Трубопровод — это система труб для транспортировки жидкости или газа на большие расстояния , обычно к рынку для потребления. Последние данные за 2014 год дают общую протяженность трубопроводов чуть менее 2 175 000 миль (3 500 000 км) в 120 странах мира. [1] У США было 65%, у России — 8%, а у Канады — 3%, таким образом, 76% всех трубопроводов приходилось на эти три страны. [1]
Данные мирового исследования Pipeline and Gas Journal показывают, что 118 623 мили (190 905 км) трубопроводов запланированы и находятся в стадии строительства. Из них 88 976 миль (143 193 км) представляют собой проекты, находящиеся на стадии планирования и проектирования; 29 647 миль (47 712 км) отражают трубопроводы на разных стадиях строительства. Жидкости и газы транспортируются по трубопроводам, по трубопроводу можно направить любое химически устойчивое вещество. [2]
Трубопроводы существуют для транспортировки сырой и очищенной нефти, топлива (например, нефти, природного газа и биотоплива) и других жидкостей, включая сточные воды , шлам , воду , пиво , горячую воду или пар , на более короткие расстояния. Трубопроводы полезны для транспортировки воды для питья или орошения на большие расстояния, когда ее необходимо перемещать по холмам или там, где каналы или каналы являются плохим выбором из-за соображений испарения , загрязнения или воздействия на окружающую среду.
Нефтепроводы изготавливаются из стальных или пластиковых труб , которые обычно закапываются в землю. Нефть по трубопроводам перемещается насосными станциями, расположенными вдоль трубопровода. Природный газ (и подобное газообразное топливо) под давлением превращается в жидкость, известную как сжиженный природный газ (ШФЛУ). [3] Газопроводы изготавливаются из углеродистой стали . Трубопроводный транспорт водорода – это транспортировка водорода по трубе. Трубопроводы являются одним из самых безопасных способов транспортировки материалов по сравнению с автомобильным или железнодорожным транспортом, и, следовательно, во время войны трубопроводы часто становятся объектом военных атак. [4]
Хорошо известно, когда был построен первый нефтепровод . Заслуга в развитии трубопроводного транспорта, бесспорно, принадлежит Ассоциации транспорта нефти, которая первой построила 2-дюймовый (51 мм) трубопровод из кованого железа длиной 6 миль (9,7 км) от нефтяного месторождения в Пенсильвании до железнодорожной станции в Ойл-Крик , 1860-е годы. Трубопроводы, как правило, являются наиболее экономичным способом транспортировки больших объемов нефти, нефтепродуктов или природного газа по суше. Например, в 2014 году трубопроводная транспортировка сырой нефти стоила около 5 долларов за баррель, а железнодорожная — от 10 до 15 долларов за баррель. [5] Грузоперевозки обходятся еще дороже из-за необходимости дополнительной рабочей силы; занятость на завершенных трубопроводах составляет лишь «1% от занятости в автотранспортной отрасли». [6]
В США 70% сырой нефти и нефтепродуктов транспортируется по трубопроводам. (23% — морским транспортом, 4% — грузовым транспортом и 3% — железнодорожным транспортом). В Канаде 97% природного газа и нефтепродуктов транспортируются по трубопроводу. [5]
Природный газ (и подобное газообразное топливо) под небольшим давлением превращается в жидкость, известную как жидкий природный газ (ШФЛУ). Небольшие предприятия по переработке природного газа могут быть расположены на нефтяных месторождениях, поэтому жидкий бутан и пропан под небольшим давлением 125 фунтов на квадратный дюйм (860 кПа) можно транспортировать по железной дороге, грузовиком или по трубопроводу. Пропан можно использовать в качестве топлива на нефтяных месторождениях для обогрева различных объектов, используемых бурильщиками, а также оборудования и грузовиков, используемых на нефтяных месторождениях. ПРИМЕР: Пропан превращается из газа в жидкость при небольшом давлении, 100 фунтов на квадратный дюйм, плюс-минус в зависимости от температуры, и закачивается в легковые и грузовые автомобили при давлении менее 125 фунтов на квадратный дюйм (860 кПа) на станциях розничной торговли. Трубопроводы и железнодорожные вагоны используют примерно вдвое большее давление для перекачки при давлении 250 фунтов на квадратный дюйм (1700 кПа).
