Информационный центр "Центральный Дом Знаний"
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
Алиев Р.А. Белоусов В.Д., Немудров А.Г. Трубопроводный транспорт нефти и газаР. А. Алиев, В. Д. Белоусов, А. Г. Немудрой и др. 2-е изд., перераб. и доп.—М. :Недра, 1988. 368 с.: ил. ISBN 5—247—00064—1 Показана роль трубопроводного транспорта и народном хозяйстве. Приведены технологические распеты магистральных i азо-, исфтс- и нефтс-нродуктопроводов. Рассмотрена перекачка исфтей в смеси с разбавителями, деирессаторами, поверхностно-активными веществами, а также перекачка нестабильного конденсата н широкой фракции легких углеводородов. Во втором издании (1-е изд.— 1978) особое внимание уделено использованию 'электронно-вычислительных машин в учебном процессе при решении задач но автоматизации проектирования и системному анализу различных технологических ситуаций и трубопроводном транспорте нефти и газа. Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов, газохранилищ и нефтебаз». ВВЕДЕНИЕ ЗНАЧЕНИЕ ТРАНСПОРТА НЕФТИ, НЕФТЕПРОДУКТОВ И ГАЗА В РАЗВИТИИ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Создание материально-технической базы коммунизма немыслимо без высокоразвитого транспорта. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено дальнейшее развитие трубопроводного транспорта. Предполагается существенно увеличить строительство газотранспортных сетей и нефтепродуктопроводов, отводов от них до потребителей. По магистральным трубопроводам транспортируются весь добываемый природный газ и почти вся нефть, а также большая часть продуктов нефтепереработки. Удаленность областей потребления нефти, нефтепродуктов и газа от мест добычи и переработки ведет к увеличению протяженности вводимых в эксплуатацию трубопроводных магистралей. Растет не только длина трубопроводов, но и диаметр, значительно возрастает мощность нефте- и газоперекачивающего оборудования, увеличивается рабочее давление при транспортировке. Трубопроводы диаметром более 1000 мм занимают ведущее место, средняя дальность перекачки* нефти и газа превышает 1000 км, длина отдельных трубопроводов достигает 4000—5000 км. Создана Единая автоматизированная система газоснабжения страны, для магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов создаются и внедряются автоматизированные системы управления технологическими процессами. Трудно найти такую отрасль народного хозяйства, которая не использовала бы жидкое топливо, смазки или другие продукты нефтяной промышленности. Для надежного обеспечения народного хозяйства нефтью, нефтепродуктами и газом необходимо, чтобы средства транспорта и хранения их соответствовали уровню добычи и переработки. Экономика транспорта нефти и нефтепродуктов существенно влияет на размещение в стране нефтеперерабатывающих заводов и нефтебаз. Известное положение о целесообразности строительства нефтеперерабатывающих заводов в центрах потребляющих районов определяется в значительной мере требованием экономии транспортных расходов. Транспортировка от промыслов до районов потребления однородного продукта нефти обойдется дешевле, чем доставка на то же расстояние множества разнообразных нефтепродуктов. Транспортные расходы играют существенную роль и при выборе мест строительства новых нефтебаз. Здесь следует учитывать расходы не только на доставку нефтепродуктов с завода, но и перевозку нефтепродуктов к потребителям. Транспортировка нефтегрузов должна быть бесперебойной, дешевой, с минимальными потерями. Газовая промышленность является неразрывной частью единой энергетической системы. Производство, транспорт и потребление энергии тесно связаны между собой и образуют единую систему. Это предопределяет необходимость обеспечения высокой надежности функционирования всех звеньев этой системы. Как известно, потребление газа характеризуется переменным во времени режимом. Система газоснабжения должна обеспечить в любой момент подачу голубого топлива в необходимом количестве в условиях переменных нагрузок газопотребления. Только разветвленная сеть трубопроводов совместно с системой хранения нефти и газа может обеспечить надежное бесперебойное снабжение всех отраслей народного хозяйства и населения необходимым количеством нефтепродуктов и газа, что, в свою очередь, является надежной основой для планового развития всего народного хозяйства страны. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА Развитие трубопроводного транспорта тесно связано с историей нефтяной промышленности. Промышленная добыча нефти началась более ста лет назад. В России в 1825 г. она уже составляла 3500 т, а в 1859 г. поднялась до 5000 т. В 1901 г. мировая добыча нефти достигла 23 млн. т, причем первое место по добыче нефти занимала Россия (11,7 млн. т). Первый нефтепровод местного значения длиной около 6 км сооружен в США в 1865 г., а в России — в 1878 г. (от промыслов Баку до нефтеперерабатывающих заводов). В дореволюционное время на территории царской России было построено 1147 км магистральных трубопроводов. Первый магистральный нефтепродуктопровод диаметром 200 мм, длиной 883 км с 16 насосными станциями построен на рубеже XX столетия (1896—1906 гг.). В то время это был самый крупный трубопровод мира. Он предназначался для перекачки экспортного керосина из Баку в Батуми. Инициатива этого сооружения принадлежала Д. И. Менделееву, который еще в 1877 г. доказывал необходимость и целесообразность строительства трубопровода. Магистральных газопроводов в дореволюционной России не было. Газоснабжение городов (кроме Баку и Грозного) осуществлялось за счет производства (на месте) искусственного, так называемого светильного, газа. Для бытовых и промышленных целей газ почти не применялся. Транспорт нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам в условиях социалистического хозяйства тесно связан с экономикой всей страны. До Великой Отечественной войны наши основные нефтяные ресурсы сосредоточивались на Кавказе (Баку, Грозный, Майкоп). В этих условиях основная масса нефтегрузов ложилась на транспортные артерии Каспия, Волжского бассейна, Северного Кавказа и Закавказья. Для уменьшения загрузки железных дорог Кавказа, а также для удешевления транспорта нефти к портам Черного моря уже к 1925 г. возникла необходимость в сооружении магистральных нефтепроводов. Были построены нефтепроводы Баку—Батуми длиной 834 км и Грозный—Туапсе длиной 649 км, диаметром 273 мм. В годы первых пятилеток было сооружено несколько трубопрово-дов7ТГтШ-чйслё первенец Второго Паку нефтепровод Ишимбай—Уфа длиной 169 км и диаметром 300 мм, а также нефтепродуктопроводы для последовательной перекачки нефтепродуктов. К 1941 г. в промышленной эксплуатации находились магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы общей протяженностью около 4100 км. Максимальный диаметр составлял.....300_ мм. Насосные станции, как правило, 7Яэ6]зУдовалйсь плунжерными насосами, строительство было слабо механизировано. Во время Великой Отечественной войны были построены нефтепроводы Оха—Софийское, затем продолженный до Комсомольска-на-Амуре и Астрахань — Саратов. В период обороны Ленинграда большую роль сыграл небольшой подводный бензопровод, уложенный через Ладожское озеро. В послевоенные годы нефтепроводное строительство определялось бурным развитием нефтедобывающей промышленности в Волго-Ураль-ском бассейне, а также строительством нефтеперерабатывающих заводов Урала и Поволжья. За последние десятилетия были построены магистральные трубопроводы больших диаметров (до 1200 мм) и значительной протяженности для подачи нефти месторождений Татарии, Тюменской области, Башкирии на нефтеперерабатывающие заводы Урала, Сибири, а также в центральные и западные районы нашей страны. В одиннадцатой пятилетке построено около 12 тыс. км магистральных нефтепроводов. Введен нефтепровод Сургут—Полоцк. В результате западносибирская нефть получила выход в центральные районы страны, Белоруссию и Прибалтику. С вводом в действие нефтяных магистралей Грозный—Баку, Павлодар — Чимкент и второй нитки нефтепровода Красноярск—Иркутск прекращены железнодорожные перевозки на расстояние 3,5 тыс. км. Самый дешевый трубопроводный транспорт получил дальнейшее развитие. Обеспечен выход западносибирской нефти на нефтеперерабатывающие заводы Северного Кавказа, Азербайджана, в республики Средней Азии, к объектам Восточной Сибири. Газовая промышленность СССР — самая молодая отрасль топливной промышленности. В дореволюционной России природный газ не добывался. Попутный нефтяной газ как промышленное и бытовое топливо начали использовать в Баку в 1880—1890 гг. В Москве, Петербурге и других городах существовали газовые заводы для получения газа из угля для бытовых целей и освещения улиц. После Великой Октябрьской социалистической революции 'использование попутного нефтяного газа возросло. Если в Баку до революции в год потреблялось лишь 33 млн. м3 попутного газа, то в 1927—1928 гг. было добыто и использовано в Баку и Грозном 270 млн. м3 газа. .