Хранение и распределение газа

Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный социально-экономический университет

Кафедра экономика и управление на предприятии

Курсовая работа

по дисциплине « основы нефтегазового дела »

на тему « Хранение и распределение газа »

Выполнила:                                                                                                                  

Студентка 2 курса 19 группа ФЭМ

Проверил :

Саратов 2011

Содержание

Введение………………………………………………………...............…………3

Глава 1. Характеристика природного газа и история становления газовой промышленности …..............................................................................................5

1.1Характеристика природного газа…………………………………………..5

1.2 История становления газовой промышленности.........................................6

Глава 2. Газораспределительные станции магистральных газопроводов и газовые сети …............................................................................................................11

2.1 Газораспределительные станции………………………………………..…11

2.2 Газораспределительные сети…………………………………………...…..12

Глава 3.Способы хранения природного газа …............................................14

3.1 Методы покрытия неравномерностей потребления газа……………….....14

3.2 Хранилища природного газа…………………………………………….….15

3.2.1             Газгольдеры…………………………………………………………….15

3.2.2             Накопление газа в последнем участке магистрального газопровода ..18

3.2.3             Подземные хранилища…………………………………………………18

3.2.4             Технико-экономические показатели хранилищ и области их применения....................................................................................................................22

Заключение…………………………………………............…...………………..24

Список литературы………………………………............………………………27

Введение

Данная курсовая работа состоит из трех разделов. Она посвещена хранению и распределению газа. Природный газ - одно из важнейших горючих ископаемых, занимающее ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств, важное сырьё для химической промышленности. Почти на 90% он состоит из углеводородов, главным образом метана СН4. Содержит и более тяжёлые углеводороды - этан, пропан, бутан, а так же сероводород (обычно эти примеси вредны), азот и углекислый газ (они в принципе бесполезны, но и не вредны), пары воды, полезные примеси гелия и других инертных газов. Энергетическая и химическая ценность природного газа определяется содержанием в нём углеводородов. Очень часто в месторождениях он сопутствует нефти. Разница в составе природного и  попутного нефтяного газа имеется. В последнем, как правило, больше сравнительно тяжёлых углеводородов, которые обязательно отделяются, прежде чем использовать газ.  Метан, содержащийся в природном газе, представляет немалую ценность для химической промышленности. При неполном сгорание его образуется водород, оксид углерода СО, ацетилен, а от них начинаются разнообразные цепи химических превращений, приводящих к образованию альдегидов, спиртов, ацетона, уксусной кислоты.  Природный газ, а не вода, а является главным источником промышленного получения водорода. И всё же в основном метан идёт на сжигание. Синтетические возможности других углеводородов, содержащихся в природном газе, более богатые, чем метана. Эти углеводороды превращают, прежде всего, в этилен и пропилен важнейшее сырьё для производства пластических масс. Главная ветвь превращения бутана выглядит так: бутан-бутилен-бутадиен-изопрен-синтетические каучуки. К сожалению, бутановая фракция природного газа и составляет в среднем около 1%. Очень важно и ценно, что природный газ можно транспортировать на значительные расстояния с относительно небольшими затратами – по газопроводам. Первый в СССР газопровод Саратов-Москва был введён в эксплуатацию в 1946 г.  Известный район добычи газа в нашей стране Западно Сибирская платформа. В числе газовых месторождений в этом районе - Уренгойское, Медвежье, Заполярное и др. Часть мирового запаса газа сосредоточена в виде так называемых газовых гидратов состава М*nH2O (где М-молекула газа, а величина n колеблется от 5.75 до 17), или клатратов. Внешне они напоминают спрессованный снег. Их месторождения существуют в условиях вечной и многолетней мерзлоты и представляют собой потенциальный источник добычи газа методами, сходными с традиционными способами добычи твёрдых горючих ископаемых. Но пока газовые гидраты осложняют работы газодобытчиков Севера - забивают скважины и трубопроводы, уменьшают их пропускную способность. Для борьбы с ними в скважины закачивают некоторые химикаты или сжигают часть газа. Хранят природный газ в подземных газохранилищах, нередко используя для этого прежние выработки и огромные естественные пещеры. В газгольдерах же (держателях) хранится лишь минимально необходимый запас газа. Газгольдеры предназначены главным образом для того, чтобы с их помощью регулировать суточные неравномерности потребления газа на производстве. Предметом исследования курсовой работы являются природный газ, газораспределительные станции, сети и способы хранения природного газа. В ходе написания работы я исследовала экономически выгодные способы для хранения и распределения газа. Так же в данной курсовой работе уделено внимание хранилищам газа.

