ГАЗОТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к газовой промышленности и может быть использована в газотранспортных системах, оснащенных подземным хранилищем газа.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является газотранспортная система, включающая в себя магистральный газопровод, подземное хранилище газа и компрессорную станцию, с помощью которой происходит нагнетание газа в подземное хранилище (RU 2175382 С2, МПК E21B 43/16, B65G 5/00, опубл. 27.10.2001)
Известная газотранспортная система наряду с преимуществами имеет ряд недостатков, таких как:
- снижение КПД компрессорной станции в случае отбора газа при значительном снижении давления в пласте подземного хранилища газа;
- значительный расход газа на собственные технологические нужды (топливный, пусковой и импульсный газ).
Указанные недостатки снижают эффективность работы подземного хранилища газа (далее в тексте - ПХГ), а соответственно - газотранспортной системы в целом.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение эффективности работы газотранспортной системы и обеспечение ее бесперебойной работы в случае значительного превышения давления в магистральном газопроводе над давлением в пласте подземного хранилища газа.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в газотранспортной системе, включающей в себя магистральный газопровод, подземное хранилище газа и компрессорную станцию с нагнетателями, согласно полезной модели нагнетатели компрессорной станции представляют собой газоперекачивающие агрегаты, первая группа которых оснащена компрессорами объемного типа с электроприводами, а вторая группа - компрессорами с газотурбинным приводом, первая и вторая группа газоперекачивающих агрегатов оснащены также соответственно первым всасывающим и первым нагнетательным газопроводами, а также вторым всасывающим и вторым нагнетательным газопроводами, при этом компрессорная станция через указанные первый и второй всасывающие газопроводы и первый нагнетательный газопровод сообщена с магистральным газопроводом, подземное хранилище газа сообщено с газопроводами подачи газа в подземное хранилище и отбора газа из подземного хранилища, причем указанный газопровод подачи газа имеет два входа, один из которых сообщен со вторым нагнетательным газопроводом, а другой - с магистральным газопроводом, а газопровод отбора газа из подземного хранилища сообщен с первым всасывающим газопроводом и с выходом трубопровода, вход которого соединен с магистральным газопроводом.
Следует отметить, что традиционно в летний период осуществляют закачку газа в ПХГ, а в зимний период - его отбор из ПХГ. В практике эксплуатации ПХГ в основном применяют компрессорный способ закачки газа и бескомпрессорный его отбор из ПХГ. Предлагаемая полезная модель позволяет реализовывать компрессорный и бескомпрессорный режимы, как при закачке, так и при отборе, причем, одновременно или поочередно.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором в качестве примера показана принципиальная схема заявленной газотранспортной системы.
Газотранспортная система включает в себя магистральный газопровод 1, подземное хранилище газа 2 и компрессорную станцию, оснащенную нагнетателями. Нагнетатели компрессорной станции представляют собой по меньшей мере две группы газоперекачивающих агрегатов (далее в тексте - ГПА): первая группа ГПА (3, 3') оснащена компрессорами 4, 4' объемного типа (поршневыми или винтовыми) с электроприводами 5, 5', при этом ГПА 3 и ГПА 3' через электрокабели 6, 6' подключены к автономным электроисточникам 7, 7'; вторая (резервная) группа ГПА (8) оснащена по меньшей мере одним компрессором 9 с газотурбинным приводом 10. Первая и вторая группа ГПА 3, ГПА 3', ГПА 8 оснащены следующими газопроводами: первым всасывающим газопроводом 11, оснащенным запорными элементами 12, 13, 14, вторым всасывающим газопроводом 15, оснащенным запорным элементом 16, первым нагнетательным газопроводом 17, оснащенным запорными элементами 18, 19 и вторым нагнетательным газопроводом 20, оснащенным запорными элементами 21, 22. Первый нагнетательный газопровод 17 через трубопровод 23, оснащенный запорным элементом 24, сообщен с магистральным газопроводом 1. Второй нагнетательный газопровод 20 имеет два входа, один из которых сообщен с компрессором ГПА 8, а другой - с первым нагнетательным газопроводом 17, а выход нагнетательного газопровода 20 сообщен с первым входом газопровода 25 подачи газа в ПХГ 2. При этом второй вход газопровода 25 подачи газа в подземное хранилище 2 сообщен с магистральным газопроводом 1. Газопровод 25 со стороны указанного второго своего входа оснащен запорным элементом 26 и сообщен с ПХГ 2 посредством, например, трубопроводов, через которые осуществляется закачка газа в нагнетательные скважины 27 ПХГ 2. Помимо газопровода 25 подачи газа, ПХГ 2 через эксплуатационные скважины 28 и, например, сообщенные с ними трубопроводы соединено с газопроводом 29 отбора газа из подземного хранилища 2. Газопровод 29 соединен с выходом трубопровода 30, сообщенного своим входом с магистральным газопроводом 1 и оснащенного запорным элементом 31. Кроме того, газопровод 29 оснащен запорным элементом 32 и своим выходом соединен с входом первого всасывающего газопровода 11. Все запорные устройства, которыми оснащены указанные выше газопроводы, рассчитаны на соответствующие расход и давление газа.
Заявленная газотранспортная система работает следующим образом.
При компрессорной закачке газа в ПХГ 2 газ подают из магистрального газопровода 1 по первому всасывающему газопроводу 11 через открытые запорные элементы 12, 13 и 14 на прием поршневых компрессоров 4, 4' объемного типа, например винтовых или поршневых, с электроприводами 5, 5', а, при необходимости газ подают через открытый запорный элемент 16, по второму всасывающему газопроводу 15 - на прием компрессора 9 с газотурбинным приводом 10, входящих в состав так называемого резервного ГПА 8. Далее, с помощью компрессоров 4, 4' объемного типа и/или компрессора 9, через открытые запорные элементы 18, 19 22, 21, по нагнетательным газопроводам 17 и 20 газ закачивают в газопровод 25 подачи газа в ПХГ 2, откуда газ, например, по трубопроводам попадает в нагнетательные скважины 27 ПХГ 2. Компрессорную закачку газа в ПХГ 2 начинают, как правило, в том случае, когда давление в его пласте сравнительно высокое, но ниже давления в магистральном трубопроводе 1. В случае, если давление в магистральном газопроводе 1 существенно превышает давление в пласте ПХГ 2, закачку газа в ПХГ 2 начинают вначале непосредственно из магистрального газопровода 1 по газопроводу 25 подачи газа в ПХГ 2 через открытый запорный элемент 26, то есть с помощью так называемой бескомпрессорной закачки газа, и лишь по окончании такой закачки газа осуществляют при необходимости и целесообразности переход на компрессорную закачку.
В случае если давление в пласте выше, чем в магистральном газопроводе 1, отбор газа из эксплуатационных скважин 28 ПХГ 2, как правило, ведут бескомпрессорным способом по газопроводу 29 отбора газа из ПХГ 2, при этом запорный элемент 31, установленный на трубопроводе 30, вход которого соединен с магистральным газопроводом 1, открывают, а запорный элемент 32 на выходе газопровода 29 закрывают.
По окончании бескомпрессорного отбора газа из ПХГ 2 и, добившись тем самым снижения давления в пласте подземного хранилища 2 до значения, близкого к давлению в магистральном газопроводе 1, в случае необходимости отбора дополнительного объема газа, переходят к компрессорному способу отбора газа их ПХГ 2 с помощью ГПА 3, 3', то есть при работе компрессоров 4, 4' объемного типа. При этом запорные элементы 12, 16, 26, 31 закрывают, а запорные элементы 32, 13 и 14 - открывают, в результате чего газ из эксплуатационных скважин 28 под невысоким давлением подается из ПХГ 2 вначале в газопровод 29 отбора газа, а затем - в первый всасывающий газопровод 11 и идет на прием компрессоров 4, 4'. После этого открывают запорные элементы 18, 19, 24 и, при условии закрытия запорного элемента 22, нагнетают газ по первому нагнетательному газопроводу 17 и газопроводу 23 в магистральный газопровод 1. К такому же приему прибегают и во внештатных ситуациях в течение краткосрочного периода (до 1 месяца) независимо от давления газа в пласте ПХГ 2, когда возникает необходимость увеличения поставки газа потребителю, чего достичь при бескомпрессорном способе отбора газа по известным причинам не представляется возможным.
ГПА 8 работает в периодическом режиме и используется для регулирования производительности компрессорной станции, а также для дополнительной подачи газа в ПХГ 2 при отказах и ремонтах ГПА 3, 3', в том числе при их остановках и при проведении профилактических и других работ в случае возникновения нештатных ситуаций.
Предлагаемая полезная модель применима также и для ПХГ, у которых закачку и отбор газа осуществляют через одни и те же скважины, то есть скважины не разделены на нагнетательные и эксплуатационные, а по существу являются эксплуатационно-нагнетательными.
Реализация предлагаемой полезной модели позволяет повысить эффективность работы газотранспортной системы несколькими способами:
- за счет использования в газоперекачивающих агрегатах компрессоров объемного типа (поршневых или винтовых) с электроприводами, а также компрессоров с газотурбинными двигателями, что позволяет осуществлять закачку и отбор газа компрессорным способом в случае высокого давления в пласте подземного хранилища газа, но не выше давления в магистральном газопроводе;
- за счет взаимосвязи газопроводов, связанных с ГПА, и газопроводов, связанных непосредственно с магистральным газопроводом, что позволяет осуществлять как бескомпрессорную закачку газа в ПХГ и отбор газа из ПХГ в случае когда давление в магистральном газопроводе значительно превышает давление в пласте ПХГ, а также последовательно компрессорную и бескомпрессорную закачку и отбор газа в случае если давление в пласте ПХГ значительно превышает давление в магистральном газопроводе.
Кроме того, заявленная полезная модель позволяет обеспечить дополнительные поставки газа, в том числе в периоды аномально холодных зим и при нештатных ситуациях.