В.настоящее-время основным средством трансгюрта газа от месторождений до потребителя в нашей стране (как и во всем мире) являются трубопроводы. В развитии отечественного трубопроводного транспорта газа можно выделить три этапа: I этап (1917—1940 гг.) -транспортировка в основном попутного газа по газопроводам небольшого диаметра (до 300 мм) лишь на короткие расстояния, отсутствие разведочных работ на газ; незначительная доля газа в топливном балансе страны; II этап (1941 — 1955 гг.) — развитие дальнего транспорта газа (до 1400 км) по газопроводам большого диаметра (до 700 мм); рост объема разведочных работ на газ; медленное повышение доли газа в топливном балансе страны; III этап (с 1956 г.) — создание отдельных систем магистральных газопроводов; формирование Единой системы газоснабжения страны. II этап можно считать периодом становления отечественного трубопроводного транспорта газа. В 1944 — 1946 гг. строится первый крупный в нашей стране магистральный газопровод Саратов—Москва протяженностью 840 км из труб диаметром 300 мм. При прокладке этого газопровода формировались организационные формы и технология отечественного строительства трубопроводов. В 1952 г. введен в эксплуатацию второй крупный магистральный газопровод Дашава— Киев—Брянск—Москва общей протяженностью 1300 км из труб диаметром 500 мм. На этом газопроводе проверяются новые технические решения нашей промышленности, накапливается опыт прокладки магистральных газопроводов. Если на газопроводе Саратов —Москва были установлены импортные газомотокомпрессоры, то на газопроводе Дашава — Киев -Брянск — Москва — отечественные газомотокомпрессоры 10ГК завода «Двигатель Революции» единичной мощностью 736 кВт. Для III этапа развития магистрального трубопроводного транспорта газа в нашей стране, как уже было сказано, характерно формирование Единой системы газоснабжения. До начала 60-х годов строились отдельные газопроводы, соединяющие газовые месторождения с промышленными центрами. К середине 60-х годов создаются системы магистральных газопроводов — Центральная, Восточно-Украинская, Западная, Поволжская, Среднеазиатская и Уральская, объединившие крупнейшие газоносные районы. .В конце 60-х годов создаются еще две системы магистральных газопроводов: Средняя Азия — Центр и Северная, на которых впервые применены трубы диаметром 1220 мм. Рост газопотребления, удаленность основных потребителей от источников газа и естественная сезонная неравномерность потребности в топливе вызвали необходимость создания хранилищ газа. Создана Единая система газоснабжения путем кольцевания региональных систем газоснабжения. Их взаимодействие, взаиморезервирование создают гибкость в маневрировании потоками газа, повышают надежность газоснабжения промышленных центров страны и населения газовым топливом из различных газодобывающих районов, способствуют максимальному использованию производственных мощностей газовых промыслов и магистральных газопроводов страны. Отличительной особенностью современного этапа развития газотранспортной системы является концентрация транспортных мощностей за счет внедрения труб большого диаметра (1220, 1420 мм) и газонефтеперекачивающих агрегатов больших единичных мощностей. В 1982 г. впервые в мировой практике был введен в эксплуатацию газопровод диаметром 1420 мм на участке Медвежье—Надым. Энергетический потенциал потока газа, транспортируемого по трубопроводу диаметром 1420 мм при давлении 7,5 МПа, эквивалентен мощности электростанции, равной 15 тыс. МВт. Составляя 11 % от общей протяженности газопроводной системы СССР, магистрали нового класса обеспечивают транспортировку 40 % добываемого газа. Новый этап в развитии трубопроводного транспорта связан со строительством этано-, этилено-, аммиакоироводоп и других топливных магистралей. Транспортировка по подземным трассам химических продуктов в 2—3 раза ускоряет его доставку, позволяет улучшить технологическую схему производства и распределения. Широко будет развиваться новое направление — гидротранспорт угля и рудных концентратов. Рост сети магистральных трубопроводов — материальная основа интенсификации транспорта больших количеств углеводородного сырья и топлива, мощный импульс к дальнейшему развитию производительных сил страны, обеспечению снижения транспортных издержек, исключение потерь продукта, повышению надежности, маневренности снабжения, практически полному исключению негативного воздействия транспортного процесса на окружающую среду. Бесперебойная подача трубопроводным транспортом топлива и сырья непосредственно на технологические установки способствует повышению технической культуры и качества работы на предприятиях — потребителях нефти и газа. Итоги развития систем трубопроводного транспорта показывают, что проверенная практикой тесная связь науки с производством, всемерное ускорение внедрения научных разработок при сооружении и эксплуатации трубопроводов являются основой технического прогресса в отрасли. Впервые в мире многониточная система трансконтинентальных трубопроводных магистралей сооружена в едином коридоре, причем каждый трубопровод выводится на проектную мощность в год пуска. Для сооружения использована качественно новая организация и технология строительства. Начат серийный выпуск стационарных газоперекачивающих агрегатов на 25 МВт с полнонапорными нагнетателями. Создание высокоэффективного отечественного оборудования для трубопроводов, его производство, своевременное и качественное строительство трубопроводных магистралей — важнейшая национальная государственная программа, которая успешно выполняется. Разработанные мероприятия по техническому прогрессу в отрасли охватывают широкий круг инженерно-технических проблем. Прокладка мощных трубопроводов в единых коридорах, создание газопроводов _ношт.класса, строительство, трубопроводов, в вечномерзлых грунтах и заболоченных местностях, применение новых конструкционных материалов и труб, транспорт высоковязких нефтей, охлажденного газа, защита магистралей от коррозии, охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации трубопроводов требуют решения сложных научно-технических вопросов, привлечения достижений современной науки. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ Нефтепроводом принято называть трубопровод, предназначенный для перекачки нефти и нефтепродуктов. Когда хотят подчеркнуть, что перекачиваются именно нефтепродукты, то употребляют термин нефте-продуктопровод. В зависимости от вида перекачиваемого нефтепродукта трубопровод называют также бензинопроводом, керосинопроводом, мазутопроводом и т. д. По своему назначению нефтепроводы и нефтепродуктопроводы делятся на следующие группы: внутренние — соединяют различные объекты и установки на промыслах, нефтеперерабатывающих заводах и нефтебазах; местные — по сравнению с внутренними имеют большую протяженность (до нескольких десятков километров) и соединяют нефтепромыслы или нефтеперерабатывающие заводы с головной станцией магистрального нефтепровода или с пунктами налива на железной дороге или в наливные суда; магистральные — характеризуются большой протяженностью (сотни и тысячи километров), поэтому перекачка ведется не одной, а несколькими станциями, расположенными по трассе. Режим работы трубопроводов — непрерывный (кратковременные остановки носят случайный характер или связаны с ремонтом). Согласно СНиП 2.05.06—85 магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы подразделяются на четыре класса в зависимости от условного диаметра труб (в мм): I — 1000—1200; II — 500—1000; III — 300—500; IV — менее 300. Магистральным газопроводом называется трубопровод, предназначенный для транспортировки газа из района добычи или производства в район его потребления, или трубопровод, соединяющий отдельные газовые месторождения. Ответвлением от магистрального газопровода называется трубопровод, присоединенный непосредственно к магистральному газопроводу и предназначенный для отвода части транспортируемого газа к отдельным населенным пунктам и промышленным предприятиям. Магистральные газопроводы в соответствии со СНиП 2.05.06—85, в зависимости от рабочего давления в трубопроводе, подразделяются на два класса: I — 2,5—10 МПа; II — 1,2—2,5 МПа. Пропускная способность действующих однониточных магистральных газопроводов зависит от диаметра трубопровода и составляет 10—50 млрд. м;! газа в год. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ............................. 3 Значение транспорта нефти, нефтепродуктов и газа и развитии нефтяной и газовой промышленности....................... 3 Краткая история и перспективы развития трубопроводного транспорта . . 4 Классификация трубопроводов .................... 8 Состав сооружений магистральных трубопроводов............ 9 Глава 1. Обоснование строительства и изыскания трасс магистральных трубопроводов ........................... 14 1.1. Выбор наивыгоднейшего способа транспорта нефтяных грузов .... 14 1.2. Порядок проектирования магистральных трубопроводов...... 20 1.3. Методы автоматизированного проектирования систем трубопроводного транспорта ............................. 23 1.4. Изыскания трассы и площадок станций.............. 33 Глава 2. Расчет трубопровода на прочность.............44 2.1. Требования, предъявляемые к трубам н материалам......... 44 2.2. Краткие сведения об изготовлении труб............... 45 2.3. Расчет трубопровода па прочность.................. 46 2.4. Трубопроводы с переменной толщиной стенки............ 49 Глава 3. Подготовка нефти и газа к транспорту............50 3.1. Образование нефтяных эмульсий и их основные свойства........ 52 3.2. Основные способы отделения воды от нефти.............. 5G 3.3. Стабилизация нефти................... 0,3 3.4. Технологические схемы установок подготовки нефти........ 68 3.5. Очистка газа от механических примесей.............. 72 3.6. Гидраты природных газов и методы борьбы с ними......... 78 3.7. Сорбциопные способы оеушкн газа................ 85 3.8. Осушка газа охлаждением.................... 92 3.9. Одоризация газа....................... 95 3.10. Очистка природных газов от сернистых соединений и углекислого газа 98 Глава 4. Технологический расчет магистральных нефтепроводов .... 101 4.1. Исходные данные для технологического расчета нефтепровода .... 101 4.2. Основные формулы для гидравлического расчета трубопровода .... 103 4.3. Гидравлический уклон в магистрали и на участках с лупиигами и встлв-?™1!„................................ 107 4.4. Всасывающий участок. Перевальные точки и расчетная длина нефтепровода ................................ ПО 4.5. Характеристика трубопровода. Характеристика насоса и насосной станции. Совмещенная характеристика................... щ 4.6. Уравнения баланса напоров. Определение числа нефтеперекачивающих станций .............................. цд 4.7. Расстановка нефтеперекачивающих станций............ 119 4.8. Расчет режимов работы станции................. 122 4.9. Увеличение пропускной способности нефтепровода......... 123 4.10. Изменение подпоров перед станциями при изменении вязкости перекачиваемой нефти...................... 125 4-11. Нефтепроводы со сбросами и подкачмами.............127 4.12. Режим работы нефтспро! ода при отключении насосных станций ... 130 4.13. Способы регулирования работы насосных станции.........133 Г л а в а 5. Технологический расчет магистральных газопроводов .... 136 5.1. Основные определения и свойства газов -.............136 5.2. Основные формулы для гидравлического расчета газопровода .... 140 5.3. Температурный режим газопровода................143 5.4. Коэффициент гидравлического сопротивления для газопроводов. Коэффициент эффективности.......................146 5.5. Падение давления по длине газопровода. Среднее давление......147 5.6. Расчет сложных газопроводов...................149 5.7. Расчет газопровода с учетом рельефа трассы ...........158 5.8. Характеристики нагнетателей .................161 5.9. Совместная работа газопровода и компрессорных станций......164 5.10. Режим работы газопровода при отключении компрессорных станций или агрегатов............................169 5.11. Оптимальные параметры магистрального газопровода.......171 5.12. Режим работы газопровода при сбросах и подкачках........179 5.13. Размещение компрессорных станции на трассе газопровода.....181 Глава 6. Последовательная перекачка нефти и нефтепродуктов . . . 186 6.1. Особенности технологии и преимущества последовательной перекачки 186 6.2. Общие принципы проектирования систем нефтепродуктопроводов . . . 188 6.3. Приближенная теория смесеобразования в трубопроводе при последовательной перекачке нефтепродуктов ................. 190 6.4. Влияние различных факторов па процесс смесеобразования при турбулентном режиме...........................201 6.5. Гидравлический расчет пефтепродуктопровода при последовательной перекачке .............................205 6.6. Расчет изменения пропускной способности пефтепродуктопровода при последовательной перекачке нефтепродуктов с разной вязкостью ..... 212 6.7. Прием и реализация смеси нефтепродуктов па конечном пункте пефтепродуктопровода ..........................217 6.8. Мероприятия по уменьшению количества смеси при последовательной перекачке .............................223 6.9. Особенности последовательной перекачки пефтей .......... 225 6.10. Контроль последовательной перекачки нефтепродуктов ....... 226 Глав а 7. Особые случаи перекачки нефтей, нефтепродуктов и газа по трубопроводам ............................233 7.1. Реологические свойства вязких и застывающих пефтей.......233 7.2. Перекачка высоковязких пефтей с разбавителями..........237 7.3. Перекачка высокозастывающих пефтей с присадками........238 7.4. Перекачка термически обработанных нефтей............241 7.5. Гидротранспорт высокозастывающих и вязких пефтей и нефтепродуктов 243 7.6. Нефтяной газ. Перекачка газопасыщеппых нефтей.........244 7.7. Трубопроводный транспорт конденсата и широкой фракции легких углеводородов ............................251 7.8. Особенности движения газожидкостпых смесей по трубопроводам . . . 253 Глав а 8. Перекачка высокозастывающих и высоковязких нефтей с подогревом .............................261 8.1. Исходные данные для теплового расчета горячих нефтепроводов . . . 261 8.2. Тепловой режим магистральных трубопроводов...........265 8.3. Гидравлический режим горячих нефтепроводов...........270 8.4. Оборудование для подогрева нефти................274 8.5. Теплоизолированные трубопроводы................278 8.6. Перекачка нефтей, являющихся пеныотоновскимн жидкостями . . . 281 8.7. Оптимальная температура подогрева...............283 8.8. Расстановка станций на горячем нефтепроводе...........285 8.9. Увеличение пропускной способности горячих нефтепроводов.....287 8.10. Особые режимы работы горячих трубопроводов........., 291 Глава 9. Эксплуатация магистральных трубопроводов........298 9.1. Основы управления магистральными трубопроводами.......298 9.2. Учет перекачиваемых нефти н газа................304 9.3. Очистка нефтепроводов от отложений парафина, удаление, механических примесей и воздуха........................... 314 9.4. Очистка внутренней поверхности газопровода без прекращения перекачки газа..............................319 9.5. Защита нефтепроводов от чрезмерно высоких давлений........325 9.6. Обнаружение и определение местонахождения утечек нефти и газа . . 331 9.7. Управление трубопроводами при обнаружении аварий и повреждений и во время проведения ремонтных работ................. 338 9.8. Задачи автоматизированного диспетчерского управления системами трубопроводного транспорта нефти и газа ................ 342 Глава 10. Техническая диагностика трубопроводных систем......348 10.1. Задачи технической диагностики трубопроводных систем..... 348 10.2. Методы диагностирования оборудования трубопроводных систем . . 350 10.3. Структура системы технической диагностики трубопроводных магистралей .................. 353 10.4. Организация отраслевой системы диагностического обеспечения трубопроводных систем ................... 358 Список литературы.........................362 Предметный указатель.......................363 |
Loading
|