтому вопросы реконструкции ЕГС являются приоритетными. Суть их - в повышении технической безопасности и надежности транспорта газа.
Торфяная промышленность
Торфяная промышленность обеспечивает освоение торфяных месторождений, добычу и переработку торфа. Торф образуется в процессе неполного распада болотных растений при переувлажнении и без доступа воздуха. Торф используют как местное топливо, как компонент органических удобрений, как подстилку для скота, тепличных грунтов, как надежное антисептическое средство для хранения фруктов и овощей, для изготовления тепло- и звукоизоляционных плит, как фильтрующий материал, как сырье для производства физиологически активных веществ.
В России добыча торфа для топливных целей началась в 1789 г. в Санкт-Петербурге.
В 1912-1914 гг. под Москвой (в 89 км от современной Москвы) инженер Р.Э. Классов построил первую в России и в мире электростанцию, использующую торф (так появился поселок при станции, затем - рабочий поселок, в 1946 г. - г. Электрогорск). Наиболее активно торф использовался как топливо в довоенный период в XX в. Основные запасы и районы добычи торфа находятся в Западной и Восточной Сибири, на европейском Севере, Северо-Западе, в Центре, на Урале. В современных условиях высоких транспортных тарифов на доставку топлива и развитие новых технологий переработки торфа, в частности брикетирования, интерес к нему увеличивается в Центральном районе и в степных регионах Западной Сибири.
Сланцевая промышленность
Сланцы используются как местное топливо и как сырье для производства жидкого топлива, химических продуктов и газа (газификация сланцев), для производства строительных материалов.
Месторождения сланцев имеются в разных частях России. Их начали разрабатывать во время первой мировой войны. Добыча сланцев в России осуществляется, главным образом, закрытым (шахтным) способом, так как они чаще всего залегают на глубине 100-200 м. Сланцы являются высокозольным топливом, что обостряет проблему утилизации зольных и шахтных отвалов, делает перевозку сланцев нерентабельной. Сланцевая промышленность развивается только в пределах сланцевых бассейнов: основной район их добычи расположен на западе Ленинградской области. В условиях рыночной экономики сланцевая промышленность остается значимой только в районах, не обеспеченных другими видами топлива. Сланцы, добываемые в Ленинградской области, экспортируются в Эстонию, где служат топливом для Прибалтийской ГРЭС, в свою очередь осуществляющей поставки электроэнергии Северо-Западному району России.
В топливной промышленности России в ближайшие 10-15 лет предусматривается: 1) повышение эффективности использования природного газа и увеличение его доли во внутреннем потреблении и в экспорте; 2) увеличение глубокой переработки и комплексного использования углеводородного сырья; 3) повышение качества углепродуктов, стабилизация и наращивание объемов угледобычи (в основном, открытым способом) по мере освоения экологически приемлемых технологий его использования; 4) преодоление спада и постепенный рост добычи нефти.
Введение.
2.1. Состав магистрального газопровода.
2.2. Состав и назначение компрессорных станций.
2.3. Подготовка газа к транспорту.
Контрольные вопросы.
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):
Головные сооружения;
Компрессорные станции;
Газораспределительные станции (ГРС);
Подземные хранилища газа;
Линейные сооружения.
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;
Указатели и предупредительные знаки.