Transportul gazelor naturale

Transportul eficient și eficace al gazelor naturale din regiunile de producție către regiunile de consum necesită un sistem de transport extins și elaborat. În multe cazuri, gazele naturale produse dintr-o anumită sondă vor trebui să parcurgă o distanță mare pentru a ajunge la locul de utilizare. Sistemul de transport al gazelor naturale constă într-o rețea complexă de conducte, concepută pentru a transporta rapid și eficient gazele naturale de la origine până în zonele cu cerere mare de gaze naturale. Transportul gazelor naturale este strâns legat de depozitarea acestora: în cazul în care gazele naturale transportate nu sunt necesare imediat, acestea pot fi depozitate în instalații de depozitare pentru atunci când vor fi necesare.

Există trei tipuri majore de conducte de-a lungul traseului de transport: sistemul de colectare, sistemul de conducte interstatale și sistemul de distribuție. Sistemul de colectare este format din conducte de joasă presiune, cu diametru mic, care transportă gazele naturale brute de la capul de sondă până la uzina de prelucrare. În cazul în care gazele naturale de la o anumită sondă au un conținut ridicat de sulf și dioxid de carbon (gaze acide), trebuie instalată o conductă specializată de colectare a gazelor acide. Gazul acid este coroziv, astfel că transportul acestuia de la capul de sondă la instalația de îndulcire trebuie să se facă cu atenție. Treceți în revistă tratarea și prelucrarea gazelor naturale.

Conductele pot fi caracterizate ca fiind interstatale sau intrastatale. Conductele interstatale sunt similare celor din sistemul de autostrăzi interstatale: acestea transportă gazele naturale peste granițele statelor, în unele cazuri chiar peste tot în țară. Gazoductele intrastatale, pe de altă parte, transportă gaze naturale în interiorul unui anumit stat. Această secțiune va acoperi doar elementele fundamentale ale conductelor de gaze naturale interstatale, însă detaliile tehnice și operaționale discutate sunt, în esență, aceleași pentru conductele intrastatale.

Conducte de gaze naturale interstatale

Conducte de gaze naturale interstatale

Sursa: National Energy Technology Laboratory, DOE

Rețeaua interstatală de conducte de gaze naturale transportă gazele naturale procesate de la uzinele de prelucrare din regiunile producătoare către zonele cu nevoi mari de gaze naturale, în special zonele urbane mari și populate. După cum se poate observa, rețeaua de conducte se întinde de-a lungul întregii țări.
Conductele interstatale sunt „autostrăzile” transportului de gaze naturale. Gazele naturale care sunt transportate prin conductele interstatale călătoresc la presiune ridicată în conductă, la presiuni cuprinse între 200 și 1500 de lire pe inch pătrat (psi). Acest lucru reduce volumul gazelor naturale transportate (de până la 600 de ori), precum și propulsarea gazelor naturale prin conducte.

Această secțiune va acoperi componentele sistemului de conducte interstatale, construcția conductelor, precum și inspecția și siguranța conductelor. Pentru mai multe informații despre conductele interstatale în general, faceți clic aici pentru a vizita site-ul web al Interstate Natural Gas Association of America.

Componente ale conductelor

Conductele interstatale constau dintr-o serie de componente care asigură eficiența și fiabilitatea unui sistem care livrează o sursă de energie atât de importantă pe tot parcursul anului, douăzeci și patru de ore pe zi, și care include o serie de componente diferite.

Conducte de transport

Conducte în tranzit

Sursa: Duke Energy Gas Transmission Canada

Țevile de transport pot măsura între 6 și 48 de centimetri în diametru, în funcție de funcția lor. Anumite secțiuni de conducte componente pot fi formate chiar din țevi cu diametrul mic, de doar 0,5 inci. Cu toate acestea, această țeavă cu diametru mic este utilizată de obicei doar în sistemele de colectare și distribuție. Conductele principale de transport, care reprezintă conducta principală într-un anumit sistem, au de obicei un diametru cuprins între 16 și 48 de inci. Conductele laterale, care livrează gaze naturale către sau de la conducta principală, au de obicei un diametru cuprins între 6 și 16 inci. Majoritatea conductelor interstatale majore au un diametru cuprins între 24 și 36 de inci. Conducta propriu-zisă, denumită în mod obișnuit „țeavă de linie”, este formată dintr-un material rezistent din oțel carbon, proiectat pentru a respecta standardele stabilite de Institutul American de Petrol (API). În schimb, unele conducte de distribuție sunt fabricate din plastic foarte avansat, din cauza necesității de flexibilitate, versatilitate și ușurinței de înlocuire.

