Трубопроводный транспорт - Pipeline transport

Трубопроводы ПНД на шахте в Австралии.

Трубопроводный транспорт - это транспортировка жидкости или газа на большие расстояния по системе труб - трубопроводу - обычно к рынку для потребления. Последние данные за 2014 год дают в общей сложности чуть меньше 2 175 000 миль (3 500 000 км) трубопроводов в 120 странах мира. У США было 65%, у России было 8%, а у Канады было 3%, таким образом, 75% всех трубопроводов приходилось на эти три страны.

Данные всемирного исследования Pipeline and Gas Journal показывают, что 118 623 мили (190 905 км) планируются и строятся. Из них 88 976 миль (143 193 км) представляют собой проекты на стадии планирования и проектирования; 29 647 миль (47 712 км) отражают трубопроводы на различных стадиях строительства. Жидкости и газы транспортируются по трубопроводам, и любое химически стабильное вещество может быть отправлено по трубопроводу. Существуют трубопроводы для транспортировки сырой и очищенной нефти, топлива, такого как нефть, природный газ и биотопливо, и других жидкостей, включая сточные воды , суспензию , воду , пиво , горячую воду или пар.для меньших расстояний. Трубопроводы полезны для транспортировки воды для питья или орошения на большие расстояния, когда она должна перемещаться по холмам или когда каналы или каналы являются плохим выбором из-за соображений испарения , загрязнения или воздействия на окружающую среду.

Нефтепроводы изготавливаются из стальных или пластиковых труб, которые обычно закапывают в землю. Нефть перемещается по трубопроводам насосными станциями вдоль трубопровода. Природный газ (и подобное газообразное топливо) под давлением превращается в жидкости, известные как жидкости природного газа (ШФЛУ). Трубопроводы природного газа изготавливаются из углеродистой стали . Трубопроводный транспорт водорода - это транспортировка водорода по трубопроводу. Трубопроводы - один из самых безопасных способов транспортировки материалов по сравнению с автомобильным или железнодорожным транспортом, и, следовательно, во время войны трубопроводы часто становятся целью военных атак.

Нефть и природный газ

Пусковая установка / приемник " Свинья " на газопроводе в Швейцарии.

Неясно , когда первый сырой нефти трубопровод был построен. Кредит на развитие трубопроводного транспорта оспаривается с конкурирующими претензиями Владимира Шухова и компании Branobel в конце 19 века, а также Ассоциации транспорта нефти, которая первой построила 2-дюймовый (51 мм) трубопровод из кованого железа над 6-дюймовым трубопроводом. миля (9,7 км) пути от нефтяного месторождения в Пенсильвании до железнодорожной станции в Ойл-Крик , 1860-е годы. Трубопроводы, как правило, являются наиболее экономичным способом транспортировки больших объемов нефти, нефтепродуктов или природного газа по суше. Например, в 2014 году трубопроводный транспорт сырой нефти стоил около 5 долларов за баррель, тогда как железнодорожный транспорт стоил от 10 до 15 долларов за баррель. Затраты на грузоперевозки еще выше из-за требуемых дополнительных трудозатрат; занятость на завершенных трубопроводах составляет лишь «1% от занятости в автотранспортной отрасли».

В США 70% сырой нефти и нефтепродуктов транспортируется по трубопроводам. (23% - морским транспортом, 4% - автомобильным транспортом и 3% - железнодорожным транспортом). В Канаде 97% природного газа и нефтепродуктов доставляются по трубопроводам.

Природный газ (и подобное газообразное топливо) под небольшим давлением превращается в жидкости, известные как жидкости природного газа (ШФЛУ). Небольшие установки по переработке ШФЛУ могут быть расположены на нефтяных месторождениях, поэтому жидкий бутан и пропан под легким давлением 125 фунтов на квадратный дюйм (860 кПа) можно транспортировать по железной дороге, грузовиком или трубопроводом. Пропан может использоваться в качестве топлива на нефтяных месторождениях для обогрева различных объектов, используемых бурильщиками, или оборудования и грузовиков, используемых в нефтяном пятне. Пример: пропан превращается из газа в жидкость при небольшом давлении, 100 фунтов на квадратный дюйм, плюс-минус в зависимости от температуры, и закачивается в легковые и грузовые автомобили при давлении менее 125 фунтов на квадратный дюйм (860 кПа) на розничных станциях. Трубопроводы и железнодорожные вагоны используют давление примерно вдвое больше, чтобы перекачивать давление 250 фунтов на квадратный дюйм (1700 кПа).

Надземный участок трубопровода на Аляске .

Расстояние для доставки пропана на рынки намного короче, поскольку тысячи заводов по переработке природного газа расположены на нефтяных месторождениях или рядом с ними. Многие нефтяные компании Bakken Basin на газовых месторождениях Северной Дакоты, Монтаны, Манитобы и Саскачевана разделяют ШФЛУ на месторождении, позволяя бурильщикам продавать пропан напрямую мелким оптовикам, устраняя контроль крупных нефтеперерабатывающих заводов над продуктом и ценами на пропан или бутан.

Самый последний крупный трубопровод, который начал работать в Северной Америке, - это трансканадский газопровод, идущий на север через регион Ниагара, соединяющий сланцевый газ Marcellus из Пенсильвании и других источников, связанных с источниками метана или природного газа, в канадскую провинцию Онтарио по состоянию на осенью 2012 года, обеспечивая 16 процентов всего природного газа, используемого в Онтарио.

Основные российские газопроводы в Европу в 2009 г.

