Transport af naturgas

Den effektive og effektive transport af naturgas fra produktionsområder til forbrugsområder kræver et omfattende og veludbygget transportsystem. I mange tilfælde skal den naturgas, der produceres fra en bestemt boring, tilbagelægge en stor afstand for at nå frem til sit anvendelsessted. Transportsystemet for naturgas består af et komplekst net af rørledninger, der er udformet til hurtigt og effektivt at transportere naturgas fra dens oprindelse til områder med stor efterspørgsel efter naturgas. Transport af naturgas er tæt forbundet med oplagring: hvis den naturgas, der transporteres, ikke er nødvendig med det samme, kan den lagres i lagerfaciliteter til det tidspunkt, hvor der er brug for den.

Der er tre hovedtyper af rørledninger langs transportruten: indsamlingssystemet, det mellemstatslige rørledningssystem og distributionssystemet. Indsamlingssystemet består af rørledninger med lavt tryk og lille diameter, der transporterer rå naturgas fra brøndhovedet til forarbejdningsanlægget. Hvis naturgassen fra en bestemt brønd har et højt indhold af svovl og kuldioxid (surgas), skal der installeres en specialiseret samleledning til surgas. Sur gas er ætsende, og derfor skal transporten af den fra brøndhovedet til sødningsanlægget foregå med omhu. Gennemgå behandling og forarbejdning af naturgas.

Rørledninger kan karakteriseres som interstate eller intrastate. Interstate rørledninger svarer til i det interstate motorvejssystem: de transporterer naturgas på tværs af statsgrænserne, i nogle tilfælde klart på tværs af landet. Intrastate-rørledninger transporterer derimod naturgas inden for en bestemt stat. Dette afsnit vil kun dække de grundlæggende aspekter af naturgasrørledninger mellem stater, men de tekniske og driftsmæssige detaljer, der drøftes, er i det væsentlige de samme som for rørledninger inden for staten.

Interstate Natural Gas Pipelines

Interstate Natural Gas Pipelines

Kilde: National Energy Technology Laboratory, DOE

Det mellemstatslige naturgasrørledningsnet transporterer forarbejdet naturgas fra forarbejdningsanlæg i produktionsområder til de områder, der har et stort behov for naturgas, især store, tætbefolkede byområder. Som det fremgår, strækker rørledningsnettet sig over hele landet.
Interstate pipelines er “motorveje” for naturgastransport. Naturgas, der transporteres gennem interstate-rørledninger, transporteres under højt tryk i rørledningen, med et tryk på mellem 200 og 1500 pund pr. kvadrattomme (psi). Dette reducerer volumenet af den naturgas, der transporteres (med op til 600 gange), og det fremskynder naturgassen gennem rørledningen.

Dette afsnit vil dække komponenterne i det mellemstatslige rørledningssystem, konstruktionen af rørledninger samt inspektion og sikkerhed af rørledninger. For yderligere oplysninger om interstate pipelines i almindelighed kan du klikke her for at besøge webstedet for Interstate Natural Gas Association of America.

Pipelinekomponenter

Interstate pipelines består af en række komponenter, der sikrer effektiviteten og pålideligheden af et system, der leverer en så vigtig energikilde året rundt, fireogtyve timer i døgnet, og som omfatter en række forskellige komponenter.

Transmissionsrør

Rør i transit

Kilde: Duke Energy Gas Transmission Canada

Transmissionsrør kan have en diameter på mellem 6 og 48 tommer, afhængigt af deres funktion. Visse delrørsafsnit kan endda bestå af rør med en lille diameter på helt ned til 0,5 tommer i diameter. Disse rør med lille diameter anvendes dog normalt kun i opsamlings- og distributionssystemer. Hovedtransmissionsrør, som er den vigtigste rørledning i et givet system, har normalt en diameter på mellem 16 og 48 tommer. Sideordnede rørledninger, som leverer naturgas til eller fra hovedledningen, har typisk en diameter på mellem 6 og 16 tommer. De fleste større mellemstatslige rørledninger har en diameter på mellem 24 og 36 tommer. Selve rørledningen, der almindeligvis kaldes “line pipe”, består af et stærkt kulstofstålmateriale, der er konstrueret til at opfylde de standarder, der er fastsat af American Petroleum Institute (API). I modsætning hertil er nogle distributionsrør fremstillet af meget avanceret plast, fordi der er behov for fleksibilitet, alsidighed og let udskiftning.

Transmissionsrørledninger produceres i stålværker, som undertiden er specialiseret til kun at producere rørledninger. Der findes to forskellige produktionsteknikker, en til rør med lille diameter og en til rør med stor diameter. For rør med stor diameter, fra 20 til 42 tommer i diameter, fremstilles rørene af metalplader, som foldes til en rørform, hvor enderne svejses sammen til en rørsektion. Rør med lille diameter kan derimod fremstilles sømløst. Dette indebærer opvarmning af en metalstang til meget høje temperaturer og derefter udstansning af et hul hulrør gennem midten af stangen for at fremstille et hult rør. I begge tilfælde testes røret, inden det sendes fra stålværket, for at sikre, at det kan opfylde tryk- og styrkestandarderne for transport af naturgas.

Linjerør er også dækket af en specialiseret belægning for at sikre, at det ikke korroderer, når det først er placeret i jorden. Formålet med belægningen er at beskytte røret mod fugt, som forårsager korrosion og rustdannelse. Der findes en række forskellige belægningsteknikker. Tidligere blev rørledninger belagt med specialiseret kultjæreemalje. I dag beskyttes rørene ofte med en såkaldt fusionsbundet epoxy, som giver røret en markant lyseblå farve. Desuden anvendes der ofte katodisk beskyttelse, som er en teknik, hvor man lader en elektrisk strøm løbe gennem røret for at afværge korrosion og rustdannelse.

Kompressorstationer

Som nævnt er naturgas under højt tryk, når den transporteres gennem en rørledning mellem stater. For at sikre, at den naturgas, der strømmer gennem en hvilken som helst rørledning, forbliver under tryk, er det nødvendigt med jævne mellemrum at komprimere denne naturgas langs røret. Dette sker ved hjælp af kompressorstationer, der normalt er placeret med 40 til 100 kilometers mellemrum langs rørledningen. Naturgassen kommer ind i kompressorstationen, hvor den komprimeres af enten en turbine, en motor eller en motor.

En kompressorstation

Kilde: Duke Energy Gas Transmission Canada

Turbinekompressorer opnår deres energi ved at bruge en lille del af den naturgas, de komprimerer. Selve turbinen tjener til at drive en centrifugalkompressor, som indeholder en slags ventilator, der komprimerer og pumper naturgassen gennem rørledningen. Nogle kompressorstationer drives ved hjælp af en elmotor til at dreje den samme type centrifugalkompressor. Denne type kompression kræver ikke brug af noget af naturgassen fra røret, men kræver dog en pålidelig elforsyning i nærheden. Der anvendes også stempelmotorer til naturgas til at drive nogle kompressorstationer. Disse motorer ligner en meget stor bilmotor og drives af naturgas fra rørledningen. Forbrændingen af naturgassen driver stempler på ydersiden af motoren, som tjener til at komprimere naturgassen.

Ud over at komprimere naturgas indeholder kompressorstationer normalt også en eller anden form for væskeudskiller, ligesom dem, der bruges til at dehydrere naturgas under behandlingen af den. Normalt består disse separatorer af skrubbere og filtre, der opfanger eventuelle væsker eller andre uønskede partikler fra naturgassen i rørledningen. Selv om naturgas i rørledninger betragtes som “tør gas”, er det ikke ualmindeligt, at en vis mængde vand og kulbrinter kondenseres ud af gasstrømmen under transporten. Væskeudskillerne på kompressorstationer sikrer, at naturgassen i rørledningen er så ren som muligt, og filtrerer normalt gassen inden komprimering.

Målestationer

Ud over at komprimere naturgassen for at reducere dens volumen og skubbe den gennem røret, placeres der med jævne mellemrum målestationer langs mellemstatslige naturgasrørledninger. Disse stationer gør det muligt for rørledningsselskaberne at overvåge naturgassen i deres rør. Disse målestationer måler i bund og grund gasstrømmen langs rørledningen og gør det muligt for rørledningsselskaberne at “spore” naturgassen, mens den strømmer langs rørledningen. Disse målestationer anvender specialiserede målere til at måle naturgassen, mens den strømmer gennem rørledningen, uden at hindre dens bevægelse.

Ventiler

En jordventil

Kilde: Duke Energy Gas Transmission Canada

Interstatlige rørledninger omfatter et stort antal ventiler langs hele deres længde. Disse ventiler fungerer som portaler; de er normalt åbne og tillader naturgas at strømme frit, eller de kan bruges til at stoppe gasstrømmen langs en bestemt del af røret. Der er mange grunde til, at en rørledning kan have behov for at begrænse gasstrømmen i visse områder. Hvis en del af røret f.eks. skal udskiftes eller vedligeholdes, kan ventiler i begge ender af den pågældende del af røret lukkes for at give ingeniører og arbejdsmænd sikker adgang. Disse store ventiler kan placeres hver 5 til 20 miles langs rørledningen og er underlagt regulering i henhold til sikkerhedskoder.

Kontrolstationer og SCADA-systemer

Naturgasrørledningsselskaber har kunder i begge ender af rørledningen – producenterne og forarbejdningsvirksomhederne, der tilfører gas til rørledningen, og forbrugerne og de lokale gasforsyningsvirksomheder, der tager gas ud af rørledningen. For at kunne styre den naturgas, der kommer ind i rørledningen, og for at sikre, at alle kunder får deres del af gassen leveret rettidigt, er der brug for avancerede kontrolsystemer til at overvåge gassen, mens den bevæger sig gennem alle dele af et rørledningsnet, som kan være meget langstrakt. For at udføre denne opgave med at overvåge og kontrollere den naturgas, der bevæger sig gennem rørledningen, indsamler, assimilerer og administrerer centraliserede gaskontrolstationer data, der modtages fra overvågnings- og kompressorstationer langs hele røret.

Pipeline Control Station

Kilde: Duke Energy Gas Transmission Canada

De fleste af de data, der modtages af en kontrolstation, leveres af SCADA-systemer (Supervisory Control and Data Acquisition). Disse systemer er i det væsentlige sofistikerede kommunikationssystemer, der foretager målinger og indsamler data langs rørledningen (normalt i en måler- eller kompressorstation og ventiler) og sender dem til den centrale kontrolstation. Gennemstrømningshastighed gennem rørledningen, driftsstatus, tryk- og temperaturmålinger kan alle anvendes til at vurdere rørledningens tilstand på et hvilket som helst tidspunkt. Disse systemer fungerer også i realtid, hvilket betyder, at der kun er en lille forsinkelse mellem de målinger, der foretages langs rørledningen, og deres overførsel til kontrolstationen.
Dataene videresendes til en centraliseret kontrolstation, så rørledningsteknikerne til enhver tid kan vide præcis, hvad der sker langs rørledningen. Dette gør det muligt at reagere hurtigt på fejl i udstyret, lækager eller anden usædvanlig aktivitet langs rørledningen. Nogle SCADA-systemer har også mulighed for at fjernbetjene bestemt udstyr langs rørledningen, herunder kompressorstationer, så ingeniørerne i et centralt kontrolcenter straks og nemt kan justere flowhastighederne i rørledningen.

Rørledningskonstruktion

Da naturgasforbruget stiger, stiger også behovet for at have en transportinfrastruktur på plads til at dække den øgede efterspørgsel. Det betyder, at rørledningsselskaberne konstant vurderer strømmen af naturgas på tværs af USA og bygger rørledninger for at muliggøre transport af naturgas til de områder, der er underforsynede.

Opmåling af vejrettigheder

Kilde: Duke Energy Gas Transmission Canada

Anlæg af naturgasrørledninger kræver en stor del planlægning og forberedelse. Ud over den egentlige bygning af rørledningen skal der gennemføres flere tilladelses- og reguleringsprocesser. I mange tilfælde udarbejder naturgasrørledningsselskaberne, inden de påbegynder tilladelses- og jordadgangsprocesserne, en gennemførlighedsanalyse for at sikre, at der findes en acceptabel rute for rørledningen, som giver den mindste påvirkning af miljøet og den offentlige infrastruktur, der allerede er på plads.

Såfremt et rørledningsselskab opnår alle de nødvendige tilladelser og opfylder alle de lovgivningsmæssige krav, kan byggeriet af røret påbegyndes. Der foretages omfattende opmåling af den planlagte rute, både fra luften og fra land, for at sikre, at der ikke opstår overraskelser under selve monteringen af rørledningen.

Installation af en rørledning minder meget om en samlebåndsproces, hvor dele af rørledningen færdiggøres i etaper. Først ryddes rørledningens bane for alle flytbare hindringer, herunder træer, kampesten, buske og alt andet, der kan hindre konstruktionen. Når rørledningens vej er blevet ryddet tilstrækkeligt til, at entreprenørmateriel kan få adgang, lægges rørsektioner ud langs den planlagte vej, en proces, der kaldes “stringing” af rørene. Disse rørsektioner er normalt fra 40 til 80 fod lange og er specifikke for deres destination. Det vil sige, at visse områder har forskellige krav til belægningsmateriale og rørtykkelse.

‘Stringing’ the Pipe

Kilde: Duke Energy Gas Transmission Canada

Når røret er på plads, graves der grøfter ved siden af det udlagte rør. Disse grøfter er typisk fem til seks fod dybe, da bestemmelserne kræver, at røret skal ligge mindst 30 tommer under overfladen. I visse områder, herunder vejkrydsninger og vandområder, bliver røret dog begravet endnu dybere. Når grøfterne er gravet, monteres og profileres røret. Dette indebærer, at rørsektionerne svejses sammen til én sammenhængende rørledning og om nødvendigt bøjes en smule, så de passer til rørledningens kontur. Rørenderne påføres belægning i enderne af rørene. Den belægning, der påføres på et belægningsværk, lader typisk rørenderne være rene, så de ikke forstyrrer svejsningen. Til sidst inspiceres hele rørets belægning for at sikre, at den er fri for fejl.

Når røret er svejset, bukket, belagt og inspiceret, kan det sænkes ned i de tidligere udgravede grøfter. Dette sker med specialiseret entreprenørmateriel, der virker til at løfte røret på en jævn måde og sænke det ned i grøften. Når renden er sænket ned i jorden, fyldes den omhyggeligt op for at sikre, at røret og dets belægning bevarer deres integritet. Det sidste trin i rørledningskonstruktionen er den hydrostatiske test. Denne består i at lade vand løbe gennem hele rørets længde ved et tryk, der er højere end det tryk, der er nødvendigt for naturgastransporten. Dette tjener som en test for at sikre, at rørledningen er stærk nok og uden lækager eller sprækker, inden naturgas pumpes gennem rørledningen.

Sænkning af rør

Kilde: Duke Energy Gas Transmission Canada

Lægning af rør over vandløb eller floder kan udføres på en af to måder. Åben krydsning indebærer, at man graver grøfter på flodens bund for at huse røret. Når dette gøres, er selve røret normalt forsynet med et betonkappe, som både sikrer, at røret forbliver på bunden af floden og tilføjer en ekstra beskyttende belægning for at forhindre eventuelle naturgaslækager i vandet. Alternativt kan der anvendes en form for retningsbestemt boring, hvor der bores en “tunnel” under floden, som røret kan føres igennem. De samme teknikker anvendes til vejkrydsninger – enten udgraves en åben grøft på tværs af vejen og erstattes, når røret er installeret, eller der kan bores en tunnel under vejen.

Når rørledningen er blevet installeret og dækket, gøres der en omfattende indsats for at genskabe rørledningens sti til sin oprindelige tilstand eller for at afbøde eventuelle miljøpåvirkninger eller andre påvirkninger, der måtte være opstået under byggeprocessen. Disse tiltag omfatter ofte udskiftning af muldjord, hegn, kunstvandingskanaler og alt andet, der kan være blevet fjernet eller forstyrret under byggeprocessen. Du kan få flere oplysninger om anlæg af naturgasrørledninger på webstedet for Interstate Natural Gas Association of America.

Pipeline Inspection and Safety

Pig – Pipeline Inspection Tool

Kilde: Duke Energy Gas Transmission Canada

For at sikre en effektiv og sikker drift af det omfattende net af naturgasrørledninger inspicerer rørledningsvirksomhederne rutinemæssigt deres rørledninger for korrosion og defekter. Dette sker ved hjælp af sofistikeret udstyr, der er kendt som “intelligente grise”. Smart pigs er intelligente robotanordninger, der drives ned i rørledninger for at vurdere rørets indre. Smart pigs kan teste rørtykkelse og rundhed, kontrollere for tegn på korrosion, opdage små lækager og enhver anden defekt langs rørledningens indre, som enten kan hindre gasstrømmen eller udgøre en potentiel sikkerhedsrisiko for driften af rørledningen. At sende en intelligent gris ned i en rørledning er passende nok kendt som “pigging” af rørledningen.

Ud over inspektion med intelligente grise er der en række sikkerhedsforanstaltninger og procedurer på plads for at minimere risikoen for ulykker. Faktisk er transport af naturgas en af de sikreste måder at transportere energi på, hovedsagelig på grund af det faktum, at infrastrukturen er fast og nedgravet under jorden. Ifølge Department of Transportation (DOT) er rørledninger den sikreste metode til transport af olie og naturgas. Mens der er over 100 dødsfald om året i forbindelse med elektriske transmissionsledninger, var der ifølge DOT’s Office of Pipeline Safety i 2009 0 dødsfald i forbindelse med transmissionsrørledninger og 10 dødsfald i forbindelse med distributionssystemer. Hvis du vil vide mere om sikkerhed i forbindelse med rørledninger, kan du besøge DOT’s Office of Pipeline Safety.

Et par af de sikkerhedsforanstaltninger, der er forbundet med naturgasledninger, omfatter:

• Luftpatruljer – Fly anvendes til at sikre, at der ikke foregår byggeaktiviteter for tæt på rørledningens rute, især i boligområder. Uautoriseret byggeri og gravearbejde er den primære trussel mod rørledningernes sikkerhed ifølge INGAA
• Lækagesporing – Udstyr til sporing af naturgas anvendes jævnligt af rørledningspersonalet på overfladen for at kontrollere, om der er lækager. Dette er især vigtigt i områder, hvor naturgassen ikke er lugtfri.
• Rørledningsmarkeringer – Skilte på overfladen over naturgasrørledninger viser offentligheden tilstedeværelsen af underjordiske rørledninger for at mindske risikoen for forstyrrelser af rørledningerne.
• Gasprøver – Rutinemæssig prøvetagning af naturgassen i rørledningerne sikrer dens kvalitet og kan også indikere korrosion af rørledningens indre eller tilførsel af forurenende stoffer.
• Forebyggende vedligeholdelse – Dette indebærer afprøvning af ventiler og fjernelse af overfladehindringer for inspektion af rørledninger.
• Nødberedskab – Rørledningsselskaber har omfattende nødberedskabshold, der træner til at tage højde for muligheden af en lang række potentielle ulykker og nødsituationer.
• One Call Program – Alle 50 stater har indført et såkaldt “one call”-program, som giver gravemaskiner, byggehold og alle, der er interesserede i at grave i jorden omkring en rørledning, et enkelt telefonnummer, der kan ringes op, når der planlægges graveaktiviteter. Dette opkald alarmerer rørledningsselskabet, som kan markere området eller endda sende repræsentanter for at overvåge gravearbejdet. Det nationale 3-cifrede nummer for et opkald er “811”.”

Mens store mellemstatslige naturgasrørledninger transporterer naturgas fra forarbejdningsområderne til forbrugsområderne og kan betjene store engrosbrugere som f.eks. industri- eller elproduktionskunder direkte, er det distributionssystemet, der rent faktisk leverer naturgas til de fleste detailkunder, herunder private naturgasbrugere.