ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА ТРАНСПОРТА ПРИРОДНОГО ГАЗА

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА ТРАНСПОРТА ПРИРОДНОГО ГАЗА Кафедра термодинамики и тепловых двигателей РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА ТРАНСПОРТА ПРИРОДНОГО ГАЗА Целью дисциплины являются изучение физики и математических моделей процессов, протекающих в основном энерготехноло- гическом оборудовании МГ, сопровож- дающихся превращением энергии.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА ТРАНСПОРТА ПРИРОДНОГО ГАЗА ЛИТЕРАТУРА: 1. Калинин А. Ф. Расчет, регулирование и оптимизация режимов работы газоперекачивающих агрегатов: Учебное пособие. – М. : МПА-Пресс, 2011. – 264 с. с илл. 2. Калинин А. Ф. Технологии промысловой подготовки и магистрального транспорта природного газа: Учебное пособие. – М. : МПА-Пресс, 2007. – 323 с. 3. Козаченко А. Н. , Никишин В. И. , Поршаков Б. П. Энергетика трубопроводного транспорта газов: Учебное пособие. – М. : Нефть и газ, 2001. – 398 с. 4. Газоперекачивающие агрегаты с газотурбинным приводом на магистральных газопроводах: Учебное пособие / Б. П. Поршаков, А. С. Лопатин, С. М. Купцов, К. Х. Шотиди. – М. : ООО «Издательский дом Недра» , 2010. – 245 с. с илл.

ЕДИНАЯ СИСТЕМА ГАЗОСНАБЖЕНИЯ СТРАНЫ ¡ ЕСГ России является крупнейшим в мире уникальным централизованно управляемым технoлогическим комплексом, включающим в себя объекты добычи, переработки, транспортировки, хранения и распределения газа. ¡ ЕСГ обеспечивает непрерывный цикл поставки газа от скважины до конечного потребителя. ¡ Благодаря централизованному управлению, большой разветвленности и наличию параллельных маршрутов транспортировки, ЕСГ обладает существенным запасом надежности и способна обеспечивать бесперебойные поставки газа.

ЗАДАЧИ ГТС СТРАНЫ Ø обеспечение планируемых газовых потоков; Ø обеспечение надежности транспорта газа; Ø повышение промышленной и экологической безопасности объектов транспорта газа; Ø повышение эффективности транспорта газа за счет энергосбережения, оптимальной структуры и стратегии использования основных производственных мощностей, снижения ремонтных затрат и т. д.

ГАЗОТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА СТРАНЫ ¡ Газотранспортная система России обеспечивает поставки газа от месторождений до потребителей. ¡ ГТС страны включает сеть магистральных газопроводов и подземные хранилища газа (ПХГ). ¡ Протяженность магистральных газопроводов на середину 2012 г. в границах России составляет более 164, 7 тыс. км. ¡ Работу ГТС обеспечивает более 280 компрессорных станций, включающих в себя свыше 750 компрессорных цехов с более чем 4100 установленных в них газоперекачивающих агрегатов. ¡ На территории Российской Федерации расположены 25 подземных хранилищ с суммарной активной емкостью 65, 2 млрд. куб. м.

ГАЗОТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА СТРАНЫ ¡ Общая установленная мощность ГПА достигает значения порядка 47, 1 млн. к. Вт. При этом суммарная мощность ГПА на линейных КС составляет около 42, 0 млн. к. Вт , на дожимных компрессорных станциях (ДКС) газовых и газоконденсатных месторождений – порядка 4, 3 млн. к. Вт, а на КС 25 подземных хранилищ газа – примерно 0, 8 млн. к. Вт. ¡ На магистральных газопроводах в настоящее время используются трубы с наружным диаметром от 400 до 1420 мм , рассчитанные на рабочее давление от 5, 45 до 25, 0 МПа, при этом в более чем 60 % МГ применяются трубы с наружным диаметром Ду 1020 – 1420 мм. ¡ Магистральные газопроводы имеют длину от 100 до 5000 км, при средней дальности транспорта газа по Российской Федерации более 2600 км , а при поставках на экспорт – порядка 3600 км.

ПХГ v Сеть ПХГ единой системы газоснабжения России обеспечивает в отопительный период до 20 % поставок газа российским потребителям, а в дни резких похолоданий эта величина достигает 30 %. v На территории РФ расположены 25 подземных хранилищ газа , из которых 8 сооружены в водоносных структурах и 17 в истощенных месторождениях. v Расширение мощностей ПХГ – одна из стратегических задач Газпрома. Затраты на создание мощностей подземного хранения газа для регулирования сезонной неравномерности примерно в 50 – 60 раз ниже затрат на создание соответствующих резервных мощностей в добыче и транспорте газа.

