Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов


Серия «Высшее образование»




А. А. Коршак, А. М. Нечваль






ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ УЧЕБНИК

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебника для студентов образовательных организаций высшего образования, обучающихся по направлению подготовки балакавриата «Нефтегазовое дело», по представлению Ученого Совета Уфимского государственного нефтяного технического университета (протокол № 905/10 от 04.04.2014)






Ростов-на-Дону Феникс 2017

УДК 621.6(075.8)
ББК 39.76я73
КТК 267
   К70










      Рецензенты:
      профессор кафедры «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, докт. техн. наук В. А. Поляков, заместитель генерального директора ГУП «ИПТЭР», докт. техн. наук, профессор С. Г. Бажайкин

      Коршак А. А.
К70 Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов : учебник / А. А. Коршак, А. М. Нечваль. — Ростов н/Д : Феникс, 2017. — 540, [1] с. — (Высшее образование).

      ISBN 978-5-222-26147-7
         Рассматриваются состояние и перспективы развития трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа в России, порядок проектирования магистральных трубопроводов, вопросы их технологического расчета при транспортировке газа и маловязких нефтей, последовательной перекачке нефтепродуктов, транспортировании высоковязких и высокозастывающих нефтей, а также нестабильных жидкостей. Приведены основные сведения о методах и средствах очистки полости трубопроводов, а также их защиты от перегрузок по давлению и от коррозии.
         Книга рассчитана на студентов высших и средних специальных учебных заведений, работников нефтяной и газовой промышленности, а также всех, кто интересуется нефтегазовым делом.

УДК 621.6(075.8)
ББК 39.76я73













ISBN 978-5-222-26147-7

© Коршак А. А., Нечваль А. М., 2015
© Оформление: ООО «Феникс», 2015

                ВВЕДЕНИЕ




   Россия обладает одним из крупнейших в мире потенциалов топливно-энергетических ресурсов: прогнозные запасы нефти оцениваются в 44 млрд т, газа — 127 трлн м³.
   Эти ресурсы распределены по территории нашей страны крайне неравномерно. Главной сырьевой базой России является Западная Сибирь. Значительны запасы нефти и газа в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и Урало-Поволжье. Перспективным районом нефтегазодобычи является Восточная Сибирь.
   Основные же потребители нефти и газа находятся в европейской части страны. Кроме того, Россия является крупным поставщиком энергоресурсов на мировые рынки. Это предопределяет необходимость транспортировки значительных объемов нефти, нефтепродуктов и газа на большие расстояния.
   По сравнению с другими видами транспорта трубопроводы обладают неоспоримыми достоинствами:
   •  они могут быть проложены в любом направлении и на любое расстояние, независимо от ландшафта;
   •  их работа практически не зависит от внешних условий (состояния погоды, времени года и суток);
   •  они надежнее других видов транспорта энергоресурсов и в наибольшей степени автоматизированы;
   •  доставка грузов осуществляется практически круглый год, без холостого пробега, характерного для цистерн и судов при использовании других видов транспорта.
   Использование трубопроводов позволяет высвободить железнодорожный и водный транспорт для перевозки других грузов. Поэтому роль трубопроводного транспорта в развитии нашей страны чрезвычайно велика.
   Основы расчета нефтегазопроводов были заложены в трудах В. Г. Шухова и Л. С. Лейбензона. Методические основы изложения дисциплины «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов»

3

Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов

на протяжении многих лет разрабатывались Р. А. Алиевым, В. Д. Белоусовым, Э. М. Блейхером, В. А. Бунчуком, Г. 3. Закировым, Н. Н. Константиновым, А. Г. Немудровым, М. В. Нечвалем, В. Ф. Новоселовым, Н. М. Оленевым, П. И. Тугуновым, В. И. Черникиным, В. А. Юфиным, В. С. Яблонским, Е. И. Яковлевым и другими преподавателями нефтяных вузов Москвы, Уфы, Тюмени.
    Первое издание данного учебника вышло в 2008 г. За прошедшие годы появились новые нормативные документы. Кроме того, авторы продолжили работу над совершенствованием методических подходов к изложению материала.
    Введение, главы 1, 5-8, 9 написаны докт. техн. наук, профессором Коршаком А. А., глава 4 — канд. техн. наук, доцентом Нечвалем А. М., главы 2 и 3 — написаны Коршаком А. А. и Нечвалем А. М. совместно.
    Авторы с благодарностью примут все замечания и пожелания по содержанию книги. Их можно направлять по адресу: korshak-spb@ mail.ru.

ГЛАВА 1




                Состояние и перспективы развития трубопроводного транспорта в России




   Современные системы трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа сформировались в основном в период существования СССР. Первоначально (до 1940 г.) они состояли из локальных трубопроводов, связывающих поставщиков и потребителей в европейской части страны и расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. К таким трубопроводам, в частности, относятся: нефтепроводы Грозный-Туапсе, Малгобек-Гроз-ный, Гурьев-Орск, Махачкала-Грозный, Ишимбай-Уфа; нефтепродуктопроводы Армавир-Трудовая, Салават-Уфа; газопровод Дашава-Выгоды.
   Следующий этап развития трубопроводных систем (1940-1960 гг.) связан с началом строительства магистралей относительно большой протяженности, связывающих старые районы производства энергоносителей с новыми крупными потребителями. В этот период построены, в частности, нефтепроводы Субханкулово-Уфа-Омск, Альметьевск-Пермь, Туймазы-Омск-Новосибирск; нефте-продукто-проводы Уфа-Омск, Уфа-Новосибирск; газопроводы Дашава-Киев-Брянск-Москва, Шебелинка-Белгород-Брянск-Мос-ква, Ставрополь-Москва, Серпухов-Ленинград и др.
   С начала 60-х годов XX века СССР приступил к строительству трансконтинентальных трубопроводов большой протяженности и диаметра. Это было связано с освоением новых районов нефтегазодобычи в Западной Сибири, Казахстане, Узбекистане и соответствующим увеличением производства нефтепродуктов. В данный период были построены, в частности, нефтепроводы «Дружба» (первая и вторая нитки), Узень-Гурьев-Куйбышев, Самотлор-Тюмень
5

Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов

Альметьевск, Александровское-Анжеро-Судженск-Красноярск-Иркутск, Нижневартовск-Курган-Куйбышев, Усть-Балык-Курган-Уфа-Альметьвск, Сургут-Горький-Полоцк; нефтепродуктопрово-ды Пенза-Мичуринск-Брянск, Уфа-Мичуринск; газопроводы Бу-хара-Урал (две нитки), Средняя Азия-Центр (четыре нитки), Уренгой-Ужгород, Уренгой-Новопсков, Уренгой-Петровск, Урен-гой-Центр (две нитки), Ямбург-Елец (две нитки) и другие.
    После распада СССР вне территории России остались либо локальные трубопроводы, либо части более крупных магистралей и систем, связанных с российскими потребителями (Узень-Гурь-ев-Куйбышев, Бухара-Урал, Средняя Азия-Центр и др.) или производителями (Сургут-Горький-Полоцк, «Дружба», Уренгой-Пома-ры-Ужгород, Уфа-Западное направление и др.) энергоресурсов.
    Краткая характеристика трубопроводных систем России и перспектив их развития приведена ниже.


            1.1. Трубопроводный транспорт нефти


    Современная сеть нефтепроводов России, по которым нефть различных месторождений поступает на отечественные НПЗ и на экспорт, состоит из следующих трубопроводов (рис. 1.1):
    • северо-западного направления (Альметьевск-Горький-Ря-зань-Москва, Горький-Ярославль-Кириши);
    • «Дружба» (Куйбышев-Унеча-Мозырь-Брест, Мозырь-Бро-ды-Ужгород, Унеча-Полоцк-Венспилс);
    • западного направления (Усть-Балык-Курган-Уфа-Альметь-евск, Нижневартовск-Курган-Куйбышев, Сургут-Горький-Полоцк, трубопровод Каспийского трубопроводного консорциума);
    • восточного направления (Александровское-Анжеро-Суд-женск-Красноярск-Иркутск, Восточная Сибирь-Тихий океан);
    • южного направления (Усть-Балык-Омск-Павлодар);
    • юго-западного направления (Куйбышев-Лисичанск-Кремен-чуг-Херсон, Куйбышев-Тихорецк-Новороссийск, Тихорецк-Туапсе).


6

Глава 1. Состояние и перспективы трубопроводного транспорта в РФ

Рис. 1.1. Схема магистральных нефтепроводов России

    Управление российскими нефтепроводами осуществляет акционерная компания «Транснефть», образованная в соответствии с Указом Президента РФ от 17.11.92 № 1403 и постановлением Совета Министров РФ от 14.08.93 № 810.
    Основными функциями ОАО АК «Транснефть» являются;
    ♦ перекачка, координация и управление транспортировкой нефти по магистральным нефтепроводам на нефтеперерабатывающие предприятия России и за ее пределы;
    ♦ профилактические, диагностические и аварийно-восстановительные работы на нефтепроводах;
    ♦ координация деятельности по комплексному развитию сети магистральных нефтепроводов и других объектов нефтепроводного транспорта;
    ♦ взаимодействие с нефтепроводными предприятиями других государств по вопросам транспортировки нефти в соответствии с межправительственными соглашениями;
    ♦ координация деятельности организаций в решении задач научно-технического прогресса в трубопроводном транспорте нефти, во внедрении новых технологий и материалов;

7

Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов

    • привлечение инвестиций для развития производственной базы, расширения и реконструкции акционерных обществ, входящих в компанию;
    • организация работы по обеспечению охраны окружающей среды в районах объектов нефтепроводного транспорта.
    В состав Компании входит 14 нефтепроводных предприятий: ООО «Транснефть — Балтика» (г. Санкт-Петербург);
    АО «Транснефть — Верхняя Волга» (г. Нижний Новгород);
    ООО «Транснефть — Восток» (г. Братск);
    ООО «Транснефть — Дальний Восток» (г. Хабаровск);
    АО «Транснефть — Дружба» (г. Брянск);
    АО «Транснефть — Западная Сибирь» (г. Омск);
    АО «Транснефть — Приволга» (г. Самара);
    АО «Транснефть — Прикамье» (г. Казань);
    АО «Транснефть — Север» (г. Ухта);
    АО «Транснефть — Сибирь» (г. Тюмень);
    АО «Транснефть — Урал» (г. Уфа);
    АО «Транснефть — Центральная Сибирь» (г. Томск);
    АО «Черномортранснефть» (г. Новороссийск);
    ООО «Транснефть- Югра» (г. Сургут), спецморнефтепорты «Козьмино», «Приморск» и «Усть-Луга», а также институт по проектированию магистральных трубопроводов (АО «Гипротрубопровод»), научно-исследовательский институт (ООО «НИИ Транснефть»), центр технической диагностики (АО «Транснефть-Диаскан»), центр метрологического обеспечения (АО «Транснефть-Метрология»), а также предприятия АО «Подводсервис», АО «Связьтранснефть» и др.
    По состоянию на 1 января 2015 г. ОАО АК «Транснефть» эксплуатировала около 47,5 тыс. км магистральных нефтепроводов диаметром от 400 до 1220 мм, более 270 нефтеперекачивающих станций и более 900 резервуаров общей емкостью около 17 млн м³. Магистральные трубопроводы диаметром 800-1220 мм составляют более половины протяженности трубопроводов системы и обеспечивают транспорт 93% добываемой в России нефти. Средний диаметр нефтепроводов ОАО АК «Транснефть» составлял свыше 800 мм; средняя дальность перекачки превышала 2300 км.

8

Глава 1. Состояние и перспективы трубопроводного транспорта в РФ

    В таблице 1.1 приведены сведения о крупнейших нефтепроводах в системе ОАО АК «Транснефть».
    Видно, что крупнейшие нефтепроводы мира сосредоточены в основном в нашей стране. А сама система нефтепроводов ОАО АК «Транснефть» является уникальной и не имеет аналогов в мире.


Таблица 1.1
Крупнейшие нефтепроводы в системе ОАО АК «Транснефть»

                             Диаметр,  Длина,   Год ввода   
        Нефтепроводы            мм       км   в эксплуатацию
Туймазы-Омск-Новосибирск-       720     3662     1959-64    
Красноярск-Иркутск                                          
«Дружба» (первая нитка)      529-1020   5500     1962-64    
«Дружба» (вторая нитка)       529-720   4500       1966     
Усть-Балык-Омск                1020    964         1967     
Узень-Гурьев-Куйбышев          1020     1394       1971     
Уса-Ухта-Ярославль-Москва       720     1853       1975     
Усть-Балык-Курган-Уфа-         1220     2119       1973     
Альметьевск                                                 
Александровское-Анжеро-        1220     1766       1973     
Судженск-Красноярск-Иркутск                                 
Куйбышев-Тихорецк-             1220     1522       1979     
Новороссийск                                                
Нижневартовск-Курган-          1220     2150       1976     
Куйбышев                                                    
Сургут-Горький-Полоцк          1020     3250     1979-81    
Балтийская трубопроводная    1020-1067 998         2012     
система-2                                                   
Восточная Сибирь-Тихий океан 1067-1220  4740    2009-2012   

    Для сравнения в таблице 1.2 дана информация о крупнейших нефтепроводах в различных странах мира.


Таблица 1.2

Крупнейшие нефтепроводы за рубежом

                              Диаметр, Длина,
    Нефтепровод      Страна      м       км  
Трансаляскинский       США      1220    1280 
Сальяко-Байе-Бланка Аргентина   356     630  

9

Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов

Окончание табл. 1.2

                                                 Диаметр, Длина,
Нефтепровод                         Страна          м       км  
Рио-де-Жанейро-Белу-               Бразилия        457     370  
Оризонти                                                        
Сикуко-Ковеньяс                    Колумбия        307     534  
Южноевропейский (порт           Западная Европа    864     772  
Лаверт-Страсбург, Карлсруэ)                                     
Центрально-Европейский          Западная Европа    660     1000 
(Генуя-Феррары-Эгли, Уильям)                                    
Южноиранский                         Иран        305-762   600  
Трансиракский                        Ирак          920     550  
Трансаравийский (первая        Саудовская Аравия   787     1200 
нитка)                                                          
Трансаравийский (вторая нитка) Саудовская Аравия   1200    1210 
Восточно-Аравийский            Саудовская Аравия 254-914   1620 
Эджеле-Ла Скирра                     Алжир         610     790  

    Перспективы развития трубопроводного транспорта нефти в России связаны с расширением трех генеральных экспортных направлений: Восточно-Сибирского, Северо-Балтийского, Южно-Черноморско-Каспийского.
    Восточно-Сибирское направление связано с поставками нефти в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Для этого построен нефтепровод Восточная Сибирь — Тихий Океан (ВСТО) диаметром 1220 мм и протяженностью более 4700 км. По нему от Тайшета (Иркутская область) до бухты Козьмино в Приморском крае предполагается транспортировать до 80 млн т нефти в год.
    Первая очередь ВСТО «Тайшет — Сковородино (Амурская область)» протяженностью 2694 км (ВСТО-1) была введена в эксплуатацию в 2009 г. Далее — до спецморнефтепорта (СМНП) «Козьмино» — нефть транспортировалась по железной дороге. Вторая очередь ВСТО соединила Сковородино и СМНП «Козьмино». Протяженность новой трассы, введенной в эксплуатацию в 2012 г., равна 2045 км. Трасса нефтепровода прошла по территориям Амурской и Еврейской автономной областей, Хабаровского и Приморского краев. Его пропускная способность в 2013 г. составила около 50 млн т в год. Для ее наращивания предполагается подкачка в ВСТО нефти

10