کلمات کليدی : خطوط لوله ي انتقال، راندمان فرآيندي، ايستگاههای تقويت فشار، پارامترهای عملياتی و طراحي فهرست علائم و نشانههای اختصاري به کار رفته در متنواحد - مقدارتوضيحعلامتmعمق دفن لوله∆xKj/Kg.Kظرفيت گرمايي ويژه گازCpmقطر درونيDimضخامت پوشش درونيe1mضخامت لولهe2mضخامت پوشش بيرونيe3-ضريب اصطکاکffmارتفاع اوليه خط لوله از سطح درياH1mارتفاع ثانويه خط لوله از سطح درياH2W/m².Kضريب جابهجايي هواhairW/m².Kضريب انتقال حرارت جابهجايي گازhgas0.23ثابت بدون بعدk17W/m.Kضريب هدايت حرارتي پوشش درونيkciW/m.Kضريب هدايت حرارتي پوشش بيرونیkcoW/m.Kضريب هدايت حرارتي لولهkpipeW/m.Kضريب هدايت حرارتی خاکksoilmطول معادلLm106 Kg/dayدبي جرمي گاز طبيعيmgkpaفشار ورودیP1kpaفشار خروجيP2101.56 kpaفشار استانداردPsMMSCMDدبی حجمیQm².K/Wمقاومت هواRairm².K/Wمقاومت کلReqm².K/Wمقاومت پوشش درونيRinside-coatingm².K/Wمقاومت پوشش بيرونيRoutside-coatingm².K/Wمقاومت خاکRsoilKدمای خروجیT2Kدمای هواTair288.9 Kدمای استانداردTsKدمای خاکTsoilW/m².Kضريب انتقال حرارتي کلي خط لولهU-ضريب تراکم پذيری ميانگين گازZavg-چگالي نسبيγKg/(m.s)گرانرويμ-ضريب ژول-تامپسون-زاويه خط لوله با افقفهرست مطالبعنوان..............................................................................................................................................................................................صفحهفصل اول : پيشدرآمدی اجمالي بر صنعت انتقال گاز کشور و جهان ...................................................................................... 11-1 مقدمه ........................................................................................................................................................................ 21-2 اشکال مختلف گاز و مفاهيم اصولي آن ........................................................................................................................ 31-2-1 گازطبيعي ..........................................................................................................................................................31-2-2 گاززغالسنگ ................................................................................................................................................... 41-2-3 گازتوليديدركارخانجاتگاز .........................................................................................................................51-2-4 اكتشاف.............................................................................................................................................................51-2-5توليدگازطبيعي................................................................................................................................................. 51-2-6 مصرفگازطبيعي ..............................................................................................................................................51-2-7 وارداتوصادراتگازطبيعي ............................................................................................................................61-2-8ذخيرهسازيگازطبيعي(موجودي)وتغييردرموجودي ....................................................................................61-3 ميادينوذخايرگازطبيعي ......................................................................................................................................... 61-3-1 ميادينمناطقخشكي ......................................................................................................................................... 81-3-2 ميادينگازيفعالدريايي .................................................................................................................................. 81-3-3 ميادينمشتركگازي ......................................................................................................................................... 81-3-4 ميدانگازيپارسجنوبي .................................................................................................................................. 91- 4 توليد گاز طبيعي.................................................................................................................................................... 101- 5 مصرفگازطبيعي.................................................................................................................................................... 131-5-1 بخشخانگي،تجاريوعمومي .......................................................................................................................141-5-2 بخشصنعت ................................................................................................................................................. 151-5-3 بخشحملونقل ...........................................................................................................................................151-5-4 بخشكشاورزي ..............................................................................................................................................161-5-5 بخشپالايشگاهي ...........................................................................................................................................161-5-6 بخشنيروگاهي ..............................................................................................................................................161-5-7 بخشپتروشيمي ..............................................................................................................................................171-6 انتقال گاز طبيعي و خطوط سراسري انتقالآن در ايران ............................................................................................... 201-6-1 خطلولهيدومسراسريانتقالگازشمالوشمالشرقكشور ..........................................................................201-6-2 خطلولهيسومشمالوشمالغربكشور .......................................................................................................211-6-3خطلولهيچهارمسراسريانتقالگاز ..............................................................................................................211-6-4 خطلولهيپنجمسراسريانتقالگاز .................................................................................................................211-6-5 خطلولهيششمسراسريانتقالگاز .................................................................................................................221-6-6 خطلولهيهفتمسراسريانتقالگاز .................................................................................................................221-6-7 خطلولهيهشتمسراسريانتقالگاز ................................................................................................................231-6-8 خطلولهينهمسراسري(صادراتي) ...................................................................................................................231-6-9 خطلولهيدهمسراسريانتقالگاز ..................................................................................................................231-6-10 گازرساني ..................................................................................................................................................... 241-6-11 شبكه گذاريگازطبيعي .................................................................................................................................241-7 صادراتو واردات گازطبيعي ................................................................................................................................... 281-7-1 صادراتگاز طبيعيبهكشورتركيه .................................................................................................................281-7-2صادراتگاز طبيعيبهاروپا ............................................................................................................................291-7-3 صادراتگاز طبيعيايرانبهپاكستان ..............................................................................................................321-7-4 صادراتگاز طبيعيايرانبههند .....................................................................................................................331-7-5 صادراتگازطبيعيبهكشورارمنستان ............................................................................................................351-7-6 صادراتگاز طبيعيبهكويت ..........................................................................................................................351-7-7 صادراتگاز طبيعيبهامارات .........................................................................................................................361-7-8صادراتگازطبيعيبهكشورعمان ................................................................................................................371-7-9 واردات گاز از کشور ترکمنستان .......................................................................................................................371-8 خطوط لوله، چالشها و مزايا .................................................................................................................................... 