Этот новый природный газ, поставляемый США, вытесняет природный газ, который ранее поставлялся в Онтарио из западной Канады в Альберте и Манитобе, тем самым снижая регулируемые государством расходы на транспортировку по трубопроводам из-за значительно более короткого расстояния от источника газа до потребителя. Чтобы избежать задержек и регулирования правительства США, многие мелкие, средние и крупные производители нефти в Северной Дакоте решили проложить нефтепровод на север в Канаду, чтобы встретиться с канадским нефтепроводом, транспортирующим нефть с запада на восток. Это позволяет производителям нефти в бассейнах Баккен и Три Форкс получать более высокие согласованные цены на свою нефть, поскольку они не будут ограничены только одним оптовым рынком в США. Расстояние от крупнейшего нефтяного пятна в Северной Дакоте, в Уиллистоне, Северная Дакота , составляет всего около 85 миль или 137 километров до канадско-американской границы и Манитобы . Паевые инвестиционные фонды и совместные предприятия являются крупными инвесторами в новые нефте- и газопроводы. Осенью 2012 года США начали экспорт пропана в Европу, известного как LPG, поскольку оптовые цены там намного выше, чем в Северной Америке. Кроме того, в настоящее время строится трубопровод из Северной Дакоты в Иллинойс, широко известный как трубопровод доступа Дакоты .

По мере строительства новых трубопроводов в Северной Америке экспорт СПГ, пропана, бутана и других продуктов природного газа на всех трех побережьях США увеличивается. Чтобы дать представление, добыча нефти в регионе Северная Дакота Баккен выросла на 600% с 2007 по 2015 год. Нефтяные компании Северной Дакоты отправляют огромные объемы нефти цистернами, поскольку они могут направлять нефть на рынок, который дает лучшую цену, и железнодорожные вагоны могут использоваться, чтобы избежать перегруженности нефтепровода, чтобы доставлять нефть в другой трубопровод, чтобы быстрее доставить нефть на рынок или на другой менее загруженный нефтеперерабатывающий завод. Однако трубопроводы являются более дешевым средством транспортировки по объему.

Enbridge в Канаде подает заявку на реверс нефтепровода, идущего с востока на запад (линия 9), расширяет его и использует его для транспортировки битумной нефти из Западной Канады на восток. С нынешних оценок трубопровода в эквиваленте 250 000 баррелей в сутки он будет расширен до 1–1,3 млн баррелей в сутки. Он будет поставлять западную нефть на нефтеперерабатывающие заводы в Онтарио, Мичигане, Огайо, Пенсильвании, Квебеке и Нью-Йорке к началу 2014 года. Нью-Брансуик также будет перерабатывать часть этой западной канадской нефти и экспортировать часть сырой и рафинированной нефти в Европу из своей глубоководной нефти ULCC. грузовой порт.

Хотя трубопроводы могут быть построены под водой, этот процесс является экономически и технически сложным, поэтому большая часть нефти по морю транспортируется танкерами . Точно так же часто экономически более целесообразно транспортировать природный газ в виде СПГ, однако точка безубыточности между СПГ и трубопроводами будет зависеть от объема природного газа и расстояния, которое он преодолевает.

Рост рынка

Газовая труба в засушливом районе Антофагаста, Чили.

Объем рынка строительства нефте- и газопроводов значительно увеличился до экономического спада в 2008 году. После спада в 2009 году спрос на расширение и обновление трубопроводов увеличился в следующем году по мере роста производства энергии. К 2012 году планировалось или строилось почти 32 000 миль североамериканского трубопровода. Когда трубопроводы ограничены, дополнительные варианты транспортировки продукта по трубопроводу могут включать использование агентов, снижающих сопротивление, или транспортировку продукта автомобильным или железнодорожным транспортом.

Строительство и эксплуатация

Нефтепроводы изготавливаются из стальных или пластиковых труб с внутренним диаметром обычно от 4 до 48 дюймов (от 100 до 1220 мм). Большинство трубопроводов обычно прокладываются на глубине от 3 до 6 футов (от 0,91 до 1,83 м). Для защиты труб от ударов , истирания и коррозии используются различные методы. Сюда могут входить деревянные утеплители (деревянные рейки), бетонное покрытие, скальный щит, полиэтилен высокой плотности , импортная песчаная набивка и набивочные машины.

Сырая нефть содержит разное количество парафинового воска, и в более холодном климате в трубопроводе могут образовываться отложения парафина. Часто эти трубопроводы проверяются и очищаются с помощью скребков , практики использования устройств, известных как «скребки», для выполнения различных операций по техническому обслуживанию трубопровода. Эти устройства также известны как «скребки» или «гадалки». «Умные скребки» (также известные как «умные» или «умные» скребки) используются для обнаружения аномалий в трубе, таких как вмятины, потеря металла, вызванная коррозией, растрескиванием или другими механическими повреждениями. Эти устройства запускаются со станций запуска скребков и перемещаются по трубопроводу, чтобы быть принятыми на любой другой станции ниже по течению, либо очищая отложения парафина и материала, которые могли накопиться внутри линии, либо проверяя и фиксируя состояние линии.

Для природного газа трубопроводы изготавливаются из углеродистой стали и имеют диаметр от 2 до 60 дюймов (от 51 до 1524 мм) в зависимости от типа трубопровода. Газ находится под давлением компрессорных станций и не имеет запаха, если не смешан с одорантом меркаптана, если это требуется регулирующим органом.