Глава 1. Характеристика природного газа и история становления газовой промышленности

1.1 Характеристика природного газа

Еще три века назад слова “газ” не существовало. Его впервые ввел в XVII веке голландский ученый Ван-Гельмонт. Оно определяло вещество, в отличие от твердых и жидких тел способное распространятся по всему доступному ему пространству (в обычных условиях) без скачкообразного изменения своих свойств. С тех пор слово “газ” во всех основных языках мира. Среди известного комплекса естественных полезных ископаемых, относящихся к топливно-энергетичесской группе, одно из основных по использованию в народном хозяйстве страны занимают природные горючие газы. В топливно-энергетичесских ресурсах мира природный газ оценивается в 630 млрд., что составляет 4,9% от общей суммы топливных ресурсов, а возможное извлекаемое количество его определяется в 500 млрд., т. е  около 80% от прогнозных ресурсов. Известно, что доля природного газа в общемировом энергетическом балансе с 1900 г. возрастала медленными темпами, и  в мировом потреблении различных видов топлива в начале текущего столетия оценивалось в 0,9%. Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве и  является лучшим видом топлива. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти; отсутствие золы после сгорания; легкость розжига и регулирование процесса горения. Запасы природного газа на нашей планете очень велики. Помимо природного газа существует искусственный газ. Впервые он был получен в лабораторных условиях в конце XVIII века. Искусственным газом сначала освещались улицы и помещения, поэтому его и назвали «светильным газом». Помимо названных газов существуют также попутные нефтяные газы. По своему происхождению тоже является природным газом. Особое название он получил потому, что находится в залежах вместе с нефтью. При извлечении нефти на поверхность он вследствие резкого давления отделяется от нее. Основной составной частью природного газа является метан (CH4). Кроме метана в состав природного газа входят его ближайшие гомологи: этан, пропан, бутан. Содержание метана в природном газе обратно пропорционально общей молекулярной массе углеводорода. Различный состав имеет природный газ различных месторождений. Средний его состав следующий: метан -80,97% , этан -0,5-0,4 , пропан -0,2-1,5% , бутан -0,1-1% , пентан  0-1% . На другие газы приходится от 2% до 13% объема. Природный газ ныне широко используется в качестве топлива и сырья. Как источник энергии природный газ является одним из главных на Земле, уступая лишь нефти. Это связанно с преимуществами природного газа над другими видами топлива. Теплота сгорания очень высока, его подачу в печь легко регулировать, и является самым экологически чистым топливом, вот почему сейчас природный газ как источник энергии используется чаще, чем каменный уголь, хоть и имеет меньший коэффициент полезного действия (КПД). Также немало важна роль природного газа как сырья химической промышленности. Именно использование природного газа помогло синтезировать многие химические вещества, несуществующие в природе (например: полиэтилен).

1.2 История становления газовой промышленности

В прошлом веке жители Ирака и Индии были убеждены, что когда из расщелин среди скал поднимаются ввысь языки пламени, то происходит это по велению бога огня. Поэтому этот огонь считается здесь священным. А жители США  вообще ничего не знали ни о газе, ни о его свойствах. Очень часто природный газ сам по себе, без каких бы то ни было буровых работ, просачивался на поверхность земли сквозь расщелины в скалах, образуя естественные скважины этого природного сырья. Только в 19 веке был обнаружен природный газ.  (см. рис 1.)

РИС.1. Выходящий из-под земли газ

С 1872 года он стал использоваться в промышленных целях. Тогда же началось строительство газопроводов. Природный газ состоит из легковоспламеняющихся газов, главным образом из метана. Иногда природный газ добывается в чистом виде. Иногда он поднимается на поверхность вместе с нефтью. В случае если газ выходит с нефтью, его необходимо очистить. Если же газ выходит отдельно, то нет никакой необходимости в его обработке. Любое месторождение нефти - это, по сути дела, и месторождение природного газа. Обычно газ скапливается среди пористой горной породы, покрытой глинистым сланцем, который не выпускает его наружу, но и не пропускает его внутрь. Газ может располагаться под камнями, как раз над нефтяным месторождением. В этом случае во время буровых работ происходит утечка газа. Но в деле освоения месторождений нефти и газа не обошлось и без досадных оплошностей. Так в течение 1-го года в районе штата Оклахома ежедневно добывали нефть на сумму в 25 тыс. $, но при этом каждый день утечка природного газа в воздух составляла 75 тыс. $. Природный газ - это чистое и удобное топливо. На нем можно готовить, им можно отапливать дома. В связи с  резко выросшим в последние годы добычи и использовании газа, комплексное решение вопросов оптимизации и повышения надежности дальнейшего газоснабжения стало задачей народнохозяйственной важности. Известно, что потребители природного газа использует его неравномерно в связи с сезонным изменением потребности в топливе. Детальное изучение и учет неравномерности газоподачи и газопотребления в отдельные экономические районы страны с интенсивно развитой промышленностью привело к необходимости создания вблизи крупных городов газохранилищ. Сооружение таких хранилищ – газгольдеров на поверхности и рассчитанных на содержание в них огромных объемов газа, помимо сложности хранения, весьма и весьма не выгодно с экономической точки зрения. Наиболее экономически выгодный способ хранения газа – это подземный. В этом случае используются выработанные нефтяные и газовые месторождения. Рассмотрим особенности подземных хранилищ газа, сооружаемых в водоносных песчаных пластах. Емкостью для газа служит водоносный песчаный пласт, залегающий на глубине 890-910 м между плотными глинами девонского возраста. В этот пласт пробуренные скважины закачивается газ, поступающий по магистральным газопроводам из газодобывающих районов страны. Избыточное давление нагнетаемого газа, создаваемое с помощью соответствующих компрессорных установок на поверхности в пределах водоносного пласта, образует своеобразную газовую залежь, подпираемую по периферии пластовой водой. В этом сущность процесса подземного хранения. Преимущества подземного хранения газа обуславливаются низкими капитальными и эксплуатационными затратами, повышением безопасности хранения, меньшей площадью и независимостью от атмосферных воздействий. Из истории развития человечества известно, что природный горючий газ был известен с древнейших времен, но использование его не имело широкого распространения. В местах выхода его на поверхность земли он иногда загорался, и такой факел существовал долгое время. Эти факелы называли вечным огнем, и первые сведения о них находим у Масуди (X в.), Катдиб-Челяби и др. В своих записках о путешествиях Марко Поло упоминает о том, что природный газ использовался для освещения и отопления в некоторых районах Китая. Путешественник Кемпфер в своих отчетах о посещении Апшерона в 1682- 1686 гг. писал, что жители полуострова широко применяют горючие газы для приготовления пищи и обжига известняков. В ряде других литературных источниках неоднократно упоминаются «вечные огни» в Сураханах (на Апшеронском полуострове) , существовавшие еще в начале XX в. и привлекавшие большое внимание исследователей. Для полного представления об интенсивности развития газовой промышленности в нашей стране обратимся к истории ее становления. В топливном балансе дореволюционной России, как известно, ведущее место занимал каменный уголь; природный газ, несмотря на наличие его интенсивных проявлений на поверхности в ряде районов страны, совсем не использовался. Применять природный газ для топлива начали лишь после Великой Октябрьской революции. В дореволюционной России газовой промышленности не придавалось серьезного значения, хотя некоторые промышленные фирмы при эксплуатации нефтяных скважин на Апшеронском полуострове, добываемый вместе с нефтью, так называемый попутный газ, использовали на промысловых установках. После национализации нефтяной промышленности сразу же был поставлен вопрос об использовании газа, извлекаемого вместе с нефтью. В годы Великой отечественной войны в Саратовской и в Куйбышевской области были открыты месторождения природного газа, добыча и использование которого положили начало газовой индустрии. К этому периоду (1942-1946) относится сооружение газопроводов от открытых месторождений газа до Москвы. Послевоенный период в развитии газодобывающей отрасли характеризуется открытием ряда газоносных районов и областей. На Северном Кавказе, в пределах Ставропольского края, были открыты крупные газовые месторождения – Сенгилеевское, Северо-Ставропольское и др., которые определили тот край, как газоносный с наличием промышленных запасов газа. В течение длительного периода газовая промышленность развивалась совместно с нефтяной, и залежи газа открывались в процессе разведки нефтяных месторождений. В предвоенные годы природный газ добывали в незначительных объемах в Дагестане, в западных районах Украины. В послевоенный период в течение ряда лет уровень добычи газа несколько увеличился, но в народном хозяйстве использовался в незначительных объемах. Потенциальные газовые ресурсы впервые были оценены по состоянию на начало 1958 года в размере 20,4 трлн. м3. Официальна оценка газоносных возможностей недр нашей страны была произведена по состоянию геолого-геофизической изученности перспективной территории в 1962 г. Потенциальная газоносность недр нашей страны на это время была оценена в 60 трлн. м3.

