ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Сургутский
институт нефти и газа
Первый Российский магистральный
трубопровод
Выполнил студент гр. СТХ-10 з\с
Михуля Д.В.
Проверил:
2010
Содержание
Первые шаги………………………………………………………………….3
Менделеев и Нобель - первые
теоретики Российских нефтепроводов…..4
Инженеры Войслав и
Шухов – их формулы актуальны
и сегодня……....6
От промысловых до магистральных……………………………………….7
Первые шаги
Начало создания трубопроводного
транспорта нефтепродуктов в России
относится к концу XIX века. Добыча
нефти в промышленных масштабах
велась в основном в Черном городе
— Баку. Россия издавна проявляла
интерес к Бакинским нефтяным
промыслам. После Персидского похода
Петра I (1722 — 1723г.г.) по договору с персидским
шахом к России отошли Баку, Дербент
и прилегающие территории. Однако
в 1735 году их пришлось вернуть. Окончательно
районы перешли во владение России
в 1813 году по Гюлистанскому мирному
договору.
О добыче нефти на Апшеронском полуострове
известно с VIII века. По мере роста спроса
на нефть изыскивались новые способы ее
извлечения из недр. Примерно в XV веке
широкое применение получил колодезный
способ. Так, на Балаханской нефтяной площади
в районе Баку, был обнаружен колодец глубиной
35 метров. В колодце найден камень, надпись
на котором гласила, что его соорудил Мамед
Нур-оглы в 1594 году. Тверской купец и путешественник
Афанасий Никитин около двух лет (1466 —
1467г.г.) работал на Бакинских промыслах,
рыл нефтяные колодцы и черпал нефть. В
1825 году из 120 колодцев в Баку было добыто
4216 тонн нефти, а в 1862-м из 220 колодцев —
5480 тонн.
В 1723 году по указанию Петра I из Баку в
Москву была доставлена одна тысяча пудов
так называемой «белой нефти», которую
Главная Московская аптека перегоняла
и использовала для изготовления бальзамов.
В 1823 году крепостные крестьяне графини
Паниной, братья Дубинины, построили возле
города Моздока нефтеперегонную установку,
на которой выпускалось «светлое масло»
для медицинских и осветительных нужд.
В начале XIX века директором Бакинских
нефтяных и соляных промыслов был назначен
полковник Корпуса горных инженеров Н.
И. Воскобойников. Под его руководством
в январе 1846 года на месторождении Биби-Эйбат
начато бурение двух скважин, завершенное
в 1847 году инженер-майором Алексеевым.
Впервые в мире были получены положительные
результаты при бурении на нефть.
Лишь через 13 лет, в 1859 году, в США была
пробурена первая скважина на нефть. Буровые
работы вел бывший железнодорожный кондуктор
(с легкой руки журналистов его стали называть
«полковником») Эдвин Брейк. В марте1858
года неподалеку от города Тайтесвилла
в Пенсильвании была вырыта глубокая открытая
шахта, со дна которой велось бурение.
Когда бур достиг глубины 21 метра, из скважины
забила нефть. Это был апрель 1859 года. Успех
Эдвина Брейка положил начало развитию
нефтяной промышленности в США. С 1858 года
для извлечения бура при ударном бурении
использовалась паровая машина, а в 1889
году Чепмен изобрел установку с механическим
приводом для роторного бурения.
В 1853 году львовские аптекари («провизоры»)
И. Лукасевич и Я. Зег разработали конструкцию
безопасной керосиновой лампы, послужившей
мощным стимулом для увеличения объемов
нефтедобычи и получения керосина.
По проекту и чертежам Н. И. Воскобойникова
в 1837 году в Балаханах был возведен первый
на Кавказе нефтеперегонный завод, где
по новой для того времени технологии
в течение двух лет было получено 19,2 тонны
керосина. Второй нефтеперегонный завод
на Апшероне в Сураханах построил в 1860
году нефтепромышленник В. А. Кокорев.
Заводская продукция, так называемый «фотонафтиль»
(осветительное масло) стал первым соперником
американскому керосину, поступавшему
на российские рынки с 1863 года.
В последующее время с ростом объемов
добычи нефти росло число нефтеперегонных
заводов, зачастую довольно примитивных.
Если в 1872 году действовала лишь одна скважина,
то к 1900 году их насчитывалось уже 1710. Первоначально
скважины бурились вручную, методом вращения,
затем перешли к ударно-штанговому бурению
с применением парового привода. Первая
установка вращательного бурения с буровой
вышкой высотой 15 метров появилась в Баку
в 1902 году.
В 1872 году объем добычи бакинской нефти
составила 23, в 1875 году — 81 тыс. тонн, в
1885 году — 1,8 млн. тонн, в 1895 году — 6,94 млн
тонн. В 1901 году в мире было добыто 22,5 млн.
тонн нефти, в том числе в России — 11,5 млн.
тонн (первое место в мире) и США – 9,4 млн.
тонн. Из всего объема добываемой в России
нефти на долю Бакинского района приходилось
около 95 %. Число нефтеперегонных заводов,
в основном небольших, к весне 1873 года
превысило 80 единиц. Все острее становилась
проблема разработки способов транспорта
нефти и продуктов ее переработки.
Менделеев
и Нобель — первые теоретики российских
нефтепроводов
Развитие нефтедобычи
и нефтепереработки диктовалось
потребностями растущего промышленного
производства в России. В своем
докладе Императорскому Русскому Техническому
Обществу «Взгляд на Бакинскую нефтяную
промышленность и ее будущность»
Л. Нобель представил обоснованную программу
добычи и переработки нефти. В
докладе известных ученых и инженеров
Д. И. Менделеева, К. И. Лисенко, В. Г. Шухова,
О. К. Ленца и др. предлагалось строить
нефтепроводы, сооружать металлические
резервуары, перевозить керосин в железнодорожных
цистернах и наливных судах, механизировать
процесс бурения скважин.
Ученый-энциклопедист Д. И. Менделеев стал
одним из первых в России инициаторов
трубопроводного транспорта нефти. Его
идеи горячо поддержал и развил известный
ученый и изобретатель В. Г. Шухов.
Посетив в 1863 году нефтяные промыслы в
Баку и досконально изучив организацию
дела, Д. И. Менделеев предложил использовать
трубопровод для перекачки нефти, которая
в то время доставлялась от промыслов
Балахан на бакинские нефтеперегонные
заводы в бурдюках и бочках, перевозимых
на арбах и вьючным способом. При этом
перевозка нефти обходилась дороже ее
добычи. Однако нефтепромышленники не
приняли предложение ученого, поскольку
годовая добыча нефти была незначительной
— 5572 тонны в 1863 году. В 1877 году нефтедобыча
достигла 327,6 тыс. тонн, а на ее перевозке
было занято более 10 тыс. человек. Добыча
одного пуда нефти стоила три копейки,
а доставка от Балаханских промыслов в
Черный город — двадцать копеек.
Со временем нефтепромышленники признали
выгоду перекачки нефти по трубопроводам.
«Строительная контора А. В. Бари», в которой
главным инженером работал В. Г. Шухов,
получила от «Товарищества братьев Нобель»
подряд на строительство трубопровода
от Балахан до нефтеперегонного завода
Л. Нобеля в Баку с подачей 1280 тонн в сутки.
В свое время В. Г. Шухов изучил организацию
строительного дела в США и использовал
полученный опыт. Там же были заказаны
трубы и основное оборудование — американцы
четко и в срок выполняли обязательства
по контрактам.
1878 год «открыл» эру строительства трубопроводов
в России: по проекту В. Г. Шухова был построен
нефтепровод протяженностью 10 км и диаметром
76 миллиметров. В 1879 году вступил в строй
второй нефтепровод протяженностью 12,9
км того же диаметра и на том же направлении.
Затем строятся еще три: Балаханы — Черный
город (Баку), Балаханы — Сураханский завод,
Сураханский завод — Зыхская коса. Автором
проектов выступил В. Г. Шухов, он же руководил
строительством.
В 1884 году на Балаханских промыслах в эксплуатации
находились уже пять нефтепроводов с суммарной
подачей нефти 3200 тонн в сутки. К 1890 году
перекачка велась по 25 трубопроводам (278
км), по которым от промыслов к заводам
и хранилищам ежесуточно подавалось 24
тыс. тонн нефти, а также вода к промыслам.
По сравнению с гужевым транспортом стоимость
доставки нефти к конечным пунктам снизилась
в десять раз.
Строительство первых, хотя
и небольшой протяженности трубопроводов,
потребовало принятия новых инженерных
подходов. Какого-либо опыта в этой
области не было, тем не менее, тщательность
и глубина проработок технических
решений были положены в основу отечественной
школы трубопроводного строительства.
