Дальний транспорт нефти и газа

На каждой КС устанавливаются  пылеуловители, т.к. газ в процессе движения по газопроводу засоряется механическими примесями. На выходе всех КС газопроводов большого диаметра устанавливают аппараты воздушного охлаждения (АВО) газа для охлаждения транспортируемого газа атмосферным воздухом.

Магистральные газопроводы  часто прокладываются в одном  коридоре с другими газопроводами. В этом случае они соединяются  между собой перемычками на входе  и выходе КС и далее через каждые 20-40 км.

На своем протяжении нефтепровод проходит через естественные препятствия (реки 13) и искусственные (железные 11 и шоссейные 9 дороги). В зависимости от условий местности могут применяться подземная, надземная или наземная прокладки газопровода.

Потребителями газа являются крупные тепловые электростанции, города и населенные пункты. Часть природного газа используется как технологическое  сырье на нефтехимических комбинатах. Перед подачей газа потребителю  он поступает из магистрального газопровода  по отводам 16 на газораспределительные станции (ГРС) 15, 26. На ГРС снижается давление газа до рабочего давления газораспределительной системы потребителей, он также подвергается одоризации для придания ему специфического запаха, с целью раннего выявления аварийных утечек газа.

После ГРС газ поступает  в городские газовые сети 28, которые  непосредственно подают газ к  месту потребления. Городские газовые  сети транспортируют газ под высоким (1,2 - 0,3 МПа), средним (0,3 - 0,05 МПа) и низким (5-3 КПа) давлениями. Снижение и поддержание в необходимых пределах давления газа в распределительных сетях осуществляется на газорегулировочных пунктах (ГРП) 27.

Вспомогательные линейные сооружения магистрального газопровода  аналогичны магистральным нефтепроводам  и включают:

- линии связи 10 и  электропередач 19;

- систему защиты от  электрохимической коррозии 18;

- вертолетные площадки 25;

- подъездные дороги 14;

- площадки с аварийным  запасом труб 12;

- защитные сооружения 17 и водосборники 22;

- дома линейных ремонтеров-связистов 23;

- лупинги 24.

Для сглаживания неравномерности  потребления газа у крупных населенных пунктов создают подземные хранилища  газа (ПХГ) 20 со своими компрессорными станциями 21 для закачки газа в  ПХГ.

5. Сооружение магистральных газонефтепроводов

Промысловые трубопроводы, магистральные нефте- и газопроводы сооружают из стальных труб из малоуглеродистой или низколегированной стали. По способу изготовления трубы бывают бесшовные (горячедеформированные) и сварные (прямошовные и спиральношовные).

Условия прокладки трубопроводов меняются в очень широких пределах. Все многообразие природных условий разделено на шесть групп:

- освоенные равнины  (уклон менее 10 градусов),

- пустыни, 

- болота,

- вечномерзлые грунты,

- горы,

- водные преграды.

Каждая из групп требует применения особой технологии строительства и особой техники.

Различают четыре способа прокладки трубопроводов:

- подземная прокладка (ниже дневной поверхности земли);

- полуподземная (полузаглубленная);

- наземная прокладка  в насыпи и без насыпи (на дневной поверхности);

- надземная прокладка (выше дневной поверхности).

Сегодня уровень знаний и накопленный опыт позволяют  осуществить любой способ прокладки  в любых условиях. Вопрос будет  заключаться лишь в затратах средств  и труда на строительство трубопровода и его последующую эксплуатацию. Отсюда следует, что выбор способа прокладки является технико-экономической задачей, которая решается в каждом конкретном случае отдельно.

Подземный способ составляет около 98 % от общей длины всех построенных трубопроводов. Анализ опыта трубопроводного строительства показывает, что подземный способ прокладки имеет преимущества перед остальными:

- он обеспечивает лучшую защиту труб от разрушений в результате возможных взрывов,

- защищает трубопровод от лесных пожаров,

- сводит к минимуму экологические последствия аварий, а для газопроводов и объем разрушений в результате аварий,

- не затрудняет миграцию диких животных,

- не создает препятствий для обеспечения стока поверхностных вод.

Однако он не лишен недостатков и его повсеместное использование сдерживается мерзлотно-грунтовыми условиями. В частности, при подземной прокладке горячего трубопровода вокруг труб образуются большие ореолы оттаивания и грунт в основании труб проседает, деформируя трубопровод. Для обеспечения его устойчивости в этих условиях требуются дорогостоящие технические мероприятия.