Аммиак

Самый длинный в мире аммиачный трубопровод из России в Украину

Основным трубопроводом аммиака является украинская линия « Трансаммиак», соединяющая предприятие « Тольяттиазот » в России с экспортным черноморским портом Одесса .

Спиртовое топливо

Трубопроводы использовались для транспортировки этанола в Бразилии, и есть несколько проектов трубопроводов этанола в Бразилии и США. Основными проблемами, связанными с транспортировкой этанола по трубопроводам, являются его коррозионная природа и склонность к поглощению воды и примесей в трубопроводах, что не является проблемой для нефти и природного газа. Недостаточные объемы и экономическая эффективность - другие факторы, ограничивающие строительство трубопроводов этанола. В США по трубопроводу транспортируется минимальное количество этанола. Большая часть этанола доставляется по железной дороге, основными альтернативами являются грузовики и баржи. Подача этанола по трубопроводу является наиболее желательным вариантом, но сродство этанола к воде и свойствам растворителей требует использования специального трубопровода или значительной очистки существующих трубопроводов.

Уголь и руда

Шламопроводы иногда используются для транспортировки угля или руды из шахт. Транспортируемый материал перед подачей в трубопровод тщательно перемешивается с водой; в дальнем конце материал необходимо просушить. Одним из примеров является 525-километровый (326 миль) трубопровод для пульпы, по которому планируется транспортировать железную руду с рудника Минас-Рио (производительностью 26,5 миллионов тонн в год) в порт Асу в Бразилии. Существующий пример - 85-километровый (53 мили) трубопровод для жидкого навоза Savage River в Тасмании , Австралия, возможно, первый в мире, когда он был построен в 1967 году. Он включает 366-метровый (1201 фут) пролет моста на высоте 167 метров (548 футов). ) над дикой рекой.

Водород

Трубопроводный транспорт водорода - это транспортировка водорода по трубопроводу как часть водородной инфраструктуры . Трубопроводный транспорт водорода используется для соединения точки производства или доставки водорода с точкой спроса, с транспортными затратами, аналогичными КПГ , технология проверена. Большая часть водорода производится там, где он востребован, через каждые 50–100 миль (160 км) промышленного производственного объекта. Водородный трубопровод 1938 года длиной 240 километров (150 миль) Рейн-Рур все еще находится в эксплуатации. По состоянию на 2004 год протяженность водородных трубопроводов низкого давления в США составляет 900 миль (1400 км), а в Европе - 930 миль (1500 км).

Воды

Два тысячелетия назад древние римляне использовали большие акведуки для транспортировки воды с больших высот, построив акведуки градуированными сегментами, которые позволяли гравитации проталкивать воду, пока она не достигала места назначения. Сотни из них были построены по всей Европе и повсюду, и вместе с мукомольными заводами считались жизненно важными для Римской империи. В Древнем Китае также использование каналов и трубопроводных систем для общественных работ. Знаменитый придворный евнух династии Хань Чжан Ран (ум. 189 г. н.э.) однажды приказал инженеру Би Лану построить серию цепных насосов с квадратными поддонами за пределами столицы Лояна . Эти цепные насосы обслуживали императорские дворцы и жилые кварталы столицы, поскольку вода, поднимаемая цепными насосами, подавалась по системе трубопроводов из керамики .

Трубопроводы полезны для транспортировки воды для питья или орошения на большие расстояния, когда она должна перемещаться по холмам или когда каналы или каналы являются плохим выбором из-за соображений испарения , загрязнения или воздействия на окружающую среду.

Схема водоснабжения Голдфилдс протяженностью 530 км (330 миль) в Западной Австралии с использованием трубы диаметром 750 мм (30 дюймов), завершенная в 1903 году, была крупнейшей схемой водоснабжения своего времени.

Примерами важных водопроводов в Южной Австралии являются трубопровод Морган-Уайалла (завершен в 1944 году) и трубопровод Маннум-Аделаида (завершен в 1955 году), оба являются частью более крупной схемы Снежных гор .

Есть два акведука в Лос-Анджелесе, Калифорния, акведук в долине Оуэнс (завершен в 1913 году) и Второй акведук в Лос-Анджелесе (завершен в 1970 году), которые также включают широкое использование трубопроводов.

Большой Голодомор реки Ливии поставляет 3,680,000 кубических метров (4810000 куб Ю.Д.) воды каждый день в Триполи, Бенгази, Сирт и ряд других городов Ливии. Трубопровод имеет длину более 2800 километров (1700 миль) и подключен к скважинам, выходящим на водоносный горизонт на глубине более 500 метров (1600 футов) под землей.

Другие системы

Районное отопление

Трубопровод централизованного теплоснабжения в Австрии протяженностью 31 км

Системы централизованного теплоснабжения или дистанционного отопления состоят из сети изолированных подающих и обратных труб, по которым нагретая вода, горячая вода под давлением или иногда пар поступает к потребителю. Хотя пар является самым горячим и может использоваться в промышленных процессах из-за его более высокой температуры, его производство и транспортировка менее эффективны из-за больших тепловых потерь. Масла-теплоносители обычно не используются по экономическим и экологическим причинам. Типичные ежегодные потери тепловой энергии при распределении составляют около 10%, как видно из сети централизованного теплоснабжения Норвегии.

Трубопроводы централизованного теплоснабжения обычно прокладываются под землей, за некоторыми исключениями. Внутри системы может быть установлен накопитель тепла для выравнивания пиковых нагрузок. Тепло передается в центральное отопление жилищ через теплообменники на тепловых пунктах , без смешивания жидкостей в любой из систем.