39فصل دوم : پديدهها و عوامل تاثيرگذار بر راندمان انتقال گاز طبيعي از درون خط لوله ......................................................... 412-1 مقدمه ...................................................................................................................................................................... 422-2 تاثيرات جنس و پوشش خطوط لوله انتقال گاز طبيعي بر راندمان انتقال آن ................................................................... 422-2-1 پوشش خارجي خط لوله .................................................................................................................................432-2-2 پوشش دروني لوله ..........................................................................................................................................472-2-2-1 دادههاي اقتصادي در مورد تاثيراتFEC................................................................................................482-2-3 استفادهازپوششهايجامد برايحفاظتوتعميرخطوطلولهی گاز ................................................................522-2-3-1 پوششهايبرپايهیپلييورتانهاوپلياورهها ....................................................................................... 542-2-3-2 انواعسامانههايپوششدهيصددرصدجامد ......................................................................................... 552-2-3-3 تقويت پوشش لولهها با لايههاي کامپوزيتي ............................................................................................. 572-3 ايستگاههاي تغيير فشار .............................................................................................................................................592-3-1 كاهشمصرفانرژيدرايستگاههايتقويتفشار باكاهشدمايگازخروجي از کمپرسور .............................602-3-2 راندمان کمپرسورها و تاثير اجزاي همراه گازي بر اين راندمان...........................................................................662-4 آثار اجزاء همراه با گاز طبيعي (N2 ,Co2 ,H2Sو ...) درون خطوط لوله ........................................................................672-4-1 بررسي خلوص و موارد مصرف صنعتي نيتروژن استحصالي ...............................................................................702-4-2 مشکلات ناشي از حضور H2Sو Co2همراه با گاز طبيعي ..................................................................................712-5 تاثير تشکيل هيدراتهاي گازي به هنگام عبورگاز بر راندمان انتقال .............................................................................732-5-1 ساختمان هيدراتها .........................................................................................................................................742-5-2 مشکلات ناشي از تشکيل هيدراتها ................................................................................................................75فصل سوم : اصول انتقال گاز طبيعي بهوسيلهي خط لوله ....................................................................................................... 773-1 قواعد کلي حاکم بر عبور جريان تک فاز از درون خط لوله .......................................................................................... 783-1-1 رابطهی تجربي شرکتEXXON........................................................................................................................793-1-2 روش API (انجمن نفت آمريکا)....................................................................................................................... 793-1-3 معادلهیPanHandle B....................................................................................................................................803-2 روابط ارائه شده برای تخمين راندمان کاري خطوط لوله ............................................................................................. 803-2-1 معادلهیAGA................................................................................................................................................. 873-2-2 معادلهیWeymouth........................................................................................................................................883-2-3 معادلاتPan-Handle (A & B)...................................................................................................................... 893-2-4 معادلهی IGT...................................................................................................................................................913-2-5 روش Carr-Kobayashi-Burrows...................................................................................................................92فصل چهارم : بررسي تاثير پارامترهاي عملياتي و طراحي بر تغييرات راندمان انتقال گاز طبيعي ............................................. 954-1 مطالعهی حالت موردی .............................................................................................................................................964-2 پارامتر فشار .............................................................................................................................................................994-2-1 فشار خروجي (P2).......................................................................................................................................... 994-2-1-1 تغييرات دبي ..........................................................................................................................................1014-2-1-2 تغييرات دماي ورودي ...........................................................................................................................1034-2-2 فشار ورودي (P1)......................................................................................................................................... 1044-2-2-1 تغييرات دبي .......................................................................................................................................1054-2-2-2 تغييرات دماي ورودي .........................................................................................................................1064-3 پارامتر طول ...........................................................................................................................................................1084-4 پارامتر دبي .............................................................................................................................................................1094-5 پارامتر قطر .............................................................................................................................................................1104-6 پارامتر چگالي نسبي ...............................................................................................................................................1114-7 پارامتر ارتفاع خروجي خط لوله از سطح زمين .........................................................................................................1124-8 اجزاي همراه گاز طبيعي (H2S، N2، CO2).............................................................................................................1134-9 پارامتر دما ..............................................................................................................................................................1154-9-1 دماي ورودي ................................................................................................................................................1154-9-2 ضرايب هدايت حرارتي لوله و پوششهاي آن ................................................................................................1174-9-3 دماي سطح خاک ..........................................................................................................................................1184-9-4 عمق دفن لوله ...............................................................................................................................................1194-9-5 ضخامت لوله و پوششهاي آن ......................................................................................................................119فصل پنجم : نتيجهگيری و پيشنهاد ......................................................................................................................................1215-1 بحث و نتيجهگيري .................................................................................................................................................1225-2 ارائه پيشنهاد براي ادامه کار درآينده.........................................................................................................................125منابع و مراجع ................................................................................................................................................................... 126 فهرست جدولها و شکلهاعنوان.............................................................................................................................................................................