فایل word مقاله گاز طبیعی وشاخه های اصلی این صنعت

مقاله با موضوع  گاز طبیعی وشاخه های اصلی این صنعت

قالب فایل ورد ، تعداد صفحه  93 ، قابل ویرایش ، شامل:

بخشی از متن فایل word مقاله گاز طبیعی وشاخه های اصلی این صنعت :

گاز طبیعی وشاخه های اصلی این صنعت

گاز طبیعی :
گاز طبیعی عمدتا از متان CH4 تشکیل شدهاست ولی هیدروکربن های اتان ( C2H6) , (پروپان ( C3 (H8) و حتی بوتان (C4H10) نیز می توانند در گاز طبیعی وجودداشته باشند . گاز طبیعی همچنین شامل هیدروژن , نیتروژن , کربن دیوکسید وهلیم به مقدار کم است .
مقدار هلیم در گاز طبیعی می تواند تا 3 درصد حجم مولی برسد .گاز هلیم دارای ارزش تجارتی فراوانی است گاز طبیعی به طور کلی می تواند به صورت های زیر در یک مخزن یافت شود .
1- گاز آزاد : در این حالت گاز به صورت آزاد وجدا از نفت در قسمت های بالای نفت وجوددارد .

شکل 2-ساختار پلی اتیلن

2- گاز حل شده در نفت : دراین حالت گاز در نفت حل شده است میزان گاز حل شده در نفت بیشتر به شرابط فیزیکی مخصوصا فشار ودما بستگی داردو پس از استخراج نفت در سطح زمین به علت کاهش فشار گاز حل شده در آن توسط یک جدا ساز جدا می شود .مقدار گاز حل شده می تواند از چند فوت مکعب تا چندین هزار فوت مکعب ( در شرایط استاندارد ) در هر بشکه نفت تغییر کند .
3- مخزن گاز خالص : در طبیعت مخازنی یافت می شوند که دارای نفت نیستند و فقط شامل گاز تنها می باشند .دما و فشاری که اولین ذرات گاز از نفت خارج می شود را نقطه حباب می نامند . دما در یک مخزن تقریبا ثابت است ولی با تولید نفت فشار مخزن کم می شود .فشار نقطه حباب را گاهی فشار سیر شده نیز می گویند .اگر فشار مخزن از فشار سیر شده بیشتر باشد نفت گاز بیشتری را در خودنگه میدارد .مقدار فشار سیر شده می تواند از فشار مخزن تا فشار یک اتمسفر تغییر کند .

4- گاز حل شده در آب : در شرایط مخازن و فشارهای حوالی psi 5000 حدود 20 فوت مکعب گاز در یک بشکه آب میتواند حل شده باشد . هر گاه گاز در آب نمک دار حل شده باشد میزان انحلال پذیری آن کم شود .روی هم رفته انحلال پذیری گاز در آب حدود 6% انحلال پذیری گاز در نفت است. در شرایط یکسانی با توجه به اینکه آب در مخزن ممکن است تا 50 درصد حجم خالی مخزن باشد مقدار گاز حل شده در آب می تواند قابل ملاحظه باشد .

5- گاز مایع شده :در عمق 6000 پایی مخزن ودر فشارهای خیلی بالا گاز می تواند به صورت مایع باشد وعملا از نفت قابل تشخیص نیست . یک بشکه گاز طبیعی مایع معادل 100000 بشکه گاز در شرایط استاندارد حجم است .

6- گازمیعانی : گاز میعانی که به طور خلاصه معمولا با GC نشان داده می شود چیزی بدین نفت وگاز است که در زیر زمین به شکل مایع ولی شامل 5000 تا scf/bbl 100000 گاز می باشد 1000+1m3=6/29bb1) لیتر ) یک کیلو لیتر ) . گاز میعانی معمولا دارای درجه API بالای 45 است .

توضیح : bbl : بشکه نفت
متان 3/72
اتان 4/14
کربن دیوکسید 5/0
نیتروژن 8/12

تا خالصیهای باقی مانده شبیه هیدروژن سولفید , نیتروژن و یا کربن دیوکسید ارزش گاز طبیعی را کاهش می دهند .
عقیده عمومی بر این است که نفت ( petroleum ) شامل نفت خام وگاز طبیعی در اثر تجزیه بقایای لاشه ها واجساد گیاهان وجانوران ته نشین شده در رسوبات دریایی یا سایر رسوبات آبی توسط باکتریها طی میلیونها سال پیش منشا یافته است .تبدیل این مواد به نفت وگاز در اثر شرایط خاص اعماق زمین وفشار و گرمای آن وبه تدریج صورت گرفته است .فرض می شود که پس از تشکیل نفت وگاز با کمک نیروهای طبیعی از درون خلل وفرج لایه های زیر زمین مهاجرت کرده اند ونهایتا این حرکت با تغییر شکل وخصوصیات یک صخره و یا شکل طبقات آن متوقف گشته است .

شکل 3- ساختار کریستالی

واحد اندازه گیری گاز طبیعی

معمولا مقدار گاز طبیعی را بر اساس حجم آن در شرایط استاندارد بیان می کنند .
شرایط استاندارد دمای ( 15/5 C) 60F و فشار یک اتمسفر است . در بعضی موارد از دمای c20 یا F68 برای شرایط استاندارد استفاده می شود . در این جزوه از دمای 60F برای تعریف استاندارد استفاده شده است . حجم یک فوت گاز در شرایط استاندارد با scf نشان داده میشود هر 1000 فوت مکعب را با حرف M نشان می دهند به عنوان مثال 150000Ft3= 150 Mcf است .گاهی مقدار گاز طبیعی را بر اساس مقدار نفت خام بر حسب تن که می تواند همان میزان انرژی گرمایی را تولید کند بیان می کنند . به طور تقریبی 100 متر مکعب گاز طبیعی معادل 824/0تن نفت خام ارزش گرمایی دارد .

چگالی نسبی گاز طبیعی

چگالی گاز ها بر خلاف چگالی مایعات که با چگالی آب مقایسه می شود , باچگالی هوا مقایسه می گردد .اگر چگالی نسبی گاز با نشان داده شود .

