Трубопроводный транспорт

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Cанкт-Петербургский горный университет

Кафедра транспортно-технологических процессов и машин

Реферат

Трубопроводный транспорт

Выполнил: студент группы ТОП-20 ___________________________ Иванова В.А. (подпись) Шифр: 201553

Оценка: __________

Дата: ____________

Проверил:

Руководитель работы: доцент __________________ Бородина Ю. В.

(подпись)

Санкт-Петербург 2021

Введение

Строго говоря, по магистральным трубопроводам можно перекачивать не только нефть или газ. Дефицит воды уже привел к тому, что появились магистральные водопроводы, и можно быть уверенными, что их количество будет только расти. Но основные особенности и принципы создания этих самых протяженных сооружений на планете остаются одними и теми же.

У трубопровода есть несомненное преимущество, сравнивая его с газовым баллоном или цистерной -- непрерывность подачи продукта, но также есть и свои слабости. Например, чтобы ускорить транспортировку нефти через трубопровод, нужно повысить давление. При этом чем меньше диаметр трубы, тем большее значение имеет вязкость жидкости, которую перекачивают, и то, насколько она липкая по отношению к стенкам этой трубы. Поэтому сопротивление перекачке в маленькой трубе будет много больше, чем в трубе большого диаметра. Но чем больше будет диаметр трубы при одинаковой толщине стенки, тем больше шансов, что она лопнет. Поэтому первые трубопроводы были достаточно скромного диаметра.

История трубопроводного транспорта, как и история нефтяной промышленности, восходит к середине XIX в. Первый нефтепровод длиной всего 6 км построили в США в 1865 г. Через десять лет промышленный центр Питсбург в Пенсильвании был соединен с нефтепромыслом 100-километровым нефтепроводом. В Латинской Америке первый нефтепровод был проложен в 1926 г. (в Колумбии), в Азии (в Иране) - в 1934 г., в зарубежной Европе (во Франции) - в 1948 г.

Первый нефтепровод в России, построенный в 1878 году по проекту выдающегося инженера Владимира Шухова, имел диаметр 75 мм. А в 1906 году в России был запущен нефтепровод, соединивший Баку и Батуми, длиной 833 км. Этот трубопровод был построен из труб с внутренним диаметром уже 200 мм. И тем не менее трубопроводы не могли тогда еще составить конкуренцию перевозке нефти по железной дороге или по морю. В 1913 году по батумскому нефтепроводу перекачивалось всего 5-6% всей нефти, которая шла из этого региона. Просто потому, что потребление нефти было еще сравнительно невысоким. Широкое строительство нефтепроводов началось уже после Первой мировой войны, а газопроводов после Второй мировой войны.

1.3 Возникновение и развитие трубопроводного транспорта в России

Трубопроводный транспорт России имеет более чем вековую историю. У истоков создания трубопроводного транспорта был Д.И. Менделеев, считавший, что только строительство трубопроводов обеспечит надежную основу развития нефтяной промышленности и выведет российскую нефть на мировой рынок. Большой вклад в развитие нефтепроводного транспорта внесли В.Г. Шухов, С.Г. Войслав, К.И. Лисенко, Л.С. Лейбензон, М.И. Лазарев, И.П. Илимов и многие другие русские ученые, инженеры и изобретатели. Появление трубопроводного транспорта связано с промышленным освоением нефтяных месторождений Баку и Грозного. В 60-е годы XIX столетия Бакинский район захлестывает нефтяной бум. Постоянные пожары, загрязнение жилых кварталов копотью и сажей заставили местные власти сосредоточить переработку нефти на удалении от города в так называемом Черном городе. Доставка нефти от промыслов к заводам Черного города осуществлялась в бочках и бурдюках на арбах. С 70-х годов бурдюки были вытеснены деревянными бочками, но этот способ доставки был чрезвычайно дорогим. Еще в 1863 году Д.И. Менделеев при посещении Баку рекомендовал построить трубопровод для перекачки нефти с промыслов на завод, что, по его мнению, позволило бы существенно сократить затраты на перевозку. Тогда предложение Дмитрия Ивановича Менделеева не было принято.

Рисунок 1.3.1 - Александр Вениаминович Бари и Владимир Григорьевич Шухов

В 1877 году в Баку открылось отделение Строительной конторы под управлением инженера Александра Вениаминовича Бари. На пост главного инженера конторы был назначен Владимир Григорьевич Шухов. Со своими многочисленными идеями по применению новых технических средств и технологий А.В. Бари и В.Г. Шухов знакомят главу компании "Братья Нобель" Людвига Нобеля, действовавшего на нефтяном рынке Баку очень активно.

