Поиск - новости науки и техники

Тройной эффект. Новые технологии позволяют перевозить в несколько раз больше газа, чем обычно.

Когда говорят о внедрении инновационных технологий в развитие нефтяной и газовой промышленности, то, прежде всего, имеют в виду поиск, добычу и переработку углеводородов. Но есть еще один немаловажный элемент – это транспортировка газа и нефти. Без развитой, технически совершенной, экономичной и экологически безопасной системы нефте- и газопроводов, основывающейся на инновационных технологиях, не может эффективно функционировать нефтегазовая промышленность страны.
Разработка и внедрение передовых технологий – одно из основных направлений деятельности Института проблем нефти и газа РАН. О том, какие методики предлагаются сегодня для обеспечения экономически эффективного и экологически безопасного функционирования трубопроводов, рассказывает директор  института академик Анатолий ДМИТРИЕВСКИЙ.

– Главная проблема транспорта нефти – изношенность трубопроводных систем, – вводит в курс дела Анатолий Николаевич. – Значительная их часть превысила нормативный срок службы. Примерно 40% нефтепроводов эксплуатируются свыше 30 лет и еще почти столько же – от 20 до 30 лет. Сеть магистральных газопроводов была введена в эксплуатацию существенно позже, но и здесь ситуация схожая – 15% газовых артерий уже выработали нормативный срок службы.
– Можно ли продлить срок эксплуатации трубопроводных систем?
– Как показали исследования ученых нашего института, срок службы около половины трубопроводных сетей можно продлить на 12-15 лет. Такой эффект даст введение научно обоснованной системы их мониторинга, своевременные работы по реконструкции и техническому перевооружению этого вида доставки нефти и газа.
Установлено, что наиболее частые аварии приходятся на трубопроводы, проложенные на участках напряженного состояния недр, в зонах геодинамической активности и повышенной эманации глубинных агрессивных газов. Стресс-коррозию и разрушение труб вызывают также магнитные, электрические и тепловые аномалии.
Как показывает анализ, на одних участках трубопроводов аварии происходят каждые 3-4 года, на других – один раз в 10-12 и даже в 15-20 лет.
Выделение тех участков, где происходят регулярные аварии, тщательный контроль состояния проложенных в этих местах трубопроводов, своевременное восстановление нарушенной на них изоляции позволят увеличить нормативный срок службы половины нефте- и газопроводов до 45 и даже до 50 лет. Реализация подобного подхода сэкономит миллиарды рублей.
– Что делается для выявления опасных участков трубопроводов?
– Существуют организации, специализирующиеся на проведении таких исследований с помощью различной аппаратуры. Например, ГНПП “Аэрогео-физика” использует для этого комплекс аэросъемок, включающий, в зависимости от природных условий и особенностей геологического строения, набор дистанционных методов аэроразведки: магнитную, гравиметрическую, различные модификации аэроэлектроразведки. “Научный центр аэрокосмического мониторинга “Аэрокосмос”, которым руководит академик В.Бондур, давно занимается выявлением сейсмически опасных участков, пересекаемых высоковольтными линиями, трубопроводами, железными дорогами и другими линейными объектами, оценкой их воздействия на природную среду, в том числе и в аварийных ситуациях.
– Какие еще проблемы возникают при эксплуатации газопроводов?
– Традиционная инфраструктура транспорта газа отличается высокой стоимостью и имеет жесткую привязку в системе “производитель – потребитель”. В последние 10-15 лет активно развивается индустрия сжиженного газа, которая позволяет обеспечить большую гибкость во взаимоотношениях этих хозяйственных субъектов. Поясню. В настоящее время газы хранят и транспортируют в сжиженном или сжатом состоянии. У каждого из этих методов свои недостатки. Первый требует применения специальных материалов и систем охлаждения, часто громоздких и дорогостоящих, кроме того, часть газа при транспортировке и хранении испаряется. Во втором случае приходится обеспечивать высокое давление газа в емкостях, для изготовления которых также нужны особые высокопрочные материалы, в результате чего вес этих емкостей во много раз превышает вес самого газа. Для снижения себестоимости операций по хранению и перевозке метана в сжатом виде в качестве своеобразной емкости для газа можно использовать сорбенты. Ими заполняют ту емкость, в которой транспортируется газ. Считается, что лучшие из предлагаемых для этой цели сорбентов способны вбирать в себя десятки процентов общего количества газа. Однако стоимость новых накопителей (углеродных нанотрубок и нановолокон) слишком высока, чтобы признать их применение рентабельным.
– Удалось ли найти более дешевый заменитель?
– В 2005 году на Международной конференции по освоению нефтегазовых ресурсов арктического шельфа был представлен доклад, подготовленный российскими и норвежскими специалистами (Институт проблем нефти и газа, НИИГрафит, Rogoland Research Centre). Исследования, которые лежат в его основе, открывают новую эпоху в транспортировке источников энергии, и в частности природного газа.
В результате многолетних исследований разработан новый материал, применение которого позволяет либо увеличить объемы хранения и транспортировки газа в обычных емкостях, либо сделать такие емкости более компактными, меньше существующих в 1,5-2 раза. Эффективный сорбент, углеродное волокно, создано на основе гидратцеллюлозы – продукта переработки древесины, доступного и дешевого сырья.
Определены параметры активации и специальной дополнительной обработки таких волокон, существенно повышающие их характеристики. Разработанные технологии позволяют увеличить удельную поверхность углеродного волокна до 2000 м2/г, а сорбционную емкость по метану – до 620 см3/г. Баллон емкостью 60 литров (для автотранспортных средств), который содержит подготовленный подобным образом сорбент, может вместить в три раза больше метана, чем обычно.
Использование разработанных сорбентов делает сжатый газ конкурентоспособным по многим показателям. Во-первых, это возможность с помощью наземного автомобильного и железнодорожного транспорта доставлять газ потребителям в самые разные, часто труднодоступные, регионы страны. Во-вторых, открываются широкие перспективы для его перевозки речными и морскими судами. В-третьих, это самый дешевый, технологически безопасный и простой вид транспортировки метана.
Единственным ограничением сегодня служит расстояние транспортировки. В зависимости от средства доставки газа эффективная по стоимости дальность его перевозки составляет от 500 до 2000 км. Но это расстояние вполне достаточно для того, чтобы сделать природный газ доступным большинству потребителей, которые не получают его из-за не решенных пока транспортных проблем.
– А существуют ли инновационные технологии, которые позволят повысить эффективность передачи энергетических ресурсов на большие расстояния?
– Пока намечены подходы к решению этой проблемы, связаны они с явлением сверхпроводимости. В последние годы были получены металлокерамические соединения, проявляющие сверхпроводящие свойства уже при температуре сжиженного природного газа (СПГ). Появляется возможность создать высокоэффективную систему магистрального транспорта СПГ с одновременной передачей больших электрических мощностей по сверхпроводящему кабелю, проложенному в трубопроводе со сжиженным метаном. Подобное решение позволит вместо газопроводов большого диаметра и традиционных линий электропередачи использовать единую сеть трубопроводов малого сечения, что резко сократит потери энергии, улучшит управляемость ее потоками и, естественно, сэкономит огромное количество металла.

Записал Михаил БУРЛЕШИН
Фото Андрея МОИСЕЕВА

Нет комментариев