-большая протяженность и энерговооруженность газотранспортной системы;
-относительно высокая доля газовых турбин (82%) в общей удельной мощности установок по перекачке газа;
-относительно низкая средняя эффективность турбинных установок по перекачке газа (26,4%).
Одновременно потери природного газа ежегодно составляют 1,2-1,5% от общей добычи его. В этот показатель включены балансовые данные о потерях транспортируемого газа, которые обусловлены прежде всего утечками из-за низкой герметизации газопроводов, выбросами при включении и остановках газовых насосных турбин, при аварийных и планомерных ремонтах, а также техническом обслуживании линейной части и на компрессной станциях. Таким образом, Газпром опережает все зарубежные газотранспортные компании как по абсолютным, так и по удельным энергозатратам и потерям газа.
Расчетные данные и экспертные оценки суммарной эмиссии метана от российских нефтегазовых объектов различных авторов весьма противоречивы и нередко имеют конъюнктурный характер [1,2].
В тоже время работа нефтегазовых предприятий в рыночных условиях с учетом актуальных экологических требований предъявляет новые, более жесткие требования к оперативности обнаружения источников утечек природного газа (метана) и достоверности оценки их уровня для современного принятия действенных мер по их устранению. Этим требованиям в полной мере отвечают прямые инструментальные методы обнаружения утечек и количественного определения потерь метана, возникающих при эксплуатации объектов нефтегазовых предприятий. Однако имеющиеся в настоящее время на предприятиях газоанализаторы предназначены, как правило, для обеспечения газовой безопасности и не могут отвечать в должной мере требованиям системного технического надзора за герметичностью трубопроводов и технологического оборудования. Оснащение подразделений технического обслуживания нефтегазовых предприятий современным контрольно- измерительным оборудованием позволяет организовать системный учет и количественный контроль эффективности мероприятий по снижению потерь природного газа.
Алгоритм методики поиска и устранения утечек с учетом зарубежного опыта организации подобных работ успешно опробирован на газотранспортных объектах РАО “Газпром” и может служить основой для разработки соответствующей инструкции для другого документа, регламентирующего унифицированную процедуру выполнения предприятиями системного контроля и осуществление мероприятий по снижению потерь газа. В этой связи весьма актуальными остаются вопросы о выборе комплекса технических средств измерения, номенклатура которых в значительной степени зависит от типа утечки, источника, ее интенсивности и методики обработки полученных данных. Результаты анализа мирового рынка измерительных средств и имеющегося опыта проведения этих работ позволяют рекомендовать наиболее эффективные методы и минимально необходимый состав средств поиска и измерение эмиссий метана из различного типа источников в нефтегазовом секторе.
Примерный состав необходимых средств поиска и измерения утечек метана из различных источников.
| Источники эмиссии метана | Рекомендуемые методы | ||
| поиска утечек | локализация источника | измерения уровня | |
| Фугитивные выбросы (утечки) | 1.Дистанционные - лазерный локатор утечек, оборудование, используемое при методах акустической или тепловой эмиссии 2. Объезды ПУМ-пламенно-ионизационные газоанализаторы с отбором пробы при движении лаборатории | Скрининг предполагаемого места утечки-газоанализаторы термокаталитического типа с высокой чувствительностью в сочетании со специализирован-ным пробоотборным устройством | Метод контрольных скважин-оборудование для бурения скважин глубиной до 0,7 м, пробоотборные зонды, насос для откачки пробы с возможностью регулирования ее объемного расхода от 0 до 25 м3/ч, газоанализаторы с высоким разрешением |
| Фугитивные выбросы (утечки) из арматуры и других наземных источников | Те же | Скрининг негерметичного объекта-газоанализаторы термокаталитического типа с высокой чувствительностью или мыльный раствор | Метод ПОУ2-газоанализаторы с высоким разрешением в сочетании с пробоотборником метода ПОУ |
| Технологические выбросы | Не требуются | Не требуются | Расчетными методами по техническим параметрам; в некоторых случаях возможно использование метода ПОУ |
| Выбросы при сгорании углеводов | Не требуются | Не требуются | Измерение объемной концентрации углеводородов в выхлопных газах-газоанализаторы метана, работающие с высокотемператур-ными пробами |
Для решения поставленных задач наземного мониторинга и экологических аудитов было предложено использовать комплекс разнообразных, адекватно отвечающих конкретным условиям исследования измерительных и других технических средств, располагаемых в металлическом кузове автомобиля повышенной проходимости, специально оборудованным для выполнения необходимых изменений в полевых условиях.