ПХГ Ø К осеннее-зимнему сезону 2005 – 2006 гг. в ПХГ России были созданы запасы товарного газа в объеме 62, 6 млрд. при максимальном суточном отборе 568 млн. газа, Ø к сезону отбора газа из ПХГ 2006 – 2007 гг. запасы газа в ПХГ составили уже 63 млрд. при максимальном суточном отборе порядка 600 млн. газа, Ø а к весенне-зимнему периоду 2011 -2013 г. г. запасы товарного газа на 25 ПХГ возросли до 65, 2 млрд. при максимальном суточном отборе более 647, 7 млн. газа.

ПХГ На территории России ведется строительство трех объектов подземного хранения газа: Удмуртского резервирующего комплекса – в водоносной структуре, Калининградского и Волгоградского ПХГ – в выработках месторождений каменной соли. Волгоградское ПХГ будет крупнейшим в Европе и первым в России подземным хранилищем в выработках месторождений каменной соли с объемом активного газа порядка 800 млн. и суточной производительностью около 70 млн. .

СОСТОЯНИЕ ГТС СТРАНЫ Значительный износ используемого газотранспортного оборудования: ¡ по состоянию на начало 2009 года срок эксплуатации около 30 % газопроводов составил более 30 лет; ¡ свыше 60 % МГ эксплуатируется более 21 года; ¡ средний возраст магистральных газопроводов составляет приблизительно 26 лет. ¡ Существенный износ энерготехнологического оборудования основных объектов МГ привел к снижению производительности ГТС по сравнению с проектным значением приблизительно на 10 – 12 %. Величина средних удельных энергетических затрат на российских газопроводах примерно на 50 ÷ 70 % превышает эти затраты на ряде зарубежных газопроводов, что указывает на существенный ресурс энергосбережения.

СОВРЕМЕННЫЕ УСЛОВИЯ РАЗВИТИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ v. Рост и соотношение цен на энергоносители; v. Рост себестоимости добычи и транспортировки природного газа из новых регионов (Обско-Тазовская губа, полуостров Ямал, Штокмановское месторождение); v. Удельный вес энергозатрат в себестоимости добычи и транспорта газа достиг уровня более 20 %; v. Колебания подачи природного газа по технологическим участкам МГ; v. Недозагрузка части технологических участков МГ;

СОВРЕМЕННЫЕ УСЛОВИЯ РАЗВИТИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ v Снижение технического состояния линейных участков МГ, вызывающееснижение значений предельно допустимого давления на входе в линейные участки; v Создание перемычек между нитками и цеховыми системами КС многониточных МГ; v Планируемое увеличение, согласно энергетической стратегии страны, объемов транспортируемого природного газа; v Энергетические затраты составляют более 95 % эксплуатационных затрат ГПА.

Объемы добычи и транспортировки природного газа в Российской Федерации Годы 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 ОАО «Газпром» , млрд. м 3/год 512, 0 525, 6 547, 6 552, 5 555, 0 556, 0 548, 6 549, 7 461, 5 2010 Г. – 508, 6 2011 Г. – 513, 2 Независимые производители 92, 4 103, 6 95, 4 99, 9 114, 9 115, 0 119, 8 115, 2 60, 0 газа, млрд. м 3/год Добыча газа в РФ, млрд. м 3/год 604, 4 629, 2 643, 0 652, 4 669, 9 671, 0 668, 4 664, 9 521, 5 Загрузка ГТС, млрд. м 3/год - - - 687, 4 699, 7 717, 9 - 714, 3 589, 7

Колебания подачи природного газа по одному из технологических участков многониточного МГ

Основные энерготехнологические задачи магистрального транспорта природного газа На стадии проектирования газопроводов : ¡ оптимизация технологических характеристик МГ: рабочего давления природного газа, диаметра труб, числа ниток; ¡ оптимизация расстояния между КС; ¡ разработка нового высокоэффективного энерготехнологического оборудования; ¡ подбор энерготехнологического оборудования и обвязки КС; ¡ целесообразность использования внутреннего гладкостного покрытия и новых типов гидроизоляции труб газопроводов и т. д.