Conductele de transport sunt produse în oțelării, care uneori sunt specializate pentru a produce numai conducte. Există două tehnici de producție diferite, una pentru conductele de diametru mic și una pentru conductele de diametru mare. Pentru țevile cu diametrul mare, cu diametrul cuprins între 20 și 42 de inci, țevile sunt produse din foi de metal care sunt pliate în formă de tub, iar capetele sunt sudate împreună pentru a forma o secțiune de țeavă. Țevile cu diametru mic, pe de altă parte, pot fi produse fără sudură. Acest lucru implică încălzirea unei bare de metal la temperaturi foarte ridicate, apoi perforarea unei găuri prin mijlocul barei pentru a produce un tub gol. În ambele cazuri, țeava este testată înainte de a fi expediată de la oțelărie, pentru a se asigura că poate îndeplini standardele de presiune și rezistență pentru transportul gazelor naturale.

Țeava de conductă este, de asemenea, acoperită cu un strat specializat pentru a se asigura că nu se corodează odată ce este plasată în pământ. Scopul acoperirii este de a proteja conducta de umiditate, care provoacă coroziune și rugină. Există o serie de tehnici de acoperire diferite. În trecut, conductele erau acoperite cu smalț specializat din gudron de cărbune. Astăzi, conductele sunt adesea protejate cu ceea ce este cunoscut sub numele de epoxid de fuziune, care conferă conductei o culoare albastru deschis vizibilă. În plus, se folosește adesea protecția catodică; care este o tehnică de trecere a unui curent electric prin țeavă pentru a îndepărta coroziunea și rugina.

Stații de comprimare

După cum am menționat, gazele naturale sunt foarte presurizate în timp ce călătoresc printr-o conductă interstatală. Pentru a se asigura că gazul natural care circulă prin orice conductă rămâne presurizat, este necesară comprimarea periodică a acestui gaz natural de-a lungul conductei. Acest lucru se realizează prin intermediul stațiilor de comprimare, plasate de obicei la intervale de 40 până la 100 de mile de-a lungul conductei. Gazul natural intră în stația de comprimare, unde este comprimat fie de o turbină, fie de un motor sau de un utilaj.

O stație de comprimare

Sursa: Duke Energy Gas Transmission Canada

Compresoarele cu turbină își obțin energia consumând o mică parte din gazele naturale pe care le comprimă. Turbina în sine servește pentru a acționa un compresor centrifugal, care conține un tip de ventilator care comprimă și pompează gazul natural prin conductă. Unele stații de comprimare funcționează cu ajutorul unui motor electric pentru a acționa același tip de compresor centrifugal. Acest tip de compresie nu necesită utilizarea gazului natural din conductă, însă necesită o sursă fiabilă de energie electrică în apropiere. Motoarele cu piston cu gaz natural sunt, de asemenea, utilizate pentru a alimenta unele stații de comprimare. Aceste motoare seamănă cu un motor de automobil foarte mare și sunt alimentate de gazul natural din conductă. Arderea gazului natural alimentează pistoanele din exteriorul motorului, care are rolul de a comprima gazul natural.

Pe lângă comprimarea gazului natural, stațiile de comprimare conțin, de obicei, și un anumit tip de separator de lichide, la fel ca cele folosite pentru deshidratarea gazului natural în timpul procesării sale. De obicei, aceste separatoare constau din epuratoare și filtre care captează orice lichide sau alte particule nedorite din gazele naturale din conducte. Deși gazele naturale din conducte sunt considerate gaze „uscate”, nu este neobișnuit ca o anumită cantitate de apă și hidrocarburi să se condenseze din fluxul de gaze în timpul tranzitului. Separatoarele de lichide de la stațiile de comprimare se asigură că gazul natural din conductă este cât mai pur posibil și, de obicei, filtrează gazul înainte de comprimare.

Stații de măsurare

În plus față de comprimarea gazului natural pentru a-i reduce volumul și a-l împinge prin conductă, stațiile de măsurare sunt amplasate periodic de-a lungul conductelor de gaze naturale interstatale. Aceste stații permit companiilor de gazoducte să monitorizeze gazele naturale din conductele lor. În esență, aceste stații de măsurare măsoară fluxul de gaz de-a lungul conductei și permit companiilor de gazoducte să „urmărească” gazele naturale pe măsură ce acestea curg de-a lungul conductei. Aceste stații de măsurare folosesc contoare specializate pentru a măsura gazele naturale pe măsură ce acestea curg prin conductă, fără a împiedica mișcarea lor.

Valve

O supapă la sol

Sursa:

Sursa:

Sursa:

Conductele interstatale includ un număr mare de supape pe întreaga lor lungime. Aceste supape funcționează ca niște porți de acces; ele sunt de obicei deschise și permit gazului natural să curgă liber, sau pot fi folosite pentru a opri fluxul de gaz de-a lungul unei anumite secțiuni de conductă. Există multe motive pentru care o conductă poate fi nevoită să restricționeze fluxul de gaz în anumite zone. De exemplu, dacă o secțiune de conductă necesită înlocuire sau întreținere, supapele de la ambele capete ale acelei secțiuni de conductă pot fi închise pentru a permite accesul în siguranță al inginerilor și al echipelor de lucru. Aceste supape mari pot fi amplasate la fiecare 5 până la 20 de mile de-a lungul conductei și sunt supuse reglementărilor codurilor de siguranță.

Stații de control și sisteme SCADA

Companii de conducte de gaze naturale au clienți la ambele capete ale conductei – producătorii și procesatorii care introduc gazul în conductă și consumatorii și utilitățile locale de gaze care preiau gazul din conductă. Pentru a gestiona gazele naturale care intră în conductă și pentru a se asigura că toți clienții primesc la timp porțiunea lor de gaz, sunt necesare sisteme de control sofisticate pentru a monitoriza gazul pe măsură ce trece prin toate secțiunile unei rețele de conducte care poate fi foarte lungă. Pentru a îndeplini această sarcină de monitorizare și control al gazului natural care se deplasează prin conducte, stațiile centralizate de control al gazului colectează, asimilează și gestionează datele primite de la stațiile de monitorizare și de compresoare de-a lungul întregii conducte.

Stația de control a conductei

Sursa: Duke Energy Gas Transmission Canada

Majoritatea datelor care sunt primite de o stație de control sunt furnizate de sistemele SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Aceste sisteme sunt, în esență, sisteme de comunicații sofisticate care efectuează măsurători și colectează date de-a lungul conductei (de obicei într-o stație de măsurare sau de comprimare și în supape) și le transmit la stația de control centralizată. Debitul prin conductă, starea de funcționare, presiunea și citirile de temperatură pot fi toate utilizate pentru a evalua starea conductei la un moment dat. Aceste sisteme funcționează, de asemenea, în timp real, ceea ce înseamnă că există un decalaj mic între măsurătorile efectuate de-a lungul conductei și transmiterea lor la stația de control.
Datele sunt transmise la o stație de control centralizată, permițând inginerilor de conducte să știe exact ce se întâmplă de-a lungul conductei în orice moment. Acest lucru permite reacții rapide la defecțiuni ale echipamentelor, scurgeri sau orice altă activitate neobișnuită de-a lungul conductei. Unele sisteme SCADA încorporează, de asemenea, capacitatea de a opera de la distanță anumite echipamente de-a lungul conductei, inclusiv stații de comprimare, permițând inginerilor dintr-un centru de control centralizat să ajusteze imediat și cu ușurință debitele în conductă.

Construcția de conducte

Ca urmare a creșterii utilizării gazelor naturale, crește și necesitatea de a avea o infrastructură de transport pentru a satisface cererea crescută. Acest lucru înseamnă că societățile de gazoducte evaluează în mod constant fluxul de gaze naturale pe teritoriul SUA și construiesc conducte pentru a permite transportul gazelor naturale în acele zone care nu sunt deservite suficient.

Surveying the Right-of-Way

Sursa: Sursa: Duke Energy Gas Transmission Canada

Construcția conductelor de gaze naturale necesită o mare cantitate de planificare și pregătire. Pe lângă construcția efectivă a conductei, trebuie finalizate mai multe procese de autorizare și de reglementare. În multe cazuri, înainte de a începe procesele de autorizare și de acces la terenuri, companiile de conducte de gaze naturale pregătesc o analiză de fezabilitate pentru a se asigura că există un traseu acceptabil pentru conductă, care oferă cel mai mic impact asupra mediului și a infrastructurii publice deja existente.

