книги / Нефтегазовое дело. Полный курс

ГП увеличивается, давление в нем падает, и через ды хательны й кл а ­ пан в резервуар подсасы вается атм осф ерны й воздух. Это приводит к снижению концентрации углеводородов в ГП и интенсиф икации про­ цесса испарения. При последую щ ем заполнении резервуара насы щ ен­ ная углеводородами смесь вы тесняется в атм осферу.

Если принять плотность паров неф ти 2 к г /м 3, концентрацию насы ­ щенных паров неф ти в летнее врем я 30 %, то за одно полное опорож не­ ние и последую щ ее заполнение р езервуара РВС 5000 в атм осф еру по­ падает около 3 тонн легких ф ракций нефти.

Потери от «малых ды ханий» обусловлены суточными колебания­ ми тем пературы и атм осф ерного давления. В ночное врем я тем п ера ­ тура наруж ного воздуха и смеси в ГП р езер ву ар а ум еньш ается, что приводит к сниж ению д авлен и я в нем. Как только вакуум достигает определенной величины , ср абаты вает клапан, и внутрь р езер ву ар а поступает атм осф ерны й воздух. От этого процесс испарения интенси ­ фицируется.

В дневное врем я давление в ГП резервуара увеличивается. К ак толь­ ко оно достигнет определенной величины, срабаты вает клапан д авл е ­ ния, и паровоздуш ная смесь вы тесняется в атм осферу. Д ля рассм от­ ренного выш е прим ера за одно «малое дыхание» в атм осф еру попадает около 100 кг легких ф ракц ий углеводородов. За год общие потери от «малых дыханий» могут бы ть очень больш ими.

Годовые потери от вентиляции ГП при наличии только двух отвер ­ стий площ адью по 1 см 2 в кры ш е или корпусе составляю т около 1,5 т. С целью предотвращ ения утечек из резервуаров последние периоди­ чески подвергаю тся гидравлическим испытаниям . П ри обнаруж ении свищей и запотеваю щ их участков корпуса р езервуар вы водят из эксп ­ луатации для ремонта.

Сокращ ение потерь от испарения достигается применением следу ­ ющих методов:

• уменьш ение объема ГП резервуара;

• уменьш ение ам плитуды колебаний тем пературы ГП резервуара;

• улавливание паров углеводородов, вы тесняем ы х из резервуара (рис. 11.12).

Для ум еньш ения объема ГП применяю т понтоны и плаваю щ ие кры ­ ши. Для уменьш ения колебаний тем пературы резервуары покрываю т тепловой изоляцией и окраш иваю т в светлы е тона. П ростейш им сред ­ ством улавливания паров, вы тесняем ы х из резервуаров, явл яется га­ зопровод, соединяю щ ий ГП резервуаров. Газовая обвязка сокращ ает объем «дыхания» (потери) в тех случаях, когда при заполнении одного резервуара другой опорож няется.

Рис. 11.12. Газоуравнительная система:

1 — резервуар; 2— дыхательный клапан; 3 — газгольдер; 4 — регуля­ тор давления; .5 — сборный газопровод; б — конденсатосборник; 7 — насос для откачки конденсата; 8 — конденсатопровод; 9 — транспорт­ ная емкость

Расходование газа промыш ленными и коммунально-бытовы­ ми потребителям и явл яется неравном ерны м и колеблется в течение суток, м есяца и года. Газ по м агистральном у газопроводу подается рав­ номерно, исходя из среднечасового расхода, поэтому в одни периоды времени возникает его нехватка, а в другие появляется избыток газа.

Для надеж ного газоснабж ения потребителей избы ток газа аккуму­ лирую т для того, чтобы вы давать его в газовую сеть в периоды пикового газопотребления.

Для компенсации неравномерности потребления газа в течение су­ ток использую т его аккум ули рование на последнем участке магист­ рального газопровода. У величивая противодавление в конце газопро­ вода в периоды пониженного газопотребления, газ накапливаю т в тру­ бопроводе, не п рекращ ая его перекачки.

Для компенсации суточной неравномерности потребления газа ис­ пользую т газгольдеры высокого и низкого давления. Газгольдеры — это сосуды большого объема, предназначенны е для хранения газа под дав­ лением.

Газгольдеры низкого давления (4000 Па) бываю т мокрыми и сухими.

Мокрые газгольдеры состоят из двух частей — вертикального цилинд­ рического резервуара, заполненного водой (неподвиж ная часть), и ко­ локола, помещенного внутри р езервуара, и представляю щ его собой ци­ линдр, откры ты й снизу (подвиж ная часть). П ри закачке газа давление под колоколом возрастает, и вода частично вы тесняется в кольцевое пространство м еж ду резервуаром и колоколом. П ри дальнейш ем воз-

растении давления колокол перем ещ ается вверх, освобождая объем для новых количеств газа. П ри опорож нении газгольдера колокол опуска­ ется. На газгольдерах больш ого объема (свы ш е 600о M;i) подвиж ную часть разбиваю т на несколько секций, которы е телескопически вкла­ дываются друг в друга.

Газгольдеры низкого давления обладаю т низкой Аккумулирую щ ей способностью.

Газгольдеры высокого давления имеют неизменны й геометрический объем, в котором пом ещ ается больш ое количество газа благодаря вы ­ сокому рабочему давлению . Газгольдеры высокого Давления бываю т цилиндрическими и сферическим и. Ц илиндрические газгольдеры име­ ют объем до 270 м:! и рассчитаны на давление до 2 Гуща. Толщ ина их стенки мож ет достигать 30 мм.

Сферические газгольдеры имею т объем до 4000 и толщ ину стен ­ ки до 34 мм. М онтирую т их из отдельны х лепестков, а такж е из верхне­ го и нижнего днищ , имею щ их ф орм у шарового сегмента. Опоры вы пол­ няют в виде цилиндрического стакана из ж елезобетона.

С ростом объема потребления неф ти и газа потребовались хранили ­ ща вместимостью в миллионы кубических метров. О беспечить хране­ ние таких количеств неф ти и газа могут только подземны е хранилищ а, создаваемые в горных породах. Д ерж ать топливо глубоко пом зем лей позволяет продлить срок годности неф тепродуктов и практически све­ сти к нулю выбросы в атм осф еру летучих углеводородов.

Сущ ествуют два типа подземны х хранилищ газа (ПХГ): в искусст­ венных вы работках и в пористы х пластах. П ервы й тип хранилищ в от­ ложениях каменной соли получает все более ш ирокие распростране­ ние. П реж де бурится скваж ина, в которую закачивабтся вода, обеспе­ чивающая растворение соли и вынос ее на поверхность Таким образом получается искусственно созданны й подземный р езервуар высотой до 300 м и диаметром до 100 м. ПХГ в отлож ениях кам енн0й соли обладаю т рядом преимущ еств: абсолютно герметичны; в любой момент готовы к закачке и отбору голубого топлива. Последнее обстоятбльсхво важно для регулирования газопотребления в пиковый период. К; тому ж е впечат­ ляет их производительность: одна скваж ина ПХГ в Каменной соли з а ­ меняет 20 скваж ин ПХГ в пористы х пластах.

Ш ироко используется второй тип хранилищ : в в0д ОН0СНЬ1Х плас­ тах и в истощ енны х н еф тегазовы х м есторож дениях. -Принципиальная схема наземны х сооруж ений подземного газохранилищ а приведена на рис. 11.13.

Газ поступает на компрессорную станцию 4. очищ ается от масла в сепараторах 5, охлаж д ается в градирне б и поступает на газораспреде­ лительны й пункт (ГРП) 8. На ГРП осущ ествляется распределение газа по скваж инам . Д авление закачиваем ого в ПХ Г газа достигает 15 МПа.

г " ч скважины

Рис. 11.13. Принципиальная схема наземных сооружений ПХГ:

2 — магистральный газопровод; 2 — газопровод-отвод; 3,9 — пыле­ уловители; 4 — компрессорная станция; 5 —сепаратор; 6 —холодиль­ ник (градирня); 7 — маслоотделитель; 8 — газораспределительный пункт; 10 — установка осушки газа; 21 расходомер

При отборе газа из хранилища его дросселируют на ГРП, очищают и осу­ шают на аппаратах 9 и 10, а затем возвращают в магистральный газопровод.

О птимальная глубина, на которой создаю тся ПХГ, составляет от 500 до 800 м. Подземное хранилищ е заполняю т газом несколько лет, закачи­ вая в каж дом сезоне больш ий объем газа, чем тот, который отбирается.

Д ля распределения газа в населенны х пунктах служ ат газораспре­ делительны е сети, в которы е газ поступает через газораспределитель­ ные станции. Газопроводы систем газоснабж ения бываю т высокого дав­ ления (0,3— 1,2 МПа), среднего и низкого (менее 0,005 МПа) давления.

