Юрий Блинов
Генеральный директор ОАО "Уральский НИИ трубной промышленности", доктор технических наук

    Россия поставляет в настоящее время 20 % потребляемого в странах Европейского союза природного газа и почти такую же долю нефти. Осень 2000 года ознаменовалась серией переговоров между Россией и ЕС относительно увеличения этого экспорта, что требует строительства новых тысячекилометровых трубопроводов. Протяженность строящихся и намеченных к строительству до 2005 года магистральных газопроводов ориентировочно составляет в России 25 тыс. км. За рубежом – в странах Азиатско-Тихоокеанского региона, Европы, Канаде и США – общая длина сооружаемых и запланированных магистралей – 40 тыс. км. Как видим, трубопроводные мощности быстро растут.
    В России создана крупнейшая в мире газотранспортная система: 150 тыс. км магистральных трубопроводов способны перекачивать ежегодно более 750 млрд. м³ природного газа. Система снабжена 250 перекачивающими станциями общей мощностью более 40 млн. кВт. Подземные газохранилища достигли емкости около 80 млрд. м³. Газопроводы объединены в гигантские технические коридоры, иногда состоящие из более чем 20 "ниток" диаметром 1220 – 1420 мм. Производительность таких коридоров достигает на отдельных участках 350 млрд. м³/год.
    Последние 20 лет происходит неуклонное наращивание рабочего давления в магистральных трубопроводах с соответствующим увеличением прочности труб – за счет улучшения механических характеристик металла и увеличения толщины стенки труб. Повышение давления до значений 10 МПа и более превращает газопроводы в своего рода мощный фугасный заряд. Причем достаточно часты пересечения газовых коридоров с трубопроводами другого назначения. В суровых природно-климатических условиях при сложном взаимодействии с грунтом под землей, при затруднительной диагностике и недостаточно изученном влиянии стресс-коррозии – все это создает зону повышенного риска. Такая ситуация давно тревожит специалистов многих стран, но экономические условия не позволяют отказаться от наращивания мощности газотранспортных систем экстенсивными методами.
    Вопрос стоит так: есть ли альтернативные пути развития, позволяющие затормозить или остановить опасную гонку?
    Речь пойдет о передаче по магистральным трубопроводам сжиженного природного газа (СПГ). Эта проблема занимает специалистов уже более 30 лет. В нашей стране разработки по транспортировке газа в сжиженном состоянии велись с 60-х годов. Большие исследования были проделаны ВНИИгазом, ВНИИСТ, другими организациями, коллективом ученых, сформировавших под руководством автора многочисленных трудов по этой проблеме профессора О.М. Иванцова новое направление в мировой энергетике – транспорт природного газа под высоким давлением. Проблема неоднократно обсуждалась на международных симпозиумах и конференциях. Однако технические сложности сооружения крупных заводов по сжижению газа, проблемы экономичной транспортировки низкотемпературной жидкости по трубам и т.п. создали впечатление неподъемной задачи. Внимание разработчиков в разные периоды к тому же переключалось на другие задачи – применение труб сверхбольшого диаметра (2,5 м), организацию производства многослойных труб. К середине 70-х годов в нашей стране разработки по транспортировке сжиженного природного газа в трубопроводах большой протяженности были свернуты.
    Тем не менее важным обстоятельством следует считать, что многие специалисты убеждены в перспективности широкого использования сжиженного природного газа в качестве моторного топлива на автомобильном, авиационном и железнодорожном транспорте, в сельскохозяйственной технике, в других областях экономики. В этом направлении в последние годы сделано много практических шагов, опубликован ряд работ по вопросам многопрофильного использования СПГ. Это означает, что техника сжижения природного газа в больших объемах и его транспортировки в емкостях и по трубопроводам сравнительно небольшой протяженности будет развиваться и без увязки ее с проблемой трансконтинентальных газопроводов. В мире уже производится свыше 100 млн. т/год СПГ, и в ближайшие 10 лет это производство, по оценкам экспертов, увеличится в полтора раза.
    При сгорании 1 м³ СПГ выделяет 6 млн кВт . ч тепловой энергии (22 ГДж), что делает сжиженный природный газ исключительно ценным энергоресурсом при любом экономически целесообразном способе доставки его энергопотребителю. СПГ может успешно решать проблемы сезонного дефицита теплоносителей в отдельных регионах.
    Создание газотранспортной трубопроводной системы нового типа (на основе получения и перекачки СПГ) сегодня может рассматриваться как составная часть более общей задачи использования сжиженного природного газа в качестве моторного топлива, а также как часть газотранспортной системы, включающей танкерные поставки СПГ, его перевозку в металлических емкостях автотранспортом, железнодорожным или водным путем. В этом направлении в последние годы также достигнут большой прогресс. Спроектированы, в том числе в России, крупные производственные объекты по сжижению природного газа, намечены места строительства и трассы перевозок для внутренних и экспортных поставок.
