Трубопроводный транспорт

6.4.1. Общая характеристика трубопроводного транспорта

Трубопроводы для перемещения жидкостей известны с давних времен: вспомним – у Маяковского «водопровод, сработанный еще рабами Рима»; по водопроводу с гор подавалась вода в древнюю Судакскую крепость в ΧIV– ΧV веках. В настоящее время под трубопроводным транспортом обычно подразумевают трубопроводы в комплекте с перекачивающими устройствами для транспортирования нефти, нефтепродуктов и газа.

Трубопроводный транспорт, по существу, не соответствует определению «транспорт» - как «совокупность транспортных средств и путей сообщения». Здесь нет, в традиционном понимании, транспортных средств, а пути сообщения – это сам трубопровод. Груз в нем перемещается под давлением.

Применение трубопроводов обеспечивает транспортирование газа, нефти и нефтепродуктов непрерывным потоком в любых направлениях с наименьшими издержками. Стоимость перекачки тонны нефти, нефтепродуктов и 1 куб. метра газа ниже стоимости перевозки их по железным дорогам примерно в 3 раза. При перекачке нефти по нефтепроводу значительно снижаются потери легких фракций, а также отпадает необходимость в строительстве крупных ёмкостей для накопления и хранения запасов.

Трубопроводный транспорт сравнительно молодой среди других видов транспорта. Самые быстрые темпы его развития наблюдались во второй половине XX века. Главное его преимущество перед другими видами - это экологическая чистота (естественно, это положение не касается аварийных ситуаций). Первоначально по трубопроводам транспортировали нефть и газ, нефтепродукты, сейчас транспортируют уголь, руду в размельченном виде - пульпопроводами.

Для развивающихся стран характерна прокладка трубопроводов от месторождений к портам вывоза, для развитых - от портов ввоза к центрам потребления и переработки. Из числа развитых стран Япония не имеет трубопроводного транспорта, но в ближайшем будущем планирует проложить газопроводы вдоль западного и восточного побережья о. Хонсю. К концу XX века в мире протяженность трубопроводов достигла 1,5 млн км. По протяженности трубопроводов лидируют США, Россия – на втором месте. Показатели использования трубопроводного транспорта представлены в табл. 9.

Самым протяженным в мире является нефтепровод «Дружба» (5,5 тыс. км.), который тянется от месторождений нефти Западной Сибири России к странам Западной Европы.

Для трубопроводного транспорта в последние десятилетия характерно строительство более быстрыми темпами морских трубопроводов. Связано это явление с открытием новых районов добычи нефти и газа на морском шельфе многих стран. Одним из уникальных является газопровод, проложенный из Алжира (месторождение Хассе Р Мель) через территорию Туниса, подводную часть Средиземного моря, Сицилию до Генуи. Далее газопровод разветвляется к потребителям в соседние страны Европы. Протяженность его составляет около 2,5 тыс. км. Осуществляется строительство подобного газопровода из Алжира через Гибралтар в Испанию.

Можно предположить, что строительство трубопроводов в ближайшем будущем будет развиваться, главным образом, в развивающихся странах, располагающими ресурсами нефти и газа.

В настоящее время нефте- и продуктопроводы классифицируются: магистральные, подводящие, промысловые.

В газовой промышленности различают: магистральные, местные газопроводы.

Техническая база современного трубопровода включает:

трубопровод, представляющий собой линейную магистраль из сваренных и изолированных труб с устройствами электрозащиты, с переходами через всевозможные преграды;

перекачечные и компрессорные станции в качестве головных и промежуточных станций;

линейные узлы – устройства для соединения или разъединения параллельных или пересекающихся магистралей и перекрытия отдельных участков;

линии электроснабжения;

линии связи.

В комплекс технического оснащения нефтепроводов входят сооружения и оборудование для обезвоживания и дегазации нефти, подогрева вязких сортов нефти, особые емкости и другое оборудование.

Диаметр труб от 520 до 1020 мм.

Промежуточные перекачечные и компрессорные станции сооружаются через 100–150 км, рабочее давление достигает 50–55 атм, в последнее время трубопроводы строят на давление до 75 атм.

Наряду с нефтью и газом трубопроводный транспорт используют для перемещения других грузов: этилен, жидкий аммиак, раствор поваренной соли. Небольшие по протяженности трубопроводы используют для транспортировки в виде пульпы твердых веществ, преимущественно угля, руды, нерудных материалов. Транспортирование сыпучих грузов (зерно, цемент, известь и др.) осуществляется в потоке воздуха с использованием пневмопроводов. Такой транспорт работает преимущественно в пунктах производства и потребления названных продуктов для загрузки и разгрузки вагонов, судов, автомобилей.

6.4.2. Трубопроводный транспорт России

Трубопроводный транспорт России – отрасль материального производства, осуществляющая транспортировку нефти, нефтепродуктов и газа по трубопроводам от мест добычи и производства в районы их переработки и потребления.

Доля трубопроводного транспорта России составляет: в объеме перевозок – 3%, в грузообороте - 26,7%.

Первый нефтепровод в России диаметром 100 мм и длиной 12 км в 70-х годах позапрошлого столетия соединил Балахнинские промыслы с нефтеперерабатывающим заводом в Баку, затем в 1897–1909 гг. построен по проекту русского инженера В.Г.Шухова крупнейший для своего времени продуктопровод из Баку в Батуми длиной 850 км и диаметром 200 мм.

К 1917 году общая протяжённость магистральных трубопроводов для перекачки сырой нефти и нефтепродуктов в России составила 1268 км.

В СССР в довоенные годы были построены:

нефтепровод Баку - Батуми диаметром 250мм и протяженностью 822 км;

керосинопроводы Махачкала - Грозный и Грозный - Трудовая диаметром 200-300мм, суммарной протяжённостью 1041 км;

нефтепровод Гурьев - Орск диаметром 300мм протяжённостью 868 км;

К 1940 году общая протяжённость магистральных трубопроводов в СССР составляла 4233 км.

В период Великой Отечественной войны в СССР был сооружён ряд новых магистральных трубопроводов на Дальнем Востоке, в районах Урала и на Волге.

Трубопровод по дну Ладоги обеспечивал Ленинград в годы блокады жидким топливом – в основном бензином.

Решение о строительстве трубопровода через Ладогу было принято 2 апреля на совещании у члена ГКО А.И. Микояна. На строительство отводилось 50 дней. Строительство в непосредственной близости от линии фронта через озеро, отличавшееся «свирепым нравом», завершилось за 43 дня (5 мая – 16 июня 1942 г). Подводная часть трубопровода была проложена за 14 дней. Фашистская разведка так и не установила характера работ, проводившихся на Ладоге.

Ежедневно по трубопроводу подавалось 300, иногда 400 т топлива, что позволило не только удовлетворить текущие нужды фронта, флота и города, но и создать запасы для наступления при прорыве блокады Ленинграда.

В послевоенные годы (1946-1950 гг.) были полностью восстановлены разрушенные магистральные трубопроводы Юга, а также проведены мероприятия по расширению сети нефтепроводов в нефтяных районах Поволжья и Урала.

В 1951 - 1955 гг. были достигнуты значительные успехи в перекачке сырой нефти. Все основные нефтеперерабатывающие заводы Советского Союза получали для переработки сырую нефть только по нефтепроводам. В январе 1956 г был введён в действие крупнейший в СССР нефтепровод большой производительности Туймазы - Уфа - Омск протяжённостью 1350 км. В этот же период сооружаются мощные нефтепроводы и продуктопроводы диаметром 700 мм, закладываются основы для создания единой трубопроводной системы страны, охватывающей все важнейшие нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие и нефтепотребляющие районы страны.

В 1956–1960 гг планируется довести грузооборот трубопроводного транспорта до 83 млрд. т-км, или увеличить его в 6 раз по сравнению с 1955 годом. В этот же период планируется ввести в действие магистральные трубопроводы: Туймазы - Омск (второй), Омск - Иркутск, Альметьевск - Горький, Горький - Рязань, Рязань - Москва, Горький - Ярославль, Ишимбай - Омск, Омск - Новосибирск, Уфа - Омск (второй), Новосибирск - Иркутск, и Куйбышев - Брянск.

Трубопроводный транспорт газа в России является наиболее молодым по сравнению с другими видами трубопроводного транспорта.

В нашей стране промышленная добыча и перекачка природного газа началась после Великой Отечественной войны. Газопровод явился практически единственным видом магистрального и местного транспорта этого специфического вида груза.

Сегодня газ транспортируется от мест добычи и производства в районы потребления для бытовых нужд населения, переработки и получения химических продуктов и применения его в качестве топлива на автомобильном транспорте и в промышленности.

Перспективы дальнейшего развития газопроводного транспорта в СССР определялись непрерывным ростом потребности в газе, огромными разведанными его запасами, ростом добычи газа, в частности в районах Кавказа, Украины, Поволжья, Коми АССР и др.

На территории России создана крупная трубопроводная сеть для отечественных потребителей нефти и газа. Строятся новые трубопроводные линии Западная Сибирь—Центр, Ямал—Запад и др.

Широкое строительство и использование трубопроводного транспорта в последние 50 лет обусловлено значительными изменениями в топливно-энергетическом балансе страны, повышением в нем доли нефти и газа до 70-75%. Особенно высокими темпами идет рост добычи и потребления природного газа. Себестоимость добычи газа (по топливному эквиваленту) примерно в 13 раз ниже угля и в три раза ниже нефти.

Ввиду того, что основные месторождения нефти и газа в России находятся в весьма отдаленных районах Севера и Сибири, значение трубопроводного транспорта очень велико. Его доля в транспортной системе страны постоянно растет и в 1998 году составила по грузообороту 33%, а по объему перевозок около 7% (включая нефтепроводы и газопроводы).

Трубопроводный транспорт эффективен на любых расстояниях. Он используется преимущественно для газообразных и жидких грузов и для твердых грузов узкой номенклатуры. По трубопроводам транспортируется более 2/3 добываемого топлива, около 95% сырой нефти, весь природный газ. Характерной особенностью работы трубопроводного транспорта является непрерывность транспортного процесса.

Российские монополисты Газпром и Транснефть владеют крупнейшими в мире по масштабу и протяженности трубопроводными системами. Создание таких уникальных систем стало возможным благодаря географическому расположению России.

Единая система газоснабжения России принадлежащая Газпрому, включает в себя: 156,9 тыс. км. магистральных газопроводов и отводов, 6,1 тыс. км конденсатопродуктороводов, 234 компрессорных станций мощностью 41,7 млн. кВт, 6 комплексов по переработке газа и газового конденсата, 25 объектов подземного хранения газа. Газопроводы диаметром 1020, 1220, 1420 мм. составляют более 62% всей системы.

Схема транспорта газа в страны Европы осуществляется по следующим маршрутам:

- Через территорию Украины - в Словакию, Чехию, Германию, Австрию, Францию, Италию;

- Через территорию Белоруссии по газопроводу Ямал-Европа - в Польшу и Германию;

- Экспорт в Польшу через территории Белоруссии и Украины;

- Через территорию Украины - в Венгрию и Румынию;

-Экспорт в Турцию - по газопроводу Голубой поток;

- Через территорию Украины и Молдавии - в Румынию, Болгарию, Македонию, Грецию, Турцию, другие страны Балканского региона.

- По территории Российской Федерации в Финляндию.

- Прием и транзит газа по газотранспортной системе Средняя Азия - Центр.

Магистральные газопроводы проложены в направлении поставок основного объема природного газа, т.е. от места добычи до основных регионов его потребления. От 3 магистральных газопроводов в район расположения конкретных потребителей газа делаются газопроводы-отводы.

В 2000 году объем транспортирования грузов трубопроводным транспортом составил 920 млн.т., грузооборот – 2123 млрд.т.км. Длина магистральных трубопроводов составляет 212 тыс. км, в том числе газопроводов – 147,0 тыс.км, нефтепроводов – 49,0 тыс.км, продуктопроводов – 16,0 тыс.км.

К основным технико-экономическим особенностям и преимуществам трубопроводного транспорта относят:

- возможность повсеместной прокладки трубопроводов;

- большие объемы перекачки грузов;

- низкую себестоимость транспортировки грузов (если принять среднюю себестоимость перевозок на транспорте за 100%, то на трубопроводном транспорте она составит 30%, на железнодорожном — 80%, на автомобильном — 1600%);

- герметизацию пространства, в котором транспортируется груз, что обеспечивает полную сохранность его качества и ко­личества;

- полную автоматизацию операций по погрузке, выгрузке и перемещению груза;

- сравнительно небольшие первоначальныные капитальные вложения в строительство трубопровода;

- независимость качества и количества перемещаемых грузов от климатических условий;

- отсутствие отрицательного воздействия функционирования трубопровода на окружающую среду (за исключением чрезвычайных ситуаций);

- сравнительно невысокие затраты на эксплуатацию трубопровода.

Основной недостаток трубопроводного транспорта — узкая специализация по видам грузов.

6.4.3. Проблемы и перспективы развития трубопроводного транспорта

Главной проблемой в развитии трубопроводного транспорта следует считать дальнейшее увеличение сети трубопроводов для увеличения размеров перекачки и возможности переключения грузопотоков с других видов транспорта.

Одной из основных технических проблем является проблема повышения провозной способности трубопроводов. Зависимость провозной способности нефтепровода от диаметра трубы может быть проиллюстрирована следующими цифрами: при диаметре трубопровода 720 мм — его провозная способность 15 млн. тонн в год; при диаметре трубопровода- 1020 мм — 45 млн. т; при диаметре трубопровода - 1420 мм — 75 млн. т. В нашей стране основная сеть трубопроводов имеет диаметр до 1020 мм.

Удельные капитальные вложения снижаются от увеличения диаметра трубопровода. Например, использование труб диа­метром 1420 мм дает уменьшение капиталовложений на 20%, а эксплуатационных расходов — на 30% от уровня аналогичных затрат при строительстве и эксплуатации трубопровода диаметром 1020 мм.

Повысить провозную способность трубопровода можно, увеличив давление в трубах, но для этого требуются более прочные - многослойные трубы, что удорожает стоимость трубопровода. Увеличение провозной способности трубопровода может достигаться также прокладкой вторых линий.

Известно, что производительность транспортировки газа в сжиженном состоянии повышается в 3—4 раза, но из-за повышения его химической активности требуются легированные стали для изготовления труб, что значительно увеличивает капитальные затраты на строительство трубопровода.

Природный газ, добываемый из скважин, имеет температуру около 40°С, и его необходимо охлаждать до температуры грунта. Разрабатывается метод охлаж­дения газа до температуры минус 70—75 °С с теплоизоляцией труб, что также повысит пропускную способность газопроводов.

Производительность трубопровода может быть повышена при ликвидации турбулентности перекачиваемой жидкости, снижающей скорость транспортировки. Для этого применяют искусственные "водоросли", успокаивающие поток жидкого груза.

Острой является проблема внутренней и внешней коррозии труб. Изоляция внутренних поверхностей труб от химической активности транспортируемого груза выполняется в виде лакокрасочных покрытий на основе эпоксидных смол, что не только защищает трубы от коррозии, но и повышает пропускную способность трубопровода на 5—8%, но удорожает общую стоимость труб.

Трубы от внешней коррозии защищают различными методами, в частности, битумно-бумажным покрытием, полимерными пленками с защитными обертками, эпоксидными и лакокрасочными пленками, пенополиуретаном и др. Самым надежным покрытием является эмалирование, но в связи с его дороговизной применяется довольно ограниченно, в основном в городах. За рубежом применяют полиэтиленовые покрытия на предварительно нанесенный клеевой состав из бутилкаучука или покрытия на основе эпоксидных смол, а также многослойные покрытия из полиэтиленовых и поливинилхлоридных лент на бутилкаучуковой основе.

Трубопроводы в зависимости от природно-климатаческих условий региона укладываются непосредственно на землю, на специальные эстакады или закладываются в землю (наиболее распространенный способ для городских трубопроводов). При пересечении водных преград трубопровод проводят по дну. В связи с этим возникают проблемы, особенно в зонах вечной мерзлоты. При перекачке грузов трубопровод нагревается, меняется тепловой режим почвы, мерзлота подтаивает, а это приводит к разрыву трубопроводов.

Для уменьшения металлоемкости трубопроводов и повышения их коррозионной стойкости применяются пластмассовые трубы. Опыт США, Канады, Германии и других стран показал рентабельность этого материала. Одна тонна пластмассовых труб заменяет 7,5 т стальных и 12 т чугунных труб. Некоторые пластики при диаметре до 70 мм выдерживают давление до 25 МПа, что позволяет увеличивать пропускную способность трубопровода в 1,5 раза. Однако прочность и термостойкость пластиков еще недостаточны.

Для улучшения экологической обстановки в районе пролегания трубопроводов необходимо наладить наиболее быстрый поиск неисправностей. Разработан метод дистанционного обнаружения повреждений лазерным анализатором, установленным на самолете.

Остается сложной проблема уменьшения количества персонала, работающего, как правило, вахтовым методом на промежуточных компрессорных станциях. Для этого продолжаются исследования по широкому внедрению средств автоматизации управления работой трубопроводов. Такие системы позволяют обеспечить оптимальное функционирование трубопровода по заданным параметрам, а также вести учет и анализ производственной и экономической деятельности.

Решение части проблем на трубопроводном транспорте позволило за последние годы снизить себестоимость перекачки нефти на 15-20%.

Дата добавления: 2014-01-15