در رابطه بالا گاز چگالی گاز و هوا چگالی هوا در شرایط یکسان است .هر گاه از رابطه گاز ایده آل استفاده شود مقدار برابر نسبت وزن مولکولی گاز به وزن ملکولی هواست به عنوان نمونه آنالیز یک گاز طبیعی در زیر نشان داده شده است .
جز درصد حجمی ( درصد مولی )
متان 3/72
اتان 4/14
کربن دیوکسید 5/0
نیتروژن 8/12

ناخالصیهای باقی مانده شبیه هیدروژن سولفید , نیتروژن و یا کربن دیوکسید ارزش گاز طبیعی را کاهش می دهند .
عقیده عمومی بر این است که نفت ( petroleum ) شامل نفت خام وگاز طبیعی در اثر تجزیه بقایای لاشه ها واجساد گیاهان وجانوران ته نشین شده در رسوبات دریایی یا سایر رسوبات آبی توسط باکتریها طی میلیونها سال پیش منشا گرفته است .

تبدیل این مواد به نفت وگاز در اثر شرایط خاص اعماق زمین و فشار گرمای آن و به تدریج صورت گرفته است فرض می شود که پس از تشکیل نفت و گاز با کمک نیروهای طبیعی از درون خلل و فرج لایه های زمین مهاجرت کرده اند ونهایتا این حرکت با تغییر شکل وخصوصیات یک صخره و یا شکل طبقات آن متوقف گشته است .

بخش برآمده صخره را طاقدیس و بخش فرورفته آن را ناودیس می نامند . شکافی که از لغزش صخره ای بر صخره دیگر به وجود آمده است گسل است یکی از سنگهای لایه شنی بستر یک مخزن است . گاز در زیر قله طاقدیس محتوی گاز و در دامنه طاقدیس زیر گاز نفت و در نقطه ای دیگر آب وجود دارد . همچنین بین گسل و گنبد نمکی هم نفت به دام افتاده است .

اکتشاف و حفاری :

در روزگاران آغازین صنعت نفت , روشهای علمی اکتشاف تقریباً ناشناخته بود و کشف ذخایر نفت و گاز بدون طرح و برنامه علمی و عمدتاً تصادفی صورت می گرفت .
امروزه روشهای زمین شناسی – ژئوفیزیکی و ژئو شیمیایی به طور مجزا و یا اغلب تواماض برای کتشاف به کار برده می شوند . اگر چه هیچ یک از روش های فوق مستقیماً وجود نفت یا گاز را نشان نمی دهند ولی در بهترین حالت با این روش ها می توان ساختمان لایه های زیر زمینی را مشخص کرده و مکانهایی را که احتمالاً گاز یا نفت وجود دارد معین نمود .

روشهای زمین شناسی

تکنیک های زمین شناسی شامل مطالعه و بررسی در سطح زمین با نمونه گیری از رگه صخره ها و تجزیه و تحلیل نمونه ها جهت مشخص نمودن قدمت و شکل صخره و شرایطی که تحت ان شگل گرفته است می باشد . ارتباط بین ساختمان صخره ها شناخته شده ممکن است باعث شناسایی ساختمان سطح زیر زمین شود .
وقتیکه اطلاعات زمین شناسی در خصوص قدمت , نوع و تاریخچه یک صخره حاکی از احتمال ذخایر نفتی باشند روشهای ژئوفیزیکی برای شناسایی شکل طبقات زیر زمین جهت پیدا کدن رگه های نفت خیز به کار می رود .

روشهای ژئوفیزیکی

روشهای ژئوفیزیکی شامل اندازه گیری تغییرات نیروی جاذبه زمین (جاذبه سنجی), اندازه گیری نیرو و تغییرات نیروی مغناطیسی زمین (مغناطیس سنجی) و اندازه گیری زمان برگشت امواج ضربه ای منعکس شده از طبقات زیر زمین توسط انفجار متمرکز در سطح زمین (لرزه نگاری)می باشد . تکنیکهای لرزه نگاری امروزه به طور گسترده ای به کار می رود زیرا بهترین تصویر را از ساختمان صخره های زیر زمینی ارائه می دهند .
از انواع مختلف ساختمان زیر زمین که می توانند با تکنیکهای فوق بدست آیند شامل ناودیس های نسبتاً قوس دار , طاقدیس ها , چینه ها و گسل ها یعنی جایی که لایه های صخره جابجا شده اند می باشند .

روشهای ژئوشیمیایی

گاهی اوقات تکنیهای ژئوشیمیایی اطلاعات تکمیلی با ارزش در خصوص امکان وجود ذخایر نفتی و گازی بدست می دهد . ترکیب باکتریایی و شیمیایی خاک برفراز و اطراف مخازن گاز و نفت در اثر فرار تدریجی نفت به سطح زمین تغییر می یابد بنابراین تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی نمونه های خاک یک منطقه می تواند مشخص کننده وجود نفت یا گاز در لایه های زیر آن باشد .

قبل از اینکه محل حفاری انتخاب شود کلیه اطلاعاتی که از طریق تکنیکهای فوق الذکر بدست می آید می بایست مانند اجزا یک معما کنار هم گذاشته شود وقتی که محل حفاری انتخاب و دکل آن زده شد . دهها هزار دلار خرج اتمام چاه خواهد شد . معهذا با همه این تدابیر مقدماتی , تنها از ده چاه حفر شده کمتر از یک مورد به نفت و یا گاز می رسد و از میان چهل چاه تنها کمتر از یک مورد به میدان جدید نفتی برخورد می کند . پس از انتخاب جایگاه مناسب برای حفاری یا اخذ اجازه نامه استخراج , حفاری با دکل و وسایل لازمی که جهت حفاری و نفوذ در صخره های آن محل مناسب است آغاز می شود .

حفاری یا به روش قدیمی تر یعنی با کابل انجام می شود و یا به روش چرخشی که امروزه به صورت گسترده ای جایگزین روش اول شده است صورت می گیرد . این دو روش گاهی اوقات در کنار هم استفاده می شوند . در روش حفاری به وسیله کابل صخره ها توسط ضربات یک مته قلمی شکل که به وسیله کابل از طریق صفحه متحرک آویزان است خرد می شود .