Расстояние для доставки пропана на рынки намного короче, поскольку тысячи заводов по переработке природного газа расположены на нефтяных месторождениях или вблизи них. Многие нефтяные компании бассейна Баккен на газовых месторождениях Северной Дакоты, Монтаны, Манитобы и Саскачевана разделяют газоконденсаты на месторождениях, что позволяет буровикам продавать пропан напрямую мелким оптовикам, устраняя контроль крупных нефтеперерабатывающих заводов над продукцией и ценами на пропан или бутан.
Последним крупным трубопроводом, который начал работать в Северной Америке, является Трансканадский газопровод, идущий на север через мосты региона Ниагара. По этому газопроводу транспортируется сланцевый газ Marcellus из Пенсильвании и других источников метана или природного газа в канадскую провинцию Онтарио. Он начал свою работу осенью 2012 года, поставляя 16 процентов всего природного газа, используемого в Онтарио.
Этот новый природный газ, поставляемый из США, заменяет природный газ, который ранее поставлялся в Онтарио из западной Канады в Альберту и Манитобу, тем самым снижая регулируемые правительством расходы на транспортировку по трубопроводу из-за значительно более короткого расстояния от источника газа до потребителя. Чтобы избежать задержек и регулирования правительства США, многие мелкие, средние и крупные производители нефти в Северной Дакоте решили проложить нефтепровод на север, в Канаду, чтобы встретиться с канадским нефтепроводом, транспортирующим нефть с запада на восток. Это позволит производителям нефти в бассейнах Баккен и Три-Форкс получить более высокие договорные цены на свою нефть, поскольку они не будут ограничены одним оптовым рынком в США. Расстояние от крупнейшего нефтяного пятна в Северной Дакоте, в Уиллистоне, Северная Дакота , составляет всего около 85 миль или 137 километров до канадско-американской границы и Манитобы . Взаимные фонды и совместные предприятия являются крупнейшими инвесторами в новые нефте- и газопроводы. Осенью 2012 года США начали экспортировать в Европу пропан , известный как сжиженный нефтяной газ, поскольку оптовые цены там намного выше, чем в Северной Америке. Кроме того, в настоящее время строится трубопровод из Северной Дакоты в Иллинойс, широко известный как Dakota Access Pipeline . [7]
По мере строительства новых трубопроводов в Северной Америке на все три побережья США приходится еще больше экспорта СПГ, пропана, бутана и других продуктов природного газа. Чтобы дать представление, добыча нефти в регионе Баккен Северной Дакоты выросла на 600% с 2007 по 2015 год. [8] Нефтяные компании Северной Дакоты отправляют огромные объемы нефти цистернами, поскольку они могут направить нефть на рынок, который предлагает лучшее. цена, а железнодорожные вагоны можно использовать, чтобы избежать перегруженного нефтепровода и доставить нефть в другой трубопровод, чтобы быстрее доставить нефть на рынок, или на другой, менее загруженный нефтеперерабатывающий завод. Однако трубопроводы обеспечивают более дешевый способ транспортировки в больших объемах.
Энбридж в Канаде подает заявку на реверс нефтепровода, идущего с востока на запад (линия 9), его расширение и использование для транспортировки битумной нефти из западной Канады на восток. [9] С нынешней пропускной способности трубопровода в 250 000 баррелей в день в эквиваленте он будет расширен до 1,0–1,3 миллиона баррелей в день. К началу 2014 года он будет поставлять западную нефть на нефтеперерабатывающие заводы в Онтарио, Мичигане, Огайо, Пенсильвании, Квебеке и Нью-Йорке. Нью-Брансуик также будет перерабатывать часть этой западно-канадской нефти и экспортировать часть сырой и переработанной нефти в Европу из своей глубоководной нефти ULCC. грузовой порт.
Хотя трубопроводы можно прокладывать и под водой, этот процесс является экономически и технически сложным, поэтому большая часть нефти по морю транспортируется танкерами . Точно так же часто экономически выгоднее транспортировать природный газ в виде СПГ, однако точка безубыточности между СПГ и трубопроводами будет зависеть от объема природного газа и расстояния, которое он преодолевает. [10]
Объем рынка строительства нефте- и газопроводов значительно вырос до экономического спада в 2008 году. После спада в 2009 году спрос на расширение и модернизацию трубопроводов увеличился в следующем году по мере роста производства энергии. [11] К 2012 году почти 32 000 миль (51 500 км) североамериканского трубопровода планировалось или строилось. [12] Когда трубопроводы ограничены, дополнительные варианты транспортировки продукции по трубопроводу могут включать использование агентов, снижающих сопротивление, или транспортировку продукции автомобильным или железнодорожным транспортом.
Нефтепроводы изготавливаются из стальных или пластиковых труб с внутренним диаметром обычно от 4 до 48 дюймов (от 100 до 1220 мм). Большинство трубопроводов обычно закапываются на глубину от 3 до 6 футов (от 0,91 до 1,83 м). Для защиты труб от ударов , истирания и коррозии используются различные методы. К ним могут относиться деревянная обшивка (деревянные рейки), бетонное покрытие, каменный щит, полиэтилен высокой плотности , импортная песчаная подсыпка, жертвенные катоды и набивочные машины. [13]
Сырая нефть содержит различное количество парафина , и в более холодном климате в трубопроводе может происходить накопление парафина. Часто эти трубопроводы проверяются и очищаются с помощью скребков - практики использования устройств, известных как «скребки», для выполнения различных операций по техническому обслуживанию трубопровода. Устройства также известны как «скребки» или «дьяволы». «Умные скребки» (также известные как «интеллектуальные» или «интеллектуальные» скребки) используются для обнаружения аномалий в трубе, таких как вмятины, потери металла, вызванные коррозией, растрескиванием или другими механическими повреждениями. [14] Эти устройства запускаются со станций запуска скребков и проходят по трубопроводу, чтобы быть принятыми на любой другой станции ниже по течению, либо очищая отложения парафина и материал, которые могли накопиться внутри линии, либо проверяя и записывая состояние линии. .
Для природного газа трубопроводы изготавливаются из углеродистой стали и имеют диаметр от 2 до 60 дюймов (от 51 до 1524 мм), в зависимости от типа трубопровода. Газ находится под давлением на компрессорных станциях и не имеет запаха, если его не смешивать с меркаптановым одорантом , как того требует регулирующий орган.
Крупнейшим трубопроводом аммиака является украинская линия «Трансаммиак» , соединяющая завод «ТольяттиАзот» в России с экспортирующим черноморским портом Одесса .
Трубопроводы использовались для транспортировки этанола в Бразилии, а также существует несколько проектов трубопроводов для этанола в Бразилии и США. [15] Основными проблемами, связанными с транспортировкой этанола по трубопроводам, являются его коррозионная природа и склонность к поглощению воды и примесей в трубопроводах, что не является проблемой для нефти и природного газа. [15] [16] Недостаточные объемы и экономическая эффективность являются другими факторами, ограничивающими строительство трубопроводов для этанола. [16] [17]
В США минимальные объемы этанола транспортируются по трубопроводам. Большая часть этанола поставляется по железной дороге, основными альтернативами являются грузовики и баржи. Доставка этанола по трубопроводу является наиболее желательным вариантом, но сходство этанола с водой и свойствами растворителя требует использования специального трубопровода или значительной очистки существующих трубопроводов.
Шламопроводы иногда используются для транспортировки угля или руды из шахт. Транспортируемый материал тщательно смешивается с водой перед попаданием в трубопровод; в дальнем конце материал необходимо высушить. Одним из примеров является пульпопровод длиной 525 километров (326 миль), по которому планируется транспортировать железную руду с рудника Минас-Рио (производимость 26,5 миллионов тонн в год) в порт Асу в Бразилии. [18] Существующим примером является 85-километровый (53 мили) шламовый трубопровод Savage River в Тасмании , Австралия, возможно, первый в мире, когда он был построен в 1967 году. Он включает в себя 366-метровый (1201 фут) пролет моста на высоте 167 метров. (548 футов) над рекой Сэвидж. [19] [20]
Трубопроводный транспорт водорода — это транспортировка водорода по трубе как часть водородной инфраструктуры . Трубопроводный транспорт водорода используется для соединения точки производства или доставки водорода с точкой потребления, при этом затраты на транспортировку аналогичны затратам на транспортировку КПГ [21] , технология апробирована. [22] Большая часть водорода производится там, где он требуется, на каждые 50–100 миль (160 км) промышленных предприятий. [23] Водородный трубопровод Рейн-Рур длиной 240 километров (150 миль) 1938 года все еще находится в эксплуатации. [24] По состоянию на 2004 год [update]протяженность водородных трубопроводов низкого давления составляет 900 миль (1400 км) в США и 930 миль (1500 км) в Европе.
Два тысячелетия назад древние римляне использовали большие акведуки для транспортировки воды с возвышенностей, строя акведуки в виде последовательных сегментов, которые позволяли гравитации толкать воду до тех пор, пока она не достигнет места назначения. Сотни таких мельниц были построены по всей Европе и в других местах, и наряду с мельницами считались спасательным кругом Римской империи. Древние китайцы также использовали каналы и системы труб для общественных работ. Знаменитый придворный евнух династии Хань Чжан Ранг (ум. 189 г. н. э.) однажды приказал инженеру Би Лану построить серию цепных насосов с квадратными поддонами за пределами столицы Лоян . [25] Эти цепные насосы обслуживали императорские дворцы и жилые помещения столицы, поскольку вода, поднимаемая цепными насосами, подавалась по системе керамических труб . [25] [26]
Трубопроводы полезны для транспортировки воды для питья или орошения на большие расстояния, когда ее необходимо перемещать по холмам или там, где каналы или каналы являются плохим выбором из-за соображений испарения , загрязнения или воздействия на окружающую среду.
Схема водоснабжения Голдфилдс протяженностью 530 км (330 миль) в Западной Австралии с использованием трубы диаметром 750 мм (30 дюймов), завершенная в 1903 году, была крупнейшей схемой водоснабжения своего времени. [27] [28]
Примерами крупных водопроводов в Южной Австралии являются трубопроводы Морган-Уайалла (завершен в 1944 году) и трубопровод Маннум-Аделаида (завершен в 1955 году), оба являются частью более крупной схемы Снежных гор . [29]
Есть два акведука в Лос-Анджелесе, штат Калифорния : акведук в долине Оуэнс (завершен в 1913 году) и Второй акведук Лос-Анджелеса (завершен в 1970 году), которые также включают широкое использование трубопроводов.
Великая рукотворная река Ливии ежедневно поставляет 3 680 000 кубических метров (4 810 000 куб. ярдов) воды в Триполи, Бенгази, Сирт и несколько других городов Ливии. Трубопровод имеет длину более 2800 километров (1700 миль) и соединен со скважинами, выходящими из водоносного горизонта на глубине более 500 метров (1600 футов) под землей. [30]
Системы централизованного теплоснабжения или телеотопления состоят из сети изолированных подающих и обратных труб, по которым к потребителю транспортируется нагретая вода, горячая вода под давлением или иногда пар . Хотя пар самый горячий и его можно использовать в промышленных процессах из-за его более высокой температуры, его производство и транспортировка менее эффективны из-за больших потерь тепла. Масла-теплоносители обычно не используются по экономическим и экологическим причинам. Типичные годовые потери тепловой энергии при распределении составляют около 10%, как видно из сети централизованного теплоснабжения Норвегии. [32]
Трубопроводы централизованного теплоснабжения обычно прокладываются под землей, за некоторыми исключениями. Внутри системы может быть установлен аккумулятор тепла для выравнивания пиковых нагрузок. Тепло передается в систему центрального отопления жилых помещений через теплообменники тепловых пунктов без смешивания жидкостей в обеих системах.
Бары на Фельтинс-Арене , главном футбольном поле в Гельзенкирхене , Германия, соединены между собой пивным трубопроводом длиной 5 километров (3,1 мили). В городе Рандерс в Дании действовал так называемый трубопровод Thor Beer. Первоначально медные трубы шли прямо от пивоварни, но когда в 1990-х годах пивоварня переехала за город, Thor Beer заменил ее гигантским резервуаром.
В сентябре 2016 года в Брюгге , Бельгия , завершилось строительство трехкилометрового пивного трубопровода , чтобы сократить движение грузовиков на улицах города. [33]
Деревня Гальштат в Австрии, известная своей долгой историей добычи соли , утверждает, что содержит «самый старый промышленный трубопровод в мире», построенный в 1595 году. [34] Он был построен из 13 000 выдолбленных стволов деревьев , транспортировать рассол на 40 километров (25 миль) от Гальштата до Эбензее . [35]
В период с 1978 по 1994 год между голландским островом Амеланд и Холвердом на материке пролегал 15-километровый молочный трубопровод , из которых 8 км проходило по дну Ваттового моря . Ежедневно 30 000 литров молока, произведенного на острове, перевозилось для переработки на материк. В 1994 году трубопровод был заброшен. [36]
В некоторых местах трубопроводу, возможно, придется пересекать водные пространства, например, небольшие моря, проливы и реки. [37] Во многих случаях они полностью лежат на морском дне. Эти трубопроводы называются «морскими» трубопроводами (также «подводными» или «морскими» трубопроводами). Они используются в основном для перевозки нефти и газа, но транспортировка воды также важна. [37] В морских проектах различают «выкидной трубопровод» и трубопровод. [37] [38] [39] Первый представляет собой внутрипромысловый трубопровод в том смысле, что он используется для соединения подводных устьев скважин , манифольдов и платформы в пределах конкретного разрабатываемого месторождения. Последний, иногда называемый «экспортным трубопроводом», используется для доставки ресурсов на берег. [38] Строительство и обслуживание морских трубопроводов сопряжено с логистическими проблемами, которые отличаются от проблем на суше, главным образом из-за динамики волн и течений, а также других геологических опасностей . В Нигерии нефтепроводы протаранили воры, в 2022 году во время российско-украинской войны взорвались подводные газопроводы «Северный поток-1» и «Северный поток-2».
В целом трубопроводы можно разделить на три категории в зависимости от назначения:
При строительстве трубопровода проект строительства включает не только инженерно-строительные работы по прокладке трубопровода и строительству насосно-компрессорных станций, но также должен охватывать все работы, связанные с установкой полевых устройств, которые будут поддерживать удаленное управление.
Трубопровод проложен по так называемой «полосе отвода». Трубопроводы обычно разрабатываются и строятся в следующие этапы:
В составе тыла России есть «Трубопроводные войска» , которые обучены строить и ремонтировать трубопроводы. Россия — единственная страна, имеющая Трубопроводные войска. [41]
Правительство США, в основном через Агентство по охране окружающей среды , FERC и другие, рассматривает предлагаемые проекты трубопроводов на предмет соответствия Закону о чистой воде , Закону о национальной экологической политике , другим законам и, в некоторых случаях, муниципальным законам. [42] [43] Администрация Байдена стремилась разрешить соответствующим штатам и племенным группам оценивать и потенциально блокировать предлагаемые проекты. [44]
Полевые устройства — это контрольно-измерительные приборы, блоки сбора данных и системы связи. Полевое оборудование включает в себя датчики/преобразователи расхода, давления и температуры, а также другие устройства для измерения необходимых необходимых данных. Эти приборы устанавливаются вдоль трубопровода в определенных местах, например, на станциях нагнетания или нагнетания, насосных станциях (трубопроводы для жидкости) или компрессорных станциях (газопроводы), а также станциях запорной арматуры.
Информация, измеряемая этими полевыми приборами, затем собирается в локальных удаленных терминальных устройствах (RTU), которые передают полевые данные в центральное место в режиме реального времени с использованием систем связи, таких как спутниковые каналы, микроволновые каналы или соединения сотовых телефонов.
Трубопроводы контролируются и управляются дистанционно из так называемой «Главной диспетчерской». В этом центре все данные, связанные с полевыми измерениями, объединяются в одну центральную базу данных. Данные принимаются от нескольких RTU вдоль конвейера. RTU обычно устанавливаются на каждой станции трубопровода.
Система SCADA в Главном диспетчерском пункте получает все полевые данные и представляет их оператору трубопровода через набор экранов или человеко-машинный интерфейс , показывая эксплуатационные условия трубопровода. Оператор может контролировать гидравлическое состояние линии, а также отправлять рабочие команды (открывать/закрывать клапаны, включать/выключать компрессоры или насосы, изменять заданные значения и т. д.) через систему SCADA на месторождение.
Чтобы оптимизировать и защитить работу этих активов, некоторые трубопроводные компании используют так называемые «Расширенные приложения для трубопроводов», которые представляют собой программные инструменты, установленные поверх системы SCADA и обеспечивающие расширенные функциональные возможности для обнаружения утечек, определения местоположения утечек и отслеживания партий. (жидкие линии), отслеживание свиней, отслеживание состава, прогнозное моделирование, прогнозное моделирование и обучение операторов.
Трубопроводные сети состоят из нескольких единиц оборудования, которые работают вместе для перемещения продукции из одного места в другое. Основными элементами трубопроводной системы являются:
Поскольку нефте- и газопроводы являются важным активом экономического развития практически любой страны, правительственные постановления или внутренняя политика требуют обеспечения безопасности активов, а также населения и окружающей среды, где проходят эти трубопроводы.
Трубопроводные компании сталкиваются с государственным регулированием, экологическими ограничениями и социальными ситуациями. Правительственные постановления могут определять минимальный персонал для управления эксплуатацией, требования к обучению операторов, трубопроводное оборудование, технологии и приложения, необходимые для обеспечения эксплуатационной безопасности. Например, в штате Вашингтон операторы трубопроводов обязаны иметь возможность обнаруживать и определять местонахождение утечек в размере 8 процентов от максимального расхода в течение пятнадцати минут или меньше. Социальные факторы также влияют на работу трубопроводов. Кража продукции иногда также является проблемой для трубопроводных компаний. В этом случае уровни обнаружения должны быть ниже двух процентов от максимального расхода с высокой точностью определения местоположения.
Для мониторинга трубопроводов были реализованы различные технологии и стратегии: от физического обхода трубопроводов до спутникового наблюдения. Наиболее распространенной технологией защиты трубопроводов от случайных утечек является вычислительный мониторинг трубопроводов или CPM. CPM берет информацию с места, связанную с давлением, расходом и температурой, для оценки гидравлического поведения транспортируемого продукта. После завершения оценки результаты сравниваются с другими эталонными данными на местах, чтобы обнаружить наличие аномалии или непредвиденной ситуации, которая может быть связана с утечкой.
Американский институт нефти опубликовал несколько статей, посвященных характеристикам CPM в трубопроводах для жидкостей. Публикации API:
Если трубопровод, содержащий трубопровод, проходит под автомобильной или железной дорогой, его обычно заключают в защитный кожух. Этот корпус имеет выход в атмосферу, чтобы предотвратить накопление горючих газов или коррозийных веществ, а также обеспечить возможность отбора проб воздуха внутри корпуса для обнаружения утечек. Вентиляционное отверстие кожуха , труба, выступающая из земли, часто служит предупреждающим знаком, называемым маркером вентиляционного отверстия кожуха . [45]
Трубопроводы обычно прокладываются под землей, поскольку температура менее изменчива. Поскольку трубопроводы обычно металлические, это помогает уменьшить расширение и усадку, которые могут возникнуть при изменении погоды. [46] Однако в некоторых случаях необходимо пересечь долину или реку по трубопроводному мосту . Трубопроводы централизованных систем отопления часто прокладывают по земле или над землей. Трубопроводы для нефти, проходящие через районы вечной мерзлоты, такие как Трансаляскинский трубопровод, часто прокладываются над землей, чтобы избежать таяния мерзлого грунта горячей нефтью, что могло бы привести к погружению трубопровода в землю.
Техническое обслуживание трубопроводов включает проверку надлежащего диапазона уровней катодной защиты , наблюдение за конструкцией, эрозией или утечками пешком, наземным транспортным средством, лодкой или воздухом, а также использование очистных скребков, когда в трубопроводе находится что-либо коррозионное.
Правила технического обслуживания трубопроводов США изложены в разделах Кодекса федеральных правил (CFR), 49 CFR 192 для трубопроводов природного газа и 49 CFR 195 для трубопроводов для нефтяных жидкостей.
В США наземные и морские трубопроводы, используемые для транспортировки нефти и газа, регулируются Управлением по безопасности трубопроводов и опасных материалов (PHMSA). Некоторые морские трубопроводы, используемые для добычи нефти и газа, регулируются Службой управления минеральными ресурсами (MMS). В Канаде трубопроводы регулируются либо регулирующими органами провинции, либо, если они пересекают границы провинций или границу Канады и США, Национальным энергетическим советом (NEB). Правительственные постановления Канады и США требуют, чтобы подземные топливные трубопроводы были защищены от коррозии . Часто наиболее экономичным методом борьбы с коррозией является использование покрытия трубопровода в сочетании с катодной защитой и технологией контроля трубопровода. Над землей катодная защита невозможна. Покрытие является единственной внешней защитой.
Трубопроводы для основных энергетических ресурсов (нефти и природного газа) — это не просто элемент торговли. Они также связаны с вопросами геополитики и международной безопасности , а строительство, размещение и контроль над нефте- и газопроводами часто занимают видное место в государственных интересах и действиях. Яркий пример трубопроводной политики произошел в начале 2009 года, когда спор между Россией и Украиной , якобы по поводу цен, привел к крупному политическому кризису. Российская государственная газовая компания «Газпром» прекратила поставки природного газа на Украину после провала переговоров между ней и украинским правительством. Помимо прекращения поставок на Украину, российский газ, проходящий через Украину (который включал почти все поставки в Юго-Восточную Европу и некоторые поставки в Центральную и Западную Европу ), был прекращен, что привело к серьезному кризису в ряде стран, сильно зависящих от российского газа в качестве топлива. . Россию обвинили в том, что она использовала этот спор в качестве рычага в попытке удержать другие державы, и особенно Европейский Союз , от вмешательства в дела ее « ближнего зарубежья ».
Нефте- и газопроводы также занимают видное место в политике Центральной Азии и Кавказа .
Поскольку растворяющая фракция дилбита обычно содержит летучие ароматические соединения , такие как нафта и бензол , можно ожидать, что после надземного разлива последует достаточно быстрое испарение носителя, что якобы позволяет своевременно принять меры, оставляя только вязкий остаток, который медленно мигрирует. Эффективные протоколы по минимизации воздействия паров нефтехимии хорошо известны, и нефть, разлитая из трубопровода, вряд ли достигнет водоносного горизонта , если за неполным восстановлением не последует введение другого носителя (например, серия проливных ливней).
Попадание бензола и других летучих органических соединений (в совокупности БТЭК ) в подземную среду усугубляет угрозу, создаваемую утечкой трубопровода. В частности, если последует дождь, прорыв трубопровода приведет к растворению БТЭК и уравновешиванию бензола в воде с последующим просачиванием примеси в водоносный горизонт. Бензол может вызвать множество проблем со здоровьем и является канцерогенным : максимальный уровень загрязнения (MCL) Агентства по охране окружающей среды (EPA ) установлен на уровне 5 мкг/л для питьевой воды . [47] Хотя это недостаточно хорошо изучено, единичные случаи воздействия бензола были связаны с острым канцерогенезом. [48] Кроме того, было показано, что воздействие бензола на домашний скот, в основном крупный рогатый скот, вызывает множество проблем со здоровьем, таких как нейротоксичность , повреждение плода и смертельное отравление. [49]
Всю поверхность надземного трубопровода можно непосредственно осмотреть на наличие существенных повреждений. Скопленная нефть однозначна, ее легко обнаружить и указать место необходимого ремонта. Поскольку эффективность дистанционного контроля ограничена стоимостью оборудования для мониторинга, зазорами между датчиками и данными, требующими интерпретации, небольшие утечки в заглубленных трубах иногда могут остаться незамеченными.
Разработчики трубопроводов не всегда отдают приоритет эффективному надзору за утечками. Закопанные трубы вызывают меньше жалоб. Они изолированы от экстремальных температур окружающей среды , защищены от ультрафиолетовых лучей и менее подвержены фотодеградации . Заглубленные трубы изолированы от переносимого по воздуху мусора, гроз , торнадо , ураганов , града и кислотных дождей . Они защищены от гнездящихся птиц, гона млекопитающих и случайной картечи. Закопанные трубы менее уязвимы к повреждениям в результате аварий (например, автомобильных столкновений ) и менее доступны для вандалов , диверсантов и террористов .
Предыдущая работа [50] показала, что «сценарий воздействия наихудшего случая» может быть ограничен определенным набором условий. С учетом передовых методов обнаружения и СОП по перекрытию трубопроводов, разработанных TransCanada, риск значительного или крупного выброса в течение короткого периода времени, загрязняющего грунтовые воды бензолом, маловероятен. [51] Процедуры обнаружения, отключения и восстановления будут ограничивать растворение и транспорт бензола. Таким образом, воздействие бензола будет ограничиваться утечками, которые находятся ниже предела обнаружения и остаются незамеченными в течение длительного периода времени. [50] Обнаружение утечек контролируется с помощью системы SCADA , которая оценивает давление и объемный расход каждые 5 секунд. Мелкая утечка, приводящая к выбросу небольших количеств, которые не могут быть обнаружены системой SCADA (расход <1,5%), может привести к значительному разливу. [51] Обнаружение точечных утечек может быть произведено путем визуального или обонятельного осмотра, аэрофотосъемки или несоответствия баланса массы. [51] Предполагается, что точечные утечки будут обнаружены в течение 14-дневного интервала проверки, однако снежный покров и местоположение (например, удаленное, глубокое) могут задержать обнаружение. Бензол обычно составляет 0,1–1,0% масла и имеет различную степень летучести и растворения в зависимости от факторов окружающей среды.
Даже если объемы утечек в трубопроводе находятся в пределах обнаружения SCADA, иногда операторы трубопроводов ошибочно интерпретируют утечки в трубопроводах как неисправности насосов или другие проблемы. Операторы в Эдмонтоне предположили, что авария нефтепровода Enbridge Line 6B в Маршалле, штат Мичиган , 25 июля 2010 года произошла из-за разделения колонны дилбита в этом трубопроводе. Утечка на заболоченных территориях вдоль реки Каламазу была подтверждена только через 17 часов после того, как это произошло, сотрудником местной газовой компании.
Хотя Управление по безопасности трубопроводов и опасных материалов (PHMSA) имеет стандартную базовую частоту происшествий для оценки количества разливов, TransCanada изменила эти предположения на основе улучшения конструкции, эксплуатации и безопасности трубопровода. [51] Оправданность этих корректировок является дискуссионным, поскольку эти предположения привели к почти 10-кратному снижению оценок разливов. [50] Учитывая, что трубопровод пересекает 247 миль водоносного горизонта Огаллала, [52] или 14,5% всей длины трубопровода, и ожидается, что за 50-летний срок службы всего трубопровода произойдет от 11 до 91 разлива, [50] Можно ожидать, что над водоносным горизонтом произойдет примерно 1,6–13,2 разлива. По оценкам, в водоносном горизонте произошло 13,2 разлива, каждый из которых длился 14 дней, что означает 184 дня потенциального воздействия в течение 50-летнего срока службы трубопровода. В наихудшем сценарии воздействия с уменьшенным объемом объем точечной утечки при 1,5% от максимального расхода в течение 14 дней оценивается в 189 000 баррелей или 7,9 миллиона галлонов нефти. [50] Согласно базе данных происшествий PHMSA, [53] только 0,5% всех разливов за последние 10 лет составляли >10 000 баррелей.
Бензол считается легким ароматическим углеводородом с высокой растворимостью и высокой летучестью. [ необходимы разъяснения ] Неясно, как температура и глубина повлияют на летучесть бензола, поэтому были сделаны предположения, что бензол в масле (1% по объему) не будет улетучиваться до уравновешивания с водой. [50]
Используя коэффициент распределения октанол-вода и 100-летнее количество осадков в этом районе, ожидается, что в худшем случае к водоносному горизонту будет поступать 75 мг/л бензола. [50] Фактическое движение шлейфа через системы подземных вод подробно не описано, хотя, по одной из оценок, до 4,9 миллиардов галлонов воды в водоносном горизонте Огаллала может быть загрязнено бензолом в концентрациях выше ПДК. [50] Окончательное заявление Государственного департамента о воздействии на окружающую среду не включает количественный анализ, поскольку предполагается, что большая часть бензола улетучивается. [51]
Одной из основных проблем, связанных с дилбитом , является сложность его очистки. [54] Когда вышеупомянутый нефтепровод Enbridge Line 6B прорвался в Маршалле, штат Мичиган, в 2010 году, было разлито не менее 843 000 галлонов дилбита. [55] После обнаружения утечки были задействованы стрелы и вакуумные грузовики . Из-за сильных дождей река вышла за пределы существующих плотин и унесла дилбит на 30 миль вниз по течению, прежде чем разлив удалось локализовать. В ходе восстановительных работ было собрано более 1,1 миллиона галлонов нефти и почти 200 000 кубических ярдов нефтезагрязненных отложений и мусора из системы реки Каламазу. Однако в октябре 2012 года нефть все еще обнаруживалась в пострадавших водах. [56]
Трубопроводы могут помочь обеспечить экономическое благополучие страны и, как таковые, представляют собой вероятную цель террористов или противников военного времени. Ископаемое топливо можно транспортировать по трубопроводу, железной дороге, грузовиком или судном, хотя природный газ требует сжатия или сжижения , чтобы сделать транспортировку автотранспортом экономичной. Что касается транспортировки сырой нефти этими четырьмя видами транспорта, в различных отчетах говорится, что трубопроводы пропорционально вызывают меньше человеческих жертв и материального ущерба, чем железнодорожный и автомобильный транспорт, и разливают меньше нефти, чем грузовые автомобили. [5]
Трубопроводы, по которым транспортируются легковоспламеняющиеся или взрывоопасные материалы, такие как природный газ или нефть, вызывают особые проблемы с точки зрения безопасности. Хотя коррозия, давление и отказ оборудования являются распространенными причинами, повреждение при земляных работах также является основным типом аварий, которого можно избежать, позвонив по телефону 811, прежде чем копать вблизи трубопроводов. [57]
Трубопроводы могут стать объектом вандализма , диверсий и даже террористических атак . Например, с начала 2011 года по июль 2012 года газопровод, соединяющий Египет с Израилем и Иорданией, подвергался атакам 15 раз. [69] В 2019 году топливопровод к северу от Мехико взорвался после того, как к нему подключились похитители топлива. Сообщается, что по меньшей мере шестьдесят шесть человек были убиты. [70] Во время войны трубопроводы часто становятся объектом военных атак, поскольку разрушение трубопроводов может серьезно нарушить логистику противника . 26 сентября 2022 года на газопроводах «Северный поток-1» и «Северный поток-2» , которые идут в Европу из России по дну Балтийского моря, произошла серия взрывов и последовавшие за ними крупные утечки газа . Предполагается, что утечка произошла в результате диверсии. [71] [72] [73]
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )