Каков принцип работы системы распределения природного газа?

Трубопроводы природного газа являются жизненно важной частью нефтегазовых компаний и проходят тысячи миль, транспортируя нефть от источника к потребителю.

В этой статье мы рассмотрим вопрос о том, как работает система распределения природного газа по трубопроводам.

Вся система газопроводов

Вся система газопроводов делится на три части.

Во-первых, трубопроводы, транспортирующие сырой природный газ от устьев скважин к перерабатывающим объектам, обычно имеют небольшой диаметр и называются системой сбора природного газа низкого давления.

От этих нефтеперерабатывающих заводов и перерабатывающих объектов газотранспортные трубопроводы доставляют продукцию к городским распределительным станциям, откуда распределительные линии поставляют газ бытовым и коммерческим потребителям.

Транспортировка водорода по трубопроводам

Газообразный водород является одним из продуктов нефтегазовой промышленности.

Для доставки его крупным потребителям водородного газа необходимы обширные сети газопроводов.

Строительство новых трубопроводов может быть очень дорогим, поэтому компании пытаются транспортировать газообразный водород с использованием существующих трубопроводов.

Это создаёт некоторые технические трудности.

Водород со временем делает сталь трубопроводов хрупкой.

Для правильной транспортировки газа необходима эффективная и недорогая технология сжатия водорода, а безопасность должна обеспечиваться за счёт контроля утечек и проницаемости.

Смешивание водорода в трубопроводах природного газа

Одним из решений этих проблем являются трубопроводы из армированного волокном полимера (FRP).

Это обеспечивает прочный и безопасный трубопровод и примерно на 20% снижает стоимость установки.

Кроме того, трубопроводы FRP доступны в более длинных конструкциях, что снижает общую стоимость сварочных работ на определённой длине трубопровода.

Другое применяемое решение предполагает использование существующих трубопроводов природного газа для транспортировки смеси водорода и природного газа.

Такая смесь обычно содержит около 15% водорода и требует лишь незначительной адаптации инфраструктуры трубопровода.

Компоненты трубопровода

Все операции газопровода включают компрессорные станции, трубопроводы, клапаны и измерительные станции.

Компрессорные станции обеспечивают энергию для перемещения газа по трубопроводам с необходимым давлением и скоростью потока.

Длина этого трубопровода может варьироваться от сорока до ста миль.

Измерительные станции выполняют функцию мониторинга потока газа через трубопроводы.

Клапаны также являются важными компонентами системы трубопровода.

Они в основном помогают регулировать и ограничивать поток, когда на определённом участке трубопровода проводятся ремонтные и технические работы.

Десульфуризация для топливных элементов

Топливные элементы помогают производить чистую и эффективную энергию.

Они делают это путём выработки электроэнергии с использованием водорода или синтез-газа.

Однако газ, используемый в топливных элементах, должен быть чистым и свободным от загрязняющих веществ, таких как сера.

Сера присутствует в природном газе в таких формах, как сероводород, оксиды серы, карбонилсульфид и т.д.

Десульфуризация бензина также может осуществляться посредством реактивной адсорбции или пассивной абсорбции в газовой фазе.

Десульфуризация — это процесс удаления этих серных соединений из топлива для использования в топливных элементах, чтобы можно было обеспечивать чистую энергию.

Роль топливных элементов и водорода в стационарных применениях

Стационарные топливные элементы обеспечивают энергией дома, предприятия и даже транспортные средства.

Кроме того, эти элементы вырабатывают электроэнергию вместо сжигания топлива и поэтому считаются важным источником чистой энергии.

Они также имеют преимущество подачи энергии непосредственно на месте потребления; отсутствуют потери контроля в длинной передающей сети.

Они также производят меньше углекислого газа.

В результате всё больше коммунальных компаний используют стационарные топливные элементы для достижения экологического соответствия.

Передача газа

Оптимальная передача газа на большие расстояния от производственных установок к потребителям является одним из основных параметров, влияющих на безопасность и эффективность нефтегазовых компаний.

Стационарное или нестационарное состояние

Компании измеряют и контролируют эту передачу газа посредством детального мониторинга потока в трубопроводах.

Когда давление и скорость потока газа на входе и выходе остаются стабильными и постоянными, это называется стационарным состоянием.

Однако, когда это не так и показатели изменяются, это считается нестационарным состоянием.

Поэтому компании стараются управлять компрессорами таким образом, чтобы создавать оптимальное давление и поток без чрезмерного расхода энергии.

Переходный поток в газотранспортных трубопроводах

Нестационарное состояние потока также известно как переходный поток, при котором скорость и давление изменяются со временем.

Это может происходить из-за эксплуатационных вмешательств, таких как открытие или закрытие клапанов, запуск или остановка насосов либо невозможность достижения оптимального давления компрессора.

Напротив, стационарное состояние помогает компаниям достигать оптимальных показателей передачи газа для повышения эффективности и экономии.

Экономика трубопроводов

Экономика трубопроводов определяется различными факторами.

К ним относятся затраты на поставку и производство газа, объёмы и цены продажи газа, а также эксплуатационные расходы трубопровода.

Поэтому компании должны балансировать несколько параметров для достижения экономической эффективности.

Например, доставка максимально возможного объёма газа в кратчайшие сроки может показаться выгодной.

Однако это может сопровождаться очень высокими затратами, поскольку компрессоры потребляют большое количество энергии для этого.

Иными словами, экономическая выгода от более быстрой доставки газа потребителям компенсируется высокими затратами на транспортировку.

Оптимизация при планировании сети природного газа

Это, наряду с рядом других факторов, делает планирование системы распределения природного газа очень сложным и трудным процессом.

Оно включает в себя несколько областей, таких как инженерия, финансовое планирование, анализ рисков, экологические факторы, операционные исследования, технологии, нормативное соответствие и многое другое.

Хорошее планирование сети природного газа требует учёта всей инфраструктуры, процессов, систем, материалов, хранения, транспортировки и задействованных людей.

Стратегии подземного зондирования для оценки состояния подземных трубопроводов

Управление трубопроводами включает строгий и регулярный мониторинг для обеспечения подземного состояния системы.

Риски, такие как постоянное смещение грунта (PGD), часто вызванное оползнями или землетрясениями, могут создавать серьёзные проблемы и опасности.

Другие дефекты могут возникать из-за утечек, коррозии, износа или ржавчины.

Компании используют системы мониторинга, установленные внутри и вокруг трубопроводов, для отслеживания состояния инфраструктуры.

Беспроводная телеметрия с использованием беспроводных датчиков также применяется для повышения эффективности мониторинга PGD и снижения затрат.

Другие методы включают мониторинг вращения соединений с использованием потенциометров, а также оценку повреждений с использованием акустической эмиссии и проводящих поверхностных датчиков и др.

В этой статье мы рассмотрели систему трубопроводов природного газа, её компоненты и некоторые важные элементы, участвующие в системе распределения природного газа.

Как мы увидели, для обеспечения бесперебойного управления этой обширной сетью трубопроводов природного газа необходимо объединение нескольких сложных процессов.