Техническая комплектация мобильной лаборатории поиска утечек метана (ПУМ) в настоящее время разработана на стадии технических требований. В рамках программы Международного проекта по гранту Глобального экологического фонда запланировано использование первых опытных образцов лаборатории ПУМ для исследований на объектах РАО “Газпром”.
Мобильная лаборатория ПУМ оснащается средствами сбора, хранения и первичной обработки получаемых данных инструментальных измерений, а также средствами дистанционной передачи информации. В составе измерительного комплекса выделяются прежде всего анализаторы метана двух типов, предназначенные для использования их при решении различных задач.
В случае необходимости получения прецизионных данных о концентрациях метана в атмосферном воздухе, например при выявлении аномальных зон, свидетельствующих о существовании реального источника утечки природного газа, необходимо будет использовать высокочувствительные анализаторы метана. В наибольшей степени таким требованиям удовлетворяют газоанализаторы с интегрированным племенно-оинизационного типа детекторами, обеспечивающими чувствительность, равную 0,1 ppm. Наиболее перспективны анализаторы такого типа, способные проводить измерения в двух диапазонах: от 0 до 100 ppm с разрешением 0,1 ppm и от 0 до 20 000 ppm с разрешением 1,0 ppm. Минимальный порог обнаружения присутствия метана в атмосферном воздухе указанными анализаторами- на уровне 0,5ppm.
Непременным требованием к измерительным средствам из состава лаборатории ПУМ остается продолжительный период их работы в автономном режиме - не менее 12 ч.
Для определения более высокой концентрации метана, например в пределах промплощадки или в непосредственной близости от источников утечки природного газа, в наибольшей степени применимы анализаторы с детекторами термокаталитичекого типа, обеспечивающих широкий диапазон измерения (объемная доля по метану- от 0 до 100%), а также удовлетворительную погрешность - в пределах 3%. Низкая селективность этого типа анализаторов в данном случае не отражается на достоверности получаемых величин, поскольку в указанных местах контроля воздуха концентрация метана заметно превышает содержание других углеводородных газов.
Особое место в составе измерительного комплекса мобильной лаборатории ПУМ занимает система устройств и приборов для прямого и количественного определения скорости (объемного расхода) газовых выбросов, включая Фугитивные утечки из обнаруженных поисковыми методами источников. Именно с помощью устройств типа ПОУ, ротаметров и цифрового термоанемометра исследователи получают достаточно достоверные данные, позволяющие вычислять эмиссионный фактор для того или иного негерметичного элемента оборудования, которые, в свою очередь, необходимы в оценке суммарных потерь, эмиссий метана от объекта или предприятия в целом.
Наконец, для измерений высокотемпературных выбросов метана, в частности с продуктами неполного сгорания газа при использовании его в качестве топлива, в состав измерительного комплекса включены переносные многокомпонентные газоанализаторы с соответствующими пробоотборниками и зондами.
Включаемые в состав мобильной лаборатории ПУМ приборы должны быть пригодны для работы по взрывоопасной зоне, иметь независимость показаний от климатических условий (температура, давление, влажность, ветер и др.) и электромагнитного воздействия. Приборы должны быть ремонтнопригодными изделиями, с длительным сроком их службы (до пяти лет) и обеспечены для калибровки приборов поверочными газовыми смесями, а также расходными и запасными частями в необходимом объеме на срок не менее двух лет. Практическое использование мобильных лаборатория ПУМ потребует оформление лицензии, а также обязательной сертификации оборудования на соответствие требованиям ГОСТа на методы и средства измерения (допускается использование аналогичных требований ISO, DIN, ASTM). Лаборатории ПУМ должны быть зарегистрированы в государственном реестре средств измерения и допущены к применению на территории России органами стандартизации РФ.
Технические средства обеспечения экологической и технической безопасности МНГС.
Универсальным критерием безопасности является ресурс работы конструкции объекта. Инструментом получения оперативной информации, автоматизированной ее обработки и выдачи прогнозов о возможных аварийных ситуациях служит автоматизированная система контроля технического состояния элементов конструкции и внешних воздействий (АСК). Анализ отечественной и зарубежной информации по проектированию и эксплуатации МНГС диктует необходимость использования как минимум трех критериев при обосновании создании АСК [6-8].