یک میله فلزی که اصطلاحاً میله حفاری نامیده می شود نیروی کافی را جهت خرد کردن صخره به مته ای منتقل می کند که دائما در حال بالا و پائین رفتنتوسط یک صفحه متحرک است . نهایتاً قدرت خردکنندگی مته به وسیله ذرات سائیده شده در سوراخ ایجاد شده کاهش می یابد و لوله های حفاری می بایست بیرون کشیده شده و تمیز شوند قطعات و تکه های صخره توسط آب و یک چمچه که وسیله ای است شبیه یک لوله دراز که انتهایش می تواند جهت ورود خرده صخره و لجن باز شود بیرون کشیده می شود وقتی که سرواخ مته تمیز شد لوله ها به داخل فرستاده می شوند و حفاری مجدداً شروع می گردد . حفاری با کابل را می توان در حفره های خشک و روغن کاری نشده و یا در حفره هایی که نسبتاً با گل حفاری و آب پر شده اند بسته به خصوصیات ساختمانی صخره ها , انجام داد.

حفاری چرخشی

تکنیهای حفاری چرخشی در دهه های 1880 و 1890 توسعه یافتند و اولین بار به صورت موفقیت آمیزی در حوزه نفتی مشهور به اسپیندل تاپ (Spindel top) در جنوب غربی تگزاس آمریکا کار گرفته شد .
در حفاری چرخشی تشکیلات حفاری توسط عمل چرخش یک مته که در انتهای لوله حفاری سوار شده است در زمین نفوذ می کند . چرخش توسط یک لوله مربع شکل که اصطلاحاً کلی (Kelly) نامیده می شود به مرحله عمل در می آید . این لوله مربع شکل از مرغک یک صفحه دوار در سطح دکل حفاری عبور می کند . مادامی که مته چرخان در حال تراشیدن صخره به سمت پائین است جهت تمیز کردن و روغنکاری آن , سیالی حاوی خاک رس و مواد شیمیایی که اصطلاحاً گل حفاری نامیده می شود به سمت پائین و بالا جریان داده می شود . گل حفاری باعث پوشاندن دیواره های چاه و حفاظت ترکیبات سست شده و طبقات صخره ای دارای رگه های آب را آب بندی نموده و از ایجاد حفره های انحرافی جلوگیری می نماید . به جای گل حفاری از گاز یا هوا با فشار زیاد نیز استفاده می کنند .

لوله گذاری

همانطور که حفاری ادامه داشته و در حال پیشرفت است چاه می بایستی جهت جلوگیری از نفوذ آب صخره ها و ایجاد حفره های انحرافی لوله گذاری شود . برای فرستادن لوله بداخل چاه می بایست ابتدا کلیه وسایل حفاری از داخل آن بیرون کشیده شود . سپس لوله به داخل چاه رانده شده و از بالا توسط تلمبه با فشار سیمان به دداخل لوله فرستاده شود به طوریکه سیمان از پائین وارد جداره بین لوله و چاه شده و به سمت بالا بیاید و فاصله بین جداره خارجی لوله و بدنه چاه را پر نماید پس از عمل سیمان کاری و محکم شدن لوله عمل حفاری به وسیله مته ای کوچکتر از داخل لوله از سر گرفته می شود روشهای توسعه یافته نوینی اخیراً در حفاری به وجود آمده است که شامل تکنیک توربینی است بدینوسیله که چرخش مته به وسیله یک توربین با نیروی محرکه گل حفاری در حال چرخش انجام می گیرد .

تولید
تکمیل چاه :

پس از حفاری چاه می بایست آن را جهت تولید تکمیل نمود . برای تکمیل چاه اقداماتی در خصوص محصور کردن گاز در دهانه چاه و جلوگیری از ورود آب و مواد خورنده به داخل لوله گاز می بایست انجام شود . میزان تولید می بایست کنترل شده و در خصوص جداسازی مایعات و کثافات از گاز تولید شده تدارک لازم به عمل آید .

برای محصور کردن گاز و حفاظت از حالت ایجاد شده در داخل چاه در اثر حفاری معمولاً یک لوله نهایی هم توسط سیمان در داخل چاه تعبیه می شود .اگر این لوله یا آستر بخواهد در محل سیمان شود می بایست از داخل سوراخ شود .اگر ساختمان و شکل لوله نهایی ضعیف باشد و یا بخوبی محکم نشده باشد برای محکم کردن آن پس از سوراخ کردن می بایست شن معدنی با فشار به داخل فرستاده شود .

یکی از روشهای تکمیل که برای چاههای گاز بسیار مورد پسند افتاده است که بجای به کار بردن لوله نهایی جداری برای استخراج گاز , همان لوله داخل چاه را سیمان کنند . اگر سوراخ و شکل چاه تنگ باشد می توان با ریختن اسید و یا فرستادن مایع با فشار زیاد که از سطح زمین به داخل پمپ می شود وضع را بهبود بخشید . تمام روشهای فوق باعث باز شدن راه عبور جریان گاز در حفره اطراف مخزن گشته به طوریکه سیال داخل حفره ها به راحتی در لوله های چاه جریان می یابد . آخرین محله از عملیات تکمیل چاه سوار کردن تجهیزات در سر چاه می باشد . لوله جداری بسیار سنگین سرچاه که نگهدارنده لوله اصلی چاه نیز بوده , شیرهای کنترل اصلی و نیز مسیر کنار گذر و تجهیزات دیگر جهت عبور گاز که مجموعه این وسایل را اصطلاحاض درخت کریسمس می نامند (Christmass tree) تجهیزات سر پچاه را تشکیل می دهند .

