CC BY
46
УДК 625.691
https://doi.org/10.24412/0131-4270-2023-2-54-58
ПОТЕРИ ГАЗА В СЕТЯХ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
GAS LOSSES IN GAS DISTRIBUTION NETWORKS
Китаев С.В., Молчанова Р.А., Ширкевич Д.В., Тарасов К.П.
Уфимский государственный нефтяной технический университет, 450062, г. Уфа, Россия
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8605-0273, E-mail: svkitaev@mail.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0064-9427,
E-mail: Raisamolchanova@yandex.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8932-0331,
E-mail: darina086@gmail.com
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5063-6803,
E-mail: ki-rya21112001@mail.ru
Резюме: Снижение потерь с утечками в газораспределительных сетях является важнейшей задачей, направленной на экономию энергоресурсов и улучшение экологической ситуации в регионе, так как метан, составляющий основную долю природного газа, является парниковым газом. Основными источниками утечек являются пункты редуцирования газа, в которых утечки происходят в разъемных соединениях, неплотностях арматуры, резьбовых и других негерметичных соединениях. В статье приведены исследования по потерям в сетях газораспределения, способы контроля и борьбы с утечками, направленные на снижение безвозвратных потерь природного газа и улучшение экологической обстановки. Предложена модель SWOT-анализа для повышения эффективности газораспределительной организации в части определении потерь газа в газораспределительных сетях.
Ключевые слова: потери природного газа, утечка газа, экология, метан, парниковый газ, борьба с утечками, разъемные соединения.
Для цитирования: Китаев С.В., Молчанова Р.А., Ширкевич Д.В., Тарасов К.П. Потери газа в сетях газораспределения // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2023. № 2. С. 54-58.
D0I:10.24412/0131-4270-2023-2-54-58
Kitaev Sergey V., Molchanova Raisa A., Shirkevich Darina V., Tarasov Kirill P.
Ufa State Petroleum Technological University, 450062, Ufa, Russia
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8605-0273,E-mail: svkitaev@mail.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0064-9427,
E-mail: Raisamolchanova@yandex.ru
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8932-0331,
E-mail: darina086@gmail.com
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5063-6803,
E-mail: ki-rya21112001@mail.ru
Abstract: Reducing losses with leaks in gas distribution networks is an im-portant task aimed at saving energy resources and improving the environmen-tal situation in the region, since methane, which makes up the main part of natural gas, is a greenhouse gas. The main sources of leaks are gas reduction points, in which leaks occur in detachable joints, valve leaks, threaded connec-tions and other leaky connections. The article presents studies on losses in gas distribution networks, ways to control and combat leaks aimed at reducing non-returnable losses of natural gas and improving the environmental situa-tion. A SWOT analysis model is proposed to improve the efficiency of a gas distribution organization in determining gas losses in gas distribution net-works.
Keywords: natural gas losses, gas leakage, ecology, methane, greenhouse gas, leak control, detachable connections.
For citation: Kitaev S.V., Molchanova R.A., Shirkevich D.V., Tarasov K.P. GAS LOSSES IN GAS DISTRIBUTION NETWORKS. Transport and Stor-age of Oil Products and Hydrocarbons, 2023, no. 2, pp. 5458.
DOI:10.24412/0131-4270-2023-2-54-58
В статье рассмотрены актуальные вопросы индикации, определения фактических объемов потерь и методов их сокращения в условиях эксплуатации газораспределительных сетей.
Актуальность задачи снижения потерь природного газа в сетях газораспределения обусловлена необходимостью сохранения ценного сырья, которое может использоваться не только как топливо, но и как сырье для газохимии. При этом сокращается выброс парникового газа - метана, С02 -эквивалент которого равен 25, то есть выброс 1 т метана равен выбросу 25 т диоксида углерода [1]. Кроме того, утечки газа внутри пунктов редуцирования газа снижают безопасность эксплуатации газовых сетей.
Основными источниками газоснабжения промышленных и бытовых объектов являются сети газораспределения, состоящие собственно из трубопроводов и пунктов редуцирования газа (ПРГ), на которых в зависимости от назначения производится понижение давления и дополнительная подготовка газа. При эксплуатации объектов газораспределительных сетей часть газа может расходоваться на собственные технологические нужды - подогрев газа на газораспределительных станциях (ГРС). Кроме того, в системе возможны технологические и аварийные потери.
К технологическим потерям газа в сетях газораспределения относится неконтролируемое истечение газа из разъемных соединений газопроводов, технических и технологических устройств, обусловленное изменением свойств уплотнительных материалов [2].
