Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ
..pdfТаблица 2.2
Химические и физические свойства газов
|
Углеводород |
Химическаяформула |
Молекулярныйвес |
ТемператураплавСления°, |
ТемпературакипеСния°, |
Критические |
постояннаяГазовая |
Удельныйвес пригаза(0 °С мми760рт. ст.), мкг/ |
Относительный удельныйвес воздухупо |
|
|
Давление, МПа |
Температура, С° |
||||||||
|
|
|
|
|
|
постоянные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Метан |
СН4 |
16,04 |
–182 |
–161,6 |
4,58 |
–82,1 |
52,95 |
0,717 |
0,555 |
|
Этан |
С2Н6 |
30,07 |
–182 |
–88,6 |
4,82 |
32,3 |
28,19 |
1,356 |
1,049 |
|
Пропан |
С3Н8 |
44,09 |
–187 |
–42,1 |
4,82 |
96,8 |
28,19 |
2,019 |
1,562 |
|
Изобутан |
iС4Н10 |
58,12 |
–159 |
–11,7 |
4,20 |
134,9 |
14,59 |
2,668 |
2,066 |
|
Бутан |
С4Н10 |
58,12 |
–138 |
–0,5 |
3,75 |
152,0 |
14,59 |
2,703 |
2,091 |
|
Изопентан |
iС5Н12 |
72,15 |
–159 |
27,8 |
3,29 |
187,7 |
11,75 |
3,216 |
2,480 |
|
Пентан |
С5Н12 |
72,15 |
–129 |
36,1 |
3,30 |
197,2 |
11,75 |
3,220 |
2,490 |
|
Гексан |
С6Н14 |
86,17 |
–95,3 |
37,7 |
2,99 |
234,7 |
9,84 |
3,860 |
2,970 |
|
Гептан |
С7Н16 |
100,2 |
–90,6 |
38,4 |
3,70 |
267,0 |
8,43 |
4,470 |
3,460 |
|
Октан |
С8Н18 |
114,23 |
–56,8 |
125,7 |
2,46 |
296,2 |
7,42 |
5,100 |
3,940 |
|
Нонан |
C9Н20 |
128,25 |
–53,7 |
150,8 |
2,26 |
322,1 |
6,60 |
5,710 |
4,430 |
31 |
Декан |
С10Н22 |
142,28 |
–29,7 |
174,1 |
2,07 |
345,2 |
5,95 |
6,340 |
4,900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Месторождения природного газа подразделяются на три группы:
1) газонефтяные (природный газ растворен в нефти или находится в свободном состоянии, заполняя повышенную часть залежи – газовую шапку). Газы, добываемые вместе с нефтью, – это физическая смесь сухого газа, пропан-бута- новой фракции (сжиженного газа) и газового бензина. Газы таких месторождений называют нефтяными или попутными;
2)газоконденсатные (вследствие повышенного давления, доходящего до 25–30 МПа, в газах растворено некоторое количество высококипящих углеводородов). В этой группе газы состоят из сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат содержит большое число тяжелых углеводородов, из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции;
3)чисто газовые месторождения (практически представлены метаном). Газ, добываемый из таких месторождений, представляет собой сухой газ, свободный от тяжелых углеводородов. Количество конденсата в таком газе составляет от 10 до 500 см на 1 м3 газа, извлеченного из пласта.
32
3.РАЗВИТИЕ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА
ВРОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ
3.1. История развития трубопроводного транспорта
Использование трубопроводов для транспорта жидкостей имеет многовековую историю. В Древнем Риме свинцовые трубопроводы использовались для подачи питьевой воды и снабжения водой общественных бань. Самый крупный из них имел протяженность 91 км. В ХI в. был сооружен водопровод из деревянных труб для подачи воды в Новгород из р. Волхов. Первый напорный водопровод на Руси был построен в Московском Кремле в 1631–1633 гг. для подачи воды по свинцовым трубам при помощи водоподъемной машины.
Первый нефтепровод в России диаметром 76 мм и длиной 9 км был построен в 1878 г. под руководством В.Г. Шухова для «Товарищества братьев Нобель». К 1895 г. протяженность трубопроводов в районе Баку составила 317 км. В 1952 г. был пущен в эксплуатацию нефтепровод Туймазы – Омск протяженностью 1,3 тыс. км диаметром 520 мм. Первоначальный, достаточно длительный период, когда нефтепереработка была сосредоточена в районах добычи нефти, закончился в начале 60-х гг. прошлого столетия. С момента открытия нефтяных месторождений Западной Сибири потребовалось сооружение сверхдальних нефтепроводов диаметром 1020–1220 мм, которые в основном и определяют нынешний облик нефтепроводного транспорта России и стран СНГ.
Современная сеть нефтепроводов России составлена из трубопроводов следующих основных направлений:
•северо-западное (Альметьевск – Горький – Рязань – Москва; Горький – Кириши);
•«Дружба» (Альметьевск – Самара – Унеча – Мозырь – Брест и далее в Европу);
33
•западное (Усть-Балык – Уфа – Альметьевск; Сургут – Горький – Полоцк);
•восточное (Александровское – Анжеро-Судженск – Красноярск – Иркутск);
•южное (Усть-Балык – Омск – Павлодар);
•юго-западное (Куйбышев – Лисичанск – Кременчуг – Херсон; Куйбышев – Тихорецк – Новороссийск; Тихорецк – Туапсе).
В наши дни построены две нитки газопровода по дну Балтийского моря от Выборга до Германии – «Северный поток». «Голубой поток» – две нитки газопровода в Турцию через Черное море. Строится нефтепровод Восточная Сибирь – Тихий океан (ВСТО). Темпы строительства трубопроводов резко выросли: 2500 км нефтепровода ВСТО было сварено в нитку за один год (2009) в сложных условиях. Построен на Сахалине завод по сжижению газа и продаже его на экспорт. Построен и введен в эксплуатацию газопровод Сахалин – Хабаровск – Владивосток, далее через пролив Босфор Восточный на остров Русский. После длительных согласований (первый рамочный меморандум о проектировании и строительстве «Южного потока» был подписан в Риме российским энергетическим концерном «Газпром» и итальянским нефтегазовым концерном Eni в 2007 г.)
сдекабря 2012 г. ведется строительство газопровода по дну Черного моря из России до Сербии.
3.2. Преимущества и недостатки различных видов транспорта нефти и нефтепродуктов
К основным видам транспорта нефти и нефтепродуктов относятся: трубопроводный, железнодорожный, водный (морской и речной), автомобильный. Каждый из указанных видов транспорта используется в зависимости от развития соответствующих транспортных путей, от объема перевозок, характера нефтегрузов и от расположения нефтепромыслов, нефтеперераба-
34
тывающих заводов, нефтебаз и основных потребителей. При этом во всех случаях выбора вида транспорта преследуется цель при минимальных затратах сократить сроки доставки и полностью исключить нерациональные перевозки. Какие виды транспорта участвуют в перевозках нефти в России, показано в табл. 3.1.
Таблица 3.1 Доля различных видов транспорта в перевозках нефти в России
Вид |
1917 |
1960 |
1965 |
1970 |
1975 |
1980 |
||||||
транс- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
млн |
% |
млн |
% |
млн |
% |
млн |
% |
млн |
% |
млн |
% |
|
порта |
т |
т |
т |
т |
т |
т |
||||||
Желез- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нодо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рожный |
6,6 |
69 |
36,5 |
22,3 |
50,3 |
18,7 |
59,6 |
15,0 |
59,3 |
11,0 |
37,7 |
6,0 |
Мор- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ской |
– |
– |
9,5 |
5,8 |
11,5 |
4,2 |
17,1 |
4,3 |
15,1 |
2,8 |
17,3 |
2,7 |
Речной |
3,0 |
31 |
2,0 |
1,3 |
2,4 |
0,9 |
7,3 |
1,8 |
5,4 |
1,0 |
2,6 |
0,4 |
Трубо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
провод- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный |
0,4 |
4,0 |
115,4 |
70,6 |
205,3 |
76,2 |
314,6 |
78,9 |
458,0 |
85,2 |
574,0 |
90,9 |
К сожалению, после 1980 г. нет сравнительных данных участия различных видов транспорта в перевозках нефти. В 2011 г. по нефтепроводам перекачено 93 % добываемой неф-
ти, в 2012 г. – 94 %.
По данным табл. 3.2 видно, что основная доля перевозок приходится на трубопроводный транспорт. В нашей стране трубопроводным транспортом транспортируются только нефть, нефтепродукты и сжиженный газ.
Отличительная особенность железнодорожных перевозок – это возможность доставки нефтяных грузов в любое время года, благодаря чему большинство распределительных баз расположено на железнодорожных магистралях. Также к достоинствам
35
Таблица 3.2 Грузооборот основных видов транспорта России в 1995–2007 гг.
Вид транспорта |
1995 |
2000 |
2005 |
2007 |
Железнодорожный, млрд т/км |
214 |
373 |
858 |
2090 |
Трубопроводный, млрд т/км |
1899 |
1916 |
2474 |
2465 |
Автомобильный, млрд т/км |
156 |
153 |
194 |
206 |
Морской, млрд т / км |
326 |
122 |
60 |
65 |
Внутренний водный, млрд т/км |
91 |
71 |
87 |
86 |
Воздушный, млрд т/км |
1,6 |
2,5 |
2,8 |
3,4 |
железнодорожного транспорта относятся возможность доставки в одном составе (маршруте) различных грузов с относительно высокой скоростью (скорость доставки грузов по железной дороге примерно в 2 раза выше, чем речным транспортом). К недостаткам железнодорожного транспорта относятся:
1)высокая стоимость прокладки железных дорог;
2)увеличение загрузки существующих железных дорог и, как следствие, возможные перебои в перевозке других массовых грузов;
3)холостой пробег цистерн от потребителей нефтегрузов
ких производителям.
Водный транспорт подразделяется на речной и морской. Им осуществляется перевозка нефти и нефтепродуктов как внутри страны, так и за ее пределами. Широкое применение водного транспорта в нашей стране предопределено тем, что по протяженности водных путей Россия занимает первое место в мире. Для перевозки нефтегрузов используются сухогрузные (груз перевозится непосредственно на палубе) и наливные суда (нефть и нефтепродукты перевозятся в трюмах, а также в танках, размещенных на палубе).
К преимуществам водного транспорта относятся высокая пропускная способность водных путей и возможность перебрасывать флот из одного речного бассейна в другой, относитель-
36
ная дешевизна перевозок, возможность завоза нефтепродуктов в отдаленные районы страны, не связанные железной дорогой с нефтеперерабатывающими заводами. К отрицательным свойствам речного транспорта в первую очередь можно отнести то, что возможности его использования ограничиваются временами года (сезонность перевозок), а также несовпадение географического расположения сети с направлением нефтяных грузопотоков, медленное продвижение грузов, порожние рейсы судов в обратном направлении.
Автотранспортом можно перевозить все типы углеводородных жидкостей. В нашей стране его применяют для транспортирования нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов. Автомобильный транспорт широко используется при перевозках нефтепродуктов с распределительных нефтебаз непосредственно потребителю.
К достоинствам автомобильного транспорта нефтегрузов относятся: большая маневренность, быстрота доставки, возможность завоза грузов в пункты, значительно удаленные от водных путей или железной дороги, всесезонность. К его недостаткам относятся: ограниченная вместимость цистерн, относительно высокая стоимость перевозок, наличие порожних обратных пробегов автоцистерн, значительный расход топлива на собственные нужды.
Трубопроводный транспорт в нефтяной промышленности – это транспорт на дальние расстояния нефти и нефтепродуктов по трубопроводам. Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа – составляющая часть системы снабжения промышленности, энергетики, транспорта и населения топливом и сырьем. Он является одним из дешевых видов транспорта, обеспечивает энергетическую безопасность страны и в то же время позволяет существенно разгрузить железнодорожный транспорт для перевозок других важных для народного хозяйства грузов.
Выбор эффективного вида транспорта нефтяных грузов является очень важной задачей, которая решается с учетом ком-
37
плекса факторов, как по системе снабжения нефтью и нефтепродуктами в целом по стране, так и по отдельным районам применительно к конкретным условиям.
Основными достоинствами трубопроводного транспорта являются: возможность прокладки трубопровода в любом направлении и на любое расстояние – это кратчайший путь между начальными и конечными пунктами, бесперебойность работы и, следовательно, гарантированное снабжение потребителей независимо от погоды, времени года и суток, наибольшая степень автоматизации, высокая надежность и простота в эксплуатации, разгрузка традиционных видов транспорта.
К недостаткам трубопроводного транспорта нужно отнести: большие первоначальные затраты на сооружение магистрального трубопровода, что делает целесообразным применение трубопроводов только при больших, стабильных грузопотоках, определенные ограничения на количество сортов (типов, марок) энергоносителей, транспортируемых по одному трубопроводу, «жесткость» трассы трубопровода, вследствие чего для организации снабжения энергоносителями новых потребителей нужны дополнительные капиталовложения.
В 1980 г. в Советском Союзе нефть автотранспортом не перевозилась, тогда как в США около 6 % нефти транспортировалось автомобильным транспортом. В настоящее время около 1 % нефти на месторождениях частными компаниями перевозится автотранспортом. Появились собственники земли. Прокладка нефтепроводов к удаленным малодебитным скважинам экономически не выгодна.
38
4. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ
Промысловые трубопроводы классифицируются по виду перекачиваемой продукции:
•нефтепроводы;
•газопроводы;
•нефтегазопроводы;
•водопроводы;
•паропроводы;
•канализационные трубопроводы и др.
В соответствии с российскими строительными нормами трубопроводы для добычи и транспортировки газа, нефти и нефтепродуктов подразделяются на четыре группы:
1.Промысловые трубопроводы. Прокладываются от скважин к установкам подготовки газа, газового конденсата или нефти на промыслах. Они служат для сбора продуктов скважин
иих транспортировки на установки комплексной подготовки газа (УКПГ) или установки комплексной подготовки нефти (УКПН), а также для подачи очищенного газа, ингибитора и сточных вод под большим давлением в нефтяные скважины. Обычно диаметры промысловых трубопроводов составляют 100–200 мм; диаметр промыслового коллектора – 500–1000 мм.
Давления в промысловых трубопроводах достигают 32 МПа (320 кгс/см2) и более.
2.Технологические трубопроводы. Прокладываются на территории УКПГ и УКПН и предназначены для соединения между собой технологического оборудования, на котором осуществляется очистка нефти или газа от механических примесей, воды и других компонентов.
3.Магистральные трубопроводы. Согласно СНиП 2.05.06–85 предназначены для дальней транспортировки нефти, газа, газового конденсата, которые подготовлены на промысловых сооружениях. Кроме того, магистральный трубопровод проклады-
39
вается от газоперерабатывающих, нефтеперерабатывающих (нефтепродуктопровод) заводов до районов их потребления. Диаметры магистральных трубопроводов изменяются от 200 до 1400 мм включительно, рабочие давления в них могут составлять от 1,2 до 10 МПа (12–100 кгс/см2).
4. Распределительные трубопроводы. Прокладываются от магистральных трубопроводов к местам непосредственного потребления газа или нефтепродуктов. Диаметр таких трубопроводов обычно составляет 100–300 мм, рабочее давление не превышает 1,2 МПа (12 кгс/см2).
Всоответствии со СНиП 2.05.06–85 «Магистральные трубопроводы» магистральные газопроводы в зависимости от рабочего давления подразделяются на 2 класса:
1) рабочее давление свыше 2,5 МПа (25 кгс/см2) до 10 МПа (100 кгс/см2) включительно;
2) рабочее давление свыше 1,2 МПа (12 кгс/см2) до 2,5 МПа (25 кгс/см2) включительно.
Всоответствии со СНиП 2.05.06–85 магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы в зависимости от диаметра трубопровода подразделяются на 4 класса:
1-й – условный диаметр свыше 1000 до 1200 мм включительно;
2-й – условный диаметр свыше 500 до 1000 мм включительно;
3-й – условный диаметр свыше 300 до 500 мм включительно; 4-й – условный диаметр 300 мм и менее.
По рабочему давлению трубопроводы могут быть низкого (до 0,6 МПа), среднего (до 1,6 МПа), высокого (свыше 1,6 МПа) давления.
Магистральные трубопроводы и их участки подразделяются на категории, требования к которым в зависимости от условий работы приведены в табл. 4.1.
40