با سوار کردن شیر ها و بستهای مربوطه بر روی مجموعه کنترل کننده تحت عنوان درخت کریسمس باعث کنترل جریان گاز داخل لوله تعبیه شده در چاه یا بین لوله و لایی یا هر دو می شود.
بهره برداری

وقتی که چاه تکمیل شد آزمایشاتی جهت تشخیص قابلیت تولیدی چاه و مخزن مربوطه و قابلیت چاه در خصوص ارسال گاز به سیستم جمع آوری گاز فشار قوی صورت می گیرد سیستم فشار قوی جمع آوری گاز از شبکه لوله هایی که گاز را از چاههای مختلف یک میدان جمع آوری می کنند تشکیل می شود . وسایل و تجهیزات برای جداسازی مایعات , پاکسازی گاز نیز سر چاه نصب می گردد . در خلال دور تولید یک میدان , کارکرد چاه دائماً کنترل شده و چاهها متناوباً آزمایش می شوند و گاز تولید شده پیوسته اندازه گیری می گردد . علاوه بر اینها عملیات بهره برداری همچنین شامل کنترل خوردگی و سایر اقدامات برای جداسازی مایعات جمع شده , پارفین و کثافات گاز نیز می شود . چنانچه شرایط پائین چاه تغییر کند یک چاه مکن است دوباره تکمیل شود . تکنیکهای شبیه سازی (Simulation) که در کامل کردن چاه به کار می رود ممکن است در خصوص احیا قابلیت تولید چاه مجدداً به کار گرفته شود .

عملیات بهره برداری جهت کنترل دقیق نیاز به دستگاههای تنظیم کننده فشار و اندازه گیری گاز دارد .

پالایش گاز :

گاز تولید شده از چاه و یا از دستگاه تفکیک کننده ممکن است شامل شن ریزه , گل رس , هیدروکربن های مایع , سولفید هیدروژن و گاز های غیر قابل اشتعال باشد . این ناخالصیهای گاز می بایست قبل از انتقال گرفته شود . گاز از چاهها و مناطق مختلف به وسیله سیستم جمع آوری به واحد مرکزی پالایش برده می شود که در آنجا با انجام تغییرات مناسب مطابق با احتیاجات و شرایط ارسال در می آید .

تنظیف کننده هایی (Scrubbers) برای جدا کردن ذرات ناخالص به کار می رود . این کار به صورت مکانیکی توسط سرند یا غربال و یا عبور دادن گاز ها از روی مایعات انجام می شود . دستگاه نم زدایی (Dehydrator) جهت گرفتن بخار آب از گاز و خشک کردن آن به کار می رود . بیشتر دستگاههای خشک کننده شامل جاذب الرطوبه جامد و مایعات جاذب آن می باشند . اگر چه امروزه دستگاههایی که در دمای کم بخار آب را متراکم و مایع می سازند مورد توجه فراوان قرار گرفته است . گوگرد موجود گاز توسط دستگاههای شیرین کننده گرفته شده و اکثراً به عنوان محصول جانبی به بازار عرضه می شود . سایر تجهیزات خالص کننده نیز جهت گرفتن گازهایی که دارای ارزش زیادی در بازار هستند مورد استفاده قرار میگیرد . این گاز ها شامل نیتروژن , دی اکسید کربن و هلیم می باشند .

مخصوصاً گاز تولیدی کمتر باشد باز هم ممکن است بازیافت آن ضروری باشد .
اگر نسبت هیدروکربنهای مایع شدنی در گاز طبیعی بالا باشد به وسیله دستگاههای جداکننده (Trapping) عمل جداسازی تا مرحله بعدی ادامه می یابد . نتیجه این جداسازی گاز های پروپان و بوتان خالص – گاز نفتی مایع شده (LPG) و بنزینطبیعی می باشد که هرکدام به نوبه خود محصولات با ارزشی می باشند . سر انجام پس از کلیه عملیات فوق الذکر گاز طبیعی تمیز و خشک که عمدتاً شامل متان می باشد جهت ارسال به بازار مصرف به خط لوله انتقال می یابد .

انتقال :

شرکتهای انتقال گاز از طریق خط لوله را از مناطق تولیدی و پالایشگاه ها به مناطق بازار مصرف انتقال می دهند . شرکتهای خطوط لوله ممکن است گاز را از یک یا چند میدان یا پالایشگاه خریداری نمایند . خطوط لوله از جنس فولاد با مقاومت زیاد و معمولاً به قطر بیش از 12 اینچ ساخته می شود و تحت فشار 500 الی 1000 پوند بر اینچ مربع کار می کنند .

1- سیستم توزیع گاز (گاز رسانی):
هر سیستم گاز رسانی شامل یک یا چند شبکه لوله کشی است که از منابع مختلف تامین گاز نظیر ایستگاههای دروازه شهری (City gate station) گاز را به مصرف کننده نهایی می رساند .
منبع اولیه گاز برای اغلب سیستمهای توزیع خط لوله گاز طبیعی می باشد که از طریق یک یا چند ایستگاه انشعاب گیری گاز موسوم به ایستگاه دروازه شهری تغذیه می شوند . کار اصلی این ایستگاهها عبارت از اندازه گیری و تقلیل فشار گاز خط لوله و آماده نمودن جهت اتصال به سیستم گاز رسانی می باشد .

وقتی که گاز وارد ایستگاههای دروازه های شهری می شود جهت حذف کثافات یا روغن کمپرسور وارد شده در گاز آن را از یک صافی عبور می دهند . در اکثر ایستگاههای دروازه شهری از دستگاه اندازه گیری روزنه ای (Orifice meter) استفاده به عمل می اید . اگر چه گفتنی است که سایر انواع اندازه گیری به تنهایی یا الحاق شده با اندازه گیر روزنه ای نیز برای این منظور به کار برده می شود . کاهش و کنترل فشار توسط دستگاههای مکانیکی موسوم به تنظیم کننده فشار (Prassure regulator) انجام می گیرد . منظور از کنترل در اینجا عبارت از کنترل شدت جریان گاز در ایستگاه می باشد به نحوی که فشار گاز خروجی ایستگاه در حد مطلوبی (250psi) ثابت نگه داشته شود . بر اثر کاهش فشار گاز انتقال یافته از خطوط لوله به ایستگاه دروازه شهری سیستم گاز رسانی که توسط تنظیم کننده فشار انجام می گیرد غالباً سرمای قابل ملاحظه ای ایجاد می شود بدین جهت گاز را قبل از کاهش فشار معمولاً گرم می نمایند تا زا سرمازدگی و یخ بستن و تشکیل هیدرواتهای یخی در شبکه لوله کشی پائین دستی جلوگیری به عمل آید .