Тенденции развития трубопроводного транспорта газа ¡ повышение рабочего давления магистральных газопроводов до 11, 8 МПа и выше; ¡ применение высокопрочных труб с внутренним гладкостным покрытием; ¡ применение ГПА нового поколения с показателями надежности, эффективности работы и экологическими характеристиками мирового уровня; ¡ использование ГПА модульного исполнение и модульной компоновки КС; ¡ применение нового поколения газовых компрессоров с показателями эффективности мирового уровня; ¡ автоматизация технологических процессов для обеспечения малолюдных технологий; ¡ применение системных программно-оптимизационных комплексов и т. д.

Основные энерготехнологические задачи магистрального транспорта природного газа При реконструкции объектов ГТС: ¡ замена и модернизация энерготехнологического оборудования; ¡ упрощение структуры КС за счет укрупнения единичной мощности ГПА; ¡ сокращением числа рабочих и резервных ГПА; ¡ создание перемычек между нитками многониточных газопроводов и цеховыми системами многоцеховых КС; ¡ ремонт линейной части МГ с целью повышения разрешенного рабочего давления природного газа на линейных участках и т. п.

Основные энерготехнологические задачи магистрального транспорта природного газа На стадии эксплуатации газопроводов : ¡ оптимизация и рациональное регулирование режимов работы технологических участков газопроводов и основных объектов и систем, входящих в них, с применением современных оптимизационных программно-вычислительных комплексов; ¡ энергетически рациональное распределение нагрузки между КС технологических участков МГ; ¡ определение энергетической целесообразности отключения компрессорных цехов и КС при недозагрузке технологических участков МГ;

Основные энерготехнологические задачи магистрального транспорта природного газа На стадии эксплуатации газопроводов : ¡ оптимизация значений давления и температуры на выходе КС; ¡ определение способов увеличения пропускной способности газопроводов и устранения запирающих участков МГ; ¡ оптимизация систем компримирования многоцеховых КС; ¡ энергетически обоснованное распределение нагрузки между ГПА в системах компримирования КС; ¡ рациональное регулирование ГПА в системе компримирования КС; ¡ рациональное регулирование АВО в системе охлаждения КС и оптимизация режима работы систем охлаждения КС;

Основные энерготехнологические задачи магистрального транспорта природного газа На стадии эксплуатации газопроводов : ¡ мероприятия по техническому обслуживанию и ремонту оборудования КС и линейных участков МГ на основе реализации системы технической диагностики; ¡ разработка и реализация методов утилизации теплоты отработавших продуктов сгорания ГТУ; ¡ использование перемычек между нитками многониточных газопроводов; ¡ использование перемычек между цеховыми системами КС и т. д.

ПРОЕКТЫ РАЗВИТИЯ ГТС СТРАНЫ ¡ Для организации транспортировки природного газа с полуострова Ямал планируется строительство технологического участка Ямал (Бованенково) – Ухта (Ямальский проект) и реконструкция и капитальный ремонт объектов ГТС, ввод новых мощностей по Северному коридору. ¡ На участке Ямал (Бованенково) – Ухта протяженностью около 1200 км планируется строительство четырехниточного магистрального газопровода диаметром 1420 мм с внутренним гладкостным покрытием на рабочее давление 11, 8 МПа, включающим 8 КС со средним шагом 156 км. На компрессорных станциях предполагается использовать ГПА отечественного производства единичной мощности 16, 25 МВт. Максимальный расход газа по каждой нитке газопровода должен составить 62, 5 млрд. м 3/год, а суммарная пропускная способность всего газопровода – 250 млрд. м 3/год.

Принципиальная схема Ямальской ГТС (Ямальский проект)

Северо-Европейский газопровод (СЕГ) – Nord Stream ¡ Строительство газопровода началось в декабре 2005 г. , а в октябре 2006 г. он был переименован и в настоящее время носит название – Nord Stream. Целевыми рынками поставок по газопроводу Nord Stream являются Германия, Великобритания, Нидерланды, Франция, Дания. ¡ В 2011 пущен морской участок газопровода. ¡ Газопровод Nord Stream напрямую свяжет ЕСГ России с общеевропейской газовой сетью и обеспечит максимально надежное снабжение газом потребителей Западной Европы. На пути газопровода нет транзитных государств, что позволит значительно снизить стоимость транспортировки российского газа. Особое значение газопровод Nord Stream будет иметь для обеспечения бездефицитного газоснабжения Калининградской области.

Nord Stream ¡ Для соединения газопровода Nord Stream с Единой системой газоснабжения России строится новый газопровод Грязовец- Выборг (917 км), который пройдет по территории Вологодской и Ленинградской областей, что позволяет также обеспечить все увеличивающиеся потребности в газе г. Санкт-Петербург и Ленинградской области. ¡ Морской участок газопровода Nord Stream (1198 км) начинается с береговой компрессорной станции, которая построена в бухте Портовая (рядом с г. Выборг). По дну Балтийского моря трасса проложена до пункта Грайфсвальд на побережье Германии с возможным отводом в Швецию. Далее газопровод пройдет через территорию Германии и Нидерландов до пункта Бэктон в Великобритании. ¡ Рабочее давление в газопроводе Nord Stream составит около 21 МПа. Первую нитку Северо-Европейского газопровода уложили и пустили в 2011 году. Ее пропускная способность – 27, 5 млрд. м 3/год. Предусматривается строительство и второй нитки газопровода, что позволит увеличить пропускную способность Nord Stream в 2 раза – до 55 млрд. м 3/год.

Северо-Европейский газопровод (СЕГ) – Nord Stream

Голубой поток ¡ В 2002 году был введен в эксплуатацию газопровод для транспортировки природного газа из Российской Федерации в Турцию – «Голубой поток» . Общая протяженность газопровода составляет 1213 км. Газопровод условно делится на три участка: ¡ сухопутный участок газопровода на территории России имеет длину 373 км; ¡ морской участок газопровода имеет длину 396 км при максимальной глубине укладки газопровода – около 2150 м; ¡ сухопутный участок газопровода на территории Турции имеет длину 444 км. ¡ Сухопутная часть этого газопровода на территории России выполнена из труб с наружным диаметром 1420 и 1220 мм , рассчитана на рабочее давление 7, 5 и 10 МПа и включает 4 КС. Морская часть газопровода имеет длину 396 км , выполнена в двухниточном исполнении с диаметром труб 610× 31, 8 мм и рассчитана на рабочее давление 25 МПа. Проектная производительность газопровода «Голубой поток» составляет .

Основные газотранспортные коридоры ГТС страны

Программа создания в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке Единой системы добычи, транспортировки газа и газоснабжения с учетом возможного экспорта на рынки Китая и других стран АТР ¡ В рамках разрабатываемой «Программы…» рассматривается 3 базовых варианта освоения газовых ресурсов восточных регионов РФ. ¡ В результате технико-экономической оценки указанных вариантов выявлено преимущество варианта «Восток» , согласно которому добыча газа Ковыктинского ГКМ в период постоянного отбора в объеме до 37, 3 млрд. м 3 /год позволит обеспечить подачу газа для потребителей Иркутской области, Красноярского края, Кемеровской области в объеме до 13 млрд. м 3 /год и осуществить подачу газа в ЕСГ в объеме до 35 млрд. м 3/год.

ПРОГРАММА «ВОСТОК» ¡ Для транспортировки предполагаемых объемов газа планируется построить магистральные газопроводы диаметром 1420 мм на давление 9, 8 МПа протяженностью 1673 км с общей установленной мощностью КС 750 МВт и около 1200 км газопроводов меньшего диаметра. ¡ Добыча газа из месторождений морского шельфа острова Сахалин в объеме до 56, 2 млрд. м 3 /год (к 2030 г. ) позволит обеспечить подачу газа для потребителей Сахалинской области, Хабаровского и Приморского краев в объеме 17, 2 млрд. м 3 /год и осуществить подачу газа на экспорт в Китай, Японию и Корею в объеме до 25 млрд. м 3/год. ¡ Для транспортировки газа месторождений морского шельфа острова Сахалин до Владивостока предусматривается строительство МГ диаметром 1420 мм на рабочее давление 9, 8 МПа протяженностью 1205 км , а также газопроводов диаметром 1220 мм протяженностью 410 км.

Принципиальная схема газотранспортной системы Восточной Сибири и Дальнего Востока России

Стратегия развития ГТС ОАО «Газпром» Суммарный объём инвестиций в развитие газотранспортной системы России в период до 2020 г. составит порядка 70÷ 83 млрд. долларов. Планируется строительство около 28 тыс. км новых магистральных газопроводов и 144 компрессорных станций с суммарной мощностью газоперекачивающих агрегатов более 10 млн. к. Вт.

Спасибо за внимание ! СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !