Сравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газ

Във ФокусСп. Инженеринг ревю - брой 4, 2013

Сравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газСравнителен анализ на възможностите за пренос на природен газ

Мартин Бояджиев,
Българска асоциация природен газ

Предизвикателствата на новия пазар на природен газ
Проучванията на международната агенция по енергетика МАЕ потвърждават прогнозите, че световното потребление на енергия ще продължи да нараства по сценарий, при който делът на природния газ в потреблението на първична енергия постоянно ще се увеличава.

При запазване на сегашните тенденции се очаква потреблението на природен газ да се увеличи от 3100 трилиона стандартни куб. метра (тсм3) годишно през 2010 г. и до 3300-4100 тсм3 през 2030 г.

Развитието на процеса на газификация се насърчава от огромните количества доказани запаси от природен газ 150.1012 м3 , от екологичния характер на газовото гориво и от усъвършенстващите се технологии по преноса на газ на големи разстояния.
Като причина за нарастване на търсенето може да се посочи и увеличаващото се производство на електроенергия от природен газ, както и замяната на течни горива в транспорта.

Тази тенденция ще се запази и в бъдеще, независимо от факта, че газът достига до потребителите от все по-отдалечени газови находища.
Намаляването на разходите за транспорт на природния газ е цел на много газови проекти, тъй като тя може да достигне над 35% от пазарната му цена. Ето защо от изключително значение за стойността на природния газ е разстоянието между газовите находища и консуматорите, както и технологията за пренос.

Основните способи за пренос на природен газ са следните:
• Пренос на газ по тръбопроводи: ниско налягане до 75 бара; високо налягане до 200 бара (GTP).
• Пренос на втечнен природен газ (LNG).
• Пренос на течни въглеводороди, получени на газовите находища (GTL).
• Пренос на компресиран природен газ (CNG).
• Пренос на електроенергия, получена от газ на находищата (WTG);

Изборът на транспортна схема не е лесен и зависи от много фактори:
• Икономическо сравнение за определено разстояние и капацитет.
• Геополитически анализ и политическа стабилност.
• Техническа възможност за осигуряване на избрания маршрут.
• Възможности за въвеждане на управленски и организационни системи.

На фиг. 1 са показани практически решения за пренос на определени количества газ като функция на разстоянието между източника на газ и пазара.
Традиционната възможност за пренос на газ по тръбопровод се препоръчва в случай на големи количества газ над 5.109 м3 годишно и на разстояние по-малко от 3000 км по суша.

Това е причина търговията с втечнен природен газ (ВПГ) непрекъснато да се увеличава, като през 2005 г. е достигнала 30% от общите количества продаван газ.
Икономическата ефективност при преноса на природен газ в зависимост от разстоянието и транспортираните количества за ВПГ и газопроводи с налягане до 75 бара е представена на фигура 2.

Преносът по тръбопроводи с работно налягане до 75 бара се получава икономически  необоснован за разстояния по-големи от 4000 км по суша.В същото време новооткритите газови находища са на разстояние над 6000 км от консуматорите. В този случай се препоръчва пренос на втечнен природен газ.

Както се вижда от изследването на фиг. 3 при номинален капацитет от 6 млрд. м3/годишно пресечената точка за двата метода на пренос е  при дистанция от 3000 км след това преноса на ВПГ е по-ефикасен.

Пренос на газ по газопроводи, свръхвисоко налягане
Всеобщо признато е, че газопроводите са сред най-безопасните технологии за пренос на огромни количества природен газ по сушата.
Последните проучвания установяват, че пренос под високо налягане или с други думи налягане на входа на компресорните станции (КС) по-голямо от 10 МРа прави избора на пренос на газ по тръбопровод конкурентен на този по ВПГ при по-големи разстояния.

В резултат на проучването на хипотетични газопроводи през евроазиатския континент на фиг. 4 е показано разстоянието, при което себестойността на газа е приемлива в сравнение с единица еквивалентна енергия от други енергоносители.

Показани са разстоянията, при които е ефективен преносът по газопроводи с ниско и високо налягане.
В анализа е включено: проектиране на системата или определяне на хидравличния диаметър, дебелина на стените на тръбите, разстоянието и броя на междинни компресорни станции.

Основните резултати от оптимизираното проучване са показани на фиг. 5. Показана е връзката на транспортните разходи спрямо капацитета за газопровода.
Кривите позволяват да се направи сравнение между газопроводните системи с високо и ниско налягане (за ниско налягане е прието налягане под 10 МРа) по отношение на пропускателната способност до 30.109 м3.

Основните транспортни разходи за природен газ са функция на транспортния капацитет и използваното налягане и материали.
Индекс на транспортните разходи (ИТР) е съотношението между основните актуализирани разходи (инвестиции + експлоатационни разходи + годишни отчисления върху срока на годност на тръбопровода) и транспортираните обеми газ.

От анализа на резултатите от техническото и икономическото проучване могат да се направят следните по-важни заключения:
• оптималното проектно налягане за магистрален (5000 км) газопровод с високо налягане е около 14 МРа. Над това налягане получените резултати не говорят за подобряване на икономическите показатели. Оптималният експлоатационен диапазон на компресорната станция е от 10 МРа (на входа) до 14 МРа (на изхода), коефициент на компресия 1,4;

• технологията с високо налягане предлага по-ниски разходи за пренос при различна пропускателна способност и нейната конкурентоспособност спрямо технологията с ниско налягане се увеличава с нарастването на капацитета и придобива изключителни предимства при огромни обеми, надхвърлящи 15.109 стандартни куб. м годишно;

• за преносна система с дължина 5000 км технологията с високо налягане позволява да се спестят транспортните разходи с 35% в сравнение с обикновените технологии. Икономическите предимства на технологиите с високо налягане се състоят в това, че при определен капацитет на системата с високо налягане инвестицията е подобна на инвестицията за система с ниско налягане по отношение на магистралния тръбопровод, но се нуждае от по- малко компресорни станции и по-ефективна експлоатация;

• значителна част от спестяванията се дължи, благодарение на внедряването на висококачествена стомана - X80 по API 5L или еквивалента на Х100 вместо традиционната X65 или X70 по API 5L.

Във връзка с аналитичните изводи от фиг. 5 на фиг. 6 е показана цената на разглеждания газопровод, която включва инвестициите за линейната част и компресорните станции, плюс разхода на електрическа енергия и други експлоатационни разходи. Повече от 75% от общите разходи за пренос под високо налягане се дължат на линейната част.

Ето защо въвеждането на висококачествени стомани и разумното преразглеждане на проектните показатели, по-специално по отношение на изискването за минимална дебелина на стената, ще допринесат за по-нататъшно намаляване на инвестиционните разходи.

В тази връзка основната област, към която са насочени изследователските и развойните дейности на големите компании, има за цел първо да установи нова висококачествена стомана – еквивалент на Х100, и след това да провери способността на избрания производител да отговори на строгите изисквания за издръжливост, заваряемост, якост и други, които производителите на тръби са възприели за такива стратегически газопроводи.

Изводи
Увеличаването на търсенето и предлагането на газ в света е благоприятно условие за встъпването на нови страни производители и потребители на газовия пазар, вследствие на което се появява необходимостта от нови газопреносни системи (в Близкия Изток, Централна Азия, Китай и Далечния Изток, на индийския подконтинент и др.)


В този смисъл усилията в областта на технологиите е насочено към следните въпроси:
• Намаляване стойността на инсталациите за втечняване на природен газ;
l Строителство на морски газопроводи:
- свръх дълбочини: DN > 20” на дълбочина >2000 м.
- сурова среда: рисков геоложки терен, остър профил на морското дъно
• Пренос на газ под високо налягане
- високо налягане: 10.0 – 20.0 МРа на сушата (или повече под вода)
- на далечно разстояние: от 3000 км (под вода) до 7000 км (по сушата)
• Дебелостенни тръби с голям диаметър
- на сушата: от 48” до 56” ND; от 20 мм до 32 мм дебелина на стената;
- под вода: от 20” до 32” ND; от 30 мм до 50 мм дебелина на стената;
• Висококачествена стомана - API 5L X 80 до еквивалента Х 100;

В заключение следва да се отбележи, че количественият анализ на риска показва, че преносът на газ по магистралните газопроводи с високо налягане и голяма пропускателна способност може да се осъществява напълно безопасно, както показаха и проучванията.

На основата на анализа на статистиката за повредите по тръбопроводите за нефт и газ е възможно да се направи заключение, че вероятността от повреда, е обратно пропорционална на квадрата на дебелина на стената (d-2) и право пропорционална на налягането (Р) и диаметъра на квадрат (D2).

Ето защо тръбопровод с голям диаметър и малка дебелина на стената, ако се експлоатира при ниско налягане, може да представлява по-голям риск от тръбопровод, работещ при високо налягане, който има по-малък диаметър и по-дебели стени.
Преносът на природен газ над 4000 км по газопроводи ниско налягане е по-малко ефективен от преноса на ВПГ, чрез танкери.

При магистралните тръбопроводи с високо налягане разстоянието между компресорните станции е от 4 до 5 пъти по-голямо, отколкото при тръбопроводите с ниско налягане. Затова преносът по тръбопроводите с високо налягане се очаква да бъде икономически по-ефективен.

Като цяло, тръбопроводите високо налягане са реална конкурентоспособна технологическа възможност на преноса с ВПГ и на разстояния над 4000 км.

ЕКСКЛУЗИВНО
Top