К недостаткам подземного способа прокладки следует отнести:

- сложность обнаружения  и устранения аварий. Особую трудность  представляет вскрытие трассы  в зимнее время, когда грунты слоя сезонного промерзания-оттаивания находятся в твердомерзлом состоянии. Разработка таких грунтов без соответствующей землеройной техники, которая на трассе, как правило, отсутствует, выливается в серьезную проблему;

- большая зависимость вероятности появления аварий от того теплового воздействия, которое трубопровод оказывает на геологическую среду, причем это воздействие часто трудно прогнозировать;

- большой объем землеройных  работ.

С уменьшением глубины  заложения труб объем землеройных работ уменьшается и одновременно облегчаются поиск и устранение аварий. В связи с этим в последнее время на практике стали применять модификацию подземной прокладки - полузаглубленную прокладку. Однако, уменьшая недостатки подземной прокладки, полузаглубленная прокладка приобретает все недостатки наземной прокладки.

Наземную прокладку обычно применяют на участках трассы с резко пересеченным рельефом или сильной заболоченностью. Наземная прокладка без обвалования всегда устраивается с компенсацией продольных деформаций, с обвалованием - так же как и подземная прокладка - без компенсации или с устройством компенсационных участков.

Преимущества наземной прокладки по сравнению с подземной  заключается в отсутствии экскавации фунта по трассе, балластировки труб и анкерных устройств. К недостаткам следует отнести меньшую надежность при внешних ударных воздействиях, большие объемы завозимого грунта, дополнительное косвенное тепловое воздействие на ММП, изменение естественного стока поверхностных вод, препятствие для миграции диких животных (в случае прокладки труб без обваловки).

Надземная прокладка может использоваться всюду, кроме заливных пойм, на которых есть ледоход. Трубы укладываются на отдельно стоящие опоры, расположенные с шагом 20-60 м. Опорой считается металлическая или железобетонная конструкция, расположенная между трубой и фундаментом.

Надземная прокладка  трубопроводов обязательно предусматривает  компенсацию температурных деформаций труб. Для этого используется прямолинейная  прокладка труб с П-, Г- и Z-образными компенсационными контурами, зигзагообразная прокладка и прямолинейная прокладка с неравномерным шагом опор.

Преимуществами надземной прокладки по сравнению с остальными являются:

- доступность трубопровода осмотру и проведению профилактических работ, что снижает вероятность аварий, а при их появлении меньшие затраты времени на ликвидацию;

- малая зависимость от мерзлотно-геологических условий, поскольку трубопровод не оказывает теплового воздействия на ММП. Это также снижает вероятность появления аварий;

- отсутствие препятствий естественному стоку поверхностных вод;

- отсутствие препятствий миграции диких животных при высоких опорах.

К недостаткам надземной  прокладки можно отнести ее высокую  стоимость, уязвимость при внешних  ударных воздействиях, большие разрушения конструкций (газопроводы) и загрязнения окружающей среды (нефтепроводы) при авариях.

Поскольку надежность эксплуатации трубопроводов в суровых климатических  условиях Севера и удаленности трасс  часто является определяющей при  выборе способа их прокладки, то, несмотря на существенные недостатки, надземные трубопроводы могут оказаться предпочтительнее остальных.

 

В зависимости от вида и сложности препятствий используются три вида переходов: подводные, подземные  и надземные.

К подводным переходам относятся участки трубопровода, проходящие через естественные или искусственные водоемы.

Подземные переходы применяются при пересечении трубопроводами железных дорог, автомобильных дорог, кабелей связи и других подземных коммуникаций.

Надземные переходы составляют относительно небольшую долю в объеме строительства трубопроводов. Обычно эта схема применяется, когда использование других, по каким либо причинам, нецелесообразно. Наиболее часто надземные переходы используются при пересечении оврагов, рек с неустойчивым руслом, арыков, каналов.

 

Структурная схема строительства  линейной части в нормальных условиях.

 

Строительство трубопроводов представляет собой последовательное выполнение ряда операций.

1. Подготовка трассы: расчистка и планировка трассы, устройство дорог и рекультивация плодородного слоя. Производится вдоль всей трассы на ширине отвода земли под строительство трубопровода и предполагает приведение трассы в состояние, позволяющее провести все остальные технологические операции.

2. Земляные работы: рытье траншеи и засыпка. Размеры и профиль траншеи определяется диаметром трубопровода, характеристикой грунта и гидрогеологическими условиями трассы. Засыпка трубопровода производится бульдозерами и специальными траншеезакапывателями роторного или шнекового типа. Рекультивация выполняется поточным методом бульдозером вслед за засыпкой траншеи. Избыточный грунт бульдозерами разравнивается в пологий валик с учетом последующей осадки грунта.

3. Погрузо-разгрузочные и транспортные работы: выгрузка труб с транспортных средств, транспортировка на сварочные базы, погрузо-разгрузочные работы на сварочной базе, транспортировка на трассу.

4. Сварочно-монтажные работы: центровка, поворотная сварка, неповоротная сварка, контактная сварка труб.

5. Изоляционно-укладочные работы: очистка, грунтовка, изоляция и укладка труб.

6. Очистка внутренней полости и испытание трубопровода: удаляются окалина, грязь, вода, снег, лед, посторонние предметы, чем обеспечивается надежная работа насосов и компрессоров, сохранность качества транспортируемого продукта и снижение затрат энергии на транспорт нефти или газа.

7. Испытание на прочность и герметичность. Газопровод испытывают пневматическим (воздух, газ) или гидравлическим (вода) методом. Нефтепроводы подвергаются только гидравлическим испытаниям.

8. Электрохимическая защита от коррозии. Осуществляется катодной поляризацией трубопровода с использованием станций катодной защиты и протекторов.

Нанесение антикоррозионной изоляции не гарантирует надежную защиту трубопровода, что связано с возможными дефектами при нанесении изоляции и старением изоляционного покрытия.

При использовании станций катодной защиты разность потенциалов между трубой и грунтом создается от постоянного источника электроэнергии.

Протекторная защита используется при удалении трубопроводов от источников энергии. В этом случае катодной поляризации труб добиваются соединением их с протекторами (анодами), имеющими более низкий потенциал (магний, алюминий, цинк).

Часто электрохимическую защиту сооружают после окончания всех видов работ. Это недопустимо, так как при отсутствии электрохимической защиты в первое после сдачи в эксплуатацию время начинают интенсивно образовываться очаги коррозии, которые продолжают действовать даже после устройства электрохимической защиты.

6. Подводные и морские трубопроводы

Подводными называют трубопроводы, сооружаемые ниже свободной поверхности воды на пересечениях трассой рек, замкнутых водоемов (рек, болот), а также в акваториях морей. Трубопроводы, проложенные по дну моря или океана называют морскими. Иногда магистральный трубопровод имеет морскую и сухопутную часть. Такой трубопровод называют сухопутно-морским. Применяется прокладка магистральных трубопроводов под водой как с заглублением их в грунт, так и без заглубления.

Особое внимание уделяется  защите подводных трубопроводов  от механических воздействий: ударов якорей судов, волокуш, каких-либо других конструкций.

Наиболее эффективное  средство защиты подводного трубопровода от механических воздействий — применение подводной подземной схемы прокладки, т.е. заглубление труб в грунт ниже дна водоема. Иногда при больших глубинах водоема или очень прочном скальном грунте заглубить трубы ниже дна водоема не представляется возможным. В этом случае применяют другие виды защиты от механических воздействий: обвалование труб, бетонирование, обкладка бетонными плитами, устройство каменных насыпей над трубой и т. п. Оставлять трубу не защищенной от механических воздействий на дне можно только в том случае, если есть полная уверенность, что трубы за весь период эксплуатации не подвергнутся внешним механическим воздействиям.

Подводный трубопровод, запроектированный и построенный  с учетом факторов, неблагоприятно воздействующих на его работоспособность, может находиться в эксплуатации десятки лет, сохраняя свою работоспособность. Однако большое число подводных переходов через реки и другие внутренние водоемы выходят из строя — разрушаются или приходят в состояние, требующее немедленного ремонта, несмотря на двойное и даже тройное резервирование. Опыт эксплуатации показывает, что около 80 % всех аварийных ситуаций возникает в результате размыва грунта вокруг труб, образования оголенных участков трубопровода, подвергающихся силовому воздействию потока. Оставшиеся 20 % приходятся на коррозию, механические повреждения, невыявленные в процессе строительства дефекты труб и конструкций и др.