قبل از اینکه گاز از ایستگاه به سیستم گاز رسانی ارسال گردد مقدار معینی از ماده مخصوصی که دارای بوی نافذی می باشد به ان تزریق می شود . وجود چنین ماده بوداری در گاز به مصرف کننده اخطار می نماید تا در مواردی که بر اثر بی احتیاطی گاز نسوخته در محلی جمع شود قبل از اینکه مقدار گاز به مرحله انفجار برسد یا خطر گاز زدگی و خطرات دیگری ایجاد نماید اقدام لازم را انجام دهد . بدین صورت است که وقتی گاز اندازه گیری شده , بودار شد و کاملاً تمیز شده از ایستگاه جریان پیدا می کند توسط شبکه تغذیه وارد ایستگاه های تقلیل فشار ناحیه ای (D.R.S یا T.B.S) می گردد . گاز پس از عبور از این ایستگاهها با فشار psi60 وارد خطوط اصلی شبکه توزیع (Distribution network)می گردد که به صورت حلقه ای loop و بعضاً شاخه ای طراحی شده اند . چنین گازی آماده مصرف در وسایل گاز سوز برای مشترکین می باشد .

گاز مصرف کنندگان توسط خطوط شاخه ای که در کوچه ها و خیابانهای فرعی با قط 2 اینچ یا 63 میلی متر لوله گذاری می گردد و از طریق خطوط انشعاب (Service line)پس از تقلیل فشار توسط Service regulator بر حسب نوع و میزان مصرف تامین می گردد . تغذیه مصرف کنندگان ویژه و تجاری عمده داخل شهرها از طریق خطوط شبکه تغذیه 250psi و یا خطوط شبکه اصلی توزیع 60psi یا خطوط شاخهای می باشد که با نصب یک ایستگاه تقلیل فشار در محل بر اساس میزان مصرف حداکثر ساعتی در حد اشباع و فشار مورد نظر معمولاً 2 یا 15 و یا 30 پوند بر اینچ مربع گاز آنان تامین می گردد .

گاز رسانی به صنایع در جاده های اطراف شهر ها یا از طریق خطوط شبکه تغذیه 250psi و یا خطوط شاخه ای مستقل و با نصب ایستگاههای تقلیل فشار جداگانه ای برای هر مشترک در فشار های مورد نیاز 2 یا 15 یا 30 پوند بر اینچ مربع و حداکثر مصرف ساعتی حد اشباع تامین می گردد .
نوسانات زمین هم فاز با امواج زلزله قرا گیرند ؛ تجربه ؛ کشش و خرابی کمتری را در این مورد بر روی لوله نشان داده است .
آمار های به دست آمده از خرابی لوله توسط زلزله در ژاپن صحت و سقم اختلاف مقدار خرابی در موقع هم فاز یا غیر هم فاز بودن این گونه نوسانات زمین با امواج زلزله ای را تاکید کرده است ؛ لرزش ناشی از زلزله ممکن است به صورتهای مختلف باعث خراب شدن لوله زیر خاک شود :

الف: به صورت کشش دینامیکی بزرگی (large dynamic tension)که سبب کشیدگی در نقاط اتصال می گردد .
ب: به صورت فشردگی (compaction)که سبب شکستگی و یا چین دار شدن لوله مب گردد .
ج: به صورت بریدگی (shear) که سبب ترک یا شکستگی در نقاط اتصال بشود .
د: به صورت خمش (Bending)که سبب شکستگی می گردد .

از تحقیقات تجربی در مورد رفتار دینامیکی لوله های موجود در زیر خاک در خلال زلزله نتایج زیر به دست آمده است :
1- ارتعاش طبیعی لوله در خاک در نتیجه نیروی اینرسی اش قابل شناسایی نیست و لوله مشابه خاک در برگبرنده اطرافش ارتعاش می کند.
2- کشش محوری (axial strain) در راستای مستقیم لوله موثر است اما کشش خمش (bending strain) در بخشهای منحنی شکل لوله ها زیاد است . کشش محیطی (circumferential strain) در نتیجه تغییر شکل خمش در انحنا لوله ها مورد اهمیت قرار می گیرد .

3- هنگام لغزش خاک نیروی چسبندگی بین لوله و خاک پیرامونش به غلظت خاک احاطه کننده لوله و سفتی (stiffness)سطح لوله وابسته است .
4- سرعت موج زلزله ای اندازه گیری شده در طول سطوح مختلف زمینهای غیر موات همواره بالای 1000M/SEC بوده است .
5- نوع جنس لوله عامل بسیار مهمی در طراحی سیستم لوله گذاری در زمین می باشد . اگر جنس لوله به مقدار کمی نرم باشد این نرمی باعث می شود که لوله حرکت زمین محیطش را پیروی کند و در نتیجه میزان به وجود آمدن خرابی در خلال زلزله های شدید بسیار کمتر خواهد شد .
درحال حاضر هیچ گونه مقررات تدوین شده ای در مورد طراحی خطوط لوله زیر زمینی که مقاوم در برابر زلزله باشد ؛ وجود ندارد .

تاریخچه پیدایش گاز

قرنها پیش چینی ها گاز را از چاههای کم عمق و سطحی بوسیله نی خیزران یا هندی لوله کشی کرده و از سوزاندن آن جهت جوشاندن آب دریا و تولید نمک استفاده می کردند..
گاز طبیعی ترکیبی از گازهای متان واتان وپروپان وبوتان می باشد..

تفاوت گاز طبیعی وگاز مایع گاز همراه نفت در میزان ترکیب گازهای فوق می باشد یعنی در گاز طبیعی میزان متان واتان بیشتراز پروپان وبوتان است وبرعکس..
همراه گاز طبیعی که از چاهها استخراج می شود مواد دیگری مانند آب و دی اکسید کربن واسیدهای مختلف وهمچنین گوگرد که بصورت سولفید هیدروژن است استخراج می شود که این سولفید بسیار خورنده بوده و مانند اسید عمل می کند وباعث خورندگی ولوله های گاز وسوراخ شدن آنها می گردند..

