CC BY
386УДК 553.982+553.981:621.643+629.356
Е.А. Степанова, Р.В. Малахов
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: len_sta@rambler.ru; malakhov.r.99@gmail.com
СПОСОБЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕФТИ И НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРОДУКТОВ
Произведен сравнительный анализ способов перевозки углеводородов и выбор наиболее подходящего экономически и географически для Камчатского края.
Ключевые слова: углеводороды, газ, нефть, транспортировка углеводородов, вагон-цистерна, автоцистерна, трубопровод.
E.A. Stepanova, R.V. Malakhov
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: len_sta@rambler.ru; malakhov.r.99@gmail.com
OIL AND OIL-AND-GAS PRODUCTS TRANSPORTATION MODES
The hydrocarbon transportation modes are compared and the most suitable one for the economical and geographical conditions of Kamchatskii Krai is selected.
Key words: hydrocarbons, gas, oil, hydrocarbon transportation, tank car, tanker truck, pipeline.
В настоящее время для транспортировки углеводородов в основном используется железнодорожный, водный, автомобильный и трубопроводный транспорт.
Железнодорожный транспорт - наиболее распространенный вид транспорта для перевозки грузов. Перевозка жидких нефтяных грузов осуществляется в специальных стальных вагонах-цистернах (рис. 1) грузоподъемностью 50, 60 и 120 т, выполненных из листовой стали толщиной 8-11 мм.
ft J |
Рис. 1. Цистерна для перевозки бензина и светлых нефтепродуктов (модель15-1443): 1 - горловина, 2 - предохранительная арматура, 3 - внутренняя лестница, 4 - котел, 5 -ударнотяговые устройства, 6 - ходовая часть, 7 - рама, 8 - тормозное оборудование, 9 - сливной прибор, 10 - наружная лестница,
11 - устройства крепления котла к раме
Налив нефтепродуктов в цистерну, как правило, производится сверху, а слив снизу. Цистерны оборудуются смотровыми площадками, внутренними и наружными лестницами, нижними сливными приборами и другими необходимыми устройствами для надежной эксплуатации в пути следования и при сливно-наливных работах.
Конструктивно цистерна состоит из следующих основных частей: рамы, ходовой части, удар-нотяговых устройств, тормозного оборудования, котла, внутренней и наружной лестниц, устройств крепления котла к раме, горловины и сливного прибора, предохранительной арматуры.
Ключевые плюсы железнодорожного способа перевозки: универсальность, т. е. возможность перевозки всех видов нефти и нефтепродуктов, газа в любых объемах; равномерность доставки грузов в течение всего года с более высокой скоростью, чем водным транспортом; возможность доставки газа и нефтепродуктов в большинство пунктов потребления в связи с наличием разветвленных железнодорожных сетей в густонаселенных промышленных и сельскохозяйственных районах.
Но также у этого способа имеется несколько крупных недостатков: к примеру, большие капитальные затраты при строительстве новых, ремонте и реконструкции существующих железнодорожных линий; относительно высокие эксплуатационные затраты; относительно низкая эффективность использования мощности подвижного состава (цистерны в обратном направлении идут незагруженными); значительные потери нефти и нефтепродуктов при транспорте и разгрузочно-погрузочных операциях; сильная необходимость в специальных сливно-наливных пунктах и пунктах зачистки вагонов-цистерн, автоматических газонаполнительных компрессорных станций.
Водный транспорт нефти делится на речной - по внутренним водным путям (рекам, озерам) и морской - по морям и океанам (как по внутренним морям континента, так и меж континентами). По рекам и озерам нефть перевозится в баржах (рис. 2) (в том числе самоходных) и в речных танкерах - специальных самоходных судах, предназначенных для перевозки нефтегрузов. Имеются танкеры класса «река - море» грузоподъемностью 5000 т повышенной прочности. Эти суда даже способны совершать рейсы в открытых морях, таких как Средиземное, Охотское. Баржи отличаются от танкеров тем, что не имеют собственных насосов.
Рис. 2. Нефтяная баржа
Танкер, в свою очередь, это самоходное судно, корпус которого системой продольных и поперечных перегородок поделен на отсеки. Для сбора продуктов испарения нефтегрузов и регулирования давления в танках на палубе танкера устроена специальная газоотводная система с дыхательными клапанами. Имеются танкеры класса «река - море» (рис. 3) грузоподъемностью 5 000 т повышенной прочности. Эти суда даже способны совершать рейсы в открытых морях, таких как Средиземное, Охотское.
Нефтеналивные суда характеризуются такими показателями, как:
- водоизмещение - массой воды, вытесняемой груженым судном. Водоизмещение судна при полной осадке равно собственной массе судна и массе полного груза в нем, включая все необходимые для плавания запасы;
- дедвейт - массой поднимаемого груза (транспортного и хозяйственного);
- грузоподъемность - массой транспортного груза;
- осадка при полной загрузке;
- скорость при полной загрузке.
Рис. 3. Нефтяной танкер
У водного способа транспортировки есть крупное достоинство: неограниченная пропускная способность водных путей, поэтому в большинстве случаев нет надобности в создании дорогостоящих линейных сооружений.
Но есть и минус: провозная способность флота ограничивается грузоподъемностью и другими показателями передвижных средств флота, производительностью причального и берегового нефтебазового хозяйства.
Автотранспорт - основной вид транспорта для доставки нефтепродуктов с распределительных нефтебаз и наливных пунктов непосредственно к местам потребления (на АЗС, заводы, фабрики, автобазы и т. д.). Автотранспортом можно перевозить все типы углеводородов. В нашей стране его используют для транспортировки нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов (СУГ). Для перевозки сырой нефти автотранспорт практически не используют.
Автоцистерны (рис. 4) можно классифицировать следующим образом:
1) по назначению - для темных и светлых нефтепродуктов, газов;
2) по размещению оборудования - на шасси, прицепах, полуприцепах;
3) по вместительности - малой (до 5 000 л), средней (5 000-15 000 л) и большой вместимости (более 15 000 л);
4) по возможности заправки транспортных средств (автотопливозаправщики).
Рис. 4. Автоцистерна
Перевозки нефтепродуктов и СУГ автотранспортом осуществляют в основном на расстоянии в пределах от 10 до 300 км. На больших расстояниях автотранспорт неэкономичен по сравнению с железно-дорожным транспортом, и его используют лишь там, где отсутствуют другие виды транспорта (например, на Севере и т. д.). Массовые нефтепродукты (бензин, дизельное топливо, мазут, различные масла) перевозят в специализированных автоцистернах и автоприцепах, мелкие партии нефтепродуктов - в таре на бортовых машинах.
Данный способ перевозки отличается от остальных высокой оперативностью, доставкой небольших партий нефтепродуктов на различные расстояния с большой скоростью, а также высокой маневренностью и высокой проходимостью.
Но высокие затраты на эксплуатацию (в 10-20 раз стоимость перевозок автотранспортом выше, чем по железной дороге), сравнительно малая грузоподъемность автоцистерн, неполная загрузка подвижных средств из-за порожних пробегов цистерн и высокая зависимость от наличия и технического состояния дорог делают этот способ транспортировки невыгодным.
Авиатранспорт для транспортировки нефтепродуктов из-за значительной стоимости применяют только для снабжения отдельных пунктов на Крайнем Севере, дрейфующих станций и зимовок в Арктике. Доставку нефтепродуктов воздушным транспортом осуществляют, как правило, в бочках.
Воздушный способ транспортировки имеет схожие с автомобильным достоинства, такие как возможность доставки малых партий нефтепродуктов на различные расстояния с большой скоростью и высокой оперативностью, но при этом отсутствует необходимость в хороших автодорогах. Однако перевозка требует особых мер безопасности, поэтому этим способом доставки пользуются в случаях критической необходимости или невозможности доставить груз иным путем.
Кроме схожих достоинств, воздушный и автомобильный способы имеют общий недостаток: высокие затраты на эксплуатацию, однако у авиатранспорта довольно низкая грузоподъемность и высокая зависимость от погодных условий.
Трубопроводная транспортировка нефтегрузов осуществляется по специальным трубопроводам от мест производства к местам потребления. По перекачиваемому продукту трубопроводы разделяют на нефтепроводы, перекачивающие нефть, и нефтепродуктопроводы, перекачивающие бензины, дизельные топлива, керосины, мазуты.
В зависимости от вида транспортируемого продукта различают следующие типы специализированных трубопроводных систем: нефтепроводы (рис. 5), нефтепродуктопроводы, газопроводы (рис. 6) и трубопроводы для транспортирования нетрадиционных грузов.
Рис. 5. Схема магистрального нефтепровода: 1 - промысел; 2 - нефтесборный пункт; 3 - подводящие трубопроводы;
4 - головные сооружения (резервуары, насосная, электростанция и др.); 5 - узел спуска скребка;
6 - линейный колодец; 7 - переход под железной дорогой; 8 - подводный переход через реку;
9 - наземный переход через овраг (ручей); 10 - конечный распределительный пункт
К магистральным нефтепроводам относятся трубопроводы в диаметре от 529 до 1 220 мм и протяженностью не менее 50 км, предназначенные для доставки нефти из районов добычи на нефтеперерабатывающие заводы или пункты налива нефти в железнодорожные вагоны-цистерны или в места погрузки ее на танкеры. Производительность таких магистральных нефтепроводов составляет примерно от 0,7 до 80 млн т нефти в сутки.
К магистральным нефтепродуктопроводам относятся трубопроводы диаметром не менее 219 мм и протяженностью не менее 50 км, предназначенные для транспортировки нефтепродуктов из районов их производства и перевалочных нефтебаз в районы потребления - до распределительных нефтебаз, наливных станций, портов, крупных промышленных предприятий, ТЭЦ и др.
У трубопроводного способа есть множество плюсов: это наиболее низкая себестоимость перекачки, высокая производительность труда, бесперебойная поставка в течение года, прак-
тически не зависящая от климатических условий, сравнительно короткие сроки строительства, незначительные потери нефти, газа и нефтепродуктов при перекачке, возможность перекачки нескольких сортов нефти и нефтепродуктов по одному трубопроводу, возможность наращивания пропускной способности трубопровода за счет строительства дополнительных насосных станций, компрессорных станций и прокладки параллельных участков (лупингов), небольшие удельные капитальные вложения на единицу транспортируемого груза и быстрая окупаемость затрат при строительстве трубопроводов.
Рис. 6. Схема магистрального газопровода 1 - промысел; 2 - газосборный пункт; 3 - головная КС с очистными устройствами; 4 - отвод к ГРС;
5, 6 - переходы через железную и шоссейную дорогу; 7 - промежуточная КС; 8, 9 - переходы через реку и овраги; 10 - подземное газохранилище; 11 - станция катодной защиты;
12 - конечная ГРС
Но этот способ не идеален, необходимы крупные единовременные капитальные вложения в строительство (необходимо сразу проложить весь трубопровод) и потребность в крупных материальных затратах на заполнение всего трубопровода нефтью или нефтепродуктом при вводе в эксплуатацию. Особенно велики эти затраты для магистральных нефтепродуктоводов. Также свою роль играет большая металлоемкость и необходимость устойчивого грузопотока на длительное время, к тому же в трубопроводах небольшая скорость движения нефти и нефтепродуктов (5-10 км/ч).
Проведя сравнительный анализ всех вышеперечисленных способов транспортировки нефти, газа и нефтепродуктов, можно сделать вывод, что для Камчатки наиболее подходящим методом является трубопроводный. К сожалению, для Камчатки характерны отсутствие железнодорожного сообщения, почти полное отсутствие судоходных рек (исключение: р. Камчатка остается единственной рекой района, которая имеет судоходное значение. Сегодня Камчатку используют в судоходных целях на 200 км от устья), недостаток дорог в хорошем состоянии, отсутствие хорошей дорожной связи со многими районами и, конечно, неэкономичность использования воздушного транспорта в целях перевозки нефти и нефтепродуктов. Все это делает трубопроводный транспорт наиболее востребованным в этом районе.
Литература
1. Коршак А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов. - Изд. второе, дополн. и исправл. - Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002. - 544 с.
2. Беляева В.Я. Нефтегазовое строительство: Учебное пособие для студентов вузов / Под общ. ред. проф. И.И. Мазура и проф. В.Д. Шапиро. - М.: ОМЕГА-Л, 2005. - 744 с.
3. Вайшток С.М., Новоселов В.В., Прохоров А.Д. Трубопроводный транспорт нефти. Т. 1 -2002.