К потерям относят также количество газа:
- теряемого при аварийных выбросах;
- расходуемого на вытеснение воздуха из участка газопровода или технологического узла при проведении продувки перед вводом в эксплуатацию объекта;
- расходуемого на ликвидацию гидратной пробки при закупорке газопровода, на удаление конденсата из кон-денсатосборника или гидрозатвора.
Для учета этих объемов существует нормативный документ Р Газпром газораспределение 2.21-2020 [2], который регламентирует определение расходов газа на технологические и собственные нужды, а также объемов технологических и аварийных потерь.
Фактические объемы технологических потерь газа, согласно [2], определяются на основании фактических данных о составе и количестве источников технологических потерь газа за расчетный период, которые регистрируются в журнале учета источников технологических потерь газа.
Потери газа в сети газораспределения также определяются сопоставлением количества реализованного потребителям газа, с количеством поданного в сеть. Количество поданного в сеть газа определяется по расходомерам, установленным на ГРС, количество использованного потребителями газа определяется газомерами различных производителей, количество которых насчитывает тысячи и сотни тысяч.
По результатам сравнения зачастую выявляется разбаланс между объемами поданного в газораспределительную сеть газа через ГРС и объемом потребленного газа бытовыми и промышленными потребителями, газораспределительной организацией (ГРО).
В методике [2] учитываются не все факторы, являющиеся причиной разбаланса газа. Учет факторов, приводящих к разбалансу, позволит уточнить общую картину и повысить эффективность работы ГРО.
Разбаланс может быть как положительным, так и отрицательным [3]. При отрицательном разбалансе объем газа, поданного с ГРС, определенный по узлу учета, больше объема определенного:
- на узлах учета расхода газа, установленных у населения и на промышленных объектах потребителей;
- по нормативам, применяемым при отсутствии приборов учета расхода газа у потребителей;
- расчетным методом по методике, приведенной в [2], в соответствии с расчетом объема газа на технологические нужды и потери газа от негерметичности.
При положительном балансе газа объем поданного с ГРС газа меньше потребленного объема газа.
Основные причины разбаланса известны и приведены в [4], к ним относятся следующие виды потерь:
- от погрешности приборов учета расхода газа или в случае некорректной их работы, отклонение фактического потребления газа от установленных нормативов;
- несоответствие фактических режимов работы газораспределительной сети проектным режимам;
- неучтенные утечки газа через негерметичные разъемные соединения газораспределительной сети и пунктов редуцирования газа;
- неучтенные аварийные выбросы газа, произошедшие при авариях и инцидентах на газопроводах и объектах сети газораспределения.
Для оценки текущей эффективности эксплуатации газораспределительной системы нами предлагается коэффициент реализации газа в сетях газораспределения, который может быть определен по следующей формуле:
Q¡
Пг1 =
р
Ор + ОГНР
(1)
где Ор - количество реализованного газа за расчетный период; ОТНР - количество газа, затраченное на технологические, собственные нужды и потери за расчетный период.
Также может применяться коэффициент реализации газа в сетях газораспределения, учитывающий только потери газа на технологические и прочие нужды, определяемый по формуле
О,
Пг2 =
Р
Ор + Отр
(2)
где Ор - количество реализованного газа за расчетный период; ОТр - количество газа, затраченное на технологи-ческиеи прочие потери за расчетный период.
Данные коэффициенты могут быть включены в отчеты, составляемые на конец расчетного периода ГРО.
Потери газа в результате погрешности приборов учета газа можно назвать условными, так как фактически этот объем газа реализован потребителю, но не учтен и не оплачен. В ныне отмененном руководящем документе РД 153-39.4-079-01 такие потери назывались «мнимыми».
Для снижения погрешностей измерений по п. 1 «виды потерь» требования к современным приборам и узлам учета могут быть обобщены и сформулированы следующим образом:
- стабильная точность измерений в течение межповерочного интервала;
- минимальные потери давления газа;
- автоматическая коррекция показаний по температуре и давлению;
- изготовление внутренних деталей из материалов, устойчивых к химическим воздействиям природного газа;
- возможность передачи данных измерений в автоматизированные системы сбора информации;
- возможность управления подачей газа в зависимости от оплаты его потребления;
- защищенность от несанкционированного вмешательства.
Потери по п. 2 «виды потерь» связаны с отклонением режима работы газораспределительной сети от проектных режимов. Повышение или понижение давления в газораспределительной сети приводит к увеличению погрешности учета из-за некорректной работы узлов учета расхода газа. Снижение потребления газа в летний период ниже проектного значения также является причиной некорректной работы узлов учета расхода газа и узлов редуцирования ГРС и ПРГ.
Неучтенные потери газа могут обуславливаться несанкционированными отборами газа, связанными с хищениями промышленными потребителями, которые могут осуществляться через байпасную линию или несанкционированную врезку в газопровод.
Такие потери выявляются при периодических осмотрах сетей газораспределения и пломбировании задвижек на байпасных линиях.
Для снижения разбаланса целесообразно учитывать изменение запаса газа в сетях газораспределения при составлении балансов газа ГРО в системе «газораспределительная станция - газораспределительная сеть - потребитель».
Изменение запаса газа в газотранспортной системе традиционно учитывается при составлении балансов газа в магистральном транспорте природного газа газотранспортными предприятиями из-за ощутимого его влияния на разбаланс системы.
Для учета изменения баланса газа в газораспределительных сетях могут применяться балансовые карты, применение которых описано и научно обосновано в работе [3].
По п. 3 «виды потерь» в [2] для учета потерь газа с утечками регламентируется проведение индикации негерметичных источников технологических потерь газа самостоятельно ГРО или к работам могут привлекаться специализированные организации с опытом работы в данном
направлении, имеющие необходимые приборы и материалы для качественного производства работ по выявлению негерметичных узлов обследуемой газораспределительной сети.
Периодичность обследования газораспределительной сети установлена в [2] и проводится не реже одного раза в три года.
Обследование газораспределительной сети с целью выявления потерь должно производиться не менее чем в трех локальных зонах, отнесенных к различным уровням эксплуатационной ответственности. В каждой зоне выбираются узлы различных групп источников технологических потерь газа.
Минимальное количество обследуемых узлов во всех отобранных локальных зонах для ГРО должно составлять не менее 2000 штук. В случае если общее количество источников технологических потерь газа в ГРО составляет менее 2000, обследованию подлежат все 100% возможных источников технологических потерь газа.
При проведении проверки на герметичность должны быть обследованы по порядку все узлы без исключений. Для обследований применяются детекторы, течеискатели, газоанализаторы с нижним пределом измерения концентрации природного газа не менее 0,001%.
При обнаружении утечки газа приборным методом для подтверждения ее наличия производится дополнительное обследование при помощи мыльных растворов и эмульсий.
Определение действительных потерь газа с утечками позволит снизить разбалансы и повысит эффективность работы ГРО. Методика проведения натурных измерений утечек природного газа в сетях газораспределения регламентирована в СТО 03321549-051-2017 [5]. В [6] приведены результаты моделирования утечек газа по экспериментальным данным, полученным с помощью лазерного детектора метана.
По п. 4 «виды потерь» потери газа при авариях, произошедших не по вине ГРО, подлежат учету расчетным методом в соответствии с требованиями стандарта [2].
Потери газа в системах газораспределения неизбежны и в определенном объеме все равно будут происходить, однако их нужно стремиться минимизировать, то есть потери газа должны находиться под контролем и управлением.
Для улучшения стратегического планирования деятельности ГРО в части сокращения потерь газа рассмотрим применение SWOT-анализа внутренних и внешних условий, влияющих на результативность определения потерь газа в газораспределительных сетях.
При использовании SWOT-анализа для объекта исследования определяются внешние и внутренние параметры. Для них предусматривается рассмотрение аспектов
Рис. 1. Логика SWOT-анализа: S - Strengths (сильные
стороны); W - Weaknesses (слабые стороны); 0 - Opportunities (возможности); T - Threats (угрозы)
благоприятных - сильных сторон и возможностей и неблагоприятных - слабых сторон и угроз.
Производится группировка проблем в обособленные элементы, составляющие матрицу SWOT. Для отражения внутренней среды организации рассматриваются сильные и слабые стороны, а для характеристики особенностей внешней среды - возможности и угрозы.
Логика SWOT-анализа приведена на рис. 1 [7]. Примеры математического моделирования SWOT-анализа в динамике приведены в [8, 9].
Рассмотрим основные преимущества матрицы SWOT как инструмента стратегического анализа:
- матрица SWOT характеризуется простотой и логичностью взаимосвязи компонентов;
Таблица 1
SWOT-анализ ГРО в части определения потерь природного газа в сетях газораспределения
Сильные стороны
1. Эффективное управление
2. Большие запасы природного газа в стране
3. Способность выполнять планы по поставкам газа
4. Способность обеспечивать энергоэффективность работы объектов сетей газораспределения
5. Лидирующее место по новым технологиям
6. Возможность экономии природного газа
7. Направленность на решение задачи декарбонизации
Возможности
1. Сохранение и увеличение уровня газификации в регионе
2. Лидирующее место в сфере поставок газа
3. Заинтересованность государства в развитии газовой промышленности на территории страны
4. Снижение затрат энергоресурсов на собственные нужды производства
Слабые стороны
1. Необходимость проведения импортозамещения
2. Необходимость развития новой инфраструктуры из-за подключения новых потребителей и реализации программы догазификации
3. Большие затраты энергоресурсов на собственные нужды из-за климатических условий и необходимости проведения технологических операций при техническом обслуживании и ремонтах
Угрозы
Риски отклонения режимов работы
газораспределительной сети от проектного режима
2. Появление несанкционированных отборов газа и недостоверный учет
3. Отсутствие неообходимого количества течеискателей и возможностей для обследования большого количества узлов газораспределительной сети из-за удаленности их расположения
4. Физическое и моральное старение оборудования
Таблица 2
Результаты разработки стратегических мероприятий, полученных при сопоставлении критериев SWOT-анализа
Стратегические мероприятия при сопоставлении сильных сторон и возможностей
Стратегические мероприятия при сопоставлении слабых сторон и возможностей
1. Внедрение новых технологий при помощи высококвалифицированного персонала
2. Обеспечение высокого качества работ за счет применения новых технологий
1. Разработка новых конкурирующих предложений
2. Внедрение сезонных технических мероприятий
Стратегические мероприятия при сопоставлении сильных сторон и угроз
Стратегические мероприятия при сопоставлении слабых сторон и угроз
1. Строгий технический контроль всех выполняемых мероприятий
2. Обеспечение необходимого уровня планирования и требуемых запасов материальных ресурсов
1. Внедрение системы улучшения качества технического обслуживания
2. Внедрение инновационных технологий
- количественную и качественную информацию формального или неформального характера можно легко отразить в элементах матрицы;
- SWOT-анализ характеризуется широким разнообразием вариантов и способов применения;
- матрица SWOT дает возможность рассмотреть широкий спектр явлений, факторов и функциональных сфер деятельности;
- метод удобен для проведения исследований сильных и слабых сторон организации, возможностей и угроз, а также для оценки ресурсов и компетенций компании;
- полученная при проведении SWOT-анализа логическая схема может использоваться для формирования плана мероприятий по улучшению деятельности, определения
лучшей стратегии действий, на ее основе могут обсуждаться вопросы о необходимости изменений, изучаться и рассматриваться альтернативные варианты принятия стратегических решений;
- SWOT-анализ позволяет делать выводы о том, насколько текущая стратегия компании соответствует современным трендам.
Результаты проведения SWOT-анализа ГРО приведены в табл. 1 в части определения потерь природного газа в сетях газораспределения.
В табл. 2 приведены результаты разработки стратегических мероприятий, полученных при сопоставлении критериев SWOT-анализа.
Выводы
В сетях газораспределения необходимо организовать достоверный учет всех потерь газа.
Предложены коэффициенты реализации газа в сетях газораспределения, включающие расход газа на собственные, технологические нужды и потери (пг1) и учитывающие только потери газа (пг2) для оценки текущей эффективности эксплуатации газораспределительной системы за расчетный период эксплуатации.
Предложен SWOT-анализ для повышения эффективности работы ГРО при определении потерь природного газа в сетях газораспределения. Найдены основные критерии SWOT-анализа для определения оптимальной стратегии ГРО при выявление потерь газа в сетях газораспределения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Китаев С.В., Смородова О.В. Концепция технического регулирования выбросов парниковых газов и борьбы с утечками метана в нефтегазовой отрасли // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2021. № 1. С. 41 - 45.
2. Р Газпром газораспределение 2.21-2020. Методика определения расходов газа на технологические, собственные нужды и объемов технологических потерь газа (включая аварийные), возникающих при эксплуатации объектов газораспределительных систем.
3. Тухбатуллин Ф.Г., Семейчиков Д.С. Сокращение потерь природного га-за в системе газораспределения за счет применения балансовых карт // Территория НЕФТЕГАЗ. 2018. № 1-2. С. 12 - 20.