Вскоре контора А.В. Бари получает подряд на строительство трубопровода от Балаханских промыслов к заводу Л. Нобеля в Черном городе пропускной способностью 80 тысяч пудов нефти в сутки. После подписания контракта В.Г. Шухов получает полную свободу действий по проектированию и строительству этого трубопровода. Ему предстояло впервые в России спроектировать полный комплекс сооружений трубопровода и воплотить проект в жизнь.

После поездки в Америку, которая оказала огромное влияние на Шухова, он активно приступает к организационным работам по подготовке к прокладке трубопровода. Трубы для нефтепровода были выписаны из Америки, поскольку по качеству, низкой цене, быстроте поставок они были вне конкуренции. Строительство трубопровода сопровождалось постоянным противодействием его противников - владельцев бондарных предприятий, контор по перевозке нефти и самих возчиков.

Рисунок 1.3.2 - Первый нефтепровод в России

Трубопровод был построен, и 1878 год вошел в историю как год строительства первого промыслового нефтепровода в России, а сам трубопровод явился родоначальником гигантской сети магистральных трубопроводов, эксплуатирующейся в настоящее время.

В 1881 году В.Г. Шухов публикует свою работу "Трубопроводы и применение их в нефтяной промышленности", которая на многие десятилетия стала основным руководством по проектированию трубопроводов. К 1883 году общая длина нефтепроводов в Бакинском районе составила 96 км с общей пропускной способностью свыше 200 тысяч пудов нефти в сутки. Трубопроводы практически вытеснили все другие виды перевозок нефти.

Одновременно со строительством промысловых трубопроводов обсуждался вопрос о дальнем транспорте нефти и нефтепродуктов по трубопроводам, поскольку с увеличением нефтедобычи в Баку все чаще и чаще возникали проблемы с отправкой нефти и керосина в другие районы России. Идея трубопровода постоянно обсуждалась среди прогрессивных ученых и политиков.

К концу 1914 года общая протяженность нефте- и продуктопроводов в России составляла 1278,7 км. Для сравнения: в США общая протяженность трубопроводов составляла 14,000 км, в том числе магистральных 7,000 км.

С 1941 года нефтяная промышленность страны перестраивалась на военный лад. Особое место в истории трубопроводного транспорта занимает прокладка бензопровода по дну Ладожского озера. Этот трубопровод помог ленинградцам выдержать блокаду. Проект был подготовлен в сжатые сроки, поэтому многие узлы и элементы строили по эскизам. Он был сооружен за 43 дня - с 5 мая по 16 июня 1942 года. Ежедневно трубопровод подавал 400-600 тонн топлива в Ленинград. Бензопровод проработал без аварий более двадцати месяцев и отключен после снятия блокады.

После войны интенсивный рост объемов нефтедобычи в районе между Волгой и Уралом и в новых районах требовал быстрейшего развития транспортных коммуникаций. Началось строительство новых нефтепроводов.

К 1990 году изменившаяся политическая жизнь и экономические перемены привели к остановке строительства новых магистралей. В конце 1991 года с политической карты мира исчезает СССР. Пятнадцать новых государств разделили между собой общее имущество, в том числе и нефтепроводы. Единая нефтепроводная система осталась только в России. В некоторых странах лишь часть магистральных нефтепроводов. Другие страны осуществляют транзит российской нефти.

Происходит полная реорганизация нефтяной промышленности и в России. 1992 год считается началом эпохи трубопроводного транспорта новой России.

2. Трубопроводный транспорт в настоящее время

2.1 Состояние трубопроводного транспорта в России

На сегодняшний день трубопроводный транспорт по общему объёму грузооборота занимает первое место, оттеснив железнодорожный транспорт и другие виды транспорта.

Россия занимает второе место в мире после США по протяжённости трубопроводов, которая составляет более 250 тыс. км, в том числе газопроводов -- 173 тыс. км, нефтепроводов -- 54 тыс. км, нефтепродуктопроводов -- 16 тыс. км. Всего в настоящее время инфраструктура трубопроводного транспорта России, с учетом строящихся конструкций, включает в себя 94 объекта, из которых 75 объектов - это нефтепроводы, а 19 объектов -- это газопроводы.

В России трубопроводный транспорт является одной из ключевых составляющих национального благосостояния. Почти половина федерального бюджета обеспечивается за счет поступлений от добычи и экспорта углеводородов, основным способом доставки которых являются трубопроводы.

