Способы транспортировки нефти, нефтепродуктов и газа

В настоящее время для доставки энергоносителей в общем случае используют в том или ином виде все известные способы доставки грузов и развитые виды транспортных систем. При этом наиболее освоенным и разветвленным является транспорт нефти и нефтепродуктов. Для их доставки используют железнодорожный, водный, автомобильный и трубопроводный виды транспорта. Каждый вид транспорта используется в зависимости от развития транспортной инфраструктуры, объемов перевозок, характера нефтегрузов, расположения нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих заводов, нефтебаз и потребителей. При выборе вида транспорта решающее значение отводится достоинствам и недостаткам конкретных транспортных систем с учетом того, что обычно при прочих равных условиях удельные затраты на доставку грузов тем меньше, чем больше мощность транспортной магистрали. Тем не менее, каждый вид транспорта имеет свою определенную область наиболее рационального использования, что и позволяет эффективно решать возникающие проблемы по доставке углеводородного сырья потребителям.

Железнодорожным транспортом перевозят нефть, все виды нефтепродуктов и сжиженные углеводородные газа. Их перевозку по железной дороге производят в специальных цистернах или в крытых вагонах. Отличительные особенности железнодорожных перевозок – это возможность доставки нефтяных грузов в любое время года и в любые пункты, имеющие железнодорожное сообщение, возможность перевозки в одном маршруте различных грузов, а также достаточно высокая скорость доставки грузов (примерно в два раза выше, чем при доставке речным транспортом). Однако железнодорожный транспорт имеет и существенные недостатки такие, как: высокая стоимость прокладки железных дорог, холостой пробег цистерн от потребителей нефтегрузов, увеличение загрузки существующих железных дорог, относительно высокие эксплуатационные расходы на перевозку по сравнению с другими видами транспорта (в 2-4 раза дороже водного и трубопроводного транспорта).

Конструктивно железнодорожная цистерна состоит из рамы, ходовой части, ударнотяговых устройств, тормозного оборудования, котла, устройств крепления котла к раме, горловины и сливного прибора, предохранительной арматуры, наружной и внутренней лестниц. Котел современных цистерн имеет диаметр 3,2 м и объем от 54 до 162 м³.

Различают следующие виды железнодорожных цистерн. Цистерны специального назначения, предназначенные для перевозки высоковязких и высокопарафинистых нефтей и нефтепродуктов, которые оборудуют наружными паровыми рубашками или внутренними устройствами для подогрева. Паро­вая рубашка обеспечивает подогрев (подплавление) погранично­го слоя заcтывшеrо нефтепродукта без разогрева остальной eгo массы. Цистерны с внутренними подогревателями обычно снаб­жены наружной теплоизоляцией (цистерны-термосы) для уменьшения тепловых потерь, когда цистерна находится в пути.­ Цистерны для сжиженных газов рассчитаны на повышенное давление (для пропана – 2 МПА, для бутана – 8 МПа). Нефтепродукты по железной дороге перевозят также в небольших цистернах - контейнерах (грузоподъемностью 2,5 и 5 т), устанавливаемых на железнодорожных платформах, а также в 200-литровых бочках – при перевозках в крытых вагонах.

Водный транспорт. Для перевозки нефти, нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов в настоящее время применяется и водный транспорт. Водный транспорт подразделяется на морской и речной. По сравнению с железнодорожным водный транспорт требует меньшего расхода топлива на единицу перевозок, характеризуется небольшой численностью обслуживающего персонал­а, меньшими затратами металла на единицу грузоподъемности и небольшой собственной массой по отношению к массе перевози­мого груза.

Морским транспортом внутри России основные перевозки нефтепродуктов осуществляются в Каспийском, Черном, Азов­ском, Балтийском, Японском и Охотском морях. К преимуществам морского транспорта относятся низкая себестоимость перевозки нефти за счет использования судов большой грузоподъемности на дальние расстояния. Речным транспортом доставляются нефтепродукты на многие нефтебазы, расположенные на реках. Протяженность судоходных рек в России составляет около 150 тыс. км. К преимуществам речного транспорта относится высокая пропускная способность речных путей и возможность перебра­сывать флот из одного речного бассейна в другой. Для отдельных районов Якутии, Тюменской, Омской и Новосибирской областей речной транспорт является основным способом доставки нефте­продуктов. К отрицательным свойствам транспорта можно отнести то, что на зимний период речные перевозки прекращаются. Это приводит к необходимости создания межнавигационных запасов нефти в перевалочных пунктах или у потребителей. Приходится сооружать крупные резервуарные емкости на промыслах, НПЗ и водных нефтебазах для соответствующего накопления и длительного хранения нефти. К недостаткам речного транспорта также относятся несовпадения географического расположения транспортной (речной) сети с наполнением нефтяных грузопотоков, что удлиняет расстояние перевозок, а также малая, скорость нефтеналивных судов по сравнению с другими видами транспорта.

