Виды транспортировки нефти, нефтепродуктов и газа
К основным видам транспорта нефти и нефтепродуктов на дальние расстояния относятся железнодорожный, водный, автомобильный и трубопроводный. В ряде случаев нефтепродукты доставляются потребителям самолетами и вертолетами.
При водном транспорте (морском и речном) сырая нефть и многие нефтепродукты (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и др.), перевозятся в наливных судах самоходных (танкеры) и несамоходных (Лихтеры, баржи) типов.
При автомобильных перевозках нефтепродукты с крупных нефтебаз доставляются на мелкие нефтебазы и далее к потребителям. В этом случае нефтепродукты перевозятся в автоцистернах, а также в мелкой таре.
Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов обеспечивает транспорт больших количеств нефти и нефтепродуктов на любые расстояния.
Железнодорожный транспорт
Нефть и нефтепродукты перевозят по железным дорогам, как правило, в вагонах-цистернах. Только небольшая часть этой продукции (около 2%) транспортируется в мелкой таре (бочках, контейнерах, бидонах и баллонах).
Вагон-цистерна - стальная горизонтальная цилиндрическая емкость. В зависимости от грузоподъемности они бывают двухосными и четырехосными. По конструкции различают стандартные и специального назначения. В стандартных цистернах перевозят нефтепродукты, вязкость и температура которых не зависят от сливо-наливных работ. В цистернах специального назначения перевозят высоковязкие нефтепродукты. Цистерны специального назначения теплоизолированные для замедления охлаждения находящихся в них нефтепродуктов или снабжаются подогревательными устройствами. Благодаря сохранению температуры облегчаются и ускоряются налив и слив продукции. Наиболее распространены четырехосные цистерны объемом 50 и 60м3.
Для перевозки битума, как весьма тугоплавкого нефтепродукта, применяют специальные железнодорожные вагоны, называемые бункерными полувагонами. Особенность их заключается в том, что они состоят из четырех бункеров (объемами по 11,8м3 каждый), установленных на раме вагона. Опорные точки бункера расположены таким образом, что в заполненном состоянии его центр тяжести находится выше этих точек и бункер легко опрокидывается (при освобождении захватов), вываливая битум на разгрузочную площадку, а затем возвращается в первоначальное вертикальное положение.
Контейнеры - небольшие цистерны грузоподъемностью 2,5 и 5 т, размещенные на железнодорожной платформе. По прибытии к месту назначения их перегружают кранами или другими устройствами на грузовые машины. В цистернах-контейнерах перевозят главным образом, высоковязкие масла и смазки. Поэтому контейнеры снабжены устройствами для разогрева нефтепродуктов.
Слив и налив нефтепродуктов в железнодорожные цистерны производится с помощью железнодорожных эстакад. Железнодорожные эстакады - это стационарные устройства в виде мостков, расположенные вдоль железнодорожного пути. Мостки установлены на уровне вагонов-цистерн. Железнодорожные эстакады по виду осуществляемых операций разделяются на наливные, сливные и сливо-наливные.
Основные элементы эстакад для налива и слива нефтепродуктов - наливные стояки, устанавливаемые с одной или с обеих сторон железнодорожных путей на расстоянии от 4 до 12м. Стояки объединяются между собой коллекторами с соответствующей арматурой для подключения и отключения стояков по мере наполнения цистерн.
Подача продукции в коллекторы эстакады осуществляется, как правило, насосами.
Процесс налива продукции в железнодорожные вагоны-цистерны, связан с выполнением в определенной последовательности многих операций по подготовке цистерн к наливу, пуску насосов, и открытию запорной арматуры, контролю в процессе наполнения. После заполнения цистерны, запорная арматура закрывается, измеряется количество налитого продукта, отбираются пробы, закрываются и пломбируются люки. Слив продукта из железнодорожных цистерн в резервуары может осуществляться с помощью насосов через верхнюю часть цистерн или самотеком из нижней их части.
Водный транспорт
Нефть и нефтепродукты водным транспортом перевозят в нефтеналивных судах - морских и речных танкерах и баржах (самоходных и несамоходных). Морское самоходное нефтеналивное судно называется танкером (грузоподъемность его достигает 50 тыс. т и более), несамоходное - морской баржей или лихтером.
Морское нефтеналивное судно состоит из жесткого металлического каркаса, к которому крепится металлическая обшивка: снаружи - обшивка корпуса судна и изнутри - танка судна, куда заливают нефть или нефтепродукты. Корпус судна продольными и поперечными непроницаемыми перегородками делится на ряд отсеков 4, называемых танками. Это обеспечивает непотопляемость судна, уменьшает гидравлические удары при качке, увеличивает пожарную безопасность, улучшает условия эксплуатации. Доступ в танки осуществляется через люки 7.
Грузовые танки в танкере от остальных судовых помещений разделены двумя непроницаемыми перегородками /. В носовой части судна размещается сухогрузный трюм 2, в середине насосное отделение 3, а на корме - машинное отделение 5, котельное отделение 6 и жилые помещения.
Насосные отделения соединены со всеми танками трубопроводами. Для налива и слива нефтепродуктов предусмотрены погрузочно-разгрузочные трубопроводы, имеющиеся в каждом танке и которые на палубе подключены к общему коллектору.
При перепускной системе налива и слива нефтепродуктов всасывающие и напорные (палубные) магистрали отсутствуют. Сливные операции осуществляются путем перетекания продукта из танка в танк, а из смежного с насосным отделением танка с помощью насоса направляется на берег или в другое судно (при выгрузке на плаву). При наливе продукт поступает в один или несколько танков, откуда самотеком направляется в остальные танки. Перетёк продукта из танка в танк, осуществляется через отверстия, вырезанные в боковых стенках танка (переборках).
Лихтеры, выпускаемые грузоподъемностью до 10 тыс. т и более, предназначены для перевозки нефтепродуктов на большие расстояния, а также для операции по сливу и наливу танкеров, если последние не могут подойти к береговому причалу.
Сливно-наливные операции осуществляются с помощью насосов, установленных на лихтерах, либо на плавучей насосной станции.
Речные баржи - несамоходные грузовые судна, перемещаемые буксиром или толкачом, изготовляют грузоподъемностью от 100 τ до 12 тыс. т. Подобно танкеру их внутренняя емкость разделена на отдельные отсеки, число которых может достигать 50. Грузовая система в них перепускная. Над палубой имеются надстройки для обслуживающего персонала. Для налива и разгрузки нефтеналивных судов предусмотрены гавани и причалы.
Гавань - часть портовой акватории, прилегающая к причалам, где производят грузовые операции. Водная поверхность нефтегавани, называемая акваторией (участком водной поверхности в установленных границах района моря или порта), должна быть укрыта от волнения, иметь определенную площадь поверхности и глубину для причаливания и маневрирования судов. Для гавани выбирают естественные укрытия (бухты, заливы, затоны). Если таковых нет, сооружают искусственные - волноломы, дамбы и т. д.
Сооружение для причаливания судов и связи их с берегом называется пристанью. Если пристань значительно выдается от берега внутрь водной поверхности, ее называют пирсом. Пристань или пирс может иметь один или более причалов.
От нефтяных причалов до береговых резервуаров прокладывают трубопроводы. Перекачка продукции из резервуаров в суда, а также из судов в резервуары осуществляется с помощью береговых насосных станций (если суда не имеют насосов). Соединение береговых трубопроводов с судовыми, осуществляется с помощью шлангов или шарнирных элементов.
На речных (морских) пристанях, для слива продукции широко используются плавучие насосные станции. В этом случае суда причаливают к насосной станции, которая сооружается у причала. Всасывающие трубопроводы насосной станции соединяют с грузовой системой судна, а выкидные - с береговыми трубопроводами. После этого с помощью насосов продукция перекачивается из судна в береговые резервуары. Плавучая насосная станция представляет собой судно (речное или морское), на котором смонтированы два насоса или более. Такую станцию применяют для промежуточных перегрузок нефтяной продукции на плаву.
Если строительство морского нефтяного причала затруднено или экономически нецелесообразно, налив танкеров осуществляется на некотором расстоянии от берега по подводному трубопроводу.
В 1878 году для Каспийского моря выстроен первый в мире танкер - «Зороастра», с грузоподъемностью 250 т. Танкера имеются и в Казахстане, которые перевозят в Каспийском море нефть из порта Актау в Баку. На данный момент насчитывается три танкера (Астана, Алматы и Атырау) с небольшими грузоподъемностями, по причине малой глубины Каспийского моря (грузоподъемность в пределах 10-15 тыс. т.). В целом, число танкеров 8 (5 их них Азербайджанские), в год они транспортируют 10 млн. тонн Казахстанской нефти из города Актау в порт Баку.
Автомобильный транспорт
Автомобильный транспорт широко используется при перевозках нефтепродуктов с распределительных нефтебаз непосредственно потребителю. Этот вид транспорта наиболее эффективно используется в районах, в которые невозможно доставить нефтепродукты железнодорожным или водным путями сообщения.
Автоцистерны, в которых перевозят нефтепродукты, оснащены комплектом следующего оборудования: патрубка для налива нефтепродукта, дыхательного клапана, стержневым указателем уровня, клиновой быстродействующей задвижкой для слива топлива, двух шлангов с наконечниками и насосы с механическим приводом. Объем отдельных автоцистерн достигает 25м3. Внутри цистерны установлены поперечные и продольные волнорезы для уменьшения силы ударной волны жидкости при движении автомашины.
Для обеспечения пожарной безопасности на автоцистернах установлены огнетушители и устройства для заземления цистерн и шлангов для отвода статического электричества, которое может образоваться при наливе и сливе нефтепродуктов.
В практике автотранспорта нефтегрузов широко применяют цистерны на автоприцепах, что повышает эффективность использования этого вида транспорта.
Для заправки топливом автотранспортных машин, функционирующих в отдалении от нефтебаз и заправочных станций, а также сельскохозяйственных машин и самолетов применяют специальные автоцистерны, оборудованные комплектом насосно-раздаточных устройств. Такие автоцистерны называются авто топливозаправщиками.
Оборудование топливозаправщика приводится в действие водителем из кабины управления, в которой предусмотрены рычаги включения насоса, задвижки и вентили, необходимые для выполнения операций по приемке, раздаче и перекачке топлива, а также контрольно-измерительные приборы. Авто топливозаправщики изготовляют с цистерной объемом 4-16 м3.
Автотранспортом осуществляется также перевозка нефтепродуктов в контейнерах и в мелкой таре.
Контейнеры - металлические или эластичные резинотканевые емкости объемами 2,5 и 4м3 (известны резинотканевые емкости объемом до 20м3), в которых нефтепродукты доставляются потребителю без перекачки в стационарные хранилища. По прибытии к месту назначения контейнеры сгружают с машин при помощи кранов. Особенность контейнерных перевозок заключается в том, что емкости-цистерны не закрепляются за автомашиной, а попеременно могут служить транспортной емкостью и временным хранилищем. Такие перевозки весьма удобны для удаленных от транспортных магистралей районов и при организации полевых передвижных складов.
Из мелкой тары наиболее распространены бочки и бидоны. Бочки удобны в эксплуатации и их широко применяют для доставки нефтепродуктов с нефтебаз потребителю. В отдельных случаях доставка нефтепродуктов в бочках - единственный способ удовлетворения нужд отдаленных районов, не имеющих железнодорожных и водных путей. Различают два основных типа бочек - металлические объемом 50-500 л для транспорта жидкого топлива (бензина, керосина и др.) и фанерные (штампованные) объемом 50 л, используемые в основном для перевозки консистентных смазок.
Бидоны применяют двух типов: металлические и металло-фанерные. Металлические бидоны объемом 5-62л для перевозки бензина изготовляют из белой жести прямоугольной и цилиндрической формы. Металло-фанерные бидоны для перевозки консистентных смазок изготовляют объемом 16л, корпус у них фанерный, а днище металлическое штампованное. Эти бидоны, покрытые изнутри бензостойким материалом, используются также под масло.
Для перевозки жидких нефтебитумов, а также смазок применяют металлические гофрированные барабаны или мешки из оберточной бумаги. Все большее применение находит полиэтиленовая тара. Для налива светлых нефтепродуктов в автоцистерны, бочки, бидоны и другую мелкую тару сооружают устройства налива.
Масла и смазки отпускают в расфасованном виде. Налив в автоцистерны осуществляется через авто наливные устройства - авто эстакады и авто колонки. Налив нефтепродуктов в бочки, бидоны и другую тару производится в специальных помещениях - разливочных (расфасовочных), оборудованных раздаточными устройствами.
Заправку нефтепродуктов в автотранспорт производят на автозаправочных станциях (АЗС), располагаемых у нефтебаз, или на автотранспортных магистралях. Емкости при этом заполняются с помощью трубопровода, проложенного от нефтебазы, или с помощью, автоцистерн.
В зависимости от назначения и месторасположения автозаправочные станции подразделяются на городские, дорожные, парковые, сельские, передвижные. Городские авто заправочные станции располагают на городских магистралях, площадях и в районах крупных автобаз и стоянок автотранспорта. Сельские же, размещают обычно в районных центрах, а дорожные - на основных автомагистралях. Передвижные заправочные станции временно размещают на автомобильных, дорогах, в местах скопления автомобилей, на строительных площадках, в полевых станах, на туристских маршрутах, в пригородах и т. д. Катера и моторные лодки заправляют как передвижные автозаправочные станции, так и плавучие, оборудованные на катерах
Трубопроводный транспорт
Наиболее экономичный вид транспорта нефти и нефтепродуктов - трубопроводный.
Преимущества этого вида транспорта:
1) низкая себестоимость транспорта продукции на значительные расстояния;
2) непрерывность подачи продукции;
3) широкая возможность для автоматизации;
4) уменьшение потерь нефти и нефтепродуктов при их транспортировании;
5) возможность прокладки трубопроводов по кратчайшему расстоянию, если это экономически целесообразно.
Трубопроводы, перекачивающие продукцию на значительные расстояния, называются магистральными.
Магистральные трубопроводы в зависимости от перекачиваемой жидкости соответственно называются: нефтепроводами - при перекачке нефти; нефтепродуктопроводами - при перекачке жидких нефтепродуктов, например, бензина, керосина, дизельного топлива, мазута. При использовании нефтепродуктопровода для транспортирования нефтепродукта одного сорта употребляется термин бензинопровод, керосинопровод, мазутопровод и т.д. (соответственно наименованию перекачиваемого продукта).
Магистральный трубопровод состоит из следующих звеньев: 1) трубопровода; 2) одной или нескольких насосных станций; 3) средств связи.
Магистральный трубопровод характеризуется следующими, показателями: длиной, диаметром, пропускной способностью и числом перекачивающих станций.
Современные магистральные трубопроводы, протяженность которых достигает более 1000км, представляют собой самостоятельные транспортные предприятия, оборудованные комплексом головных, промежуточных и перекачивающих (насосных) станций большой мощности, а также, наливными станциями со всеми необходимыми производственными и вспомогательными сооружениями. Пропускная способность их достигает 50 млн. т. нефти в год и более. Сооружают такие трубопроводы преимущественно из стальных труб условным диаметром 500, 700, 800, 1000, 1200 и 1400мм.
При транспорте нефти и нефтепродуктов на большие расстояния приходится преодолевать значительные гидравлические сопротивления в трубопроводе. Поэтому, если одна перекачивающая насосная станция не может обеспечить нормальный режим перекачки при заданном давлении, то строят несколько· станций по длине трубопровода. Трубопроводный транспорт, наряду с экономичностью, обеспечивает круглогодичную работу и почти не зависит от природных условий, чем выгодно отличается от других видов транспорта. В связи с этим с каждым годом увеличивается протяженность магистральных трубопроводов.