صفحهشکل 1-1 تحولات ميزان مصرف منابع اصلي انرژي در سال 1973 و انتهاي 2009 ................................................................... 2جدول 1-1 اجزاء تشکيل دهندهی گاز طبيعي ........................................................................................................................... 4جدول 1-2 ذخاير گاز طبيعي کشف شده بر حسب ميليارد مترمکعب ...................................................................................... 7جدول 1-3 ذخاير گاز طبيعي کشور در سال 1387 (برحسب تريليون مترمکعب) .......................................................................8جدول 1-4 ميادين مشترک گاز طبيعي با کشورهاي همسايه ..................................................................................................... 9جدول 1-5 توليد گاز طبيعي طي سالهاي 87 – 1380 برحسب ميليون مترمکعب ....................................................................10جدول 1-6 درصد توليد گاز طبيعي در ايران نسبت به کل گاز توليدي در خاورميانه .................................................................11جدول 1-7 درصد توليد گاز طبيعي در ايران نسبت به کل گاز توليدي در دنيا ..........................................................................12جدول 1-8 درصد توليد گاز طبيعي در دنيا به تفکيک مناطق جغرافيايي و راهبردی .................................................................. 13جدول 1-9 ميزان مصرف گاز طبيعي در بخشهاي مختلف بر حسب ميليون مترمکعب طي 8 سال .......................................... 14جدول 1-10 درصد مصرف گاز طبيعي در ايران نسبت به کل گاز مصرفي در خاورميانه ........................................................... 17جدول 1-11 درصد مصرف گاز طبيعي در ايران نسبت به کل گاز مصرفي در جهان .................................................................18جدول1-12 درصد مصرف گاز طبيعي در جهان به تفکيک مناطق جغرافيايي و راهبردی .......................................................... 19جدول 1-13 احداثخطوطلولهیانتقالگازطبيعيطيسالهاي87-1380 بر حسب کيلومتر بر سال ................................... 20جدول 1-14 ميزان شبکه گذاري خطوط لوله انتقال گاز طبيعي در ايران به تفکيک استانها تا سال 1388 .................................. 26جدول 1-15 ميزان شبکه گذاريهاي لولههاي پلي اتيلني در خطوط لولهی انتقال گاز به تفکيک استانها تا سال 1388 ............... 27جدول 1-16 هزينهی صدور گاز ايران به اروپا (دلار/ميليون بي تي يو) با خط لوله(دلار/ميليون BTU)....................................... 30جدول 1-17 هزينهی صدور گاز ايران به اروپا (دلار/ميليون بي تي يو) با روش LNGو GTL(دلار/ميليون BTU)..................... 30جدول 1-18 قيمت گاز طبيعي در اتحاديهی اروپا طي سال هاي 1990 الي 2001 (دلار/ميليون BTU) ...................................... 31شکل 1-2 مسير خط لولهی پيشنهادي ايران-پاکستان-هند ...................................................................................................... 34جدول 1-19 واردات گاز طبيعي ايران از ترکمنستان برحسب ميليون متر مکعب در سال .......................................................... 38شکل 2-1 دبي خط لوله براي حالت پوشش داده شده و بدون پوشش .................................................................................... 49شكل2-2 ساختارسهبعديپلييورتانهاازچپبهراست: الاستومرهايپلييورتاني،پوششهايسختيورتاني ............... 56جدول 2-1 مقايسهی تعمير گاز به روش قديمي و متداول با روش لايههاي کامپوزيتي ............................................................ 58شکل 2-3 درصد سهم پيامدهاي منفي ناشي از حضور پودر سياه در راندمان شبکههاي انتقال گاز .............................................. 72شکل 2-4 منحني تشکيل هيدرات بهصورت تفکيکي .............................................................................................................. 74شکل 3-1 مقاومت هاي حرارتي موثر بر خط لوله گاز طبيعي مدفون در خاک ..........................................................................84جدول 3-1 ثوابت معادلهی (3-34) ....................................................................................................................................... 86جدول 3-2 ثوابت معادلهی کار- کوباياشي- بروس ............................................................................................................... 93جدول 4-1 دادههاي عملياتي مربوط به يک روز کاري در ايستگاه تقويت فشار 1 ...................................................................... 96جدول 4-2 دادههاي عملياتي مربوط به يک روز کاري در ايستگاه تقويت فشار 2 .....................................................................97جدول 4-3 درصد مولي اجزاء تشکيل دهندهی گاز طبيعي ...................................................................................................... 97جدول 4-4 درصد متفاوت متان در حوزههاي گازي کشور ...................................................................................................... 98جدول 4-5 مشخصات فيزيکي و عملياتي مربوط به خط لوله مورد مطالعه................................................................................ 98جدول 4-6 تصحيحات طول خط لوله به ازاي انواع انشعابات و اتصالات .............................................................................. 108جدول 5-1 خلاصهاي از نتايج بهدست آمده در مورد نحوه تغيير راندمان حين تغيير پارامترهاي تاثيرگذار.................................. 124 فهرست نمودارهاعنوان..............................................................................................................................................................................................صفحهنمودار 1-1 درصد ذخاير گاز طبيعي در کشورهاي عمدهی دارنده مخازن گازي تا انتهاي سال 2009 ........................................... 7نمودار 1-2 توليد گاز طبيعي سه کشور ايرن ، قطر و عربستان طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال ............... 11نمودار 1-3 توليد گاز طبيعي کشور ايرن نسبت به روسيه، آمريکا و کانادا طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال .............. 12نمودار 1-4 توليد گاز طبيعي بر حسب مناطق جغرافيايي و راهبردی ....................................................................................... 12نمودار 1-5 مصرف گاز طبيعي سه کشور ايرن، قطر و عربستان طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال ............ 17نمودار 1-6 مصرف گاز طبيعي کشور ايرن نسبت به روسيه، آمريکا، ژاپن و کانادا طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال .... 18نمودار 1-7 مصرف گاز طبيعي بر حسب مناطق جغرافيايي و راهبردی ..................................................................................... 19نمودار 1-8. توليد و مصرف گاز طبيعي کشور ايرن طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال ............................... 19نمودار 1-9 ميزان شبکه گذاري خطوط لولهی انتقال گاز طبيعي در ايران به تفکيک استان ها تا سال 1388 ............................... 25نمودار 2-1 كاهشمتوسطدمايگازدرمسير براثرخنک كاري برحسب درجه سانتيگراد....................................................... 63نمودار 2-2 روندتغييراتافزايشهزينهبرق،صرفه جوييدرهزينهیگازمصرفيوخالصصرفه جويي ايستگاهاقليم..................سردسيربا افزايشخنك كاريدردبيگازعبوري MMSCMD 60 ...............................................................................................65نمودار2-3 تعيينميزانخنك كاريبهينهبراساسمحاسباتاقتصادي بادبيگازعبوري MMSCMD 60....................................درايستگاهاقلـيم سردسير .......................................................................................................................................................65نمودار 2-4 منطقهی تشکيل هيدرات بر حسب دما و فشار ....................................................................................................... 75نمودار 4-1 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي (ورودي به ايستگاه 2) در دو مقياس متفاوت براي راندمان..........................100نمودار 4-2 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دبيهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی Weymouth.................... 102نمودار 4-3 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دبيهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی IGT............................... 102نمودار 4-4 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دماهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی Weymouth..................... 103نمودار 4-5 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دماهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی IGT................................ 104نمودار 4-6 تغييرات راندمان بر حسب فشار ورودي (خروجي از ايستگاه 1) در دو مقياس متفاوت براي راندمان ........................ 105نمودار 4-7 تغييرات راندمان بر حسب فشار ورودي در دبيهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی Weymouth..................... 106نمودار 4-8 تغييرات راندمان بر حسب فشار ورودي در دبيهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی IGT................................ 106نمودار 4-9 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دماهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی Weymouth ..................... 107نمودار 4-10 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دماهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی IGT.............................. 107نمودار 4-11 تغييرات راندمان بر حسب طول خط لوله ........................................................................................................... 109نمودار 4-12 تغييرات راندمان بر حسب دبي حجمي خط لوله .................................................................................................. 110نمودار 4-13 تغييرات راندمان بر حسب قطر لوله ..................................................................................................................... 111نمودار 4-14 تغييرات راندمان بر حسب دانسيته نسبي .......................................................................................................... 111نمودار 4-15 تغييرات راندمان بر حسب ارتفاع از سطح دريا ورودي به ايستگاه تقويت فشار شماره 2 ..................................... 112نمودار 4-16 تغييرات جزء مولی سولفيد هيدروژن و تاثير اين تغييرات بر راندمان انتقال .........................................................114نمودار 4-17 تغييرات جزء مولی نيتروژن و تاثير اين تغييرات بر راندمان انتقال ....................................................................... 114نمودار 4-18 تغييرات جزء مولی سولفيد دی اکسيد کربن و تاثير اين تغييرات بر راندمان انتقال ..............................................114نمودار 4-19 تغييرات راندمان بر حسب دماي ورودي ........................................................................................................... 116نمودار 4-20 تغييرات راندمان بر حسب ضريب هدايت حراتي بر اساس محاسبات معادلهی AGA.......................................... 118نمودار 4-21 تغييرات راندمان بر حسب دماي سطح خاک .................................................................................................... 118نمودار 4-22 تغييرات راندمان بر حسب عمق دفن خط لوله .................................................................................................. 119نمودار 4-23 تغييرات راندمان بر حسب ضخامت لوله و پوشش آن ....................................................................................... 120 فصل اول :پيش درآمدي اجمالي بر صنعت انتقال گاز کشور و جهان 1-1. مقدمهدر طول 150 سال گذشته، گاز طبيعي نقشي حياتي را در زمينهی گسترش و توسعه صنايع جوامع پيشرفته و در حال توسعه بازي کرده و جانشيني کاملاً مناسب براي سوختهايي نظير ذغال سنگ و نفت به شمار ميآمد. به دليل ارزاني و طبيعت دوست بودن اين نوع سوخت (نسبت به باقي سوختهاي فسيلي)، گاز طبيعي توانسته است جايگاه مناسبي را بهعنوان منبعاي براي تامين انرژي امروز و فردا به دست آورد. گاز متاندرمقايسهباسايرسوختهايفسيليمتداول،ازپايينتــرينارزش حرارتي برخورداراستو مانندسايرهيدروكربورها،قابليتتبديلبهموادباارزشافزودهبالارا دارد. جايگزينيآنبهجاي مصرففرآوردههاينفتي تا حدوديميتواندصيانتازمنابعباارزشنفتيرا تسريعبخشد. همچنين،ازآنجاكهاز يكدههگذشته،رويكردجهانيبهكاهشآلايندههايمحيط زيستواردمرحلهينوينيشده،گسترشاستفاده ازگاز طبيعيبهعنوانسوختيپاك،دردستوركار اكثر كشورهايجهاناز جملهايرانقرارگرفتهاست. شکل 1-1 نشان دهندهي ميزان افزايش گرايش نسبت به گاز طبيعي در طي 36 سال (از سال 1973 تا 2009) بهعنوان يک منبع انرژي پرطرفدار ميباشد [1]. در اين نمودار بيشترين تامين کننده انرژي جهان همچنان منابع مربوط به نفت خام با 5/52% در سـال 1973 و 1/37% در سال 2009 معرفي ميگردند؛ با اين وجود ميـزان استفاده از اين منبع انـــرژي شکل 1-1 . تحولات ميزان مصرف منابع اصلي انرژي در سال 1973 و انتهاي 2009 در 36 سال اخير با 4/15% کاهش روبرو بوده و اين در حالـي است که استفاده از گاز طبيــعي به عنوان منبع تامين انرژي با 2/5% رشد از 19% در سال 1973 به 2/24% در پايان سال 2009 رسيده است. ايران،پلارتباطيحوزهيدريايخزروآسيايميانهدرشمالباخليجفارسوكشورهايهندو پاكستان در جنوبشرقكشورازيكطرفوتركيهواروپاازطرفديگرميباشد. بنابراين ايرانبادارا بودنذخاير عظيم گازطبيعيوسامانهيگستردهيانتقالگازداخليكشور،عاملتعيينكنندهومؤثريدر تأمينبخشي ازتقاضاي بينالملليگازطبيعيبهشمارميرود. ازسويديگرايرانبهعنوانبزرگترين توليدكنندهو مصرفكنندهيگازدرمنطقهخاورميانه،تمايلقابل ملاحظهايبرايبهرهگيريازمزيت نسبي گازطبيعيدراقتصادمليدارد.لذاسياستجايگزينيگاز با سايرحاملهايانرژيمتعارف مصرفيو ارتقايجايگاهكشوردربازارهايبينالملليگاز،بهعنوان اهدافبلند مدتسياستانرژي كشور، هموارهمدنظربودهاست. در ادامه تعاريفي دربارهي گاز طبيعي و شرايط توليد و انتقال گاز طبيعي در ايران و ساير کشورهاي عمدهي توليد کننده مرور و بررسي ميگردد. 1-2. اشکال مختلف گاز و مفاهيم اصولي آن 1-2-1. گازطبيعي:گازطبيعياستخراجيازذخايرزيرزمينيبهلحاظتركيباتشيمياييدارايتركيب واحدينميباشد.گازطبيعيكهبههمراهنفتخاماستخراجميگردد،گازهمراهوگازطبيعيكهاز مخازنگازيوبه تنهايياستخراجميگردد،گازمستقلناميدهميشود. اينگازدرزماناستخراجچه همراهبانفتخاموچهبهصورتمستقل،شاملتركيبيازگازهاوميعاناتاستكهبعضيازآنها مانندسولفيدهيدروژن،مونو اكسيدكربنونيتروژنازدستهگازهايانرژيمحسوبنميگردند.لذا گازطبيعيتنهاپسازطيفرآيندپالايشگاهياستكهميتواندبهعنوانيكيازحاملهايانرژي مورد استفادهقرارگيرد. حتيدراينمرحلهنيزگازطبيعيتركيبيازچندگازاستكهبيشترينسهماز اين ميانبا85درصدبهمتانتعلقدارد. برايسهولتانتقالگازطبيعيدرمسيرهاي بسيارطولاني و مسيرهايي که امکان انتقال آن بهوسيلهي خطوط لوله امکان پذير نبوده يا اقتصادي نمي باشد،آنرابا كاهشدمابه160- درجهسليسيوسوتحتفشار اتمسفربهمايعتبديلميكنند .مايعسازي گاز فقطموجبتغييرشكلفيزيكيآنميگرددوبهلحاظ خواصشيمياييدرآنتغييريايجادنمي- نمايد [2]. جدول 1-1 نمايانگر اجزاي متداولـي است که گاز طبيعي را تشکيـل ميدهنـد. قابـل ذکـر است که درصد زيادي از حجم گاز طبيعي اختصاص به گاز متان دارد [2]. جدول 1-1. اجزاء تشکيل دهندهي گاز طبيعياجزاءعلامت اختصاريمحدوده (%مولي)متانCH487 - 96اتانC2H61/5 – 5/1پروپانC3H81/0 – 5/1ايزو بوتانC4H1001/0 – 3/0نرمال بوتانC4H1001/0 – 3/0ايزو پنتانC5H12< 14/0نرمال پنتانC5H12< 04/0هگزان +C6+< 06/0نيتروژنN27/0 – 6/15دي اکسيد کربنCo21/0 – 0/1اکسيژنO201/0 – 1/0هليومHe< 01/0سولفيد هيدروژنH2S01/0 - 5هيدروژنH2< 02/0 1-2-2. گاززغالسنگ:درزماناستخراجزغالسنگازمعادنزيرزميني،مقداريگازكهعمدتاًمتانميباشدازمعادنزغالسنگآزادميشودكهبهآن،گاززغالسنگاطلاقميگردد.اينگازبهلحاظمسائل ايمنيدرمعادنجمع آوريوبهعنوانسوختمصرفميگردد. 1-2-3. گازتوليديدركارخانجاتگاز :اينگازدربرگيرندهيانواعگازهايتوليديدركارخانههابودهكههدفاصلي آنضمنتوليدانبوه،انتقالوتوزيعگازازطريقشبكهيگازرسانيميباشد. اينگازهاشاملگازهايتوليديحاصلازتبديلزغالسنگ(گازحاصلازكورههايككسازيوانتقالآنبهكارخانجات)،گازهايحاصلازتبديلگازوگازهايحاصلازتغييرساختاروتركيبسادهگازهابايكديگرياباهواميباشند.لازمبهذكراستكهكليهي اينگازهاقابليتانتقالازطريقشبكه گازطبيعيراداراميباشند.براساستعاريفآژانس بين الملليانرژيومركزآماراتحاديهياروپاتعاريف زير از جمله مهمترين موارد و مفاهيمي ميباشند که در صنايع گازي و عمليات انتقال آن بايستي مدنظر قرار گيرند: 1-2-4.اكتشاف : جستجوبراييافتنگازطبيعي،مرحلهي بسيارمهميازتوليداست.درسالهاي ابتداييصنعتگازطبيعيكهدركبسياركمينسبتبهگازطبيعيوجودداشت،چاههابراساس حدسوگمانوشواهدظاهريحفرميشدندوليازآنجاكههزينههايحفرچاهسرسامآورهستند، امروزهشركتهاديگرريسكحفاريدرمكانهاياشتباهرانميپذيرند. اكنونزمينشناساننقش اصليدرشناساييلايههايحاويگازطبيعيراايفاميكنند. برايپيداكردنمنطقهايكهاحتمالزيادي براييافتنگازدرآنميرود،آنهاساختارخاكراارزيابيكردهوآنرابانمونههايمربوطبهمناطق ديگركهدرآنهاگازيافتشدهمقايسهمينمايند.سپسآزمايشهايويژهايانجامدادهومطالعاتيبررويزمينمنطقهايكهاحتمالوجودگازدرزيرآنهست،انجامميدهند. طيسالها، فنونپيشبيني هاياكتشافيابداعشدهاند تااطلاعاتقابلتوجهايدرموردميزاناحتمالوجودگازدراختيارقرار دهند.هرچهاينفنون دقيقترشوند،احتمالوجودگازدرمحليكهحفاريانجامميشودافزايشپيدا ميكند. 1-2-5.توليدگازطبيعي : بهآنبخشازگازاطلاقميگرددكهپسازخالصسازيوجداسازيمايعاتگازيوگوگردباقيميماندوشاملگازهايتزريقمجدد،سوزاندهشدهوگازهايتخليهشدهدرهوانميشود. بنابراينتوليدگازطبيعي،صرفاًشاملگازمصرفيدرپالايشگاههايگازوگازمنتقلشده توسطخطوطلولهميگردد.بهعبارتديگردررديفتوليدگازطبيعي،مقدارگازقابلمبادلهوفروش ذكرميگردد. 1-2-6.مصرفگازطبيعي: مصرفگازطبيعيدربخشهايمختلفياعـمازبخشتبديلات،مصارفداخـلي بخشانرژي(واحدهايتوليدكنندهي انرژي)،تلفاتانتقالوتوزيعگازطبيعي،بخشهايمصرفكنندهي نهايي(صنعت،حملونقل،خانگي،خدمات،سايربخشهاومصارفغيرانرژي)صورتميگيرد. ذكرايننكتهضرورياستكهمصرفسوخت مجتمعهايپتروشيميدربخشصنعتوخوراكمصرفيآنها بهعنوانمصارفغيرانرژيدرنظرگرفتهميشود. 1-2-7.وارداتوصادراتگازطبيعي: انتقالگازبهدوشيوهيكيازطريقخطوطلولهوديگريازطريق مايعسازي گازطبيعيتوسطتجهيزاتحمل LNGامكانپذيرميباشد. بهجهتحفظامنيتانرژيدر مبحثمربوطبهوارداتو صادراتگاز،اطلاعاتكشورمبدأ (كشورتوليدكننده)وكشورمقصد (مصرفكننده)درجمع آورياطلاعاتازاهميتبهسزاييبرخورداراست.درواردات،اطلاعات كشورمصرفكنندهودرصادراتاطلاعاتكشورتوليدكنندهبسيارمهموضرورياست. 1-2-8.ذخيرهسازيگازطبيعي(موجودي)وتغييردرموجودي: گازطبيعيپسازتوليدبهدوصورت فصليواوجذخيرهميشود. سايتها يامخازنيكهبهمنظورذخيرهسازيفصلياحداثميگردندبايد قادربهذخيرهسازيمنابععظيميازگازباشند. ذخيرهسازيگازدراينمخازندرزمانيكهتقاضا براي گازكمترباشدصورتميگيردوبهتدريجباافزايشتقاضاذخايراينمخازنآزادميشود. اما سايت هاياوجقادربهذخيرهسازيحجمكمتريازگازطبيعيمي باشندوبايدبتواننددرزماناوج تقاضا سريعاًذخايرخودرابهشبكههايانتقالتزريقنمايند. بنابراينذخيرهسازيوتغييردرموجوديگاز طبيعيباميزانذخايرگازطبيعيهركشوركاملاًمتفاوتاست.درمحاسبهموجوديبايد موجوديدر اولينروزسالوموجوديدرآخرينروزسالمحاسبهگردد. درواقعكليهجزئيات مربوطبهذخيره سازيگازطبيعيقابلاستحصالبايدمدنظرقرارگيرد. تغييردرموجودينيزازكسر موجوديدر آخرينروزسالازموجوديدراولينروزسالبهدستميآيد.
بررسي راهکارهاي علمي براي افزايش راندمان فرآيندي انتقال گاز توسط خطوط لولهword
کلمات کليدی : خطوط لوله ي انتقال، راندمان فرآيندي، ايستگاههای تقويت فشار، پارامترهای عملياتی و طراحي فهرست علائم و نشانههای اختصاري به کار رفته در متنواحد - مقدارتوضيحعلامتmعمق دفن لوله∆xKj/Kg.Kظرفيت گرمايي ويژه گازCpmقطر درونيDimضخامت پوشش درونيe1mضخامت لولهe2mضخامت پوشش بيرونيe3-ضريب اصطکاکffmارتفاع اوليه خط لوله از سطح درياH1mارتفاع ثانويه خط لوله از سطح درياH2W/m².Kضريب جابهجايي هواhairW/m².Kضريب انتقال حرارت جابهجايي گازhgas0.23ثابت بدون بعدk17W/m.Kضريب هدايت حرارتي پوشش درونيkciW/m.Kضريب هدايت حرارتي پوشش بيرونیkcoW/m.Kضريب هدايت حرارتي لولهkpipeW/m.Kضريب هدايت حرارتی خاکksoilmطول معادلLm106 Kg/dayدبي جرمي گاز طبيعيmgkpaفشار ورودیP1kpaفشار خروجيP2101.56 kpaفشار استانداردPsMMSCMDدبی حجمیQm².K/Wمقاومت هواRairm².K/Wمقاومت کلReqm².K/Wمقاومت پوشش درونيRinside-coatingm².K/Wمقاومت پوشش بيرونيRoutside-coatingm².K/Wمقاومت خاکRsoilKدمای خروجیT2Kدمای هواTair288.9 Kدمای استانداردTsKدمای خاکTsoilW/m².Kضريب انتقال حرارتي کلي خط لولهU-ضريب تراکم پذيری ميانگين گازZavg-چگالي نسبيγKg/(m.s)گرانرويμ-ضريب ژول-تامپسون-زاويه خط لوله با افقفهرست مطالبعنوان..............................................................................................................................................................................................صفحهفصل اول : پيشدرآمدی اجمالي بر صنعت انتقال گاز کشور و جهان ...................................................................................... 11-1 مقدمه ........................................................................................................................................................................ 21-2 اشکال مختلف گاز و مفاهيم اصولي آن ........................................................................................................................ 31-2-1 گازطبيعي ..........................................................................................................................................................31-2-2 گاززغالسنگ ................................................................................................................................................... 41-2-3 گازتوليديدركارخانجاتگاز .........................................................................................................................51-2-4 اكتشاف.............................................................................................................................................................51-2-5توليدگازطبيعي................................................................................................................................................. 51-2-6 مصرفگازطبيعي ..............................................................................................................................................51-2-7 وارداتوصادراتگازطبيعي ............................................................................................................................61-2-8ذخيرهسازيگازطبيعي(موجودي)وتغييردرموجودي ....................................................................................61-3 ميادينوذخايرگازطبيعي ......................................................................................................................................... 61-3-1 ميادينمناطقخشكي ......................................................................................................................................... 81-3-2 ميادينگازيفعالدريايي .................................................................................................................................. 81-3-3 ميادينمشتركگازي ......................................................................................................................................... 81-3-4 ميدانگازيپارسجنوبي .................................................................................................................................. 91- 4 توليد گاز طبيعي.................................................................................................................................................... 101- 5 مصرفگازطبيعي.................................................................................................................................................... 131-5-1 بخشخانگي،تجاريوعمومي .......................................................................................................................141-5-2 بخشصنعت ................................................................................................................................................. 151-5-3 بخشحملونقل ...........................................................................................................................................151-5-4 بخشكشاورزي ..............................................................................................................................................161-5-5 بخشپالايشگاهي ...........................................................................................................................................161-5-6 بخشنيروگاهي ..............................................................................................................................................161-5-7 بخشپتروشيمي ..............................................................................................................................................171-6 انتقال گاز طبيعي و خطوط سراسري انتقالآن در ايران ............................................................................................... 201-6-1 خطلولهيدومسراسريانتقالگازشمالوشمالشرقكشور ..........................................................................201-6-2 خطلولهيسومشمالوشمالغربكشور .......................................................................................................211-6-3خطلولهيچهارمسراسريانتقالگاز ..............................................................................................................211-6-4 خطلولهيپنجمسراسريانتقالگاز .................................................................................................................211-6-5 خطلولهيششمسراسريانتقالگاز .................................................................................................................221-6-6 خطلولهيهفتمسراسريانتقالگاز .................................................................................................................221-6-7 خطلولهيهشتمسراسريانتقالگاز ................................................................................................................231-6-8 خطلولهينهمسراسري(صادراتي) ...................................................................................................................231-6-9 خطلولهيدهمسراسريانتقالگاز ..................................................................................................................231-6-10 گازرساني ..................................................................................................................................................... 241-6-11 شبكه گذاريگازطبيعي .................................................................................................................................241-7 صادراتو واردات گازطبيعي ................................................................................................................................... 281-7-1 صادراتگاز طبيعيبهكشورتركيه .................................................................................................................281-7-2صادراتگاز طبيعيبهاروپا ............................................................................................................................291-7-3 صادراتگاز طبيعيايرانبهپاكستان ..............................................................................................................321-7-4 صادراتگاز طبيعيايرانبههند .....................................................................................................................331-7-5 صادراتگازطبيعيبهكشورارمنستان ............................................................................................................351-7-6 صادراتگاز طبيعيبهكويت ..........................................................................................................................351-7-7 صادراتگاز طبيعيبهامارات .........................................................................................................................361-7-8صادراتگازطبيعيبهكشورعمان ................................................................................................................371-7-9 واردات گاز از کشور ترکمنستان .......................................................................................................................371-8 خطوط لوله، چالشها و مزايا .................................................................................................................................... 39فصل دوم : پديدهها و عوامل تاثيرگذار بر راندمان انتقال گاز طبيعي از درون خط لوله ......................................................... 412-1 مقدمه ...................................................................................................................................................................... 422-2 تاثيرات جنس و پوشش خطوط لوله انتقال گاز طبيعي بر راندمان انتقال آن ................................................................... 422-2-1 پوشش خارجي خط لوله .................................................................................................................................432-2-2 پوشش دروني لوله ..........................................................................................................................................472-2-2-1 دادههاي اقتصادي در مورد تاثيراتFEC................................................................................................482-2-3 استفادهازپوششهايجامد برايحفاظتوتعميرخطوطلولهی گاز ................................................................522-2-3-1 پوششهايبرپايهیپلييورتانهاوپلياورهها ....................................................................................... 542-2-3-2 انواعسامانههايپوششدهيصددرصدجامد ......................................................................................... 552-2-3-3 تقويت پوشش لولهها با لايههاي کامپوزيتي ............................................................................................. 572-3 ايستگاههاي تغيير فشار .............................................................................................................................................592-3-1 كاهشمصرفانرژيدرايستگاههايتقويتفشار باكاهشدمايگازخروجي از کمپرسور .............................602-3-2 راندمان کمپرسورها و تاثير اجزاي همراه گازي بر اين راندمان...........................................................................662-4 آثار اجزاء همراه با گاز طبيعي (N2 ,Co2 ,H2Sو ...) درون خطوط لوله ........................................................................672-4-1 بررسي خلوص و موارد مصرف صنعتي نيتروژن استحصالي ...............................................................................702-4-2 مشکلات ناشي از حضور H2Sو Co2همراه با گاز طبيعي ..................................................................................712-5 تاثير تشکيل هيدراتهاي گازي به هنگام عبورگاز بر راندمان انتقال .............................................................................732-5-1 ساختمان هيدراتها .........................................................................................................................................742-5-2 مشکلات ناشي از تشکيل هيدراتها ................................................................................................................75فصل سوم : اصول انتقال گاز طبيعي بهوسيلهي خط لوله ....................................................................................................... 773-1 قواعد کلي حاکم بر عبور جريان تک فاز از درون خط لوله .......................................................................................... 783-1-1 رابطهی تجربي شرکتEXXON........................................................................................................................793-1-2 روش API (انجمن نفت آمريکا)....................................................................................................................... 793-1-3 معادلهیPanHandle B....................................................................................................................................803-2 روابط ارائه شده برای تخمين راندمان کاري خطوط لوله ............................................................................................. 803-2-1 معادلهیAGA................................................................................................................................................. 873-2-2 معادلهیWeymouth........................................................................................................................................883-2-3 معادلاتPan-Handle (A & B)...................................................................................................................... 893-2-4 معادلهی IGT...................................................................................................................................................913-2-5 روش Carr-Kobayashi-Burrows...................................................................................................................92فصل چهارم : بررسي تاثير پارامترهاي عملياتي و طراحي بر تغييرات راندمان انتقال گاز طبيعي ............................................. 954-1 مطالعهی حالت موردی .............................................................................................................................................964-2 پارامتر فشار .............................................................................................................................................................994-2-1 فشار خروجي (P2).......................................................................................................................................... 994-2-1-1 تغييرات دبي ..........................................................................................................................................1014-2-1-2 تغييرات دماي ورودي ...........................................................................................................................1034-2-2 فشار ورودي (P1)......................................................................................................................................... 1044-2-2-1 تغييرات دبي .......................................................................................................................................1054-2-2-2 تغييرات دماي ورودي .........................................................................................................................1064-3 پارامتر طول ...........................................................................................................................................................1084-4 پارامتر دبي .............................................................................................................................................................1094-5 پارامتر قطر .............................................................................................................................................................1104-6 پارامتر چگالي نسبي ...............................................................................................................................................1114-7 پارامتر ارتفاع خروجي خط لوله از سطح زمين .........................................................................................................1124-8 اجزاي همراه گاز طبيعي (H2S، N2، CO2).............................................................................................................1134-9 پارامتر دما ..............................................................................................................................................................1154-9-1 دماي ورودي ................................................................................................................................................1154-9-2 ضرايب هدايت حرارتي لوله و پوششهاي آن ................................................................................................1174-9-3 دماي سطح خاک ..........................................................................................................................................1184-9-4 عمق دفن لوله ...............................................................................................................................................1194-9-5 ضخامت لوله و پوششهاي آن ......................................................................................................................119فصل پنجم : نتيجهگيری و پيشنهاد ......................................................................................................................................1215-1 بحث و نتيجهگيري .................................................................................................................................................1225-2 ارائه پيشنهاد براي ادامه کار درآينده.........................................................................................................................125منابع و مراجع ................................................................................................................................................................... 126 فهرست جدولها و شکلهاعنوان.............................................................................................................................................................................صفحهشکل 1-1 تحولات ميزان مصرف منابع اصلي انرژي در سال 1973 و انتهاي 2009 ................................................................... 2جدول 1-1 اجزاء تشکيل دهندهی گاز طبيعي ........................................................................................................................... 4جدول 1-2 ذخاير گاز طبيعي کشف شده بر حسب ميليارد مترمکعب ...................................................................................... 7جدول 1-3 ذخاير گاز طبيعي کشور در سال 1387 (برحسب تريليون مترمکعب) .......................................................................8جدول 1-4 ميادين مشترک گاز طبيعي با کشورهاي همسايه ..................................................................................................... 9جدول 1-5 توليد گاز طبيعي طي سالهاي 87 – 1380 برحسب ميليون مترمکعب ....................................................................10جدول 1-6 درصد توليد گاز طبيعي در ايران نسبت به کل گاز توليدي در خاورميانه .................................................................11جدول 1-7 درصد توليد گاز طبيعي در ايران نسبت به کل گاز توليدي در دنيا ..........................................................................12جدول 1-8 درصد توليد گاز طبيعي در دنيا به تفکيک مناطق جغرافيايي و راهبردی .................................................................. 13جدول 1-9 ميزان مصرف گاز طبيعي در بخشهاي مختلف بر حسب ميليون مترمکعب طي 8 سال .......................................... 14جدول 1-10 درصد مصرف گاز طبيعي در ايران نسبت به کل گاز مصرفي در خاورميانه ........................................................... 17جدول 1-11 درصد مصرف گاز طبيعي در ايران نسبت به کل گاز مصرفي در جهان .................................................................18جدول1-12 درصد مصرف گاز طبيعي در جهان به تفکيک مناطق جغرافيايي و راهبردی .......................................................... 19جدول 1-13 احداثخطوطلولهیانتقالگازطبيعيطيسالهاي87-1380 بر حسب کيلومتر بر سال ................................... 20جدول 1-14 ميزان شبکه گذاري خطوط لوله انتقال گاز طبيعي در ايران به تفکيک استانها تا سال 1388 .................................. 26جدول 1-15 ميزان شبکه گذاريهاي لولههاي پلي اتيلني در خطوط لولهی انتقال گاز به تفکيک استانها تا سال 1388 ............... 27جدول 1-16 هزينهی صدور گاز ايران به اروپا (دلار/ميليون بي تي يو) با خط لوله(دلار/ميليون BTU)....................................... 30جدول 1-17 هزينهی صدور گاز ايران به اروپا (دلار/ميليون بي تي يو) با روش LNGو GTL(دلار/ميليون BTU)..................... 30جدول 1-18 قيمت گاز طبيعي در اتحاديهی اروپا طي سال هاي 1990 الي 2001 (دلار/ميليون BTU) ...................................... 31شکل 1-2 مسير خط لولهی پيشنهادي ايران-پاکستان-هند ...................................................................................................... 34جدول 1-19 واردات گاز طبيعي ايران از ترکمنستان برحسب ميليون متر مکعب در سال .......................................................... 38شکل 2-1 دبي خط لوله براي حالت پوشش داده شده و بدون پوشش .................................................................................... 49شكل2-2 ساختارسهبعديپلييورتانهاازچپبهراست: الاستومرهايپلييورتاني،پوششهايسختيورتاني ............... 56جدول 2-1 مقايسهی تعمير گاز به روش قديمي و متداول با روش لايههاي کامپوزيتي ............................................................ 58شکل 2-3 درصد سهم پيامدهاي منفي ناشي از حضور پودر سياه در راندمان شبکههاي انتقال گاز .............................................. 72شکل 2-4 منحني تشکيل هيدرات بهصورت تفکيکي .............................................................................................................. 74شکل 3-1 مقاومت هاي حرارتي موثر بر خط لوله گاز طبيعي مدفون در خاک ..........................................................................84جدول 3-1 ثوابت معادلهی (3-34) ....................................................................................................................................... 86جدول 3-2 ثوابت معادلهی کار- کوباياشي- بروس ............................................................................................................... 93جدول 4-1 دادههاي عملياتي مربوط به يک روز کاري در ايستگاه تقويت فشار 1 ...................................................................... 96جدول 4-2 دادههاي عملياتي مربوط به يک روز کاري در ايستگاه تقويت فشار 2 .....................................................................97جدول 4-3 درصد مولي اجزاء تشکيل دهندهی گاز طبيعي ...................................................................................................... 97جدول 4-4 درصد متفاوت متان در حوزههاي گازي کشور ...................................................................................................... 98جدول 4-5 مشخصات فيزيکي و عملياتي مربوط به خط لوله مورد مطالعه................................................................................ 98جدول 4-6 تصحيحات طول خط لوله به ازاي انواع انشعابات و اتصالات .............................................................................. 108جدول 5-1 خلاصهاي از نتايج بهدست آمده در مورد نحوه تغيير راندمان حين تغيير پارامترهاي تاثيرگذار.................................. 124 فهرست نمودارهاعنوان..............................................................................................................................................................................................صفحهنمودار 1-1 درصد ذخاير گاز طبيعي در کشورهاي عمدهی دارنده مخازن گازي تا انتهاي سال 2009 ........................................... 7نمودار 1-2 توليد گاز طبيعي سه کشور ايرن ، قطر و عربستان طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال ............... 11نمودار 1-3 توليد گاز طبيعي کشور ايرن نسبت به روسيه، آمريکا و کانادا طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال .............. 12نمودار 1-4 توليد گاز طبيعي بر حسب مناطق جغرافيايي و راهبردی ....................................................................................... 12نمودار 1-5 مصرف گاز طبيعي سه کشور ايرن، قطر و عربستان طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال ............ 17نمودار 1-6 مصرف گاز طبيعي کشور ايرن نسبت به روسيه، آمريکا، ژاپن و کانادا طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال .... 18نمودار 1-7 مصرف گاز طبيعي بر حسب مناطق جغرافيايي و راهبردی ..................................................................................... 19نمودار 1-8. توليد و مصرف گاز طبيعي کشور ايرن طي چهل سال اخير بر حسب ميليون متر مکعب در سال ............................... 19نمودار 1-9 ميزان شبکه گذاري خطوط لولهی انتقال گاز طبيعي در ايران به تفکيک استان ها تا سال 1388 ............................... 25نمودار 2-1 كاهشمتوسطدمايگازدرمسير براثرخنک كاري برحسب درجه سانتيگراد....................................................... 63نمودار 2-2 روندتغييراتافزايشهزينهبرق،صرفه جوييدرهزينهیگازمصرفيوخالصصرفه جويي ايستگاهاقليم..................سردسيربا افزايشخنك كاريدردبيگازعبوري MMSCMD 60 ...............................................................................................65نمودار2-3 تعيينميزانخنك كاريبهينهبراساسمحاسباتاقتصادي بادبيگازعبوري MMSCMD 60....................................درايستگاهاقلـيم سردسير .......................................................................................................................................................65نمودار 2-4 منطقهی تشکيل هيدرات بر حسب دما و فشار ....................................................................................................... 75نمودار 4-1 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي (ورودي به ايستگاه 2) در دو مقياس متفاوت براي راندمان..........................100نمودار 4-2 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دبيهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی Weymouth.................... 102نمودار 4-3 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دبيهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی IGT............................... 102نمودار 4-4 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دماهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی Weymouth..................... 103نمودار 4-5 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دماهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی IGT................................ 104نمودار 4-6 تغييرات راندمان بر حسب فشار ورودي (خروجي از ايستگاه 1) در دو مقياس متفاوت براي راندمان ........................ 105نمودار 4-7 تغييرات راندمان بر حسب فشار ورودي در دبيهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی Weymouth..................... 106نمودار 4-8 تغييرات راندمان بر حسب فشار ورودي در دبيهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی IGT................................ 106نمودار 4-9 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دماهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی Weymouth ..................... 107نمودار 4-10 تغييرات راندمان بر حسب فشار خروجي در دماهاي متفاوت بر اساس محاسبات معادلهی IGT.............................. 107نمودار 4-11 تغييرات راندمان بر حسب طول خط لوله ........................................................................................................... 109نمودار 4-12 تغييرات راندمان بر حسب دبي حجمي خط لوله .................................................................................................. 110نمودار 4-13 تغييرات راندمان بر حسب قطر لوله ..................................................................................................................... 111نمودار 4-14 تغييرات راندمان بر حسب دانسيته نسبي .......................................................................................................... 111نمودار 4-15 تغييرات راندمان بر حسب ارتفاع از سطح دريا ورودي به ايستگاه تقويت فشار شماره 2 ..................................... 112نمودار 4-16 تغييرات جزء مولی سولفيد هيدروژن و تاثير اين تغييرات بر راندمان انتقال .........................................................114نمودار 4-17 تغييرات جزء مولی نيتروژن و تاثير اين تغييرات بر راندمان انتقال ....................................................................... 114نمودار 4-18 تغييرات جزء مولی سولفيد دی اکسيد کربن و تاثير اين تغييرات بر راندمان انتقال ..............................................114نمودار 4-19 تغييرات راندمان بر حسب دماي ورودي ........................................................................................................... 116نمودار 4-20 تغييرات راندمان بر حسب ضريب هدايت حراتي بر اساس محاسبات معادلهی AGA.......................................... 118نمودار 4-21 تغييرات راندمان بر حسب دماي سطح خاک .................................................................................................... 118نمودار 4-22 تغييرات راندمان بر حسب عمق دفن خط لوله .................................................................................................. 119نمودار 4-23 تغييرات راندمان بر حسب ضخامت لوله و پوشش آن ....................................................................................... 120 فصل اول :پيش درآمدي اجمالي بر صنعت انتقال گاز کشور و جهان 1-1. مقدمهدر طول 150 سال گذشته، گاز طبيعي نقشي حياتي را در زمينهی گسترش و توسعه صنايع جوامع پيشرفته و در حال توسعه بازي کرده و جانشيني کاملاً مناسب براي سوختهايي نظير ذغال سنگ و نفت به شمار ميآمد. به دليل ارزاني و طبيعت دوست بودن اين نوع سوخت (نسبت به باقي سوختهاي فسيلي)، گاز طبيعي توانسته است جايگاه مناسبي را بهعنوان منبعاي براي تامين انرژي امروز و فردا به دست آورد. گاز متاندرمقايسهباسايرسوختهايفسيليمتداول،ازپايينتــرينارزش حرارتي برخورداراستو مانندسايرهيدروكربورها،قابليتتبديلبهموادباارزشافزودهبالارا دارد. جايگزينيآنبهجاي مصرففرآوردههاينفتي تا حدوديميتواندصيانتازمنابعباارزشنفتيرا تسريعبخشد. همچنين،ازآنجاكهاز يكدههگذشته،رويكردجهانيبهكاهشآلايندههايمحيط زيستواردمرحلهينوينيشده،گسترشاستفاده ازگاز طبيعيبهعنوانسوختيپاك،دردستوركار اكثر كشورهايجهاناز جملهايرانقرارگرفتهاست. شکل 1-1 نشان دهندهي ميزان افزايش گرايش نسبت به گاز طبيعي در طي 36 سال (از سال 1973 تا 2009) بهعنوان يک منبع انرژي پرطرفدار ميباشد [1]. در اين نمودار بيشترين تامين کننده انرژي جهان همچنان منابع مربوط به نفت خام با 5/52% در سـال 1973 و 1/37% در سال 2009 معرفي ميگردند؛ با اين وجود ميـزان استفاده از اين منبع انـــرژي شکل 1-1 . تحولات ميزان مصرف منابع اصلي انرژي در سال 1973 و انتهاي 2009 در 36 سال اخير با 4/15% کاهش روبرو بوده و اين در حالـي است که استفاده از گاز طبيــعي به عنوان منبع تامين انرژي با 2/5% رشد از 19% در سال 1973 به 2/24% در پايان سال 2009 رسيده است. ايران،پلارتباطيحوزهيدريايخزروآسيايميانهدرشمالباخليجفارسوكشورهايهندو پاكستان در جنوبشرقكشورازيكطرفوتركيهواروپاازطرفديگرميباشد. بنابراين ايرانبادارا بودنذخاير عظيم گازطبيعيوسامانهيگستردهيانتقالگازداخليكشور،عاملتعيينكنندهومؤثريدر تأمينبخشي ازتقاضاي بينالملليگازطبيعيبهشمارميرود. ازسويديگرايرانبهعنوانبزرگترين توليدكنندهو مصرفكنندهيگازدرمنطقهخاورميانه،تمايلقابل ملاحظهايبرايبهرهگيريازمزيت نسبي گازطبيعيدراقتصادمليدارد.لذاسياستجايگزينيگاز با سايرحاملهايانرژيمتعارف مصرفيو ارتقايجايگاهكشوردربازارهايبينالملليگاز،بهعنوان اهدافبلند مدتسياستانرژي كشور، هموارهمدنظربودهاست. در ادامه تعاريفي دربارهي گاز طبيعي و شرايط توليد و انتقال گاز طبيعي در ايران و ساير کشورهاي عمدهي توليد کننده مرور و بررسي ميگردد. 1-2. اشکال مختلف گاز و مفاهيم اصولي آن 1-2-1. گازطبيعي:گازطبيعياستخراجيازذخايرزيرزمينيبهلحاظتركيباتشيمياييدارايتركيب واحدينميباشد.گازطبيعيكهبههمراهنفتخاماستخراجميگردد،گازهمراهوگازطبيعيكهاز مخازنگازيوبه تنهايياستخراجميگردد،گازمستقلناميدهميشود. اينگازدرزماناستخراجچه همراهبانفتخاموچهبهصورتمستقل،شاملتركيبيازگازهاوميعاناتاستكهبعضيازآنها مانندسولفيدهيدروژن،مونو اكسيدكربنونيتروژنازدستهگازهايانرژيمحسوبنميگردند.لذا گازطبيعيتنهاپسازطيفرآيندپالايشگاهياستكهميتواندبهعنوانيكيازحاملهايانرژي مورد استفادهقرارگيرد. حتيدراينمرحلهنيزگازطبيعيتركيبيازچندگازاستكهبيشترينسهماز اين ميانبا85درصدبهمتانتعلقدارد. برايسهولتانتقالگازطبيعيدرمسيرهاي بسيارطولاني و مسيرهايي که امکان انتقال آن بهوسيلهي خطوط لوله امکان پذير نبوده يا اقتصادي نمي باشد،آنرابا كاهشدمابه160- درجهسليسيوسوتحتفشار اتمسفربهمايعتبديلميكنند .مايعسازي گاز فقطموجبتغييرشكلفيزيكيآنميگرددوبهلحاظ خواصشيمياييدرآنتغييريايجادنمي- نمايد [2]. جدول 1-1 نمايانگر اجزاي متداولـي است که گاز طبيعي را تشکيـل ميدهنـد. قابـل ذکـر است که درصد زيادي از حجم گاز طبيعي اختصاص به گاز متان دارد [2]. جدول 1-1. اجزاء تشکيل دهندهي گاز طبيعياجزاءعلامت اختصاريمحدوده (%مولي)متانCH487 - 96اتانC2H61/5 – 5/1پروپانC3H81/0 – 5/1ايزو بوتانC4H1001/0 – 3/0نرمال بوتانC4H1001/0 – 3/0ايزو پنتانC5H12< 14/0نرمال پنتانC5H12< 04/0هگزان +C6+< 06/0نيتروژنN27/0 – 6/15دي اکسيد کربنCo21/0 – 0/1اکسيژنO201/0 – 1/0هليومHe< 01/0سولفيد هيدروژنH2S01/0 - 5هيدروژنH2< 02/0 1-2-2. گاززغالسنگ:درزماناستخراجزغالسنگازمعادنزيرزميني،مقداريگازكهعمدتاًمتانميباشدازمعادنزغالسنگآزادميشودكهبهآن،گاززغالسنگاطلاقميگردد.اينگازبهلحاظمسائل ايمنيدرمعادنجمع آوريوبهعنوانسوختمصرفميگردد. 1-2-3. گازتوليديدركارخانجاتگاز :اينگازدربرگيرندهيانواعگازهايتوليديدركارخانههابودهكههدفاصلي آنضمنتوليدانبوه،انتقالوتوزيعگازازطريقشبكهيگازرسانيميباشد. اينگازهاشاملگازهايتوليديحاصلازتبديلزغالسنگ(گازحاصلازكورههايككسازيوانتقالآنبهكارخانجات)،گازهايحاصلازتبديلگازوگازهايحاصلازتغييرساختاروتركيبسادهگازهابايكديگرياباهواميباشند.لازمبهذكراستكهكليهي اينگازهاقابليتانتقالازطريقشبكه گازطبيعيراداراميباشند.براساستعاريفآژانس بين الملليانرژيومركزآماراتحاديهياروپاتعاريف زير از جمله مهمترين موارد و مفاهيمي ميباشند که در صنايع گازي و عمليات انتقال آن بايستي مدنظر قرار گيرند: 1-2-4.اكتشاف : جستجوبراييافتنگازطبيعي،مرحلهي بسيارمهميازتوليداست.درسالهاي ابتداييصنعتگازطبيعيكهدركبسياركمينسبتبهگازطبيعيوجودداشت،چاههابراساس حدسوگمانوشواهدظاهريحفرميشدندوليازآنجاكههزينههايحفرچاهسرسامآورهستند، امروزهشركتهاديگرريسكحفاريدرمكانهاياشتباهرانميپذيرند. اكنونزمينشناساننقش اصليدرشناساييلايههايحاويگازطبيعيراايفاميكنند. برايپيداكردنمنطقهايكهاحتمالزيادي براييافتنگازدرآنميرود،آنهاساختارخاكراارزيابيكردهوآنرابانمونههايمربوطبهمناطق ديگركهدرآنهاگازيافتشدهمقايسهمينمايند.سپسآزمايشهايويژهايانجامدادهومطالعاتيبررويزمينمنطقهايكهاحتمالوجودگازدرزيرآنهست،انجامميدهند. طيسالها، فنونپيشبيني هاياكتشافيابداعشدهاند تااطلاعاتقابلتوجهايدرموردميزاناحتمالوجودگازدراختيارقرار دهند.هرچهاينفنون دقيقترشوند،احتمالوجودگازدرمحليكهحفاريانجامميشودافزايشپيدا ميكند. 1-2-5.توليدگازطبيعي : بهآنبخشازگازاطلاقميگرددكهپسازخالصسازيوجداسازيمايعاتگازيوگوگردباقيميماندوشاملگازهايتزريقمجدد،سوزاندهشدهوگازهايتخليهشدهدرهوانميشود. بنابراينتوليدگازطبيعي،صرفاًشاملگازمصرفيدرپالايشگاههايگازوگازمنتقلشده توسطخطوطلولهميگردد.بهعبارتديگردررديفتوليدگازطبيعي،مقدارگازقابلمبادلهوفروش ذكرميگردد. 1-2-6.مصرفگازطبيعي: مصرفگازطبيعيدربخشهايمختلفياعـمازبخشتبديلات،مصارفداخـلي بخشانرژي(واحدهايتوليدكنندهي انرژي)،تلفاتانتقالوتوزيعگازطبيعي،بخشهايمصرفكنندهي نهايي(صنعت،حملونقل،خانگي،خدمات،سايربخشهاومصارفغيرانرژي)صورتميگيرد. ذكرايننكتهضرورياستكهمصرفسوخت مجتمعهايپتروشيميدربخشصنعتوخوراكمصرفيآنها بهعنوانمصارفغيرانرژيدرنظرگرفتهميشود. 1-2-7.وارداتوصادراتگازطبيعي: انتقالگازبهدوشيوهيكيازطريقخطوطلولهوديگريازطريق مايعسازي گازطبيعيتوسطتجهيزاتحمل LNGامكانپذيرميباشد. بهجهتحفظامنيتانرژيدر مبحثمربوطبهوارداتو صادراتگاز،اطلاعاتكشورمبدأ (كشورتوليدكننده)وكشورمقصد (مصرفكننده)درجمع آورياطلاعاتازاهميتبهسزاييبرخورداراست.درواردات،اطلاعات كشورمصرفكنندهودرصادراتاطلاعاتكشورتوليدكنندهبسيارمهموضرورياست. 1-2-8.ذخيرهسازيگازطبيعي(موجودي)وتغييردرموجودي: گازطبيعيپسازتوليدبهدوصورت فصليواوجذخيرهميشود. سايتها يامخازنيكهبهمنظورذخيرهسازيفصلياحداثميگردندبايد قادربهذخيرهسازيمنابععظيميازگازباشند. ذخيرهسازيگازدراينمخازندرزمانيكهتقاضا براي گازكمترباشدصورتميگيردوبهتدريجباافزايشتقاضاذخايراينمخازنآزادميشود. اما سايت هاياوجقادربهذخيرهسازيحجمكمتريازگازطبيعيمي باشندوبايدبتواننددرزماناوج تقاضا سريعاًذخايرخودرابهشبكههايانتقالتزريقنمايند. بنابراينذخيرهسازيوتغييردرموجوديگاز طبيعيباميزانذخايرگازطبيعيهركشوركاملاًمتفاوتاست.درمحاسبهموجوديبايد موجوديدر اولينروزسالوموجوديدرآخرينروزسالمحاسبهگردد. درواقعكليهجزئيات مربوطبهذخيره سازيگازطبيعيقابلاستحصالبايدمدنظرقرارگيرد. تغييردرموجودينيزازكسر موجوديدر آخرينروزسالازموجوديدراولينروزسالبهدستميآيد.