Большое внимание уделялось защите
труб от коррозии: они покрывалась
изоляцией, приготовленной на основе олифы.
Перед укладкой в грунт трубы
обматывались джутовой тканью, пропитанной
растворенным в олифе свинцовым
суриком.
Инженеры Войслав и Шухов — их формулы
актуальны и сегодня
Значительный вклад в
разработку теоретических основ
трубопроводного транспорта вложили
русские специалисты, в частности,
горный инженер С. Г. Войслав. К этому
времени научная и инженерная
проработка проблемы транспорта нефти
по трубопроводам еще не проводилась:
первые трубопроводы строились по американской
технологии из американских материалов.
Ученые и инженеры США тоже не особенно
занимались вопросами теории, хотя
в это время общая протяженность
трубопроводов в Штатах достигла
уже 500 миль (800 км).
Главная заслуга инженера С. Г. Войслава
заключалась в том, что он впервые подошел
к проектированию, сооружению и эксплуатации
трубопроводов с позиции науки, оценил
практическую эффективность всех составляющих
элементов, предложив принципиально новое
решение — перекачивать нефть по нефтепроводу
«из насоса в насос», без использования
промежуточных резервуаров.
В результате проведенных исследований
С. Г. Войслав достаточно точно вывел формулу
для определения гидравлического уклона,
разработал методику гидравлического
расчета с использованием в качестве исходных
данных диаметра, начального давления
и подачи по трубопроводу, определил основные
положения механического и теплового
расчета.
Еще одной блестящей инженерной идеей,
намного обогнавшей свое время, стал разработанный
С. Г. Войславом в 1879 году графоаналитический
метод размещения насосных станций. Впервые
в отечественной практике были изложены
последовательность и содержание основных
этапов проектирования и строительства
трубопроводов, начиная с выбора трассы,
материалов и оборудования. Взамен муфтового
соединения труб С. Г. Войслав предложил
способ винтовой нарезки их концов. В 1884
году В. Г. Шухов, развивая идеи С. Г. Войслава,
в июньском номере журнала «Вестник промышленности»
представил общие формулы расчетов построения
трубопроводов. Еще через год в работе
«Трубопроводы и их применение в нефтяной
промышленности» В. Г. Шухов разработал
основы гидравлического и прочностного
расчета трубопроводов. Эта публикация
получила высокую оценку у современников,
к В. Г. Шухову пришла заслуженная слава
признанного специалиста в области проектирования
и строительства трубопроводов.
Первый действующий нефтепровод протяженностью
16 км и диаметром 50 мм построил в 1866 году
американский инженер Чарльз Гетч. Все
перечисленные трубопроводы являлись
по современным понятиям промысловыми
и не относились к категории магистральных.
От промысловых до магистральных
Знаковым событием в развитии
трубопроводного дела в России стало
сооружение первого магистрального
трубопровода -нефтепродуктопровода,
ставшего первым магистральным трубопроводом
(МНПП) в нашей стране. По тем меркам
это был крупнейший в мире керосинопровод
Баку — Батуми. История его сооружения
знает немало трудностей.
В 1878 году правительство отклонило предложение
русского инженера И. П. Илимова о сооружении
нефтепровода Баку — Батуми. Бакинские
нефтепромышленники делали все возможное,
чтобы не допустить создания второго,
конкурирующего центра переработки нефти.
Незначительное количество нефти и нефтепродуктов
перевозилось в Батуми в железнодорожных
цистернах, которые, кстати, тоже были
впервые разработаны русскими инженерами.
Лишь в 1897 году началось сооружение керосинопровода
Баку — Батуми. Проектные работы велись
под руководством профессора Петербургского
технологического института Н. Л. Щукина,
строительство возглавлял инженер путей
сообщения Е. Веденеев. Керосинопровод
вводился в строй по участкам. Торжественное
открытие первого участка Михайлово —
Батуми (протяженность 228 км и диаметр
8 дюймов на большей части трассы) состоялось
2 июня 1900 года.
Полностью керосинопровод Баку — Батуми
протяженностью 883 км введен в эксплуатацию
в 1906 году. Оснащенный передовой техникой,
керосинопровод для того времени являлся
самым протяженным трубопроводом в мире.