Нефтеналивные суда подразделяют на морские (танкеры), речные, озерные и смешанного плавания, а также на самоходные и несамоходные. Самоходные (танкеры) имеют машинные отделения; несамоходные суда (баржи) передвигаются при помощи буксиров различной мощности.

Нефтеналивное судно характеризуется следующими пока­зателями:

1. Осадкой судна -­ глубиной, на которую погрузилось судно;

2. Водоизмещением ­ равным массе воды, вытесненной груженым судном до грузовой ватерлинии (при суммарной массе судна и груза);

3. Грузоподъемностью - массой транспортируемого груза;

-дедвейтом -­ полной массой груза, включающей транспортируемую массу и груз для собственных нужд (вода,­ топливо, багаж и продовольствие), который может быть принят судном без потери своей плавучести и остойчивости и при сохранении скорости хода;

4. Остойчивостью -­ способностью судна не переворачиваться, а возвращаться в свое положение при крене, в которое оно приводится волной, ветром или неравномерной нагрузкой. Наклон судна в поперечном направлении, т.е. в сторону одного из eгo бортов, называется креном, а наклон в продольном направлении, т.е. в сторону носа или кормы ­ - дифферентом;

5. непотопляемостью ­ способностью судна держаться на воде при пробоинах в корпусе. Она тем больше, чем больше в нем перегородок, разделяющих судно на отдельные гермети­чные отсеки. При отсутствии перегородок жидкий груз при крене или дифферен­те получает возможность перетекать в сторону наклона судна, увеличивая крен за пределы, обеспечивающие остойчи­вость, что в результате может привести к переворачиванию судна. Во избежание крена загpузку и выгрузку отсеков (танков) производят по определенной очередности.

Танкеры и баржи различаются как по грузоподъемности, так и по их ко­нструкции. По конструктивной схеме нефтеналивное судно представляет собой стальной каркас (с поперечными и продольными связями), к которому крепится обшивка. В корпусе танкера различают три основные части ­ среднюю, носовую, кормовую. Средняя часть танкера в связи с пожарной безопасностью отделена от носа и кормы сдвоенными непроницаемыми переборками, образующими свободную полость, которая называется коффердамом. Коффердам заливают обычной водой, чтобы соз­дать надежную изоляцию опасной зоны судна от других eгo час­тей. Средняя часть танкера при помощи непроницаемых перегородок разделена на отсеки (танки), в которые заливают нефте­продукт. Танки сообщаются между собой через специальные клинкеты­ установленные в нижней части перегородок, которые открываются во время налива или выкачки нефтегруза. Управле­ние клинкетами выведено на палубу судна.

Наличие отдельных отсеков повышает остойчивость танкера. При аварии с одним танком (пробоина или пожар) остальные танки остаются в защищенном состоянии. Для выполнения операций по выкачке нефтегрузов,­ а также для внyтpенних перекачек служит насосное (машинное) отделе­ние, которое оборудовано грузовыми насосами. В носовой части имеются сухогрузный трюм для перевозки нефтепродуктов в таре и сухих грузов, а также отделение для хозяйств­енных грузов.

Налив и откачка нефтепродуктов производится по системе трубопроводов, соединяющих машинное отделение с отсеками. При наливе следят, чтобы танки были залиты полностью во из­бежание самопроизвольного перемещения нефтепродуктов при перекачке танкера. Перемещение нефтепродукта при перекачке может вызвать большие гидравлические удары и вероятность нa­рушения прочности стенок. На корме размещены машинное отделение, топливные баки, жилые помещения.

Озерно-речные танкеры в отличие от морских имеют меньшую осадку (вследствие малых речных глубин), чем и объясняется их малая грузоподъемность (l0-­12 тыс. т). Танкеры не имеют возможности причаливать к бepeгy и стоят в рейде. В этом случае нефтегрузы перегружают на лихтеры, грузо­подъемность которых достигает 100 т. Лихтеры бывают самоходные и несамоходные.

К настоящему времени в мировой практике накоплен значительный опыт транспортировки «танкерами» сжиженных углеводородных газов (СУГ). Некоторые характеристики различных типов танкеров-газовозов приведены в таблице 4 [13,14]. При этом транспортирование сжиженных углеводородных газов танкерами является одним из наиболее дешевых видов водного транспорта.

Таблица 4 – Типы танкеров для перевозки сжиженных углеводородных газов

Параметр	Тип танкера
	Танкеры с резервуарами под давлением	Танкеры с теплоизолированными резервуарами под пониженным давлением	Танкеры с теплоизолированными атмосферными резервуарами (изотермические)
Давление СУГ, МПа	1,6	03…0,6	0,1
Температура СУГ, оС	+ 45	- 5…+ 5	- 40 (пропан) - 103 (этилен) - 163 (метан)

Достоинствами водного транспорта нефтепродуктов считают относительную дешевизну перевозок, неограниченную пропускную способность водных путей и возможность доставки нефтепродуктов к отделенным районам страны не имеющим железнодорожной связи с нефтеперерабатывающими заводами. К недостаткам относятся – сезонность перевозок по речным и частично по морским путям, порожние рейсы в обратном направлении и т.д.

Для перевозки вязких нефтепродуктов используют баржи, которые оборудуются подогревателями; пар для этих целей подается с буксира или специальных плавучих насосных станций.

В настоящее время применяют также смешанные перевозки. Раз­новидность грузовых судов смешанного плавания - ­ нефтерудовозы. Руду загружают в центральный трюм, а нефтепродукты заливают в бортовые цистерны ­по четыре с каждого борта. У нефтерудовоза нет «холостых» пробегов, неизбежных для танкера или рудовоза.

Автомобильный транспорт. Автотранспорт широко используется при перевозках нефтепродуктов с распределительных нефтебаз непосредственно потребителю. Наиболее эффективно автотранспорт используется в районах, куда невозможно доставить нефтепродукты железнодорожными или водными путями сообщения. На автомобильном транспорте широко применяются контейнерные и тарные перевозки в специальных контейнерах, бочках и мелкой таре.

Автоцистерны оснащены комплектом оборудования, включающем: патрубок для налива нефтепродукта, дыхательный клапан, стержневой указатель уровня, клиновую быстродействующую задвижку для слива топлива, два шланга с наконечниками и насос с механическим приводом. Объем отдельных автоцистерн достигает 25 м^З. Внутри цистерны установлены поперечные и продольные волнорезы для уменьшения силы ударной волны жидкости при движении автомашины. Для обеспечения пожарной безопасности на автоцистернах установлены огнетушители и устройства для заземления цистерн и шлангов для отвода статического электричества, которое может образоваться при наливе и сливе нефтепродуктов. Автомобильные цистерны классифицируют по следующим основным признакам:

- по типу базового шасси: автомобили-цистерны, полуприцепы-цистерны и прицепы цистерны;

- по виду транспортируемого продукта: для топлив, для масел, для мазутов, для битумов и для сжиженных углеводородных газов;

- по вместимости: малой (до 2 т), средней (2..5 т), большой (5…15 т) и особо большой (более 15 т) емкости.

Автотопливозаправщиками называют автоцистерны, которые оборудованы комплектом насоснораздаточных устройств. Автозаправщики предназначены для заправки топливом автомобилей, а также сельскохозяйственных машин и самолетов, работающих в отдаленных от нефтебаз и заправочных станций местах.

Достоинствами автомобильного транспорта являются: большая маневренность, быстрота доставки, возможность доставки нефтегрузов в пункты достаточно удаленные от водных и железнодорожных путей сообщения практически независимо от сезонных изменений климатических условий. Вместе с тем автотранспорт является достаточно дорогим видом транспорта вследствие ограниченной вместимости автоцистерн, наличия порожних пробегов и значительного расхода топлива на собственные нужды.

Трубопроводный транспорт является достаточно специализированным видом транспорта и в зависимости от транспортируемого продукта различают следующие типы узкоспециализированных трубопроводных транспортных систем: нефтепроводы, нефтепродуктопроводы, газопроводы и трубопроводы для транспортирования нетрадиционных грузов. Все трубопроводные транспортные системы практически состоят из одних и тех же элементов: подводящих трубопроводов, головной и промежуточных перекачивающих станций, линейных сооружений и конечного пункта. Основными достоинствами трубопроводного транспорта являются:

- принципиальная возможность прокладки трубопровода в любом направлении и почти на любые расстояния по кратчайшему пути между начальным и конечным пунктами;

- непрерывность и бесперебойность работы и соответственно гарантированное снабжение продуктами потребителей, независимо от погоды, времени года и суток;

- высокая надежность и простота эксплуатации;

- возможность максимально полного уровня автоматизации;

- снижение загруженности традиционных транспортных систем.

Вместе с тем трубопроводный транспорт также не лишен определенных недостатков, основными из которых являются:

- большие первоначальные затраты на строительство трубопроводных систем, что делает их целесообразными и рентабельными в эксплуатации только при больших и стабильных грузопотоках;

- «жесткость» трассы трубопровода, вследствие чего для организации доставки продукции другим (новым) потребителям требуются дополнительные капиталовложения;

- по одному и тому трубопроводу возможно достаточно ограниченного (по типам и маркам) перечня транспортируемых продуктов, что также снижает маневренность и универсальной транспортной системы.

В целом следует отметить, что различные виды транспорта углеводородных энергоносителей, сырья и продуктов их переработки применяются как в чистом виде (обособленно друг от друга), так ив тех или иных комбинациях (схемах доставки) друг с другом.