Строительство устройств газоснабжения

Нафтогаз Украины сообщает о неожиданно обнаруженных почти 17 млрд. кубометров природного газа, доступного для использования без дополнительных вложений.

В ходе стресс-теста участка магистрального трубопровода установлено, что за несколько десятков лет эксплуатации произошло насыщение материала трубы перекачиваемым через неё газом. 

Вырезанный кольцевой участок длиной в один метр при взвешивании оказался намного тяжелее положенного - погонный метр трубы диаметром 1 200 мм , со стенками толщиной 22 мм должен весить ~650 килограммов, истинный же вес превысил эту величину более чем в полтора раза, и оказался равным 995 кг.

"Лишние" 345 килограммов, как удалось установить, приходятся на растворённый в металле трубы метан, что с учётом его плотности - 0.717 кг/кубометр  - даёт почти 500 кубометров на погонный метр.

Таким образом,  принимая во внимание общую протяжённость УГТС, равную ~37 тыс. км, и считая средний диаметр равным 1 200 мм, легко можно подсчитать, что стенки всех труб УГТС содержат от 15 до 20 млрд. кубов топлива.

Специалисты объясняет обнаруженный эффект тем, что атомы газа под большим давлением (50-80 атмосфер) длительное время (десятки лет) диффундировали в кристаллическую решётку материала стенок, заполняя его межатомное пространство. 

В качестве иллюстрации можно рассмотреть, что, например, произойдёт, если в доверху, казалось бы, заполненную ёмкость с яблоками всыпать такое же количество гороха. Горошины просто заполнят промежутки между яблоками, тем самым позволив кратно увеличить коэффициент использования объёма.

Что интересно, подобные ситуации не являются чем-то уникальным  - так, хорошо известен так называемый горючий лёд, или гидраты природных газов, представляющие из себя кристаллические соединения, образующиеся при определённых термобарических условиях (в первую очередь  - повышенное давление) из воды и газа.

Газовые гидраты внешне напоминают спресованный снег или лёд.. Они имеют характерный запах природного газа, и могут гореть с выделением большого количества теплоты.

Благодаря своей клатратной структуре единичный объём (то есть 1 см³) газового гидрата может содержать до 160—180 см³ чистого газа. В металлогидратах же такое соотношение достигает 1 : 500 и более. Особенностью гидратов является то, что они легко распадаются на воду и газ при повышении температуры.

Учитывая, что в среднем для прохождения отопительного сезона Украине требуется порядка 8-10 млрд. кубометров газа, можно смело утверждать, что сейчас в её распоряжении оказался двухгодичный запас. Особую ценность ему придаёт то, что ресурс этот совершенно бесплатен.

Разумеется, некоторые усилия для извлечения газа из стенок трубопроводов потребуются, но они, оценочно, составят не более 4-5% от полученного выигрыша.

Сам процесс извлечения технологически весьма прост - участок трубы изолируется, далее в нём создаётся вакуум, после чего, в результате реверсной диффузии, газ поступает во внутренний объём трубы, откуда и откачивается обычными средствами.  Существенный недостаток такой технологии  - невозможность полного извлечения, более 75% газа остаётся в стенках.

Второй, гораздо более совершенный,  метод предусматривает предварительное измельчение материала стенок до частиц размером в 2-5 микрон (по каждому из линейных измерений). В результате площадь активной поверхности увеличивается на три, а то и четыре порядка, то есть в 30 - 40 раз, что гарантирует 90-95%-й результат.

Оставшиеся 5-10%, к сожалению, остаются в исходном состоянии. С физической точки зрения это те атомы метана, что расположены ближе всего к центра кристаллической решётки железа, основного материала трубы, по причине чего там начинают действовать так называемые силы Ван-дер-Ваальса, как бы "прижимающие" атомы друг к другу с усилием порядка 10—20 кДж/моль.

Разрыв таких мощных связей энергетически невыгоден - нужно затратить больше мощности, чем в итоге высвободится.

Следует понимать, что эти потери совсем не являются критическими,  Украина и без того получает так нужную ей двухлетнюю передышку, необходимую для завершения интеграции в энергетические структуры ЕС.

Ряд экспертов полагает, что величина в 17 млрд. кубометров является заниженной, так как при её расчёте не были приняты во внимание запасы, содержащиеся в трубах меньшего диаметра, не магистральных. 

И хотя давление там ниже и, следовательно, возможность диффузии меньше, но общая длина гораздо больше. А это значит, что и запасы содержащегося в них газа , скорее всего, будут пересмотрены в большую сторону, что станет мощным сигналом для тех, кто понимает.