Русские инженеры самостоятельно справлялись
с решением сложных технических задач,
поскольку американские нефтяные компании
отказали в продаже оборудования и оказании
помощи. На некоторых перекачивающих станциях
(ПС) керосинопровода впервые в мировой
практике были установлены двигатели
внутреннего сгорания взамен паровых
машин. Разрабатывалась идея укладки труб,
у которых толщина стенки уменьшалась
ступенчато по длине участков между смежными
перекачивающими станциями (по мере уменьшения
рабочего давления в трубопроводе), но
в процессе строительства идея не получила
должного воплощения. Всего на керосинопроводе
имелась 21 перекачивающая станция. Места
их расположения определялись графоаналитическим
методом С. Г. Войслава. Этот метод и поныне
остается основным при гидравлическом
расчете трубопроводов. Годовая подача
керосина по трубопроводу составляла
в среднем 980 тыс. тонн, наиболее высокий
годовой объем перекачки отмечен на уровне
1056тыс. тонн. Магистральный керосинопровод
Баку — Батуми строился в сложных горных
условиях и пересекал Кавказские горы
в районе Сурамского перевала.
Таким образом, 10-летие ОАО «АК «Транснефтепродукт»
(14 сентября 2003 года) совпало с 106-й годовщиной
с начала создания магистрального трубопроводного
транспорта нефтепродуктов в России.
Трубы первых трубопроводов имели диаметр
от 75 до 150 мм и толщину стенки 7 — 8 мм при
длине 4,9 — 6,1 м, соединялись в линию с помощью
специальных резьбовых муфт. Рабочее давление
нефтепроводов составляло 2,4 — 2,8 МПа.
Предварительно трубы испытывались давлением
7,7 — 11,4 МПа. На концах труб и внутри муфты
нарезалась коническая резьба треугольного
профиля. Первые в России трубопроводы
проходили зачастую по поверхности земли.
Применяемое в то время жесткое сборно-разборное
соединение труб в отличие от современного
не позволяло компенсировать изменение
длины труб при поворотах относительно
друг друга и перепадах температуры. Поэтому
для компенсации температурных напряжений
первые сборно-разборные нефтепроводы
укладывались на местности по волнистой
линии.
Внутренний диаметр труб керосинопровода
Баку — Батуми составлял 204 мм, толщина
стенки — 8 мм, длина трубы — 5,33 метра.
Производились трубы на заводах в Мариуполе,
Сосновице и Екатеринославе. Они были
сварными, со швом внакладку («печная»
сварка).
Для сокращения объемов земляных и транспортных
работ трасса трубопровода выбиралась
вдоль линии железной дороги. Трубы доставлялись
к пунктам складирования на железнодорожных
платформах и далее развозились вдоль
трассы на конных телегах. Затем они соединялись
в отдельные участки, подвергались гидравлическому
испытанию и лишь после его успешного
завершения собирались в сплошную линию.
Испытание велось водой при давлении 12
МПа. При расчетном рабочем давлении в
4,0 — 5,4 МПа керосинопровод имел довольно
большой запас прочности, равный 2,2 — 3,0.
Герметичность соединений достигалась
только за счет уплотнения резьбы, поэтому
в отдельных соединениях неизбежны были
утечки. К примеру, в 1902 — 1905 годы суммарно
они составили 0,61 — 0,79 % от общего количества
перекаченного керосина.
По мере сборки трубопровод укладывали
на поверхность грунта или в траншею рядом
с полотном Закавказской железной дороги
на глубину не менее 0,8 метра от уровня
подошвы рельса и засыпали песком и щебнем.
Если возникала необходимость пересечь
железную дорогу, под ней в качестве защитного
кожуха укладывали гофрированную трубу
диаметром 0,53 метра. Из 883 км керосинопровода
300 были проложены по солончаковой местности
на каменных опорах с деревянными подкладками.
Чтобы исключить большие проливы керосина
в случае разрывов труб, через каждые 2,4
— 4,8 км (в зависимости от характера профиля
трассы) на керосинопроводе устанавливались
задвижки.
В 1930 году керосинопровод Баку — Батуми
был переоборудован для перекачки нефти,
в августе 1942 года демонтирован в связи
с угрозой прорыва немецких войск на этом
направлении и необходимостью использования
труб для строительства продуктопровода
Астрахань — Саратов.
Многие технические решения, разработанные
при проектировании первого русского
магистрального керосинопровода, стали
классическими и широко используются
в, современной практике сооружения трубопроводов
как в нашей стране, так и за рубежом.