Важнейшими транспортируемыми грузами являются сырая нефть, природный и попутный газ. Транспортировка нефтепродуктов, жидких и газообразных химикатов перспективно, но в настоящее время продуктопроводы не получили большого распространения.

Трубопроводный транспорт активно влияет на формирование и развитие топливно-энергетического комплекса страны и отдельных регионов, являясь его неотъемлемой частью, и обеспечивает перекачку добытых и переработанных ресурсов и транспортировку энергоресурсов на экспорт в страны ближнего и дальнего зарубежья.

К трубопроводному транспорту относятся магистральные нефте- и газопроводы, а также продуктопроводы. Значимость трубопроводного транспорта для Российской Федерации определяется значительной удаленностью основных месторождений нефти и газа от потребителей, а также высокой долей нефти, нефтепродуктов и газа в экспортном балансе России.

2.2 Транспортировка нефти в России

Начать хочется с того, что все нефтепроводы в России эксплуатирует компания «Транснефть» и ее основной работой сегодня является не столько строительство новых трубопроводов, сколько поддержание работоспособности эксплуатируемой системы магистральных трубопроводов, ведь 73% нефтепроводов были построены более 20 лет назад. Для была этого разработана Комплексная программа ремонта, реконструкции и диагностики объектов трубопроводного транспорта до 2020 года. Данным документом предусматривалась замена до 2020 года трубопроводов общей протяженностью 6 503 км. В первую очередь замене подлежали участки магистральных нефтепроводов, переходы через водные преграды и малые водотоки, построенные в период 60-70 гг. прошлого века с применением труб из низко надежных марок стали. По всем участкам магистральных нефтепроводов, сроком эксплуатации от 30 лет, специалисты компании проводили диагностическое обследование технического состояния, выполняли расчеты по срокам их безопасной эксплуатации.

Второй большой задачей является возведение новых трубопроводов. За последние десять лет протяженность трубопроводов «Транснефти» увеличилась на 7000 километров. Этот процесс продолжается и сегодня. Направление основных нефтепроводов России и планы их развития отражают географию экспортных поставок, а также геополитические интересы страны. Так, не секрет, что ряд крупных проектов, такие как БТС-2 (Балтийская трубопроводная система - 2) и ВСТО (Российская нефтепроводная система Восточная Сибирь - Тихий Океан) направлены на расширение поставок нефти, когда Европа перестает быть ее единственным потребителем и вынуждена бороться за дополнительные объемы. Также это строительство преследует своей целью исключение из числа стран-транзитеров российской нефти тех партнеров, которые не могут гарантировать бесперебойность прохождения нефти по их территории вне зависимости от политического или экономического состояния страны.

На сегодняшний момент можно выделить несколько основных направлений, в рамках которых работает «Транснефть». В северо-западном направлении свою деятельность осуществляют проект БТС-2 и нефтепровод «Дружба». Стоит отметить, что данный нефтепровод является международным и сооружен с целью снабжения российской нефтью таких зарубежных стран, как Польша, Германия, Венгрия, Словакия и Чехия. В азиатско-тихоокеанском регионе действует проект ВСТО и самый северный в нашей стране магистральный нефтепровод «Заполярье - Пурпе - Самотлор», связывающий богатые нефтяными месторождениями регионы Якутии и Красноярского края с нефтеперерабатывающими заводами южной Сибири, а также с другим знаковым нефтепроводом - ВСТО. Говоря о южном направлении, стоит упомянуть о нефтепроводе «Тихорецк - Туапсе-2», который построен специально для увеличения мощности Туапсинского нефтеперерабатывающего завода «Роснефти», и о проекте «Юг», который направлен на создание трубопроводной системы для экспорта российских светлых нефтепродуктов с черноморского побережья в страны Европы и мира. И, наконец, в международные проекты входит расширение КТК (Каспийского трубопроводного консорциума), крупнейшего международного нефтетранспортного проекта с участием России, Казахстана, а также ведущих мировых добывающих компаний таких, как Chevron, Shell, Роснефть, Лукойл и др., созданного для строительства и эксплуатации магистрального трубопровода протяженностью более 1,5 тыс. км. Также в южном направлении можно выделить такие нефтепроводы, как «Бургас-Александруполис» и «Самсун-Джейхан», которые обеспечивают транспортировку нефти из России и Казахстана в обход проливов Босфор и Дарданеллы.

2.3 Транспортировка газа в России

Газопроводный транспорт России  - один из основных видов российского трубопроводного транспорта, осуществляющий транспортировку природного газа. Добываемый в России природный газ поступает в магистральные газопроводы, объединенные в Единую систему газоснабжения России (ЕСГ). ЕСГ является крупнейшей в мире системой транспортировки газа и представляет собой уникальный технологический комплекс, включающий в себя объекты добычи, переработки, транспортировки, хранения и распределения газа. ЕСГ обеспечивает непрерывный цикл поставки газа от скважины до конечного потребителя.

Благодаря централизованному управлению, большой разветвленности и наличию параллельных маршрутов транспортировки ЕСГ обладает существенным запасом надежности и способна обеспечивать бесперебойные поставки газа даже при пиковых сезонных нагрузках. Протяженность ЕСГ составляет 165 тыс. км. Средняя дальность транспортировки по ЕСГ: внутри России -- 2785 км, на экспорт -- 3430 км. Единая система газоснабжения России принадлежит «Газпрому».

Подземные хранилища газа (ПХГ) являются неотъемлемой частью ЕСГ и расположены в основных районах потребления газа. Использование ПХГ позволяет регулировать сезонную неравномерность потребления газа, снижать пиковые нагрузки в ЕСГ, обеспечивать гибкость и надежность поставок газа. Сеть ПХГ обеспечивает в отопительный период до 20 % поставок газа российским потребителям, а в дни резких похолоданий эта величина может превышать 30 %. На территории Российской Федерации расположены 25 подземных хранилищ с объемом оперативного резерва 65,2 млрд куб. м газа.

На сегодняшний день существует несколько вариантов поставок газа из России в Европу. Одним из вариантов является транснациональный газопровод «Ямал -- Европа», проходящий по территории четырех стран -- России, Белоруссии, Польши и Германии. Магистраль берет начало от торжокского газотранспортного узла в Тверской области, где принимает газ из газопровода «Северные районы Тюменской области (СРТО) -- Торжок». Нельзя не сказать о таком газопроводе, как «Северный поток». Он является экспортным газопроводом из России в Европу через Балтийское море. «Северный поток» напрямую связывает «Газпром» и европейских потребителей, минуя транзитные государства. Данный газопровод обеспечивает высокую надежность поставок российского газа в Европу. Не мало важную роль играет и «Голубой поток». Данный газопровод предназначен для поставок российского природного газа в Турцию через акваторию Черного моря, минуя третьи страны. «Голубой поток» дополняет газотранспортный коридор из России в Турцию, который проходит через территорию Украины, Молдавии, Румынии и Болгарии. «Голубой поток» является уникальным газотранспортным сооружением, не имеющим аналогов в мире. Строительство этого газопровода открыло новую страницу в истории развития современных газотранспортных технологий.

3. Преимущества и недостатки трубопроводного транспорта

3.1 Преимущества трубопроводного транспорта

Трубопроводный транспорт имеет ряд преимуществ, которые позволяют ему лидировать в отношении транспортировки газо- и нефтепродуктов, опуская автомобильный, железнодорожный и водный транспорт.

Одним из таких преимуществ является возможность создания кратчайшего пути при доставке сырья. Это объясняется тем, что трубопровод можно проложить в любом направлении и на любое расстояние. Если сравнивать данный вид транспорта с другими, то можно заметить, что у трубопровода стоимость транспортировки значительно ниже. Так же хочется отметить, что трубопроводный транспорт достаточно надежен и прост в эксплуатации. Он бесперебойно и своевременно доставляет продукты к месту сбыта, причем транспортировка не зависит от климатических условий. Практически весь процесс работы трубопровода автоматизирован. Трубопроводный транспорт не требует крупных вложений в транспортировку груза из одной точки в другую, также не стоит забывать о том, устройство трубопровода быстро окупается при его строительстве.

Все вышеперечисленные преимущества сделали трубопровод одним из самых развитых и распространённых способов транспортировки сырья во всём мире. Также на повышение спроса повлияло открытие новых месторождений газа и нефти, которые располагались на большом расстоянии от точек их переработки и сбыта.

3.2 Недостатки трубопроводного транспорта

Несмотря на большое количество преимуществ, трубопроводный транспорт также обладает некоторыми недостатками. Например, строительство устройства трубопроводов требует крупных капитальных вложений. Это делает целесообразным проведение трубопровода только при стабильных и регулярных поставках нефте- и газопродуктов. Трубопроводный транспорт имеет узкую специализацию, так как данный способ транспортировки специализируется преимущественно на доставке нефти и газа. Нельзя не обратить внимание на то, что данный вид транспорта наносит ущерб окружающей среде, особенно если речь идёт о подводном трубопроводе, выбросы из которого негативно влияют на состояние воды и её обитателей.

