Перевозить нефть, нефтепродукты и газ можно несколькими видами транспорта: железнодорожным, автомобильным, морским и речным, а также — трубопроводным. С финансовой точки зрения именно трубопроводный транспорт является наиболее выгодным по сравнению с остальными способами доставки нефти. Если принять среднюю себестоимость перевозок на транспорте за 100%, то на трубопроводном транспорте она составит 30%, на железнодорожном — 80%, на автомобильном — 1600%.
Справедливости ради нужно отметить, что для этих целей ещё используют и воздушный транспорт, но это скорее исключение из правил. Воздушный транспорт применяют для снабжения нефтепродуктами некоторых пунктов на Крайнем Севере, а также дрейфующих станций и зимовок в Арктике.
От бочек и бурдюков к трубе
В США нефть прежде разливали в доступную промышленникам тару — деревянные бочки (по-английски — barrel). К тому времени торговцы предпочитали бочки емкостью 120–160 литров. Причина была проста — такую бочку мог в одиночку кантовать физически сильный грузчик, и она была достаточно прочной. У более мелкой тары соотношение объема и себестоимости считалось менее выгодным, а более крупные бочки были неудобными в погрузке и отличались меньшей прочностью.
Из Америки в Европу керосин везли в бочках. Так сформировался морской маршрут транспортировки нефтепродуктов. Российские нефтяники создали речную систему транспортировки нефти и керосина от Астрахани до Петербурга и других портов Балтики.
В 1877 году по заказу российской нефтедобывающей компании братьев Нобель шведскими корабелами был построен первый в мире самоходный танкер «Зороастръ» водоизмещением в 400 тонн. Он стал первенцем целого танкерного флота компании Нобелей.
В Баку, который считался вторым мировым центром нефтедобычи XIX века, нефть возили к перегонным кубам в бурдюках. И бочки, и бурдюки не были самыми удобными способами ее перевозки и могли применяться лишь на ограниченной территории.
Строительство трубопроводов быстро покончило с применением гужевого транспорта на самих месторождениях, а для дальнейшей перевозки стали использовать специализированные железнодорожные емкости — цистерны.
Появление железнодорожных цистерн сыграло огромную роль в транспортировке нефти и нефтепродуктов. Поезда, состоящие из цистерн, стали двигаться по железным дорогам США, Европы, Российской империи.
Первые проекты
Прообразом трубопроводов стали водоводы, в конструкции которых ещё в древние времена использовались бамбуковые трубы. Идея такой транспортировки с перекачиванием нефти и продуктов ее переработки принадлежит российскому ученому Дмитрию Менделееву, который в 1863 году обосновал преимущества этого вида транспорта, объяснил принципы строительства трубопровода и представил убедительные аргументы в его пользу.
В 1879 году вышел на проектную мощность 80 тыс. пудов (1310 т/сут.) первый российский нефтепровод диаметром 3 дюйма и длиной 9 км от Балаханского нефтяного месторождения на Апшеронском полуострове до пригорода Баку — Черного города. Нефтепровод был построен по заказу «Товарищества нефтяного производства братьев Нобель».
Второй нефтепровод по тому же маршруту Балаханы — Черный город был немного длиннее и составил 11 километров. Он строился по заказу компании Ивана Мирзоева, который выписал из Америки буровую установку и отказался от менее производительного колодезного способа добычи нефти. Он же первым отказался от поддержки бакинских конкурентов Нобелей, лоббировавших железнодорожные перевозки нефти и сопротивлявшихся строительству нефтепроводов.
Третий нефтепровод Балаханы — Сураханы был построен для обеспечения нефтью перегонного завода «БраНобель» в Сураханах. Через четвертый — от Сураханского фотонафтильного завода до пристани на Зыхской косе — прокачивался фотонафтиль (светильный керосин). Это был первый нефтепродуктопровод. Все нефтепроводы строил один подрядчик — бакинское отделение «Строительной конторы инженера А. В. Бари», а проектировал их Владимир Шухов.
К 1917 году было возведено несколько трубопроводов, общая длина которых равнялась 1,3 тыс. км, а средняя величина трубы — 197 миллиметров. Тем не менее в те годы трубопроводы были не способны конкурировать с железнодорожным транспортом. К примеру, в 1913 году трубопровод «Баку — Батуми» перекачивал 6% от всего объема перегоняемой нефти.
Ускоренными темпами
Активное развитие российского трубопроводного транспорта началось после освоения татарских, башкирских и самарских месторождений. В ходе разработки западносибирских месторождений строительство магистральных трубопроводов получило новый виток. Производство нефти в этих районах еще больше разделило региональное размещение добычи нефти и ее переработки, которая стала развиваться в центральной части России, в Средней Азии и в южных районах Сибири.
Трубопроводы строились с большими длиной и диаметром, причем, сроки возведения насосных станций и прокладки трасс уменьшились в несколько раз. После увеличения нефтедобычи в западносибирском регионе в главное транспортное направление превратилась центральная часть России.
Открытие месторождений нефти и газа в Западной Сибири позволило СССР включиться в экспортную гонку. С этой целью был сделан огромный рывок в развитии трубопроводного транспорта — нитки нефтегазовых труб были сначала проложены из Поволжья и Сибири в страны Восточной Европы, а затем — в Западную Европу.
Создание сегодняшней системы магистральных трубопроводов происходило на протяжении нескольких десятилетий. В схему были собраны технические средства многих поколений. В настоящее время трубопроводный транспорт включает в себя подземные газопроводы, нефте- и продуктопроводы, а также трубопроводы перекачивающих предприятий.
Ввиду того что основные месторождения нефти и газа в России находятся в районах Севера и Сибири, роль трубопроводного транспорта для доставки этих грузов имеет важное значение. Дело в том, что по трубопроводам транспортируется более 95% нефти, весь природный газ, а также 50% продукции нефтепереработки.
Такая транспортировка играет большую роль во внешней торговле РФ и характеризуется высокими темпами развития. Российские трубопроводы сегодня снабжают нефтью и газом не только свою страну, но также ряд государств Западной Европы, Юго-Восточной Азии и Турцию.
Особенность транспортировки углеводородов по трубопроводам
Трубопроводы, предназначенные для транспортировки нефти и газа, подразделяются по категориям на магистральные и промышленные. Магистральные включают в себя нефте- и газопроводы, способные перемещать углеводороды с места добычи до перерабатывающих заводов, на предприятия, в морские порты для загрузки в танкеры для дальнейшей транспортировки.
Особенность трубопроводных поставок заключается в высоком давлении. Трубы, по которым идёт нефть, испытывают давление от 4 до 6,4 МПа, для газа — до 7 МПа.
Чтобы заставить нефть двигаться, требуется создать повышенное давление. Эту задачу выполняют нефтеперекачивающие станции (НПС). По мере движения нефти по магистрали давление падает, но вся система рассчитана так, чтобы его хватило до следующей НПС.
«Сердце» перекачивающей станции
Магистральная насосная станция, где установлены агрегаты, создающие необходимый напор, является «сердцем» любой перекачивающей станции. НПС преобразуют электрическую энергию в энергию движения нефти. Давление в трубе составляет от 50 до 100 атмосфер. Под его воздействием нефть движется со скоростью 10–12 км в час.
В связи с повышением давления на трубы в последнее время начали изготавливаться трубопроводы, которые могут выдержать нагрузку до 10 и более МПа. При их строительстве сегодня используют многослойные трубы с антикоррозионным покрытием. Для снижения сопротивления трубы внутри обрабатывают эпоксидной смолой или пластиком. В последние годы трубы делают из пластмасс.
Большинство трубопроводов имеют длину в несколько десятков тысяч километров. Для их диагностики устанавливают линейные сооружения. Линейная часть включает в себя нефтеперекачивающие станции с резервуарными парками или без них, наливные эстакады. Линейная часть — это и есть сама труба и специальные камеры для запуска внутрь трубы диагностических и очистных устройств. У нее есть ответвления и параллельные нитки, на которые можно переключить поток. С интервалом 10–30 км на трубопроводе устанавливают задвижки для перекрытия того или иного участка в случае аварии или планового ремонта.
Всё для повышения производительности
Каждую магистраль сопровождают линии телефонной и радиорелейной связи. Их используют для передачи сигналов от многочисленных датчиков и дистанционного управления задвижками и другим оборудованием. Линейная часть также включает в себя станции защиты от коррозии, лупинги. Лупинг (англ. looping) — это участок трубопровода, прокладываемый параллельно основному. Он подключается для увеличения пропускной способности. Ha участке трубопровода c лупингом расход транспортируемой нефти в основном трубопроводе уменьшается, следовательно, сокращается общая потеря напора на преодоление гидравлического сопротивления. Насосные станции сооружаются на каждых 400–600 км трубопровода.
Для повышения производительности, а иногда и для перекачки, например, особо вязких сортов нефти, возникает технологическая необходимость изменения её физико-химических свойств, так как температурный режим, или вязкость, либо другие особенности при их добыче могут отрицательно влиять на производительность. Поэтому в отдельных случаях необходимо осуществлять подогрев или понижение температуры, обезвоживание, смешение, дегазацию — разложение отравляющих веществ, выделяемых химическими соединениями, до нетоксичных продуктов.
«Плюсы» трубопроводов
Преимуществом газо- и нефтепроводов является низкая по сравнению с другими видами транспорта стоимость транспортировки. К примеру, доставка жидких грузов по трубопроводам почти в три раза выгоднее, чем их транспортировка по железной дороге. Себестоимость транспортировки делает трубопроводный транспорт экономически выгодным и универсальным.
К преимущестам нефте- и газопроводов также относится бесперебойная доставка углеводородов. Помимо этого, практически весь процесс транспортировки автоматизирован. Имеется возможность комплексного наблюдения за всеми элементами трубопровода и устройством в целом. Ещё одно достоинство — простота в эксплуатации и надёжность.
Немаловажным фактом является минимальное вложение в транспортировку, а также быстрая окупаемость построенной магистрали и короткие сроки ее строительства.
Трубопроводы дают возможность создания кратчайшего пути при доставке углеводородов. В большинстве случаев трубы можно проложить практически в любом направлении и на разные расстояния, исключая регионы с непростым рельефом.
Во время перекачки потери газо- и нефтепродуктов практически равны нулю. Существует возможность транспортировки сразу нескольких видов газо- или нефтепродуктов по одному трубопроводу. Причём можно увеличивать пропускную способность за счёт возведения перекачивающих станций и проведения второстепенных трубопроводов — лупингов.
Всё это сделало трубопровод одним из самых развитых и распространённых способов транспортировки углеводородов. К новым месторождениям газа и нефти, которые располагаются на большом удалении от точек переработки и сбыта, как правило, прокладывают трубопровод.
Есть и недостатки
Наряду с преимуществами трубопроводный транспорт обладает и недостатками. Реализация трубопроводных проектов требует крупных капитальных вложений, поэтому его прокладка осуществляется при стабильных и регулярных поставках.
На сегодняшний день главная проблема трубопроводов заключается в том, что потребность в нефти постоянно растёт, а увеличить объём поставок сложно. Дело в том, что добиться этого можно путём увеличения давления в трубах или их замены на новые, с более крупным диаметром, а это — новые затраты. В России диаметр таких труб, в большинстве случаев, составляет 1020 мм, в то время как в ряде стран эти размеры превышают 2000 миллиметров.
Увеличение давления сязано с риском того, что труба может не выдержать и прорваться, а это приведёт к большой потере сырья и к затратам на ремонт. При этом одним из важнейших «минусов» является возможность нанесения ущерба окружающей среде, особенно если речь идёт о подводном нефтепроводе.
Востребованность определяет перспективу
Значимость трубопроводного транспорта для России напрямую связана с удаленностью основных месторождений нефти и газа от потребителей, а также высокой долей нефти, нефтепродуктов и газа в экспортном балансе страны.
Изменение климата и борьба с эмиссией углекислого газа в атмосферу может привести к стабилизации потребления нефти и росту потребления природного газа как наименее угрожающего климату углеводородного топлива. Это, как прогнозируют отраслевые эксперты, приведет к росту спроса на природный газ, что повысит рентабельность российских месторождений, в том числе в арктическом регионе, а уменьшение ледового покрова в Арктике может открыть еще один транспортный маршрут как в Азию, так и в Европу.
При любом сценарии Россия еще десятилетия будет поставщиком природного газа на мировой рынок, и развитая сеть трубопроводов будет способствовать его транспортировке.