Глава 2. Газораспределительные станции магистральных    газопроводов и газовые сети

2.1. Газораспределительные станции

Газораспределительная станция — совокупность установок и оборудования для распределения газа и регулирования его давления, а также дополнительной очистки от механических примесей, одоризации, защиты трубопроводов и линейного оборудования от недопустимых повышений давления, учёта расхода газа по крупным потребителям или по районам. Газораспределительные станции входят в газораспределительные системы. Различают: собственно газораспределительные станции, сооружаемые на конечных пунктах магистральных газопроводов или отходящих от них газопроводах производительностью до 500 тысяч м3/ч; промысловые газораспределительные станции; контрольно-распределительные пункты; газорегуляторные пункты; автоматические газораспределительные станции. Промысловые газораспределительные станции служат для обработки газа  добываемого на промыслах, а также для снабжения газом близлежащего к промыслу населённого пункта. Автоматические газораспределительные станции снабжают газом небольшие населённые пункты, совхозы и колхозы на ответвлениях от магистральных газопроводов. Газораспределительные станции бывают с вахтенным и безвахтенным обслуживанием при пропускной способности соответственно свыше и до 200 тыс. м2/ч. Газораспределительные станции на магистральных газопроводах понижают начальное давление газа по одно-, двух- или трёхступенчатой схеме до 1,2 МПа и менее, газорегуляторные пункты — до 0,6 МПа и менее. Основной типовой ряд пропускной способности газораспределительных станций: 10, 50, 100, 200 тыс. м3/ч; его модификации: 1,5, 25, 150 тысяч м3/ч (1980).  В состав газораспределительных станций входят основные блоки: отключающих устройств; очистки газа; предотвращения гидратообразования (при необходимости); автоматического редуцирования (регулирования давления, измерения расхода газа); автоматической одоризации газа. Газ из входного газопровода поступает в блок отключающих устройств и направляется на очистку в масляные пылеуловители или в висциновые фильтры блока очистки, затем поступает в блок автоматического регулирования давления. Далее газ направляется в выходные газопроводы низкого давления, где производятся измерение расхода, его количественный учёт и одоризация. Число линий редуцирования на газораспределительных станциях зависит от расхода газа; одна из линий предусматривается как резервная. Автоматизированные газораспределительные станции снабжаются комплектом запорной арматуры, которая при аварийной ситуации обеспечивает автоматический ввод в действие и отключение рабочих и резервных линий редуцирования. Для бесперебойного снабжения потребителей газом при выходе из строя регулятора давления, замене, ремонте или осмотре оборудования предусматривается обводной газопровод (байпас) с ручным регулированием давления. Основное распространение получили газораспределительные станции, сооружаемые по типовым проектам, или блочные заводского изготовления.

2.2 Газораспределительные сети

К газораспределительным сетям относятся газопроводы, предназначенные для транспортировки газа в городах и населенных пунктах: для подачи в жилые дома, учреждения коммунально-бытового обслуживания, предприятиям и другим потребителям. Газораспределительная сеть представляет собой систему трубопроводов и оборудования, в состав которой входят как городские магистральные газопроводы, предназначенные для передачи газа из одного района города в другой, так и распределительные газопроводы для подачи газа непосредственно потребителям. Газ в городскую газораспределительную сеть поступает из магистрального газопровода через газораспределительную станцию (ГРС). Из ГРС направляется в газорегуляторные пункты (ГРП), установленные на городской сети. Газорегуляторные пункты предназначаются для снижения давления газа; они объединяют газопроводы различного давления. В зависимости от давления природного газа городские трубопроводы делятся на газопроводы низкого, среднего и высокого давления. К газопроводам низкого давления присоединяют жилые, коммунально-бытовые, мелкие промышленные и другие потребители. Отопительные и производственные котельные, коммунальные предприятия, расположенные в отдельных зданиях, обычно подключают к газопроводам среднего и высокого давления (до 6 кгс/см2 или до 0,6 МПа) через местные газорегуляторные пункты или установки. Промышленные предприятия питают газом из газопроводов высокого давления (до 12 кгс/см2 или до1,2 МПа). По схеме устройства газораспределительные сети сооружаются: кольцевыми и тупиковыми (разветвленными); в любом случае предусматривается возможность отключения отдельных районов и ввод в эксплуатацию по очередям. К газовым сетям предъявляются требования высокой надежности и бесперебойности снабжения потребителей газом с соблюдением условий удобства и безопасности эксплуатации. Выбор кольцевой или тупиковой системы газораспределительной сети производится в зависимости от объема газоснабжения и планировки города или населенного пункта.  Для сооружения газовых сетей применяют в основном бесшовные или сварные трубы. На газораспределительных сетях устанавливают предохранители, запорную и специальную арматуру соответствующего давления. В качестве запорной арматуры устанавливают задвижки, вентили и краны. К специальной арматуре относятся конденсатосборники. Конденсатосборники устанавливают на газораспределительных газопроводах для удаления, выпадающего в них конденсата. Различают конденсатосборники низкого, а также среднего и высокого давления. В конденсатосборниках низкого давления конденсат из конденсационных горшков удаляется при помощи насосов через специальную трубу стояка. Из конденсатосборников среднего и высокого давления конденсат удаляется под давлением газа.