X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Введение

Всем известно, что роль нефтяного промысла в экономике Российской Федерации играет ключевую роль, по итогам 2014 года, поступления от нефтегазовой промышленности составили 6 813 млрд. рублей. Это 48 % всех доходов Федерального бюджета. Нефтяную деятельность можно разбить на две большие составляющие: бурение и эксплуатация. Нас конкретно интересует второй раздел, ведь именно от экспорта нефти в другие страны мы получаем прибыль. Но ни для кого не секрет, что существуют различные способы транспортировки нефти, в основном их четыре: железнодорожный, водный, автомобильный и трубопроводный. Самым выгодным и используемым видом транспортировки нефти в России является именно трубопроводный способ. Сейчас по трубопроводам проходит более 90% добываемой в стране нефти. Длина магистральных трубопроводов, находящихся под управлением ОАО «АК «Транснефть», превышает 70 тыс. км. А если мы вернемся к экономике России, то по данным компании China National Petroleum Corporation (CNPC), мы знаем, что в январе 2017 года закончился третий контракт подписанный с Российской компанией «Росснефть», китайской компанией было принято решение продлить этот контракт и даже увеличить поставку нефти в Китай на 56 млн. тон нефти. Анализируя такие цифры мы можем заметить, что Восточные страны нуждаются в этом природном ресурсе, следовательно если они готовы за него платить, мы готовы его им предоставить, но так как наша страна имеет большую протяженность, а многочисленные запасы нефти находятся именно в центральной части, то нам надо как-то туда ее транспортировать. Вот тут мы и вспоминаем такой способ транспортировки как трубопроводный, для таких ситуаций он самый удобный и экономичный.

Проблемы магистральных нефтепроводов

Нефтепровод отличный вариант для транспортировки нефтяных элементов, но, как и все другие он имеет ряд достоинств и недостатков. Рассмотрим недостатки такого способа экспорта, а именно выделим три важнейших пункта:

Надежность (экологическая проблема).

Экономическая составляющая.

Увеличение КПД нефтепровода

Актуальность проблем

Но перед тем как мы начнем рассматривать эти вопросы более детально, для начала зададимся вопросом: «А стоит ли изучать данную тему?». Я считаю, что несомненно стоит, ведь прогресс не стоит на месте, и надо шагать с ним в ногу, потому что в дальнейшем это приведет как минимум к увеличению поставки продуктов за менее короткие сроки, так не исключено, что при изучении данного вопроса человечество придумает иной способ транспортировки, который будет схож с данным, но при этом будет иметь другие преимущества.

Решение проблем

Итак, разберем первую проблему, а именно надежность нефтепроводов. Я считаю эту проблему очень важной, ведь если произойдет авария на нефтепроводе, то это может привести к экологической катастрофе, а это уже серьезно. Что же может привести к такому? Ну начнем со сборки нефтепроводов. Практически все нефтепроводы состоят из стали, и естественно она должна соответствовать нормам, но если мы говорим о перспективных технологиях, то я считаю, что Институт электросварки в Киеве предложил очень хорошую технологию: они предложили делать трубу из обычной рулонной стали толщиной всего 4 мм, но намотанной в много слоев и сваренной по торцам. Сталь такой малой толщины не склонна к хрупкому разрушению, и даже в случае превышения предельного давления труба не лопается, а как бы раскручивается, что сокращает длину разрушенного участка.

К аварии может привести некачественная сборка трубопровода. На данный момент выделяют два способа сварки металла. Первый способ стал известен еще в 1952 году. Это была установка контактно-стыковой сварки непрерывным оплавлением, созданная трудами Института электросварки, НИИ строительства трубопроводов и конструкторского бюро «Главстроймашина». Эта технология отличается высокой производительностью и высоким уровнем автоматизации процесса. Второй способ появился позднее, в России начали использоваться с 1976 года. Технологию лазерной сварки усовершенствовали только в 2000-х годах: НПО «Лазерный технологический центр» совместно с Челябинским трубопрокатным заводом разработали и испытали технологию одно и многолучевой лазерной сварки газо и нефтепроводных труб. Пока что эта технология не стала повсеместной в связи со сложностью и высокой стоимостью оборудования, тем не менее технологию совершенствуют и возможно скоро она будет использоваться на многих предприятиях.

Но ведь не только от превышения давления может произойти авария, трубы могут попросту проржаветь за время эксплуатации. Для решения этой проблемы используют трубы из полимерных материалов. Такими образом мы добиваемся увеличение срока службы, для примера можем посмотреть паспортный срок стальных трубопроводов, который составляет около 30 лет, и посмотрим на паспортный срок коррозионностойких полимерно-армированных трубопроводов, который составляет 50 лет, выгода колоссальная. На данный момент такая технология приобретает все большее распространение на месторождениях. Также можно решить проблему коррозии изоляции трубопровода, но это мы больно детальнее рассмотрим в проблеме увеличения КПД трубопровода.

Вторую проблему на данный момент мне сложно разобрать, так кая я не владею данными о себестоимости различных нефтепроводов, но даже уже разобрав вышеперечисленные технологии, можем заметить, что чем лучше качества мы хотим получить, тем больше капитала нам надо вложить, но тут уже надо анализировать сопоставимость цены и качества, чем пусть занимаются обученные персонал разных предприятий. Если же сравнивать сам вид транспортировки по цене, то это, пожалуй, лучший вариант, так как обладает низкой себестоимостью и не требует крупных капитальных вложений.

Третья проблема, по моему мнению, самая важная и интересная в транспортировке. Всем известно, что чем быстрее мы будем транспортировать нефть, тем мы получим больше прибыли. Таким образом мы можем с уверенностью сказать, что на КПД нефтепровода в основном влияет скорость транспортировки нефтяных элементов. Значит и будем искать проблемы отталкиваясь от ключевого фактора. Первым делом мы рассмотрим проблему теплоизоляции нефтепроводов. Наша страна имеет суровые климатические условия, что влияет на пропускную функцию трубопровода. И для того, чтоб нефть не сгущалась, нам надо предпринимать какие-либо меры. Можно использовать подогрев всего магистрального трубопровода, но такое решение требует, но такой вариант требует много средств. А вот технология утепления нефтепровода монолитным пенобетоном мне больше нравится. Рассмотрим преимущества и недостатки данной технологии.

Преимущества:

Возможность применения для всех существующих видов прокладок трубопроводов.

Отсутствие коррозионного воздействия на стальные трубы и защита от коррозии (на границе раздела между металлом трубы и пенобетонным слоем создается высокощелочная среда рН=12, образуется труднорастворимая гидроокись железа, формирующая водонепроницаемый слой, который защищает трубу от воздействия влаги).

Долговечность пенобетона (соизмерима с расчетным сроком стальных трубопроводов).

Недостатки:

Самым главным недостатком пенобетона является его прочность. Но эта проблема решаемая, увеличение прочности при постоянной плотности может быть достигнуто за счет повышения однородности ячеистой структуры и прочности матрицы пенобетона. В частности, за счет использования эффективных пенообразователей и стабилизаторов структуры пены

Разобравшись с внешними модификаторами нефтепровода, рассмотрим, что происходит внутри. Очень важной проблемой при эксплуатации нефтепровода является отложение асфальтосмолопарафина (АСПО). В результате такого явления, процесс транспортировки осложняется. Для решения такой проблемы рассматривают два направления: удаление уже имеющихся отложений и предотвращение их появлений.

Для начала рассмотрим способы предотвращения появления АСПО:

Применение защитных покрытий/ неметаллических материалов.

Тепловые (греющие кабельные линии).

Физические (вибрационные, ультразвуковые, воздействие магнитных и электромагнитных полей).

Химические (депрессорные присадки к нефти, ингибиторы парафиноотложений).

Теперь рассмотрим способы удаление уже имеющихся АСПО:

Механические (скребки, шары, поршни, торпеды).

Тепловые (теплоносители: горячая нефть и вода; индукционные; реагенты при взаимодействии которых протекают экзотермические реакции)

Химические (углеводородные, сжиженный газ, эмульсии, растворы ПАВ)

Также существует еще одна проблема, которая мешает эффективности трубопровода - проблема турбулентности. И в ламинарном и в турбулентном потоке происходит диссипация (рассеивание) механической энергии упорядоченного движения и переход ее в энергию хаотичного движения частиц жидкости. Поэтому важной задачей является вмешательство в структуру турбулентных течений с целью снижения потерь энергии. Решением данной проблемы может выступить добавление противотурбулентных присадок. Противотурбулентные присадки — высокомолекулярные полимерные вещества, позволяющие уменьшить коэффициент гидравлического сопротивления перекачиваемой при турбулентном режиме жидкости. Принцип действия таких присадок основан на эффекте Б.А.Томса.

Заключение:

Таким образом, мы разобрали интересные проблемы, которые являются актуальными на данный момент. Но все же я думаю, что в ближайшем будущем будет разработан более эффективный способ транспортировки нефтяных продуктов.

Используемая литература:

1) https://www.vedomosti.ru

2) https://utmagazine.ru

3) http://discoverrussia.interfax.ru

4) http://vectornk.ru

5) http://engstroy.spbstu.ru

6) http://glavteh.ru

7) http://tek360.rbc.ru

8) https://moluch.ru

Код для цитирования: Скопировать