книги / Трубопроводный транспорт нефти и газа

отводится в эти населенные пункты. С интервалом 10—30 км в зависи­ мости от рельефа трассы на трубопроводе устанавливают линейные краны или задвижки для перекрытия участков в случае аварии или ремонта. С обеих сторон линейного крана на газопроводе имеются свечи для выпуска газа в атмосферу при авариях.

Вдоль трассы проходит линия связи (телефонная, радиорелейная), которая в основном имеет диспетчерское назначение. Ее можно исполь­ зовать для передачи сигналов телеизмерения и телеуправления. Рас­ полагаемые вдоль трассы станции катодной и дренажной защиты, а также протекторы защищают трубопровод от наружной коррозии, являясь дополнением к противокоррозионному изоляционному по­ крытию трубопровода. На расстоянии 10—20 км друг от друга вдоль трассы размещены усадьбы линейных обходчиков, в обязанность ко­ торых входит наблюдение за исправностью своего участка трубопро­ вода и устройствами электрической защиты трубопровода от коррозии.

Перекачивающие станции располагаются на нефтепроводах с ин­ тервалом 50—150 км и на газопроводах с интервалом 100—200 км. Перекачивающие (насосньге) станции нефтепроводов и нефтепродуктопроводов оборудованы центробежными насосами с электроприводом. Подача применяемых в настоящее время магистральных насосов до­ стигает 12 500 м3/ч. В начале нефтепровода находится головная на­ сосная станция (НС), которая располагается вблизи нефтяного про­ мысла или в конце подводящих трубопроводов, если магистральный нефтепровод обслуживают несколько промыслов или один промысел, разбросанный на большой территории. Головная насосная станция отличается от промежуточных наличием резервуарного парка объемом, равным двух-, трехсуточной пропускной способности нефтепровода. Кроме основных объектов, на каждой насосной станции имеется ком­ плекс вспомогательных сооружений: трансформаторная подстанция, снижающая напряжение подаваемого на линию электропередач (ЛЭП) тока с 110 или 35 до 6 кВ, котельная, а также системы водоснабжения, канализации, охлаждения и т. п. Если длина нефтепровода превы­ шает 800 км, его разбивают на эксплуатационные участки длиной 400—800 км, в пределах которых возможна независимая работа на­ сосного оборудования. Промежуточные насосные станции на границах участков должны располагать резервуарным парком объемом, равным 0,3—1,5 суточной пропускной способности трубопровода. Как голов­ ная, так и промежуточные насосные станции с резервуарными парками оборудуются подпорными насосами. Аналогично устройство насосных станций магистральных нефтепродуктопроводов.

Компрессорные станции (КС) газопроводов оборудуют поршневыми или центробежными компрессорами с приводом от поршневых двига­ телей внутреннего сгорания, газовых турбин и электродвигателей. Мощность одного агрегата в настоящее время достигает 25 МВт. Обычно центробежные нагнетатели работают группами по два или три последовательно, и несколько групп могут быть включены на па­ раллельную работу. Подача одного агрегата может достигать 50 млн. м3/сут, а давление на выходе станции — 10 МПа. При высоком пла­ стовом давлении газа в первый период эксплуатации месторождения

12

Глава 1

ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И ИЗЫСКАНИЯ ТРАСС

МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

1.1. ВЫБОР НАИВЫГОДНЕЙШЕГО СПОСОБА ТРАНСПОРТА НЕФТЯНЫХ ГРУЗОВ

Существуют три основных вида транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: водный, железнодорожный, трубопроводный. Природный газ, находящийся в газообразном состоянии, транспортируется только по трубопроводам. Для перевозки природного газа между континен­ тами, разделенными морями, применяется транспорт сжиженного (с температурой около — 160 °С) природного газа в специальных тан- керах-метановозах.

Каждый вид транспорта имеет особенности.

