Побрызгаться духами — привычное дело. Обывателю не важно, как это работает. Давление в сосуде, выброс жидкости, её распыление — все остается за кадром. Но нефтяники сталкиваются с подобным процессом ежедневно, только думают они далеко не о духах, а о том, как заставить нефть двигаться в трубах. Ведь даже просто придать ей движение — задача не из легких. Как это происходит, почему нефтяные магистрали не опаснее автомойки и зачем по трубам бьет ток — все ответы в этом тексте.
Процесс отправки нефти на перерабатывающие заводы или на транспорт начинается сразу после того, как она вышла из недр и попала в головную нефтеперекачивающую станцию (ГНПС). Дальше нефть попадает в большую систему магистрали.
Стоит отметить, что часто компании пользуются одним и тем же нефтепроводом, поэтому отличить продукт, например, «Лукойла» от жидкостей других компаний в магистрали невозможно, она как «черный ящик». Если что-то идет не так, это приводит к конфликтам между компаниями или как минимум к недопониманию. Так недавно произошло с «Дружбой», в которой была замечена загрязненная нефть. Все считают это саботажем, но кто устроил его, выяснить сложно.
Магистраль можно разбить на три ключевых элемента. Скелет всего нефтепровода — линейная часть (т.е. сами трубы) с массой задвижек и ответвлений, на которые можно переключать поток в случае необходимости очистки или диагностики. Функцию сердца на себя берут насосы с резервуарами, которые создают давление в трубах и приводят нефть в движение. Наливные эстакады — третий элемент — расположены в самом конце длинной цепочки, на которых нефть заканчивает дорогу по нефтепроводу и начинает путь к потребителю.
Существует два варианта нефтяного путешествия: напрямую из скважины в насос и в трубы, он же транзитный, и из скважины в трубы через резервуар, он же постанционный. Второй считается не самым интересным с экономической точки зрения — траты начинаются с возведения огромного сосуда (он вмещает в себя 2–3 дневной нормы объема отправленной нефти) и продолжаются в постоянном испарении нефти из емкости.
Первый вариант, транзитный, минимизирует издержки, но подвержен большому риску: если на нефтепроводе произойдет авария, остановить придется все производство, в то время как резервуары минимизируют ущерб от ЧП. Тем не менее, в обоих вариантах присутствует ГНПС — головная нефтеперекачивающая станция. Как раз на ней и ставят резервуары, если они есть.
Всю дальнейшую дорогу нефть идёт по трубам. Нефтепроводы бывают трёх видов: подводные, наземные и подземные. Последние встречаются чаще всего. Трубы укладывают на глубину почти метр от крайней верхней точки. Но металл, который находится под землей, сильнее подвержен эрозии и банально ржавеет. Чтобы трубы служили дольше, ещё в СССР придумали пропускать ток. Таким образом условий для разрушения конструкций не возникает. Кроме того, трубы оборудованы разными видами связи и датчиками, чтобы сообщать о нарушениях и сбоях.
Однако в более экстравагантных ситуациях вроде вечной мерзлоты трубы закопать не удается. Поскольку температура труб на севере высока (нефть приходится нагревать, чтобы она не замерзала и не остановилась в потоке), закопать их под землю нельзя: трубы будут нагревать почву, почва — охлаждать трубы. Чтобы избежать пагубного взаимодействия, инженеры нефтепровода Заполярье – Пурпе решили вести трубы по воздуху: они просто положили их на сваи.
Если нефтяные пути кое-как исповедимы, то способы и приемы, которые заставляют её двигаться, понять сложнее. Да, бывают примитивные конструкции (вернее, участки), вроде перевалочного комплекса «Шесхарис» под Новороссийском. Там всё просто: трубы соединены двумя платформами, одна из которых на горе, а другая около моря. Гравитация делает свое дело и нефть бежит вниз. А если местность ровная или, наоборот, трубы должны преодолеть возвышения Урала?
На помощь движению приходят нефтеперекачивающие станции (НПС). На станциях стоят резервуары для хранения половины суточной нормы продукта на случай ЧП. НПС оборудованы, как правило, центробежными насосами с электроприводами, которые создают давление, толкающее нефть в нужном направлении. Как уже очевидно, на это уходит много электричества. Например, «Транснефть» жжет в среднем 14,5 млрд. кВт в час (1% от всего потребления электричества в России). Этого хватит, чтобы в течение часа освещать более 1,8 млрд. квартир. Тем не менее это позволило ей переправить около 470 млн. тонн нефти.
При создании маршрута и планировании инфраструктуры нефтепровода инженеры рассчитывают расстояния между НПС так, чтобы продукт нигде не мог остановиться. Стоит отметить, что и диаметр труб подбирают из соображений пропускной способности и создаваемом в них давлении. Если просто, то чем они меньше, тем давление и скорость больше, риски больше, а пропускная способность меньше, и наоборот. Это очень сложный процесс технических измерений. В среднем расстояние между ними 70–150 км, при этом они обеспечивают подачу в более 1200 кубометров в час при скорости движения 10–20 км в час. Давление в итоге доходит до 100 бар, что, на самом деле, не много: такое же давление достигается в шланге на автомойке.
В конечном итоге нефть достигает либо сразу покупателя, либо станции, на которых её перельют в цистерны и отправят в другие регионы и страны. Напомним, что в нефтепровод свой продукт могут закачивать несколько компаний, поэтому на выходе нефть не сортируют, где чья, а делять по пропорциям объемов и так отчитываются перед организациями.
В конце стоит отметить, что мир нефтепроводов обязан нашему изобретателю В.Г. Шухову. Он не только соорудил уникальную телебашню в Москве, но и придумал, как доставить нефть из скважины к покупателю максимально удобно. До него её перевозили в бочках, а собирали ведрах. Когда он начал работать в Баку, первом разработанном нефтяном месторождении России, появились цистерны, сложные системы труб, знаменитая петля Шухова, которая увеличивала объем транспортируемой нефти, нефтяные баржи и целые трактаты о технической стороне транспортировки будущих бензина, реактивного и дизельного топлива, солярки… Кстати, как делать все это из нефти тоже придумал Шухов.