Пиво

Трубопровод Тор в Раннерсе, Дания
Трубопровод Тор в Раннерсе , Дания

Бары на Veltins-Arena , крупном футбольном поле в Гельзенкирхене , Германия, соединены между собой 5-километровым пивным трубопроводом. В городе Рандерс в Дании действовал так называемый трубопровод Thor Beer. Первоначально медные трубы проходили прямо от пивоварни, но когда пивоварня переехала из города в 1990-х годах, Thor Beer заменил ее гигантским резервуаром.

В сентябре 2016 года в Брюгге , Бельгия, был построен трехкилометровый пивовар , чтобы сократить движение грузовиков на улицах города.

Рассол

Деревня Гальштат в Австрии, известная своей долгой историей добычи соли , утверждает, что здесь находится «самый старый промышленный трубопровод в мире», построенный в 1595 году. Он был построен из 13 000 выдолбленных стволов деревьев для транспортировки рассола 40. километров (25 миль) от Гальштата до Эбензее .

Молоко

В период с 1978 по 1994 год между голландским островом Амеланд и Холвердом на материке пролегал 15-километровый молочный трубопровод , из которых 8 км проходили под Ваттовым морем . Ежедневно 30 000 литров молока, произведенного на острове, перевозилось для переработки на материк. В 1994 году молочный транспорт был заброшен.

Морские трубопроводы

Местами трубопровод может пересекать водные просторы, такие как небольшие моря, проливы и реки. Во многих случаях они полностью лежат на морском дне. Эти трубопроводы упоминаются как «морские» трубопроводы (также «подводные» или «морские» трубопроводы). Они используются в основном для перевозки нефти или газа, но также важна транспортировка воды. В морских проектах различают «выкидной трубопровод» и трубопровод. Первый является внутрипромысловым трубопроводом в том смысле, что он используется для соединения подводных устьев скважин , манифольдов и платформы в пределах конкретного месторождения разработки. Последний, иногда называемый «экспортным трубопроводом», используется для доставки ресурса на берег. Строительство и техническое обслуживание морских трубопроводов связано с логистическими проблемами, которые отличаются от тех, которые существуют на суше, в основном из-за волн и динамики течений, а также других геологических опасностей .

Функции

В целом трубопроводы можно разделить на три категории в зависимости от назначения:

Сборные трубопроводы
Группа небольших соединенных между собой трубопроводов, образующих сложные сети с целью доставки сырой нефти или природного газа из нескольких близлежащих скважин на очистные сооружения или перерабатывающие предприятия. В этой группе трубопроводы обычно короткие - несколько сотен метров - и имеют небольшой диаметр. Подводные трубопроводы для сбора продукции с глубоководных производственных платформ также считаются системами сбора.
Транспортные трубопроводы
В основном длинные трубы с большими диаметрами, перемещающие продукты (нефть, газ, нефтепродукты) между городами, странами и даже континентами. Эти транспортные сети включают несколько компрессорных станций на газопроводах или насосных станций для трубопроводов сырой нефти и нефтепродуктов.
Распределительные трубопроводы
Состоит из нескольких соединенных между собой трубопроводов небольшого диаметра, используемых для доставки продукции конечному потребителю. Питающие линии для распределения газа по домам и предприятиям вниз по течению. В эту группу входят трубопроводы на терминалах для распределения продукции в резервуары и хранилища.

Развитие и планирование

Когда трубопровод построен, строительный проект не только охватывает строительные работы по прокладке трубопровода и строительству насосных / компрессорных станций, он также должен охватывать все работы, связанные с установкой полевых устройств, которые будут поддерживать удаленную работу.

Трубопровод проложен по так называемой «полосе отвода». Трубопроводы обычно разрабатываются и строятся в следующие этапы:

  1. Открытый сезон для определения интереса рынка: потенциальным клиентам предоставляется возможность подписаться на часть прав на пропускную способность нового трубопровода.
  2. Выбор маршрута (полосы отвода)
  3. Проектирование трубопровода: проект трубопровода может принимать различные формы, включая строительство нового трубопровода, перевод существующего трубопровода с одного вида топлива на другой или усовершенствование объектов на текущем маршруте трубопровода.
  4. Получение одобрения: после того, как проект завершен и первые потребители трубопровода приобрели свою долю мощности, проект должен быть одобрен соответствующими регулирующими органами.
  5. Съемка маршрута
  6. Очистка маршрута
  7. Рытье траншей - основной маршрут и переходы (автомобильные, железнодорожные, другие трубы и т. Д.)
  8. Установка трубы
  9. Установка задвижек, перекрестков и т. Д.
  10. Покрытие трубы и траншеи
  11. Испытания: после завершения строительства новый трубопровод подвергается испытаниям, чтобы убедиться в его структурной целостности. Сюда могут входить гидростатические испытания и набивка линии.

В тылу России есть «Трубопроводные войска» , которые обучены строить и ремонтировать трубопроводы. Россия - единственная страна, у которой есть трубопроводные войска.

Операция

К полевым приборам относятся контрольно-измерительные приборы, блоки сбора данных и системы связи. Полевое оборудование включает датчики / датчики расхода, давления и температуры, а также другие устройства для измерения необходимых данных. Эти приборы устанавливаются вдоль трубопровода в определенных местах, таких как станции нагнетания или доставки, насосные станции (трубопроводы жидкости) или компрессорные станции (газопроводы), а также станции с запорной арматурой.

Информация, измеренная этими полевыми приборами, затем собирается в локальных удаленных оконечных устройствах (RTU), которые передают полевые данные в центральное место в режиме реального времени с помощью систем связи, таких как спутниковые каналы, микроволновые каналы или сотовые телефоны.

Трубопроводы контролируются и управляются дистанционно, из того, что обычно называют «Главной диспетчерской». В этом центре все данные, относящиеся к полевым измерениям, консолидируются в одной центральной базе данных. Данные поступают от нескольких удаленных терминалов по конвейеру. RTU обычно устанавливают на каждой станции вдоль трубопровода.

Система SCADA для трубопроводов.

Система SCADA в Главной диспетчерской получает все полевые данные и представляет их оператору трубопровода через набор экранов или человеко-машинный интерфейс , показывая рабочие условия трубопровода. Оператор может контролировать гидравлическое состояние линии, а также отправлять рабочие команды (открывать / закрывать клапаны, включать / выключать компрессоры или насосы, изменять уставки и т. Д.) Через систему SCADA в поле.

Чтобы оптимизировать и обезопасить работу этих активов, некоторые трубопроводные компании используют так называемые «Advanced Pipeline Applications», которые представляют собой программные инструменты, устанавливаемые поверх системы SCADA, которые обеспечивают расширенные функции для выполнения обнаружения утечек, локализации утечек и отслеживания партий. (жидкостные линии), отслеживание скребков, отслеживание состава, прогнозное моделирование, прогнозируемое моделирование и обучение операторов.

Технология

Компоненты

Переход Трансаляскинского газопровода через дельту реки и хребет Аляскинского хребта

Трубопроводные сети состоят из нескольких единиц оборудования, которые работают вместе для перемещения продуктов с места на место. Основными элементами трубопроводной системы являются:

Станция начальной закачки
Известная также как «подающая» или «входная» станция, это начало системы, где продукт впрыскивается в линию. В этих местах обычно расположены складские помещения, насосы или компрессоры.
Компрессорные / насосные станции
Насосы для жидкостных трубопроводов и компрессоры для газопроводов расположены вдоль линии для перемещения продукта по трубопроводу. Расположение этих станций определяется топографией местности, типом транспортируемого продукта или условиями эксплуатации сети.
Станция частичной доставки
Эти сооружения, также известные как «промежуточные станции», позволяют оператору трубопровода доставлять часть транспортируемого продукта.
Блокировка клапанной станции
Это первая линия защиты трубопроводов. С помощью этих клапанов оператор может изолировать любой сегмент линии для работ по техническому обслуживанию или изолировать разрыв или утечку. Станции с запорной арматурой обычно расположены через каждые 20–30 миль (48 км), в зависимости от типа трубопровода. Хотя это не является правилом проектирования, это очень обычная практика в жидкостных трубопроводах. Расположение этих станций зависит исключительно от характера транспортируемого продукта, траектории трубопровода и / или условий эксплуатации линии.
Регуляторная станция
Это специальный тип клапанной станции, где оператор может сбросить часть давления из линии. Регуляторы обычно располагаются на склоне пика.
Станция конечной доставки
Известные также как «торговые точки» или терминалы, здесь продукт будет продаваться потребителю. Это может быть резервуарный терминал для трубопроводов с жидкостью или подключение к распределительной сети для газопроводов.

Системы обнаружения утечек

Поскольку нефте- и газопроводы являются важным активом экономического развития практически любой страны, это требовалось либо государственными постановлениями, либо внутренней политикой для обеспечения безопасности активов, населения и окружающей среды, в которых проходят эти трубопроводы.

Трубопроводные компании сталкиваются с государственным регулированием, экологическими ограничениями и социальными ситуациями. Правительственные постановления могут определять минимальный штат для выполнения операции, требования к обучению операторов, оборудование трубопроводов, технологии и приложения, необходимые для обеспечения эксплуатационной безопасности. Например, в штате Вашингтон операторы трубопроводов в обязательном порядке должны иметь возможность обнаруживать и локализовать утечки величиной 8 процентов от максимального потока в течение пятнадцати минут или меньше. Социальные факторы также влияют на работу трубопроводов. Кража продукции иногда также является проблемой для трубопроводных компаний. В этом случае уровни обнаружения должны составлять менее двух процентов от максимального потока, с высокими ожиданиями точности определения местоположения.

Для мониторинга трубопроводов были реализованы различные технологии и стратегии, от физического обхода трубопроводов до спутникового наблюдения. Наиболее распространенной технологией защиты трубопроводов от случайных утечек является Computational Pipeline Monitoring или CPM. CPM получает информацию с поля, связанную с давлением, потоками и температурами, для оценки гидравлических характеристик транспортируемого продукта. После завершения оценки результаты сравниваются с другими полевыми эталонами для обнаружения аномалии или неожиданной ситуации, которая может быть связана с утечкой.

Американский институт нефти опубликовал несколько статей , связанных с выполнением CPM в жидкостях трубопроводов. Публикации API:

  • RAM 1130 - Вычислительный мониторинг трубопроводов для жидкостей
  • API 1149 - Неопределенности переменных трубопровода и их влияние на обнаруживаемость утечек

Если трубопровод проходит под дорогой или железной дорогой, он обычно заключен в защитный кожух. Этот кожух вентилируется в атмосферу, чтобы предотвратить накопление горючих газов или коррозионных веществ, а также для отбора проб воздуха внутри кожуха для обнаружения утечек. Вентиляционный кожух , труба , выступающая из земли, часто удваивается как предупреждение маркер называется вентиляционным кожух маркеров .

Реализация

Трубопроводы обычно прокладывают под землей, потому что температура менее изменчива. Поскольку трубопроводы обычно металлические, это помогает уменьшить расширение и усадку, которые могут возникнуть при погодных изменениях. Однако в некоторых случаях необходимо пересечь долину или реку по мосту трубопровода . Трубопроводы для систем централизованного теплоснабжения часто прокладывают по земле или над головой. Трубопроводы для нефти, проходящие через районы вечной мерзлоты, такие как Трансаляскинский трубопровод, часто прокладываются над землей, чтобы избежать таяния мерзлого грунта горячей нефтью, что могло бы привести к погружению трубопровода в землю.

Обслуживание

Техническое обслуживание трубопроводов включает проверку уровней катодной защиты на предмет надлежащего диапазона, наблюдение за строительством, эрозией или утечками пешком, наземным транспортом, лодкой или воздухом, а также запуск очистных скребков, когда в трубопроводе есть что-либо, что вызывает коррозию.

Правила технического обслуживания трубопроводов США изложены в разделах Свода федеральных правил (CFR), 49 CFR 192 для трубопроводов природного газа и 49 CFR 195 для трубопроводов для жидких углеводородов.

Регулирование

Подземный нефтепровод, проходящий через парк

В США наземные и морские трубопроводы, используемые для транспортировки нефти и газа, регулируются Управлением по безопасности трубопроводов и опасных материалов (PHMSA). Некоторые морские трубопроводы, используемые для добычи нефти и газа, регулируются Службой управления полезными ископаемыми (MMS). В Канаде трубопроводы регулируются либо провинциальными регулирующими органами, либо, если они пересекают провинциальные границы или границу между Канадой и США, Национальным энергетическим советом (NEB). Правительственные постановления в Канаде и США требуют, чтобы подземные топливные трубопроводы были защищены от коррозии . Часто наиболее экономичным методом борьбы с коррозией является использование покрытия трубопровода в сочетании с катодной защитой и технологией мониторинга трубопровода. Надземная катодная защита невозможна. Покрытие - единственная внешняя защита.

Трубопроводы и геополитика

Трубопроводы для основных энергоресурсов (нефти и природного газа) - это не просто элемент торговли. Они также связаны с вопросами геополитики и международной безопасности , а строительство, размещение и контроль нефте- и газопроводов часто занимают видное место в государственных интересах и действиях. Яркий пример трубопроводной политики произошел в начале 2009 года, когда спор между Россией и Украиной якобы из-за ценообразования привел к серьезному политическому кризису. Российская государственная газовая компания « Газпром» прекратила поставки природного газа на Украину после провала переговоров между ней и украинским правительством. Помимо прекращения поставок на Украину, российский газ, протекающий через Украину, который включал почти все поставки в Юго-Восточную Европу и некоторые поставки в Центральную и Западную Европу, был отключен, что привело к серьезному кризису в нескольких странах, сильно зависящих от российского газа в качестве топлива. . Россию обвинили в использовании спора в качестве рычага в попытке удержать другие державы, и в частности Европейский Союз , от вмешательства в свое « ближнее зарубежье ».

Нефте- и газопроводы также занимают видное место в политике Центральной Азии и Кавказа .

Идентификация опасности

Поскольку фракция растворителя дилбита обычно включает летучие ароматические углеводороды, такие как нафта и бензол , можно ожидать достаточно быстрого испарения носителя после разлива над землей, что якобы позволяет своевременно вмешиваться, оставляя только вязкий остаток, который медленно мигрирует. Эффективные протоколы для минимизации воздействия нефтехимических паров хорошо разработаны, и нефть, разлитая из трубопровода, вряд ли достигнет водоносного горизонта, если за неполной реабилитацией не последует введение другого носителя (например, серия проливных ливней).

Введение бензола и других летучих органических соединений ( в совокупности BTEX ) в подземной среде усугубляет угрозу со стороны утечки трубопровода. В частности, если последует дождь, прорыв трубопровода приведет к растворению БТЭК и уравновешиванию бензола в воде с последующим просачиванием примеси в водоносный горизонт. Бензол может вызвать множество проблем со здоровьем и является канцерогенным при максимальном уровне загрязнения EPA (MCL), установленном на уровне 5 мкг / л для питьевой воды . Хотя это недостаточно хорошо изучено, случаи однократного воздействия бензола были связаны с острым канцерогенезом. Кроме того, было показано, что воздействие бензола на домашний скот, в основном крупный рогатый скот, вызывает множество проблем со здоровьем, таких как нейротоксичность , повреждение плода и смертельное отравление.

Вся поверхность надземного трубопровода может быть непосредственно исследована на предмет наличия повреждений. Собранная нефть однозначна, легко обнаруживается и указывает место необходимого ремонта. Поскольку эффективность удаленного контроля ограничена стоимостью оборудования для мониторинга, зазорами между датчиками и данными, требующими интерпретации, небольшие утечки в заглубленной трубе иногда могут остаться незамеченными.

Разработчики трубопроводов не всегда уделяют приоритетное внимание эффективному наблюдению за утечками. Закопанные трубы вызывают меньше жалоб. Они изолированы от экстремальных температур окружающей среды , защищены от ультрафиолетовых лучей и менее подвержены фоторазложению . Закопанные трубы изолированы от разлетающихся по воздуху обломков, гроз , торнадо , ураганов , града и кислотных дождей . Они защищены от гнездящихся птиц, гноящихся млекопитающих и бродячей картечи. Закопанная труба менее уязвима для аварийных повреждений (например, столкновений автомобилей ) и менее доступна для вандалов , диверсантов и террористов .

Экспозиция

Предыдущая работа показала, что «сценарий риска наихудшего случая» может быть ограничен определенным набором условий. Основываясь на передовых методах обнаружения и СОП перекрытия трубопровода, разработанных TransCanada, риск значительного или крупного выброса в течение короткого периода времени, загрязняющего подземные воды бензолом, маловероятен. Процедуры обнаружения, отключения и восстановления ограничат растворение и перенос бензола. Следовательно, воздействие бензола будет ограничиваться утечками, которые ниже предела обнаружения и остаются незамеченными в течение длительных периодов времени. Обнаружение утечек отслеживается с помощью системы SCADA , которая оценивает давление и объемный расход каждые 5 секунд. Утечка из точечного отверстия, при которой выделяются небольшие количества, которые не могут быть обнаружены системой SCADA (поток <1,5%), может накапливаться в значительном разливе. Обнаружение утечек из точечных отверстий может происходить в результате визуального или обонятельного осмотра, аэрофотосъемки или несоответствий в балансе массы. Предполагается, что крошечные утечки обнаруживаются в течение 14-дневного интервала проверки, однако снежный покров и местоположение (например, удаленное, глубокое) могут задержать обнаружение. Бензол обычно составляет 0,1 - 1,0% нефти и будет иметь разную степень летучести и растворения в зависимости от факторов окружающей среды.

Даже если объемы утечек в трубопроводе находятся в пределах обнаружения SCADA, иногда операторы трубопроводов неверно интерпретируют утечки в трубопроводах как неисправности насоса или другие проблемы. По мнению операторов в Эдмонтоне, авария на трубопроводе сырой нефти Enbridge Line 6B в Маршалле, штат Мичиган, 25 июля 2010 г., произошла из-за отделения колонны от дилбита в этом трубопроводе. Утечка в водно-болотных угодьях вдоль реки Каламазу была подтверждена только через 17 часов после того, как она произошла, сотрудником местной газовой компании в Мичигане.

Частота разлива - объем

Хотя Управление по безопасности трубопроводов и опасных материалов (PHMSA) имеет стандартные базовые частоты инцидентов для оценки количества разливов, TransCanada изменила эти предположения, основываясь на улучшенной конструкции, эксплуатации и безопасности трубопровода. Обоснованность этих корректировок остается спорным, поскольку эти предположения привели к почти 10-кратному снижению оценок разливов. Учитывая, что трубопровод пересекает 247 миль водоносного горизонта Огаллала, или 14,5% всей длины трубопровода, и ожидается, что в течение 50-летнего срока службы всего трубопровода произойдет от 11 до 91 разливов, можно ожидать, что разливы произойдут примерно в 1,6-13,2 раза. возникают над водоносным горизонтом. По оценкам, 13,2 разливов через водоносный горизонт продолжительностью 14 дней каждый дает 184 дня потенциального воздействия в течение 50-летнего срока службы трубопровода. В наихудшем сценарии воздействия с уменьшенным объемом объем утечки крошечного отверстия при 1,5% максимального расхода в течение 14 дней оценивается в 189 000 баррелей или 7,9 миллиона галлонов нефти. Согласно базе данных о происшествиях PHMSA, только 0,5% всех разливов за последние 10 лет составили> 10 000 баррелей.

Судьба и транспорт бензола

Сценарий вымывания бензола в подземные воды

Бензол считается легким ароматическим углеводородом с высокой растворимостью и высокой летучестью. Неясно, как температура и глубина повлияют на летучесть бензола, поэтому были сделаны предположения, что бензол в масле (1% по массе) не улетучится до уравновешивания с водой.

Используя коэффициент распределения октанол-вода и 100-летнее количество осадков для данного района, ожидается, что в худшем случае бензол будет течь к водоносному горизонту в размере 75 мг / л. Фактическое движение шлейфа через системы подземных вод недостаточно хорошо описано, хотя, по одной из оценок, до 4,9 миллиарда галлонов воды в водоносном горизонте Огаллала могут быть загрязнены бензолом при концентрациях выше ПДК. Окончательное заявление государственного департамента о воздействии на окружающую среду не включает количественный анализ, поскольку предполагается, что большая часть бензола будет улетучиваться.

Предыдущие трудности с ликвидацией разливов дилбита

Одна из основных проблем, связанных с дилбитом, - это сложность его очистки. Линия 6B компании Enbridge, 30-дюймовый нефтепровод, прорвавшийся в Маршалле, штат Мичиган, 25 июля 2010 г., упомянутый выше, вылил не менее 843 000 галлонов дилбита. После обнаружения утечки были задействованы стрелы и вакуумные грузовики. Сильные дожди привели к тому, что река вышла за пределы существующих плотин и унесла водоворот на 30 миль вниз по течению, прежде чем разлив был остановлен. В результате восстановительных работ было собрано более 1,1 миллиона галлонов нефти и почти 200 000 кубических ярдов загрязненных нефтью отложений и мусора из системы реки Каламазу. Однако в октябре 2012 года в пострадавших водах все еще находили нефть.

Несчастные случаи и опасности

Разрушение трубопровода может повлиять на экономику страны и может стать целью гражданской войны, войны и терроризма. Ископаемое топливо можно транспортировать по трубопроводу, по железной дороге, грузовиком или кораблем, хотя природный газ требует сжатия или сжижения, чтобы сделать транспортировку автотранспортом экономичной. Что касается транспортировки сырой нефти этими четырьмя видами транспорта, различные отчеты оценивают трубопроводы как пропорционально вызывающие меньше человеческих жертв и материального ущерба, чем железнодорожные и грузовые автомобили, и разливающие меньше нефти, чем грузовики.

Несчастные случаи

Трубопроводы, транспортирующие легковоспламеняющиеся или взрывоопасные материалы, такие как природный газ или нефть, вызывают особые проблемы безопасности.

  • 1965 - 32-дюймовый газопровод к северу от Натчиточеса, штат Луизиана, принадлежащий газопроводу Теннесси, взорвался и сгорел в результате коррозионного растрескивания под напряжением 4 марта, в результате чего погибли 17 человек. По меньшей мере 9 человек были ранены, а 7 домов в 450 футах от разрыва были разрушены. Эта и другие аварии той эпохи побудили тогдашнего президента Линдона Б. Джонсона призвать к созданию национального агентства по безопасности трубопроводов в 1967 году. В том же трубопроводе 9 мая 1955 года произошел взрыв, всего на высоте 930 футов (280 футов). м) из развала 1965 года.
  • 16 июня 1976 г. - бригада дорожных строителей в Лос-Анджелесе, Калифорния, взорвала бензопровод . Бензин разлился по местности и вскоре загорелся, в результате чего 9 человек погибли и еще 14 получили ранения. Фактором аварии, по всей видимости, стала путаница из-за глубины прокладки трубопровода в районе строительства.
  • 4 июня 1989 г. - Катастрофа поезда в Уфе : искры от двух проезжающих поездов взорвали утечку газа из трубопровода для сжиженного нефтяного газа недалеко от Уфы , Россия. Сообщается о гибели не менее 575 человек.
  • 17 октября 1998 - 1998 Взрыв трубопровода Джесси : Взрыв нефтепровода в Джесси в дельте Нигера в Нигерии , в результате чего погибло около 1200 жителей деревни, некоторые из которых собирали бензин .
  • 10 июня 1999 г. - Разрыв трубопровода в парке Беллингхэма, штат Вашингтон, привел к выбросу 277 200 галлонов бензина. Бензин загорелся, в результате чего произошел взрыв, в результате которого погибли двое детей и один взрослый. Неправильная эксплуатация трубопровода и ранее поврежденный участок трубы, который не был обнаружен ранее, были определены как причины отказа.
  • 19 августа 2000 г. - разрыв и пожар на газопроводе недалеко от Карлсбада, Нью-Мексико ; в результате взрыва и пожара погибли 12 членов большой семьи. Причина была в сильной внутренней коррозии трубопровода.
  • 30 июля 2004 - Основной природный газ газопровод взорвался в Ghislenghien , Бельгия около Ath (тридцати километрах к юго - западу от Брюсселя ), погибли по меньшей мере 24 человек и оставив 132 ранеными, некоторые критически.
  • 12 мая 2006 г. - разрыв нефтепровода недалеко от Лагоса , Нигерия . Возможно, погибло до 200 человек. Смотрите нефтяной взрыв в Нигерии .
  • 1 ноября 2007 г. - пропановый трубопровод взорвался возле Кармайкла, штат Миссисипи, примерно в 30 милях (48 км) к югу от Меридиана, штат Миссисипи . Два человека погибли мгновенно, еще четверо получили ранения. Было разрушено несколько домов, и шестьдесят семей были вынуждены покинуть свои дома. Трубопровод принадлежит Enterprise Products Partners LP и проходит от Мон-Бельвье, штат Техас , до Апекса, штат Северная Каролина . Неспособность найти дефекты в трубах, сваренных швом до 1971 года, была одной из причин аварии.
  • 9 сентября 2010 - 2010 Взрыв трубопровода Сан-Бруно: Газопровод высокого давления диаметром 30 дюймов, принадлежащий Pacific Gas and Electric Company, взорвался в жилом районе Крестмур в 2 милях (3,2 км) к западу от международного аэропорта Сан-Франциско, в результате чего погибли 8 человек. , ранив 58 и разрушив 38 домов. Причиной аварии был назван плохой контроль качества используемых труб и конструкции.
  • 27 июня 2014 г. - Взрыв произошел после разрыва газопровода в деревне Нагарам, округ Восточный Годавари, Андхра-Прадеш , Индия, в результате чего 16 человек погибли и были разрушены «десятки домов».
  • 31 июля 2014 - В ночь на 31 июля, серия взрывов , происходящих в подземных газопроводов произошел в городе Гаосюн , Тайвань . Утечка газа заполнила коллекторы на нескольких крупных магистралях, и в результате взрыва несколько километров дороги превратились в глубокие траншеи, в результате чего автомобили и обломки поднялись в воздух и зажгли пожары на большой территории. По меньшей мере 32 человека погибли и 321 получили ранения.

В качестве целей

Трубопроводы могут быть объектом вандализма , саботажа или даже террористических атак . Например, с начала 2011 года по июль 2012 года газопровод, соединяющий Египет с Израилем и Иорданией, подвергся нападениям 15 раз. В 2019 году топливопровод к северу от Мехико взорвался после того, как к нему подключились воры топлива. Сообщается, что по меньшей мере шестьдесят шесть человек были убиты. Во время войны трубопроводы часто становятся целью военных атак, поскольку разрушение трубопроводов может серьезно нарушить логистику противника .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки