Многие ли из вас, зажигая конфорку на газовой плите, задумываются о том, почему оттуда идет чистый газ? Единицы! Часто это люди, которые, так или иначе, связаны с газовой промышленностью. Обыватель об этом не задумывается, а зря, там много интересного!
А ведь, если посмотреть в суть проблемы, то выяснится, что добываемые полезные ископаемые находятся под землей в пористых пластах, почти всегда в пласте находится газ, вода, жидкие углеводороды и другие примеси. Как же так получается, что на газовой плите мы получаем чистый газ? Для этого его очищают на специальных газовых промыслах, доводят до необходимого состояния чистоты и транспортируют по трубопроводам прямо к вам на кухню. Подумайте об этом, когда будете жарить себе яичницу на завтрак утром.
Сегодня мы поговорим об оборудовании и об его эффективности, а если точнее, то о способах определения этой эффективности.
Как уже было сказано, газ добывается из газоносных залежей, которые представляют собой пористые пласты плотных песчаников, в которых за миллионы лет накопились полезные ископаемые и удерживаются в пласте благодаря двум особенностям, давлению горных пород, которое давит на пласт и непроницаемой оболочке сверху, которая не позволяет газу мигрировать в верхние пласты. Это своего рода геологические ловушки, которые имеют форму замкнутых резервуаров, содержащих в себе газ или нефть или их смесь. Объемы таких резервуаров могут варьироваться и часто в них содержится до сотен миллиардов кубометров газа. Такие месторождения разбросаны по всей планете Земля.
Для того, что бы добыть все это добро, специалисты бурят скважины, по которым под силой пластового давления пластовый флюид транспортируется на специальные промыслы, которые называются УКПГ (установки комплексной подготовки газа) на которых газ очищается от воды и примесей, доводится до сухого состояния и транспортируется по трубопроводам к потребителю.
Есть, конечно, разные способы транспортировки, но про СПГ мы сегодня говорить не будем, там все немного сложнее, но начало всегда одинаково. Добыть, очистить, осушить, направить в трубопровод.
Для чего нужно осушать газ? Есть такой показатель, как влажность газа. Он определяется температурой точки росы. Образно говоря, это та температура, при которой происходит конденсация растворенной влаги в газе, это температура фазового перехода из газообразного состояния в жидкое. Такое явление мы наблюдаем в природе, например, по утрам летом, когда влага, растворенная в атмосферном воздухе, под воздействием понижающейся температуры ночью, конденсируется в виде капелек воды на траве. Это и есть эффект фазового перехода влаги из газообразного состояния в жидкое.
С природным газом происходит то же самое. Поскольку в нем содержится не только вода, но и углеводороды, то при понижении температуры они конденсируются в трубопроводе, превращаясь в капельки жидкости и объемы такой жидкости часто поражают воображение. Ведь представьте себе, сколько воды может сконденсироваться в трубопроводе Северный поток, который проходит по дну моря, при значительных прокачках газа? Через какое то время труба будет заполнена полностью и газ не сможет проходить по ней и нам уже понадобятся не компрессоры, которые перекачивают газ, а водяные насосы. Это будет катастрофа! Поэтому газ, при подготовке к транспортировке необходимо осушить от растворенной влаги. Для этого существует специальное оборудование и технология.
Для того, что бы подготовить газ к транспортировке строятся специальные УКПГ, на которых происходит очистка и осушка газа. Для очистки газа на первом этапе используются газовые сепараторы. Это специальные устройства в виде вертикальных или горизонтальных цилиндров, которые отделяют капельную жидкость от газового потока. Они бывают разной конструкции, отличаются своими внутренними элементами и эффективностью. Есть еще масса технологических параметров, характеризующих их работу, но мы здесь не будем их обсуждать, потому что это скучно и не интересно. Основной параметр – это эффективность работы сепаратора.
После очистки газа на сепараторах он направляется в осушители. Они бывают двух типов, абсорберы, в которых для отбора растворенной влаги в газе используется жидкий абсорбент (например, диэтиленгликоль или триэтиленгликоль) или адсорберы, в которых используется твердый адсорбент (например, силикагель, для отделения паров воды или цеолит, для отделения паров углеводородов). Выбор технологии осушки газа определяется проектным институтом при проектировании объекта в зависимости от параметров газа и от экономических показателей работы промысла.
При осушке газа температура точки росы значительно понижается, что позволяет с уверенностью сказать, что после УКПГ никакая влага не сконденсируется в трубопроводе и не приведет к нежелательным последствиям. В этом суть подготовки газа к транспорту. Для обычных магистральных газопроводов температура точки росы составляет от -9 до -13 0 С, а вот для подводных газопроводов она должна быть ниже -60 0 С, поэтому используется различное оборудование. Температуру точки росы определяют специальными приборами – потоковыми влагомерами, их производят как в России, так и за рубежом. Они достаточно эффективны и просты в эксплуатации.
Вернемся к определению эффективности сепарации газа. Как определить насколько эффективно работают сепараторы? Это не тривиальная задача. Есть несколько способов, они делятся на 2 большие подгруппы. Косвенные методы определения и прямые измерения.
К косвенным можно отнести, например, подсчет количества отделенной влаги сепаратором из потока газа и тогда, зная расход газа, который проходит через этот сепаратор, можно примерно определить его эффективность.
Прямые методы измерения намного сложнее. Для этого используется специальное оборудование, которое через пробоотборники, установленные в трубопроводе сепаратора на входе и выходе, отбирая пробы газа, пропускает их через эталонный фильтр со 100%ной эффективностью и по количеству отделенной жидкости определяет ее содержание в газовом потоке. Далее методом пересчета определяется количество капельной жидкости на входе в сепаратор и после сепаратора, отнимаем одно от другого и получаем его эффективность.
Вот такая простая яичница с беконом.