După ce o companie de conducte obține toate autorizațiile necesare și îndeplinește toate cerințele de reglementare, construcția conductei poate începe. Se efectuează măsurători extinse ale traseului preconizat, atât aeriene, cât și terestre, pentru a se asigura că nu apar surprize în timpul asamblării efective a conductei.

Instalarea unei conducte se aseamănă foarte mult cu un proces de linie de asamblare, cu secțiuni ale conductei care sunt finalizate în etape. În primul rând, calea conductei este curățată de toate impedimentele detașabile, inclusiv copaci, bolovani, tufișuri și orice altceva care ar putea împiedica construcția. Odată ce traseul conductei a fost curățat suficient de mult pentru a permite accesul echipamentelor de construcție, secțiunile de conducte sunt așezate de-a lungul traseului prevăzut, un proces numit „înșiruire” a conductei. Aceste secțiuni de țeavă au de obicei o lungime cuprinsă între 40 și 80 de picioare și sunt specifice destinației lor. Adică, anumite zone au cerințe diferite pentru materialul de acoperire și grosimea țevilor.

‘Stringing’ the Pipe

Sursa: Duke Energy Gas Transmission Canada

După ce conducta este la locul ei, se sapă șanțuri de-a lungul conductei așezate. Aceste șanțuri au, de obicei, o adâncime de cinci până la șase picioare, deoarece reglementările impun ca țeava să se afle la cel puțin 30 de centimetri sub suprafață. Cu toate acestea, în anumite zone, inclusiv la trecerile de drumuri și corpuri de apă, conducta este îngropată și mai adânc. După ce șanțurile sunt săpate, conducta este asamblată și conturată. Acest lucru include sudarea secțiunilor de țeavă împreună într-o singură conductă continuă și îndoirea ușoară a acesteia, dacă este necesar, pentru a se potrivi cu conturul traseului conductei. La capetele țevilor se aplică un strat de acoperire. Acoperirea aplicată la o fabrică de acoperire lasă, de obicei, capetele țevilor curate, pentru a nu interfera cu sudarea. În cele din urmă, întregul strat de acoperire al conductei este inspectat pentru a se asigura că nu prezintă defecte.

După ce conducta este sudată, îndoită, acoperită și inspectată, aceasta poate fi coborâtă în șanțurile săpate anterior. Acest lucru se face cu ajutorul unor echipamente de construcții specializate care acționează pentru a ridica conducta la nivel și a o coborî în șanț. Odată coborâtă în pământ, șanțul este umplut cu grijă, pentru a se asigura că țeava și învelișul acesteia își păstrează integritatea. Ultima etapă în construcția conductei este testul hidrostatic. Acesta constă în trecerea apei, la presiuni mai mari decât cele care vor fi necesare pentru transportul gazelor naturale, pe toată lungimea conductei. Acest lucru servește ca un test pentru a se asigura că conducta este suficient de rezistentă și lipsită de scurgeri sau fisuri, înainte ca gazul natural să fie pompat prin conductă.

Lovirea conductei

Sursa: Sursa: Duke Energy Gas Transmission Canada

Plasarea conductei peste cursuri de apă sau râuri poate fi realizată în două moduri. Traversarea prin tăieturi deschise presupune săparea de șanțuri pe fundul râului pentru a adăposti conducta. Atunci când se face acest lucru, conducta însăși este de obicei prevăzută cu un înveliș de beton, care asigură atât menținerea conductei pe fundul râului, cât și adăugarea unui strat suplimentar de protecție pentru a preveni orice scurgere de gaze naturale în apă. Alternativ, se poate folosi o formă de foraj direcțional, în care se sapă un „tunel” sub râu prin care poate fi trecută conducta. Aceleași tehnici sunt folosite pentru traversarea drumurilor – fie se sapă un șanț deschis peste drum și se înlocuiește odată ce conducta este instalată, fie se poate fora un tunel pe sub drum.

După ce conducta a fost instalată și acoperită, se depun eforturi ample pentru a readuce traseul conductei la starea inițială sau pentru a atenua orice impact asupra mediului sau de altă natură care ar fi putut apărea în timpul procesului de construcție. Aceste măsuri includ adesea înlocuirea solului vegetal, a gardurilor, a canalelor de irigații și a oricărui alt lucru care ar fi putut fi îndepărtat sau deranjat în timpul procesului de construcție. Pentru mai multe informații despre construcția conductelor de gaze naturale, vizitați site-ul web alInterstate Natural Gas Association of America.

Inspecție și siguranță a conductelor

Pig – Instrumentul de inspecție a conductelor

Sursa: Duke Energy Gas Transmission Canada

Pentru a asigura funcționarea eficientă și sigură a rețelei extinse de conducte de gaze naturale, companiile de gazoducte își inspectează în mod curent conductele pentru a detecta coroziunea și defectele. Acest lucru se face prin utilizarea unor echipamente sofisticate cunoscute sub numele de „porci inteligenți”. „Smart pigs” sunt dispozitive robotizate inteligente care sunt propulsate în conducte pentru a evalua interiorul conductei. Porcii inteligenți pot testa grosimea și rotunjimea țevilor, pot verifica semnele de coroziune, pot detecta scurgeri minuscule și orice alt defect de-a lungul interiorului conductei care ar putea fie să împiedice fluxul de gaz, fie să reprezinte un potențial risc de siguranță pentru funcționarea conductei. Trimiterea unui porc inteligent în josul unei conducte este cunoscută în mod corespunzător sub denumirea de „pigging” al conductei.

În plus față de inspecția cu porci inteligenți, există o serie de măsuri de precauție și proceduri de siguranță pentru a minimiza riscul de accidente. De fapt, transportul gazelor naturale este una dintre cele mai sigure modalități de transport al energiei, în principal datorită faptului că infrastructura este fixă și îngropată sub pământ. Potrivit Departamentului de Transport (DOT), conductele sunt cea mai sigură metodă de transport al petrolului și gazelor naturale. În timp ce peste 100 de decese pe an sunt asociate liniilor de transmisie electrică, conform Biroului pentru siguranța conductelor din cadrul Departamentului pentru Transporturi, în 2009 au fost înregistrate 0 decese asociate conductelor de transmisie și 10 decese asociate sistemelor de distribuție. Pentru a afla mai multe despre siguranța conductelor, vizitați DOT’s Office of Pipeline Safety.

Câteva dintre măsurile de siguranță asociate cu conductele de gaze naturale includ:

• Patrule aeriene – Se folosesc avioane pentru a se asigura că nu au loc activități de construcție prea aproape de traseul conductei, în special în zonele rezidențiale. Construcțiile și săpăturile neautorizate reprezintă principala amenințare la adresa siguranței conductelor, potrivit INGAA
• Detectarea scurgerilor – Echipamentul de detectare a gazelor naturale este utilizat periodic de către personalul conductei la suprafață pentru a verifica dacă există scurgeri. Acest lucru este deosebit de important în zonele în care gazele naturale nu sunt odorizate.
• Indicatoare de conducte – Semnele amplasate la suprafață deasupra conductelor de gaze naturale indică publicului prezența conductelor subterane, pentru a reduce șansele de interferență cu conducta.
• Prelevarea de probe de gaz – Prelevarea de rutină a probelor de gaze naturale din conducte asigură calitatea acestora și poate indica, de asemenea, coroziunea interiorului conductei sau afluxul de contaminanți.
• Întreținerea preventivă – Aceasta implică testarea supapelor și îndepărtarea impedimentelor de suprafață pentru inspectarea conductelor.
• Intervenția în caz de urgență – Companiile de conducte au echipe extinse de intervenție în caz de urgență care se antrenează pentru posibilitatea unei game largi de accidente și urgențe potențiale.
• Programul „un singur apel” – Toate cele 50 de state au instituit ceea ce este cunoscut sub numele de programul „un singur apel”, care oferă excavatorilor, echipelor de construcții și oricărei persoane interesate să sape în sol în jurul unei conducte un singur număr de telefon care poate fi apelat atunci când este planificată orice activitate de excavare. Acest apel alertează compania de conducte, care poate semnaliza zona sau chiar trimite reprezentanți pentru a monitoriza săpăturile. Numărul național de 3 cifre pentru un singur apel este „811.”

În timp ce marile conducte de gaze naturale interstatale transportă gazele naturale din regiunile de procesare către regiunile de consum și pot deservi direct marii utilizatori angro, cum ar fi clienții industriali sau de producere a energiei electrice, sistemul de distribuție este cel care livrează de fapt gazele naturale către majoritatea clienților cu amănuntul, inclusiv către utilizatorii rezidențiali de gaze naturale.