Водный транспорт позволяет в наливных баржах и танкерах, а также в мелкой таре перевозить нефть, нефтепродукты и сжиженные природные и нефтяные газы в любых количествах. Если речь идет о речном транспорте, то водный путь, как правило, длиннее трассы трубопровода или железнодорожного пути. В некоторых случаях это существенно удорожает транспорт. Речной транспорт носит се­ зонный характер. Поэтому в пунктах налива и разгрузки судов надо строить дополнительные емкости для накапливания нефтяных грузов на межнавигационный период или заменять водный транспорт железно­ дорожными перевозками.

Железнодорожным транспортом можно перевозить нефтяные грузы всех видов, в том числе и сжиженные нефтяные газы, в цистернах, бункерах или легкой таре. Использование железнодорожного тран­ спорта при больших установившихся нефтяных грузооборотах неце­ лесообразно из экономических соображений. Для перевозки мелких партий нефтепродуктов (в первую очередь масел, битума и других) железная дорога является предпочтительным видом транспорта. Же­ лезнодорожный транспорт хотя и не является непрерывным, но обла­ дает меньшей степенью неравномерности работы по сравнению с вод­ ным транспортом (перевозки производятся круглый год).

.Трубопроводы служат для транспортировки больших количеств нефти, нефтепродуктов и сжиженных нефтяных газов в одном направ­ лении. Трубопроводный транспорт обладает следующими преимущест­ вами по сравнению с другими видами транспорта:

трасса трубопровода короче трасс других видов транспорта, при­ чем трубопровод может быть проложен между двумя любыми пунк­ тами на суше, находящимися на любом расстоянии друг от друга;

трубопроводный транспорт в отличие от других видов транспорта— непрерывный, что обеспечивает ритмичную работу поставщиков и бес­ перебойное снабжение потребителей, благодаря чему отпадает не-

14

обходимость создания крупных запасов транспортируемого груза на концах трассы;

потери нефти и нефтепродуктов при трубопроводном транспорте меньше, чем при перевозках другими видами транспорта;

трубопроводный транспорт наиболее механизированный и легче других поддается автоматизации.

К недостаткам трубопроводного транспорта относится большой расход металла и «жесткость» трассы перевозок, т. е. невозможность изменить направление перевозок после постройки трубопровода.

Кроме основных видов транспорта большую роль играет автомо­ бильный транспорт. Нефтепродукты перевозят в автоцистернах или мелкой таре. Автотранспорт в основном используется для перевозки нефтепродуктов от крупных нефтебаз к мелким и далее к потребите­ лям, а также для перевозки сжиженных нефтяных газов от пунктов выработки и газонаполнительных станций к потребителям (в авто­ цистернах и баллонах, доставляемых на бортовых автомашинах). За рубежом сжиженный природный газ перевозят специальными крио­ генными автоцистернами от заводов сжижения или морских перева­ лочных баз сжиженного природного газа к так называемым сателлитным базам, где сжиженный газ регазифицируют и по газораспредели­ тельным сетям подают потребителям.

Выбор наивыгоднейшего способа транспортировки нефти и нефтепро­ дуктов

С возникновением или расширением промыслов, нефтеперерабаты­ вающих заводов или районов потребления появляется необходимость в новых грузопотоках. Перед проектировщиком встает задача выбора наилучшего способа осуществления нового грузопотока, т. е. выбора оптимального способа транспортировки. Существует много показате­ лей, по которым можно сравнивать разные способы транспортировки: экономические (капиталовложения и эксплуатационные затраты), металловложения, ритмичность и др. Выбор того или иного вида тран­ спорта осуществляется технико-экономическим сравнением вариантов. Важнейшими экономическими показателями являются капитальные затраты К и эксплуатационные расходы Э. К капитальным затратам относятся: стоимость оборудования, материалов, работ по сооруже­ нию объекта. В состав эксплуатационных расходов входят: отчисле­ ния на амортизацию и текущий ремонт, заработная плата, плата за электроэнергию, топливо, воду и т. д. Капитальные затраты считаются единовременными. Эксплуатационные расходы— текущие, распре­ деленные во времени. Если при сравнении двух вариантов окажется, что у одного из них и капитальные, и эксплуатационные расходы меньше, чем у другого, т. е. если К г <К« и Эг < Э 2, то выгодность первого варианта бесспорна. Обсуждению, очевидно, подлежит слу­ чай, когда К 1 < К 2 и 3 , > Э 2. Если в этом случае принять к испол­ нению второй вариант, то по сравнению с первым получим экономию

15

(K t—Кг)/(Э1—Э 2) = i представляет собой срок окупаемости излишне вложенных капитальных затрат К 2—K i за счет экономии эксплуата­

называется коэффициентом эффективности. Это ■— экономия эксплуа­ тационных расходов, приходящихся на рубль излишне вложенных капитальных затрат.