    Это также означает, что многие сложные задачи транспортировки сжиженного природного газа по трубопроводным системам уже имеют решение (транспортировка СПГ в конечном пункте трассы от трубопровода к потребителю; циркуляция металлических емкостей для СПГ; использование в местах потребления "запасов холода" при переводе СПГ в газовую фазу).
    Остается преодолеть трудности в вопросе конструирования линейной части магистрального криогенного трубопровода и в разработке технологии перекачки СПГ на многокилометровые расстояния по суше и через водные преграды. Расчеты показывают, что вместо газопровода с диметром труб 1420 мм при транспортировке того же объема газа, но в сжиженном виде потребуются трубопроводы диаметром 80 – 100 мм. Расходы по сравнению с сооружением трассы газопровода с перекачивающими компрессорными станциями при той же в пересчете на газ пропускной способности сократятся в несколько раз. Эта экономия перекроет дополнительные расходы на сооружение в головной части трубопровода мощностей по сжижению добытого газа до 20 – 30 млрд. м³/год.
    Задача перекачки сжиженного газа при низких температурах обычно решается использованием в линейной части конструкции трубопровода, сформированного из двух концентрично установленных труб, причем наружная и внутренняя трубы должны иметь возможность осевого перемещения относительно друг друга.
    Отметим подлежащие решению проблемы при разработке конструкции трубопровода для эффективной и надежной транспортировки СПГ. Необходимо решить задачи компенсации сокращения длины трубопровода при охлаждении, сохранения прочности стальных труб при заполнении трубопровода и при образовании так называемого "начального броска" давления, что снизит расчетную толщину стенки трубы. Необходима разработка новых сравнительно дешевых мелкодисперсных хладостойких сталей. Близкими по свойствам следует считать ниобиевые стали, освоенные в акционерных обществах "Мечел" и "НОСТА".

    Согласно новому патенту (Ю.И. Блинов, В.А. Лупин, О.М. Иванцов. Способ транспортирования криогенных жидкостей и трубопровод для его осуществления. Патент РФ № 21565400. 20.09.2000), становится возможным эффективно осуществить необходимое предварительное охлаждение внутренней трубы газопровода до температуры, соизмеримой с температурой перекачиваемого сжиженного газа, но без подачи его во внутреннюю трубу. Только после надлежащего охлаждения внутренней трубы сжиженный газ подают во внутреннюю трубу, что позволяет избежать нежелательных динамических прцессов и роста давления в трубопроводе из-за разности температур внутренней трубы и перекачиваемого продукта. Это техническое решение служит преодолению серьезных препятствий на пути конструирования криогенных трубопроводов. Система "труба в трубе" позволяет также повысить экологическую безопасность такого трубопровода, поскольку появляется дополнительная защита.
    На примере строительства протяженного магистрального трубопровода можно показать преимущества перекачки СПГ за счет применения труб среднего диаметра (менее 426 мм). Необходимо учитывать, что стоимость эксплуатации низкотемпературного трубопровода не превысит расходов на эксплуатацию применяемых газопроводов с линейной частью на трубах большого диаметра. Расчетный диаметр труб криогенного трубопровода (219 мм) обеспечит необходимую подачу сжиженного газа в эквивалентных объемах, однако проектный диаметр внутренних труб при транспортировке СПГ на тысячекилометровых трассах будет значительно выше (см. таблицу).
    Российская, самая мощная в мире, газотранспортная система, разумеется, должна развиваться и традиционными путями. Предприятия, выпускающие трубы большого диаметра, сохранят в ближайшие годы возможности сбыта освоенной трубной продукции не только для ремонта существующих газопроводов. В нашей экономике еще присутствуют признаки затратных тенденций. Но разумно ли в ближайшие десятилетия неоправданно расходовать сотни тысяч тонн низколегированной стали на сооружение новых технических монстров?
    Импорт жидкого газа в КНР должен к 2010 году возрасти на 20 млн. м³/год. Провинция Гуандонг строит терминал для жидкого газа с годовой емкостью 3 млн. м³, сметная стоимость - 0,6 млрд. долл. Намечаются поставки СПГ в Турцию из Алжира, Нигерии, Катара, Египта и Йемена. Рассматриваются планы экспортных поставок российского СПГ.
    Разработки в направлении строительства трубопроводов для перекачки СПГ придадут новый импульс развитию в РФ низкотемпературных систем и технологий, в том числе с применением сжиженных углеводородов, создадут новые благоприятные предпосылки дальнейшему, более широкому использованию на транспорте компримированного (сжатого до давления 20 МПа) газа. А потому необходимо в кратчайшие сроки консолидировать пока еще разобщенные усилия ученых и проектировщиков и приступить к проектированию и строительству экспериментальных трасс криогенных трубопроводов, решить комплексные задачи получения в требуемых объемах СПГ и его транспортировки по трубопроводам. Для этой цели представляется целесообразным организовать Российский научно-технический центр с экспериментальной базой.