گاز طبیعی در ایران

حجم کلی گازهای تثبیت شده همراه وغیر همراه قابل بهره برداری ایران برابر 600 تریلیون متر مکعب یا 17تریلیون فوت مکعب است که مقام ایران در دنیا بعد از شوروی سابق در رتبه اول
قرار داده است .ایران هنوز منابع کشف نشده بسیاری دارد .

سیستم توزیع گاز

گاز توسط خط خط لوله انتقال با فشار حداکثرPSI1050 و فشار حداقل PSI350-300 وارد ایستگاه ورودی گاز شهر CGمی گردد پس از تقلیل فشار به PSI 250 توسط خطوط
اصلی شبکه تغذیه و یا حلقه کمربندی وارد ایستگاههای تقلیل فشار TBSیاDRS می گردد.
گاز پس از عبور از این ایستگاهها با فشار 60PSI برای شبکه های فولادی و 4 بار برای شبکه های PE وارد شبکه توزیع که بصورت حلقه ای (LOOP) ویا شاخه ای طراحی شده اند می گردد
وسپس وارد خطوط شاخه ای که در کوچه ها و خیابانهای فرعی با قطر 12 اینچ و یا 63 میلی متر
لوله گذاری شده می گردد و از طریق خطوط انشعاب گاز مصرف کنندگان پس از تقلیل فشار توسط
رگلاتور بر حسب نوع و میزان مصرف تامین می گردد..

تاریخچه لوله پلی اتیلن

تا چندی قبل جهت شبکه های گازرسانی از لوله های فولادی استفاده می گردید لیکن با پیشرفت علم در این زمینه تحولی ایجاد گردیده است ..
با وجود قابلیت های لوله های فولادی استفاده از این لوله ها در گاز رسانی معضلاتی را به همراه داشت که یکی از مهمترین آنها خوردگی و پوسیدگی لوله های فلزی در اثر مرور زمان بود که جهت جلوگیری از این معضل را ه حل های متفاوتی در زمان اجرا و نیز بهره بر داری به کار گرفته می شود که مهمترین آنها عایقکاری لوله های فولادی قبل و در حین اجرا و نیز حفاضت کاتدیک لوله ها در حین بهره برداری می باشد. حفاضت از زنگ
به موازات آن و از حدود 40 سال قبل برخی از شرکتهای معتبر دنیا , از لوله هایی با جنس پلی اتیلین جهت شبکه های توزیع گاز استفاده نمودند و با پیشرفت علم تا کنون در نوع لوله های مورد استفاده تغییراتی صورت گرفته است بطوریکه لوله های پلی اتیلن که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند از قابلیت های بسیار بالایی برخوردار می باشند و برعکس لوله های فولادی خورده نمی شوند و نمی پوسند..
در کشور عزیز ما ایران نیز مطالعات اولیه استفاده از لوله های پلی اتیلن از سالها قبل آغاز گردید و اولین شبکه پلی اتیلن کشور در دو نکته از شهر کرج اجرا گردید و پس از آن وبا توجه به مزایای پلی اتیلن استفاده فراگیر از این تکنولژی در سطح کشور آغاز گردید. .
یکی از محدودیتهای لوله های پلی اتیلن آن است که حداکثر فشار مجاز بهره بر داری یا عملیاتی آنها محدود می باشد بطوری که در حال حاضر و با توجه به مشخصات فنی لوله های مورد استفاده و نیز مشخصات خطوط گاز از نظر فشار در کشور ما , از لوله های پلی اتیلن در شبکه های توزیع با فشار 60 پوند استفاده میگردد . با فشار 1000 پوند و خطوط تغذیه با فشار 250 پوند فولادی می باشند.

تاریخچه :

شرکت گاز دو فرانس مسئول انتقال و توزیع گاز در سطح فرانسه است . تقاضای رو به رشد گاز همراه با ورود گاز طبیعی توسط خطوط انتقال با فشار 70 BAR به نزدیک شهرها از سال 1946 این شرکت را راهنمایی کرده تا تکنیک توزیع گاز 4Bar را توسعه دهد .
در ابتدا لوله های فولادی پوشش دار در شبکه توزیع با فشار 4BAR استفاده شدند اگر چه کاربرد فولادی رضایت بخش و از خواص مکانیکی خوبی برای این منظور برخوردار است ولی استفاده از انها مشکلات متعددی به ویژه از نقطه نظر حفاظت از زنگ در برداشت و با توجه به این امر تصمیم گرفته شد جهت کاهش هزینه پروژه به دنبال موادی بروند که خواص فیزیکی خوبی داشته باشد و تحت تاثیر خوردگی قرا نگیرد .
تستهای اولیه روی PVC حدود 25 سال پیش انجام گرفت . اگر چه با مشکلات به ویژه شکنندگی و تردی آنها در خطوط انشعاب مواجه شدند که سبب توقف مطالعات در سال 1971 بر روی این ماده شد اما هم زمان مطالعات بر روی ماد پلاستیکی دیگر به نام پلی اتیلن آغاز گردید.

در تستهای آزمایشگاهی و عملیاتی استفاده از پلی اتیلن برای انشعابات کوچک از 20 الی 40 میلی متر در سال 1975 به تائید رسید .
در همان زمان شرکت گازدوفرانس در حال توسعه تکنیک جهانی برای ساختمان سیستمهای توزیع گاز (خطوط اصلی و انشعابات) با استفاده از لوله های پلی اتیلن تا قطر 125 میلی متر و کاربرد اتصالات الکترو فیوژن روشهای تعمیرااتی TIEING غیره بود .

این تکنیک در سال 1979 هنگامی که شرکت گاز دوفرانس استفاده از آن را در سطح فرانسه همه گیر کرد عملی شد . از آن موقع به بعد استفاده از لوله های پلی اتیلن به شدت گسترش یافته است . این امر در حقیقت جواب کاملی برای توسعه سیستمهای 4BAR و همچنین افزایش فشار شبکه های فشار ضعیف به روش جایگزینی با لوله های پلی اتیلن در لوله های قدیمی می باشد در سال 1985 طول لوله های پلی اتیلن برای خطوط اصلی و انشعابات حدود 33000 کیلومتر و تعداد اتصالات الکتروفیوژن به کار رفته حدود 3/1 میلیون عدد بود .
علل استفاده از فشار 4 بار در شبکه هاب پلی اتیلن :

1- سابقه :
قبلاً تولید کنندگان گاز اقدام به ذخیره کردن گاز در مخازن (GAS HOLDER) می کردند . سپس از طریق شبکه چدنی فشار ضعیف (10 BAR) گاز ذخیره ده توزیع می شد . این یک اصل بدیهی در طراحی است که در صورت موجود بودن گاز با فشار بالا و توزیع با این فشار در شبکه ها قطر لوله کاهش و باعث سهولت عملیات اجرایی و به وجود آمدن یک شبکه ایمنی خواهد شد که از نظر اقتصادی سود آور و مقرون به صرفه است .
فاکتور مهم دیگر پائین بودن قیمت گاز , باعث افزایش رشد مصرف , در نتیجه افزایش در خواص گاز گردید . شبکههای فشار ضعیف (10 میلی بار ) جواب گوی این رشد مصرف نبودند .
بنابراین می بایست به طریقی جهت افزایش ظرفیت شبکه اقدام شود . جهت حل این موضوع شرکت گاز دوفرانس فرانسه تصمیم گرفت شبکههای جدید خود از سیستم فشار متوسط (19/4 BAR) استفاده نماید . کاربرد این فشار در سیستمهای شبکه جدید بنا به دلایل بهینه تشخیص داده شد :

ایمنی safety , کیفیت خدمات SERVIEC QUALITY
اقتصادی بودن COMPREHENSIVE ECONOMY
سازگاری ADAPTABILITY TO EVULUTION
با توجه به این معیار ها توانایی شبکه ها با فشار متوسط که همانا 4BARبرای شبکه های توزیع و 19BAR برای شبکه های تغذیه است به اثبات رسید .
2- مشخصات شبکه های فشار متوسط :

DESCRIPTION OF THE M.P GAS DISTRIBUTION SYSTEM
شبکه های فشار متوسط از سال 1996 تا کنون در فرانسه به کار گرفته شده و شامل فشارهای زیر است .
1-2) شبکه تغذیه با 19 بار 19BAR BASIC GRID:
فشار گاز در ایستگاه ورودی شهر (CITY GATE STSTION) به 19BAR تقلیل یافته سپس از طریق شبکه تغذیه که به صورت حلقه طراحی شده اند ایستگاههای تقلیل فشار درون شهری (TBS) با فشار خروجی 4BAR تغذیه می شوند .
– اکثر لوله های شبکه تغذیه از نوع فولادی با پوشش پلی اتیلن است .
– صنایع و مصرف کنندگان عمده نیز از طریق این خطوط گاز رسانی می شوند .
2-2) شبکه توزیع با فشار 4BAR:
4BAR DISTRIBUTION NETWORKS
هر یک از ایستگاههای تقلیل فشار درون شهری گاز را با فشار 4BAR وارد سیستم شبکه توزیع می شوند.

مزایای تکنولوژی پلی اتیلن

1- سبکی وزن (LIGHT WEIHT):
سبکی لوله های پلی اتیلن بدین معنی است که حمل و نقل آنها آسان در نتیجه لوله گذاری در کنال به سرعت انجام می پذیرد .
2- انعطاف پذیری : (FLEXIBILITY)

از آنجایی که لوله های پلی اتیلن کاملا انعطاف پذیر هستند می توان آنها را بهخ صورت حلقه (COIL) و یا رول و درام (DRUM) با طولهای بلند در محل کار مورد استفاده قرار داد .
یکی دیگر از مزایای انعطاف پذیری لوله گذاری آنها در زمینهای شنی و سنگلاخی بدون استفاده از زانویی می باشد . وقتی که خاصیت انعطاف پذیری یا عامل ازدیاد طول (ELONGATION ) لوله یک جا در نظر گرفته شود می توان بدین نتیجه رسید که این دو عامل پلی اتیلن را یک ماده مناسب و سازگار با مسایل و مشکلات حرکات زمینی می سازد . به عنوان مثال در موقع زلزله و حرکات زمین مقاومت خوبی از خود نشان می دهد .
3- مقاومت در مقابل خوردگی (RESISTANCE TO COROSION)

لوله های پلی اتیلن این حسن را دارد کهاحتیاجی به نصب سیستم حفاظت از زنگ که برای لوله های فولادی به کار می رود را ندارد . بنابراین مخارج و هزینه نگهداری خیلی پائین است . صرف نظر از بعضی هیدرو کربنهای سنگین و سیالات پلی اتیلن مقاومت بی نظیری در برابر عوامل شیمیایی دارد .

4- تعمیرات ساده و سریع :
اگر یک قسمت از لوله پلی اتیلن صدمه ببیند هیچ مشکلی برای جایگزینی آن قسمت با ساقه لوله پلی اتیلن جدید و اتصالات اکلتروفیوژن وجود ندارد و این می تواند در کمتر از یک روز انجام شود .
این بدان معنی است که قطع گاز مشترکین در صورت بروز حادثه کاهش می یابد .

5- کنش سریع یا اقدام سریع :
در صورت بروز حادثه با روش فشرده کردن (SQUEEZED) به سرعت می توان جریان گاز را قطع نمود .

6- آموزش ساده و سریع :
دوره آموزش پایه ای کارگران برای ساختن و کار گذاری شبکه و یا راه اندازی و نگهداری خیلی ساده و کوتاه است .

7- کارآیی شبکه :
بالغ بر20 سال تجربه ثابت کرده است و تکینک اتوماتیک الکترو فیوژن در حین عملیات اجرایی با یک موفقیت کامل و از درجه اطمینان بالایی برخوردار است .

8- طول عمر لوله و اتصالات (WORKING LIFE):
لوله های پلی اتیلن به همراه اتصالات شان بای حداقل عمری حدود 50 سال تحت شرایط نرمال با فشار 4BAR طراحی شده اند .

مشخصات فنی لوله‌های پلی‌اتیلن

برای ساخت لوله و اتصالات منطبق بر مشخصات فنی شرکت ملی گاز ایران مواد پلی‌اتیلن با مشخصات ذیل باید مورد استفاده قرار گیرد.
دانسیته نرمال: 0 . 930 – 0 . 950 gr / ml
نمونه‌ها بر اساس i so 1872 تهیه و اندازه‌گیری دانسیته بر اساس i so 1183 در 23 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. .
شاخص سیالیت ذوب بر اساس i so 292 روش A اندازه‌گیری می‌شود و مقدار آن 0 4-1 1 gr / 10min می‌باشد .
لوله‌های سیاه و اتصالات باید طبق مشخصات زیر حاوی کربن سیاه باشند
میزان کربن سیاه 20-25% درصد وزنی
دانسیته کربن سیاه 15-2 g / ml
لوله‌ها ـ ابعاد

قطر خارجی و ضخامت باید منطبق بر iso 4437.2 باشد
دو‌پهن شدن :
برای لوله‌های حلقه‌ای D max = 1. 06 d e De قطر خارجی نرمال است
برای لوله‌های مستقیم D max = 1. 02 d e

ابعاد نوار از جدول صفحه بعد می‌کند

علامت‌گذاری

تمامی لوله‌ها باید در طول لوله دارای دو نوار باشد که در دو سمت مخالف لوله مواردی از قبیل سازنده: نوع رزین ضخامت و سریال فشار در آن درج شده باشد .
استاندارد جوشکاری در شبکه‌های گازرسانی پلی‌اتیلن :
استاندارد فشار عملیاتی لوله‌های P. E
حداکثر فشار عملیاتی مطابق با استاندارد DIN کشور آلمان به شرح زیر است :
الف) برای خطوط لوله که از استاندارد DIN 8974 SERIES (PN6) پیروی می‌کند . فشار مجاز حداکثر یکبار می‌باشد .
ب) برای خطوط لوله که از استاندارد DIN 8974 SERIES (PN10) پیروی می‌کند . فشار مجاز حداکثر 4 بار می‌باشد .
استاندارد حمل و نقل و تحویل لوله‌های P. E
شرایط فنی لوله‌های پلی‌اتیلن به هنگام حمل و نقل و تحویل بایستی با استاندارد DIN 8075 مطابقت داشته باشد .
استاندارد اتصالات P. E

سازگاری اتصالات با استانداردهای ذیل الزامی و اجتناب‌ناپذیر است .
استاندارد حفاظت لوله‌های P. E در مقابل عوامل مخرب
استاندارد آزمایشات غیر مخرب جوشها و آزمونهای آلرتاسونیک
استاندارد جوشکاری (Tapping Saddles) به خطوط اصلی
استاندارد آزمایش فشار خطوط P. E
استاندارد نحوه اجرای آزمایش فشار خط لوله P . E
استاندارد جوشکاری لوله‌ها و اتصالات P. E
استاندارد ماشین‌های جوشکاری خاص لوله‌ها و اتصالات

ماکزیمم فشار مجاز بهره‌برداری (MAOP) :
ماکزیمم فشار مجاز بهره‌برداری برای هر سیستم لوله پلی‌اتیلن به مواد اولیه (RESIN) استفاده شده (MRS) , شاخص SDR لوله‌ها و شرایط بهره‌برداری بستگی دارد . حداقل مقدار فاکتور طراحی Fd می‌‌بایست مساوی یا بزرگتر از 2 باشد و همچنین موارد ذیل را به عنوان حداقل شرایط لازم باید در نظر داشت :
الف) نوع گازی که انتقال می‌یابد ( برای مثال : گاز طبیعی , گاز صنعتی یا تولید شده , گاز مایع و غیره …) و وجود احتمالی مایعات .
ب) دمای پیش‌بینی شده در سیستم بهره‌برداری شبکه .
ج) شکل لوله

توصیه می‌‌شود موارد زیر نیز در نظر گرفته شود :
د) سرعت اشاعه ترک که بستگی به قطر لوله و حداقل دمای بهره‌برداری دارد .
ه) موقعیت لوله و ورود گاز به ساختمانهای مجاور در زمان وقوع نشتی گاز .
ـ راهنماهای ملی (دستور العملهای ملی هر کشور) نیز می‌بایست در نظر گرفته شود . MAOP به شرح ذیل بیان می‌شود :

مگاپاسکال ـ MPA حداقل تنش مورد نیاز : MRS =
نسبت ابعاد استاندارد قطر خارجی لوله به ضخامت لوله S DR =
2 = فاکتور طراحی Fd =

1- آماده سازی لوله های پلی اتیلن قبل از عملیات جوشکاری
آماده سازی لوه ها شامل بازرسی و تمیز کاری و برش و خمکاری لوله ها قبل از جوشکاری (عملیات اتصال) می باشد .
1-1 بازرسی لوله ها
هرشاخه لوله قبل از آماده سازی باید بازرسی گردد لوله هائی که دارای هر نوع عیب از قبیل کج بودن , دو پهن بودن دهانه برآمدگی , شیار , فرو رفتگی , خراش و حفره باشند بایستی کنار گذارده شوند تا توسط مهندس یا نماینده او و در صورت لزوم مهندس بازرس شرکت ملی گاز بررسی و دستور وازده شدن , تعمیر و یا برش آنها جهت از بین بردن نقص داده شود .
1-2 تمیز کردن لوله ها
قبل از اتصال لوله ها بایستی سطوح داخلی و خارجی آنها با وسایل مناسب از خاک و سایر مواد خارجی تمیز شوند .
1-3 برش لوله ها
برش لوله بایستی توسط وسایل مخصوص برش که مورد تائید مهندس یا بازرس می باشد انجام گیرد . مقطع بریده شده باید عمود بر محور طولی لوله باشد . استفاده از برشهای فارسی بر (MITER) جهت لوله و اتصالات مجاز نمی باشد .

1-4 جهت و انحراف لوله
1-4-1 کمانی شدن لوله
کمانی شدن لوله برای تغییر جهت مجاز خواهد بود . شعاع کمانی شدن به صورت تقریبی از قطر لوله بوده که با در نظر گرفتن پیشنهادات سازنده آ توسط مهندس یا نماینده او تعیین می گردد .