Второй вариант будет выгоднее первого в том случае, когда ко­ эффициент эффективности оказывается достаточно большим (или срок окупаемости —■достаточно малым). Вопрос о том, что значит «доста­ точно большой» или «достаточно малый», решается сопоставлением Е или t с контрольным (предельным) значением, называемым норми­ рованным коэффициентом эффективности Е„ (или нормативного срока окупаемости Ти), который устанавливается планирующими органами.

Условие предпочтительности варианта с меньшими эксплуатацион­ ными расходами (второго варианта) может быть записано в виде

Если обсуждению подлежит не два, а несколько или даже целый ряд вариантов, то, пронумеровав их по возрастанию капитальных затрат, получим:

Варианты, не подчиняющиеся этому порядку, должны быть отбро­ шены, как явно невыгодные. Представим варианты, указанные в (1.2), в виде точек в поле ЕК и вычертим по ним кривую Э = F (К), пока­ зывающую, как уменьшаются эксплуатационные расходы с ростом капитальных затрат (рис. 1.1). Если через точки на этой кривой про­ вести прямые, тангенс угла наклона которых равен нормативному коэффициенту эффективности, взятому с обратным знаком, т. е. пря­ мые Э = — Е„К + Я, то отрезки Я, отсекаемые ими на оси ординат, будут выражать приведенные затраты Я = ЕНК + Э. Из рис. 1.1 видно, что с увеличением К приведенные затраты сначала умень­ шаются, а затем, после достижения значения Я*, когда прямая, пе­ ресекающая кривую Э = F (К), становится касательной (в точке А), начинают возрастать. Если построить кривую Я = / (К), то в точке А она будет иметь минимум. Этот вариант оказывается наивыгоднейшим. Вторая точка пересечения линий Я = / (К) и Э = F (К) определяет равноценный вариант, т. е. имеющий такие же приведенные затраты (на рис. 1.1 варианты ,3 и 4 — равноценные).

При отыскании оптимального варианта при помощи коэффициентов эффективности (или сроков окупаемости) сравнение вариантов сле-

16

Капитальные затраты при различных видах транспорта опреде­

ветственно головной насосной станции, промежуточной насосной стан­ ции, размещающейся на границе двух эксплуатационных участков, без резервуарного парка и с резервуарным парком.

Предварительно по заданной годовой пропускной способности из таблицы зависимостей значений диаметра трубопровода от его про­ пускной способности определяют рекомендуемый диаметр, а затем, зная капитальные затраты на линейную часть для данного диаметра трубопровода и капитальные затраты на насосные станции, определяют приведенные затраты. Число перекачивающих станций определяют технологическим расчетом трубопровода.

Железнодорожный транспорт. Поскольку вариант строительства новой железной дороги для транспортировки нефтяных грузов по экономическим показателям явно уступает варианту сооружения ма­ гистрального трубопровода, здесь можно рассматривать только ис­ пользование уже существующей железной дороги между конечными пунктами транспорта. При этом учитываются только капитальные затраты на расширение парка локомотивов и нагонов-цистерн, выз­ ванные новым грузопотоком. Обычно и этого бывает достаточно, чтобы выявить преимущество трубопроводного варианта. Однако, если в результате таких расчетов получится, что выгоднее железнодорож­ ный транспорт, следует произвести уточненный расчет с учетом за­ трат на сооружение сливоналивных эстакад, расширение станцион­ ных путей, а также таких факторов, как убытки от сокращения пере­ возок других грузов и т. д. Следовательно,

рону, включая простои на станциях, разъездах и пунктах сортировки,

18

непредвиденных обстоятельств (хж д >1); z = ц!цы, цы— число цистерн в маршруте.

Водный транспорт. В расчете капитальных затрат (рассматри­ вается только речной транспорт) не учитываются расходы на расши­

подъемность всех барж, необходимая для осуществления заданного

грузки и выгрузки судов; хв — коэффициент неравномерности работы водного транспорта, учитывающий задержки в подаче порожних барж под погрузку, в приходе буксиров за налитыми и порожними баржами, задержки на перекатах, при шлюзовании и т. д.

Для самоходных судов средняя скорость движения может быть принята равной 350 км/сут. Если баржи несамоходны и, следовательно, нуждаются в буксировке, то стоимость буксиров вычисляют по фор­

= CPU0, где Ср — стоимость единицы объема резервуаров; V0— объем резервуарных парков.

Теоретический объем резервуарных парков на обоих концах трассы перевозки определяется по формуле

2G 365 — тн

р365ср

где ср — коэффициент заполнения емкости (ср ==: 0,95 -с- 0,97).

По государственным стандартам уточняют V0 — практический объем резервуаров (К0 > К ).

Эксплуатационные расходы при различных видах транспорта оп­ ределяют по формуле

ной работы.

Следует иметь в виду, что расстояние перевозки L t между одними и теми же пунктами при различных видах транспорта неодинаково:

19

кратчайшим обычно является трасса трубопровода и наиболее длин­ ным — речной путь. При выборе наивыгоднейшего способа транспорта следует учитывать и варианты комбинированных перевозок: часть по железной дороге и часть по трубопроводу и т. д.

1.2. ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Необходимость строительства трубопроводов выявляется в процессе разработки государственных планов развития нефтяной и газовой промышленности, снабжения нефтепродуктами и газом промышлен­ ных и сельскохозяйственных предприятий и населения страны. Ос­ новные направления трубопроводного строительства определяются решениями, принимаемым^ на съездах Коммунистической партии Советского Союза. В разработке контрольных цифр принимают уча­ стие Госплан СССР и Госпланы союзных республик, министерства неф­ тяной и газовой промышленности и госкомнефтепродукты союзных республик.

/ Решение о строительстве конкретного магистрального трубопро­ вода принимает Совет Министров СССР или союзной республики по представлению соответствующего Госплана после согласования с Ми­ нистерством финансов СССР или союзной республики и другими заин­ тересованными организациями. Проектирование и строительство магистральных трубопроводов производится, исходя из схем разви­ тия и размещения нефтяной и газовой промышленности и трубопро­ водного транспорта, а также из схем размещения производительных сил по экономическим районам и союзным республикам, а по крупным и сложным трубопроводам в соответствии с технико-экономическими обоснованиями (ТЭО), подтверждающими экономическую целесооб­ разность и хозяйственную необходимость проектирования и строи­ тельства трубопроводов. В схеме или ТЭО на строительство ма­ гистрального трубопровода выявляется потребность в перекачке про­ дукта на перспективу, определяется зона снабжения, обосновывается объем перекачки, приводятся соображения о размещении головных

иконечных пунктов трубопровода и пунктов путевого сброса продукта. При составлении схем и ТЭО определяют основные параметры трубо­ провода (диаметр, рабочее давление, число перекачивающих станций)

ипо укрупненным показателям стоимости строительства сопоставляют экономические показатели трубопровода с показателями передовых

отечественных и зарубежных магистральных трубопроводов, а также с показателями других видов транспорта. В соответствии с положе­ ниями утвержденной схемы или ТЭО соответствующее министерство (ведомство, главк) выдает задание на проектирование. Задание со­ ставляется при участии проектной организации, которой поручается

проектирование.

J. В задании указываются следующие основные данные: назначение трубопровода; годовая пропускная способность с разбивкой по оче­ редям строительства; для нефтепроводов и нефтепродуктопроводов перечень нефтей и нефтепродуктов, подлежащих последовательной

20