В зависим ости от числа ступеней пониж ения давления в газопрово­ дах системы газоснабж ения бываю т одно-, двух - и трехступенчатые (рис. 11.14).

Т рехступенчатая система газоснабж ения используется в больших городах. П ри ее применении производится дополнительное редуциро­ вание газа на газорегуляторны х пунктах.

Газопроводы низкого давления использую тся для газоснабж ения жилых домов и коммунально-бытовых предприятий. Газопроводы сред­ него и высокого давления предназначены для подачи газа в газопроводы низкого давления и для газоснабж ения промыш ленных предприятий.

Рис. 11.14. Трехступенчатая схема газоснабжения насе­ ленных пунктов:

1 — отвод от магистрального га­ зопровода; 2—газораспредели­ тельная станция; 3—газопровод низкого давления; 4 — газопро­ водсреднего давления; 5,6 —га­ зорегуляторный пункт; 7 — га­ зопровод высокого давления

11.6.А В ТО ЗА П РА В О Ч Н Ы Е И ГАЗО НА ПОЛН ИТЕЛЬНЫ Е СТАНЦИИ

ВX X в. планета покры лась инф раструктурой автозаправоч­ ных станций (АЗС), бензовозов и дорог. В настоящ ее врем я неф тяное моторное топливо явл яется наиболее массовым видом нефтепродуктов.

Переход Цивилизации к «автомобильной культуре» сопровождался появлением придорожной бензозаправки. Первые заправки были малень­ кими, тесными и грязными, оборудованными цистернами, из которых бензин

пошлангам подавался в автомобильный бак. К концу 1920-х гг. бензозаправ­ ки стали оснащаТься яркими вывесками, комнатами отдыха, подъездны ­ ми путями и торговали всем спектром нефтепродуктов. По мере усиления конкуренции на заправках появились символы и торговые марки компа­ ний: звезда «Тексако», раковина «Ш елл», бронтозавры «Синклер».

В России и странах СНГ первоклассны е заправки появились только на пороге X X I а. Это было торж ество недавно разреш енного частного предпринимательства и частной собственности. Сегодня автозаправоч­ ные комплексы это визитные карточки компаний, где можно не только ■заправить маш ину, но и произвести мелкий ремонт. Заправки венчаю т труд ты сяч людей: геологов, бурильщ иков, операторов по добыче и пе­ реработке нефти.

С тационарное А ЗС (рис. 11.15) сооруж аю тся по типовым проектам на 300, 500, 750 и 1000 зап равок в сутки и з расчета одна заправка — это 50 л топлива. В Состав А ЗС входят:

•подземны е резервуары для хранения неф тепродуктов;

•топливо- и м аслораздаточны е колонки;

•помещ ения для обслуж иваю щ его персонала.

Рис. 11Л5. Принципиальная схема АЗС:

I — сливное устройство; 2 — резервуар для топлива; 3 — клапан при­ емный; 4 — противовзрывник угловой; 5 — замерное устройство; 6 — клапан дыхательный; 7 — топливораздаточная колонка

Н еф теп родукты доставляю тся на А ЗС с помощью автоцистерн и сливаю тся ч ерез сливное устройство в р езерву ар для топлива. Отпускнеф тепродукта потребителям производится с помощью топливоразда­ точной колонки, связанной с резервуаром трубопроводом, на котором смонтирован угловой предохранитель. «Дыхание резервуаров» осуще­ ствляется через специальны й клапан.

Сливное устройство п редназначено д л я слива неф тепродуктов в резервуар под уровень находящ ейся в нем ж идкости и состоит из нип­ пеля, ф ильтра и сливного трубопровода. Н иппель с рукавом автоцис­ терны соединяется с помощью специальной бы строразъем ной муфты. На А ЗС использую тся горизонтальны е и вертикальны е резервуары емкостью до 50 м:*с толщ иной стенки до 4 мм. Р езервуары рассчитаны на избыточное давление 0,7 МПа и вакуум — 1000 Па.

Д ля соединения раздаточны х колонок с резервуаром предназначе­ но всасы ваю щ ее устройство, состоящ ее из приемного клапана, предот­ вращ аю щ его слив ж идкости в р езер ву ар после отклю чения раздаточ­ ной колонки, и углового предохранителя, предотвращ аю щ его с помо­ щ ью латун н ой сетки р асп р о стр ан ен и е п л ам ен и по всасываю щ ему трубопроводу.

1 J.6. Автозаправочные и газонаполнительные станции

Топливо-раздаточны е колонки предназначены для заправки маш ин с одновременным зам ером количества выданного горючего или масла. Все колонки имеют в своем составе насос, счетчик, ф ильтр, раздаточ ­ ный рукав и раздаточны й кран. П роизводительность насосов колонок может достигать 70 л/м и н . Раздаточны й кран служ ит для быстрого от­ сечения струи горючего при достиж ении его предельного уровня в баке автомобиля, чтобы предотвратить перелив.

В качестве моторного топлива все ш ире начинает прим еняться ком ­ примированный природны й газ (КПГ), что обусловлено экологической безопасностью и относительно небольш ой ценой газа. П ри этом один кубометр газа зам еняет один литр бензина, а содерж ание вредны х ве­ ществ в вы хлопах автомобилей в пять раз меньше.

Для заправки автомобилей КПГ служ ат автомобильные газонапол­ нительные компрессорные станции (АГНКС). Поступаю щ ий от газопро­ вода газ очищ ается от м еханических примесей в блоке сетчаты х ф и ль ­ тров, которые задерж и ваю т частицы разм ером более 15 мкм. Затем че­ рез расходомер газ поступает в блок компрессорных установок, где он сжимается до 25 МПа.

Газомоторное топливо долж но быть сухим, поскольку пары воды уменьшают его теплотворную способность. Блок осуш ки КПГ вклю ча­ ет в себя два адсорбера, заполненны х цеолитом.

Осушенный газ н аправляется в блок аккум уляторов, объем каж до ­ го из которых составляет 9 м3. А ккум уляторы позволяю т не м енять р е ­ жим работы компрессоров при изменении числа заправляем ы х авто­ мобилей. И з аккум уляторов газ подается в блок раздачи . Ш ланг р азд а ­ точной колонки присоединяю т к газобаллонной установке автомобиля и плотно затягиваю т гайку на наконечнике шланга. М анометр на колон­ ке показывает давление газа в баллонах автомобиля — по достиж ении 20 МПа вы дача газа прекращ ается.

В 2008 г. мировой парк автомобилей, работаю щ их на природном газе, превысил 8 млн единиц, что составляет примерно 1 % от общего количе­ ства эксплуатируемы х на глобальном рынке транспортны х средств. При этом число АГНКС превы сило 12 тыс., а учтенное потребление компри­ мированного м етана — 15 м лрд кубометров. В целом ряде стран п ере­ вод автомобилей на м етан сопровож дается сниж ением налогов и акци ­ зов, льготным кредитованием . В 2007 г. Европейский деловой конгресс принял реш ение о подготовке проекта «Голубой коридор», который пре­ дусматривает организацию м еж дународны х перевозок с преим ущ е­ ственным использованием КПГ в качестве моторного топлива.

В состав м агистральны х нефтепроводов (МН) входят: линей­ ные сооруж ения, головные и пром еж уточны е перекачиваю щ ие насос­ ные станции, резервуарны е парки. В состав линейны х сооружений вхо­ д ят следую щ ие элементы : трубопровод дальнего транспорта нефти с ответвлениям и и лупингами; запорная арм атура; переходы через есте­ ственны е и искусственны е препятствия; узлы подклю чения нефтепе­ рекачиваю щ их станций (НПС); узлы пуска и приема очистных и диаг­ ностических устройств; установки электрохим ической защ иты от кор­ розии; линии электропередачи и линии связи; средства телемеханики и устройства дистанционного управления запорной арматурой; земля­ ные амбары для аварийного вы пуска нефти; пункты подогрева нефти; противопож арны е средства; постоянные дороги и у казатели (рис. 12.1).

Собственно трубопровод представляет собой сваренны е в непрерыв­ ную нитку трубы . Обычно верхнюю образую щ ую магистральны х тру­ бопроводов (МТ) заглубляю т в грунт на глубину 0,8 м, если иная глуби­ на залож ения не диктуется особыми условиями. П ри прокладке МН в районах с вечномерзлы м и грунтами или ч ерез болота трубы укладыва­ ю тся на опоры или в искусственны е насыпи. Д ля МТ применяю т цель­ нотянуты е или сварны е трубы диаметром 300— 1420 мм. Толщ ина сте­ нок труб определяется проектны м давлением , которое м ож ет достигать 10 МПа. Помимо МТ сущ ествую т промысловые, технологические и рас­ пределительны е трубопроводы .

На пересечениях крупны х рек трубопроводы утяж еляю т грузами или бетонными покры тиям и и заглубляю т ниж е дна реки. Кроме основ­ ной нитки перехода через реки уклады ваю т резервную нитку того же диаметра.

В зависимости от рельеф а трассы на трубопроводе с интервалом 10— 30 км устанавливаю т задви ж ки для перекры тия участков в случае ава­ рии или ремонта.

Рис. 12.1. Состав сооружений МН:

1 — подводящий трубопровод; 2 — головная НПС; 3 — промежуточная НПС; 4 —- конечный пункт; 5— линейная часть; б — линейная задвиж­ ка; 7 — дюкер; 8 — надземный переход; 9 — переход под автодорогой; 10 — переход под железной дорогой; 11 — станция катодной защиты; 12 — дренажная установка электрохимической защиты; 13 — дом об­ ходчика; 14 — линия связи; 15 — вертолетная площадка; 16 — дорога

Н еф теперекачиваю щ ие станции (НПС) располагаю тся по трассе с интервалом 70— 150 км и оборудую тся центробежными насосами с элек­ троприводом. П одача (расход) м агистральны х насосов мож ет достигать 12 500 мЛ/ч . Головная НПС располагается вблизи нефтяного промысла и отличается от пром еж уточны х наличием резервуарного парка объе­ мом, равным трехсуточной пропускной способности МН. Если длина МН превышает 800 км, его разбиваю т на эксплуатационны е участки дли ­ ной 100— 300 км, в п ределах которы х возм ож на независим ая работа насосов. П ром еж уточны е НПС, располож енны е на границах эксплуа­ тационных участков, имеют резервуарн ы е парки объемом до 1,5-суточ­ ной пропускной способности МН.

На трубопроводах, транспортирую щ их вы сокозасты ваю щ ие и вы ­ соковязкие нефти, устанавливаю т тепловы е станции с печами подогре­ ва. Такие трубопроводы имеют теплоизоляционное покрытие.

К основным характеристикам линейной части МН относятся следу ­ ющие группы данных:

• координаты продольной оси трубопровода на всем протяж ении трассы;

• основные характеристики конструктивны х элементов (номиналь­ ные диам етры и толщ ина стенок труб, геометрические характери­ стики ф ормы сварны х швов);

• ф изико -м еханические характеристики прим еняем ы х металлов и данные о плотности и разм ещ ении деф ектов в теле трубы.

З атр аты на строительство линейной части достигают 80 % от общего объема капитальны х вложений. Чем больш е диам етр труб, тем больше доля стоимости труб в общей стоимости линейной части. П ри диаметре неф тепровода 320 мм м еталловлож ен и е в проект составляет 60 т/км, при ди ам етре 1220 мм — 420 т /к м . Н априм ер, при переходе от диа­ м етра 720 мм на диам етр 1020 мм м еталловлож ение увеличивается в 1,8 раза. Поэтому трассы нефтепроводов большого диам етра стремятся максимально спрямить. С увеличением диам етра ум еньш аю тся удель­ ные затр аты на п ерекачку нефти. П римерно 20 % капитальны х вложе­ ний приходится на неф теперекачиваю щ ие станции.

С увеличением рабочего давления и диам етра труб возрастает тол­ щ ина стенок. При повыш ении давления увеличивается стоимость еди­ ницы длины нефтепровода, однако удельны е эксплуатационны е затра­ ты при этом уменьш аю тся. Н апример, при перекачке неф ти со средней скоростью 1,5 м /с по трубам разного диам етра удельны й расход энер­ гии (кВт • ч на 1000 т-км ) составляет: диам етр 530 мм — 23,6; диаметр 720 мм — 14,8; диам етр 920 мм —- 10,6.

В зависимости от прохож дения трассы по равнинным участкам или ч ерез слож ны е естественны е преграды стоимость сооруж ения линей­ ной части м ож ет увеличиться в несколько раз. П осле определения оп­ тимального направления трассы проводят выбор площ адок для разме­ щ ения НПС и уточняю т на основании гидравлического расчета пара­ м етры нефтепровода.

М агистральны е неф тепроводы подразделяю тся на четы ре класса в зависим ости от диам етра трубопровода:

В зависимости от класса вы бираю тся безопасны е расстояния от тру­ бопровода до строений и сооружений.

У становлены такж е следую щ ие пять категорий участков трубопро­ водов, которы е требую т обеспечения повы ш енных прочностных харак­ тер и сти к , объем а н ер азруш аю щ его кон троля и величины испыта-