На сегодняшний день главная проблема данного вида транспорта заключается в том, что запросы потребителей нефти постоянно растут, а увеличить размер поставляемого груза не так-то просто. Сделать это можно путём увеличения давления в трубах или путём их замены на новые, с более крупным диаметром. В России диаметр таких труб, в большинстве случаев, составляет 1020 мм, в то время как в некоторых других странах эти размеры превышают 2000 мм. При замене труб на более широкие появляется новая проблема - необходимость новых затрат для раскапывания и замены труб (плюс к этому стоимость самого устройства). По этой причине государство пока не решается на данный шаг.

Увеличение давления также является рискованным решением, так как труба может не выдержать и прорваться, что приведёт к большой потере сырья, затратам на ремонт, а также к приостановке доставки сырья в место сбыта или обработки, что также потребует дополнительных затрат.

4. Тенденции развития трубопроводного транспорта в россии

Если говорить о ближайшем будущем, то в России планируется строительство целого ряда трубопроводов от месторождений Ямала и севера Западной Сибири к уже существующим магистралям, а также развитие системы Восточная Сибирь -- Тихий океан, газопровода «Сила Сибири», разработка сахалинских проектов. Тем не менее, нужно признать, что мировая ситуация изменилась, и в этой связи России будет нужно выбрать другие ориентиры для развития своей национальной топливно-энергетической трубопроводной сети.

Когда в 60-80-е годы прошлого века СССР развивал экспорт углеводородов в страны Европы, то те в свою очередь не представляли такой экономический и политический конгломерат, как сейчас. Степень их интеграции была достаточно низкой. Тогда еще не было столь развито «зеленое» движение, и весьма ограниченной была энергетика на возобновляемых ресурсах -- в основном это были не очень мощные гидроэлектростанции.

Сейчас Евросоюз уже более 10 лет последовательно продвигает политику поддержки возобновляемой энергетики, используя солнечные батареи и ветрогенераторы. Развиваются энергосберегающие технологии. Исходя из политических соображений Евросоюз, в котором сейчас находятся в том числе три бывшие союзные республики и практически все страны бывшего социалистического лагеря, прилагает серьезные усилия, чтобы сократить зависимость от поставок нефти и газа как России, так и из других стран, не входящих в Евросоюз. Таким образом, нужно признать, что европейский рынок будет сокращаться.

В связи с этим вполне логичным является развитие как раз восточного экспортного направления: из Восточной Сибири в Китай. Проекты «Алтай», «Сила Сибири» и ВСТО как раз рассчитаны на углубление российско-китайского энергетического сотрудничества. Вместе с этим они предполагают и возможности расширения торговли во всем Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Однако «движение на Восток» имеет и гораздо более глубокое стратегическое значение -- это и создание условий для развития промышленности в восточных регионах России, и повышение качества жизни людей, живущих в Сибири и на Дальнем Востоке, на базе широкой газификации этих регионов. Улучшение же качества жизни, рост производственных мощностей в восточных регионах России может сменить вектор направления переселения жителей России.

Если сравнивать плотность трубопроводной сети России с другими странами-лидерами этой отрасли, такими как США, то можно заметить, что тихоокеанские соседи проигрывают в области дальних магистральных трубопроводов, зато имеют очень протяженную и разветвленную внутреннюю сеть, покрывающую практически всю населенную территорию страны. Это прекрасный пример и для России -- последующие десятилетия могут стать временем роста внутреннего рынка.

Особое внимание стоит уделить национальным программам по переводу транспорта на природный газ -- уже сейчас на него переходят грузовые и служебные автомашины, есть работающие образцы железнодорожного и водного транспорта. Расширение внутреннего рынка, в первую очередь рынка природного газа, потребует увеличения плотности трубопроводной сети.

Очевидно, в недалеком будущем будут вводиться в эксплуатацию новые месторождения углеводородного сырья -- как на Крайнем Севере, так и на Дальнем Востоке. Возможно, станет реальностью и проект трубопровода от Сахалина до Японии или даже до Южной Кореи. Свои региональные трубопроводы могут появиться у месторождений на шельфе Камчатки и Магаданской области, которые обеспечат эти регионы чистым и эффективным топливом. К середине XXI века может появиться еще один важный жидкий груз для магистрального трубопроводного транспорта - вода. Изменение климата, которое прогнозируют и российские, и зарубежные ученые, может сделать воду ценным ресурсом, который будут транспортировать по магистральным трубопроводам на дальние расстояния.

В связи с этим возможно появление магистральных трубопроводов нового направления -- из водообильных регионов севера России в Среднюю Азию, Китай, на Северный Кавказ, в Крым и Нижнее Поволжье.

Заключение