4. Саликов А.Р. Разбаланс в сетях газораспределения // Газ России. 2015. № 4. С. 36 - 40.
5. СТО 03321549-051-2017. Методические рекомендации по натурным из-мерениям утечек газа приборными методами на объектах сетей газораспределения.
6. Байков И.Р., Китаев С.В., Шаммазов А.М., Зубаилов Г.И. Разработка методики определения неорганизованных выбросов природного газа в атмосферу // Известия ТПУ. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 2. С. 71-80.
7. Business Policy: Text and Cases / Ed. by E.A.Learned, C.R.Christensen, K.R.Andrews, W.D.Guth. Irwin: Homewood, 1965.
8. Учитель Ю.Г., Учитель М.Ю. SWOT-анализ и синтез - основа формирования стратегии организации. М.: Либроком, 2011. 328 с.
9. Данилов Н.Д., Иноземцева Л.П. Математическая модель SWOT - анализа и методика ее применения в экономике // Экономический анализ: теория и практика. 2016. Т.15. Вып. 9. С. 185-196.
REFERENCES
1. Kitayev S.V., Smorodova O.V. The concept of technical regulation of greenhouse gas emissions and the fight against methane leaks in the oil and gas industry. Transport i khraneniye nefteproduktov i uglevodorodnogo syr'ya, 2021, no. 1, pp. 41 - 45 (In Russian).
2. R Gazprom gazoraspredeleniye 2.21-2020. Metodika opredeleniya raskhodov gaza na tekhnologicheskiye, sobstvennyye nuzhdy i ob'yemov tekhnologicheskikh poter' gaza (vklyuchaya avariynyye), voznikayushchikh pri ekspluatatsii ob'yektov gazoraspredelitel'nykh sistem [R Gazprom gas distribution 2.21-2020. Methodology for
determining gas consumption for technological, own needs and the volume of technological gas losses (including emergency ones) arising during the operation of gas distribution system facilities].
3. Tukhbatullin F.G., Semeychikov D.S. Reduction of natural gas losses in the gas distribution system through the use of balance cards. Territoriya NEFTEGAZ, 2018, no. 1-2, pp. 12 - 20 (In Russian).
4. Salikov A.R. Imbalance in gas distribution networks. Gaz Rossii, 2015, no. 4, pp. 36 - 40 (In Russian).
5. STO 03321549-051-2017. Metodicheskiye rekomendatsii po naturnym izmereniyam utechek gaza pribornymi metodami na ob'yektakh setey gazoraspredeleniya [STO 03321549-051-2017. Guidelines for in-situ measurements of gas leaks by instrumental methods at gas distribution network facilities].
6. Baykov I.R., Kitayev S.V., Shammazov A.M., Zubailov G.I. Development of a methodology for determining fugitive emissions of natural gas into the atmosphere. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov, 2022, vol. 333, no. 2, pp. 71-80 (In Russian).
7. Business policy: text and cases. Irwin, Homewood Publ., 1965.
8. Uchitel' YU.G., Uchitel' M.YU. SWOT - analiz i sintez - osnova formirovaniya strategii organizatsii [SWOT - analysis and synthesis - the basis for the formation of an organization's strategy]. Moscow, Librokom Publ., 2011. 328 p.
9. Danilov N.D., Inozemtseva L.P. Mathematical model SWOT - analysis and methods of its application in the economy. Ekonomicheskiy analiz: teoriya ipraktika, 2016, vol. 15, no. 9, pp. 185-196 (In Russian).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Китаев Сергей Владимирович, д.т.н., проф. кафедры транспорта и хра-нение нефти и газа. Уфимский государственный нефтяной технический университет
Молчанова Раиса Абубакировна, к.т.н., доцент кафедры промышленной теплоэнергетики, Уфимский государственный нефтяной технический университет. Ширкевич Дарина Витальевна, студент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический универси-тет.
Тарасов Кирилл Павлович, студент кафедры транспорта и хранения нефти и газа, Уфимский государственный нефтяной технический университет.
Sergey V. Kitaev, Dr. Sci. (Tech.), Prof. of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technological University. Raisa A. Molchanova, Cand. Sci. (Tech.), Assoc. Prof. of the Department of Industrial Heat Power Engineering, Ufa State Petroleum Technological Univer-sity.
Darina V. Shirkevich, Student of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas, Ufa State Petroleum Technical University. Kirill P. Tarasov, Student of the Department of Transport and Storage of Oil and Gas. Ufa State Petroleum Technical University
