Ресурсосберегающие технологии при транспортировке и хранении нефти и газа. Г.Е. Коробков

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» Структурное подразделение

«Институт дополнительного профессионального образования»

Г.Е. Коробков

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ И ХРАНЕНИИ НЕФТИ И ГАЗА

Учебное пособие

Уфа

ФГБОУ ВО «УГНТУ» • ССП УГНТУ «ИДПО»

2023

УДК 621.6:622.323(075.8)

ББК О 77-082.02-642я77 + Д54-309-642я77

К68

Утверждено решением Ученого совета

Самостоятельного структурного подразделения ФГБОУ ВО УГНТУ

«Институт дополнительного профессионального образования»

в качестве учебного пособия (протокол от 04.12.2023 г. № 09/01-03-47)

Рецензенты:

Академик РАЕН, чл.-корр. АТН РФ, доктор технических наук, профессор Н.Р. Ямуров

Профессор кафедры транспорта и хранения нефти газа «УГНТУ», доктор технических наук Ю.А. Фролов

К68 Ресурсосберегающие технологии при транспортировке и хранении нефти и газа [Электронный ресурс]: учебное пособие / Г.Е. Коробков – Электрон. текстовые дан. (2 Мб) – Уфа: УГНТУ, 2023 – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) – Систем. требования: проц. с такт. частотой 700МГц и выше; 128 Мб опер. памяти и выше; разреш. экрана 1024x768 пикс.; ОС Windows, macOS, Windows Phone, Android, iOS; Программа/приложение для чтения файлов .pdf. – Загл. с титул.экрана

В учебном пособии подробно рассматривается ресурсоэнергосбережение при транспорте газа – современное состояние и проблемы ресурсоэнергосбережения, пути их решения, особенности эксплуатационных режимов магистральных газопроводов, реконструкция и модернизация компрессорных станций и т.д., а также рассмотрено ресурсоэнергосбережение при транспорте нефти и нефтепродуктов: уменьшение энергозатрат на перекачку, предотвращение и сокращение потерь нефти при авариях, ресурсосберегающие технологии транспорта нефти в условиях мерзлоты.

Учебное пособие предназначено для слушателей Института дополнительного

профессионального образования, студентов вузов, специалистов нефтегазодобывающих предприятий.

УДК 621.6:622.323(075.8)

ББК О 77-082.02-642я77 + Д54-309-642я77

ISBN 978-5-7831-1981-4

Оглавление

Введение .....................................................................................................................5

1. Анализ энергетического баланса в мире и РФ...................................................6

2. Примеры применения РСТ на этапе проектирования.......................................8

3. Примеры применения РСТ на этапе строительства.........................................10

4. Экономия электроэнергии при перекачке нефти и нефтепродуктов путем применения противотурбулентных и депрессорных присадок..........................13

5. Экономия электроэнергии при перекачке нефти и нефтепродуктов путем очистки внутренней полости трубопровода.........................................................17

6. Экономия электроэнергии при недогрузке нефтепроводов и нефтепродуктопроводов путем регулирования работы насосов........................19

7. Сокращение потерь нефти и нефтепродуктов на линейной части при нормальной эксплуатации......................................................................................23

8. Сокращение потерь нефти и нефтепродуктов на НПС при нормальной эксплуатации............................................................................................................25

9. Сокращение эксплуатационных потерь газа на линейной части магистрального газопровода..................................................................................27

10. Сокращение эксплуатационных потерь газа на компрессорной станции...28

11. Классификация вторичных энергоресурсов (ВЭР) на КС ............................31

12. Тепловые ВЭР на КС........................................................................................32

13. Использование ВЭР избыточного давления...................................................34

14. Использование тепловых насосов...................................................................35

15. Основные закономерности разбавления сточных вод в реках.....................39

16. Методы, процессы и сооружения очистки НССВ..........................................41

17. Нефтеловушки...................................................................................................44

18. Пруды дополнительного отстаивания.............................................................46

19. Физико-химическая очистка сточных вод. Флотационные установки........48

20. Сооружения химической очистки сточных вод.............................................51

21. Сооружения биологической очистки сточных вод........................................53

22. Компактные установки для очистки сточных вод.........................................56

23. Вспомогательные сооружения очистного комплекса....................................60

24. Ликвидации аварийных разливов нефти.........................................................63

25. Локализация нефтяного загрязнения на водной поверхности......................65

26. Зимние средства локализации нефти на водотоках и водоемах...................69

27. Сбор нефтяного загрязнения с поверхности воды.........................................72

28. Локализация нефти на почве..........................................................................74

29. Сбор нефти с поверхности почвы..................................................................76

30. Рекультивация земель......................................................................................77

31. Рекультивация нефтезагрязненных земель...................................................79

32. Противоэрозионные мероприятия на трассе.................................................91

33. Противооползневые мероприятия на трассе.................................................93

34. Защита многолетнемерзлых грунтов (ММГ)................................................94

Введение

Учебная дисциплина «Ресурсосберегающие технологии при транспортировке и хранении нефти и газа» является интегральной в данном учебном плане. В ней мы используем положения, понятия, термины и определения других специальных дисциплин. Точнее ее можно назвать

«Ресурсоэнергосберегающие технологии». Но поскольку ресурсы могут быть одновременно и источником энергии, то будем коротко говорить

«Ресурсосберегающие технологии» (РСТ).

С начала 2000-х годов в России действует национальные программы. Одной из первых была программа «Ресурсоэнергосбережение». В России затраты ресурсов и энергии на производство единицы продукции были в 3-4 и даже 5 раз больше, чем в передовых странах мира. И поэтому была поставлена задача ресурсоэнергосбережения.

В жизни любого человека программа «ресурсоэнергосбережения» инстинктивно реализуется, как только он начинает ходить и думать. Дисциплина РСТ поможет специалисту принимать любые профессиональные решения с учетом результатов ресурсоэнергосбережения.

1 Анализ энергетического баланса в мире и РФ

Мировая энергетика находится на перепутье. Экономика требует все больше энергии, а запасы ископаемого топлива, на котором основана традиционная энергетика, отнюдь не безграничны. Проблема состоит не только в исчерпаемости ресурсов, но и в растущих темпах истощения старых месторождений и постоянном увеличении затрат на обустройство новых, что отражается на стоимости углеводородов. Ситуация усугубляется и тем, что достигшее колоссальных размеров использование ископаемого топлива наносит ощутимый вред окружающей среде, что отражается на качестве жизни населения. Выход из такой ситуации эксперты видят во всемерном повышении эффективности использования традиционных энергоносителей и расширении применения возобновляемых источников энергии.

Мировой энергобаланс за последние 45 лет значительно изменился. В мире не только выросло потребление всех видов энергии, но и стало производиться больше первичной энергии. Энергобаланс в мире держится на производстве таких ресурсов, как нефть, уголь, природный газ. На нефть приходится 36% мирового энергобаланса, на газ – 24%, а на уголь – 28%. По

6% приходится на гидроэнергию и ядерную энергию (рисунок 1). Примерно такой же баланс энергии наблюдается и в России.
рис. 1

По мнению специалистов, в ближайшие 20-30 лет энергетика не претерпит революционных изменений. Но, все-таки, в настоящее время – 20-е гг. III тысячелетия называют началом газовой энергетической парадигмой. Природный газ ненамного, но выйдет вперед по масштабам добычи и потребления. В будущем энергобаланс изменится за счет повышения доли возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в его составе.

Этапы использования РСТ

РСТ – технологии, обеспечивающие экономию материальных, энергетических и иных ресурсов.

Этапы использования:

- на этапе проектирования;

- на этапе строительства;

- на этапе эксплуатации.

2. Примеры применения РСТ на этапе проектирования

На этапе проектирования ресурсосбережение обеспечивает использование компьютерных и цифровых технологий при выборе оптимальной трассы трубопровода, и рациональное размещение запорной арматуры.

Компьютеры используется для выбора трасс магистральных трубопроводов (МТ), для профилирования трубопроводов (ТП) в вертикальной плоскости. В качестве критерия оптимальности при выборе трассы МТ используются:

- минимум металловложений (кратчайшая трасса);

- минимум трудовых затрат при строительстве ТП;

- минимальный строк строительства (сооружение нового ТП вдоль действующих, где уже есть ряд вспомогательных объектов - линии связи, вдольтрассовые дороги и др.);

- минимум затрат на строительство и последующую эксплуатацию МТ. Этот критерий наиболее универсальный и используется чаще других.

Благодаря геоинформационной системе, задача выбора оптимальной трассы решается быстрее и детальнее – т.е. совершенствуется выбор трассы.

Линейная запорная арматура, перекрываемая в случае аварий, позволяет ограничить сток нефти или нефтепродукта (НПр), сократить их потери и уменьшить опасность для населения. Запорная арматура на МТ должна размещаться не реже чем через 30 км. Должна быть установлена:

– на обоих берегах водных преград при их пересечении ТП в две нитки;

– в начале каждого ответвления от ТП;

– на одном или обоих концах участков ТП, проходящих на отметках выше населенных пунктов и промышленных предприятий.

При размещении необходимо учитывать опасность загрязнения рек и водоемов. По возможности разместить арматуру в удобных для обслуживания местах.

Критерии размещения запорной арматуры:

– величина стока нефти или НПр при авариях не должна превышать некоторой максимально возможной величины;

– приведенные затраты, зависящие от секционирования, должны быть минимальны.

Эта задача может решаться аналитически с помощью формул и графоаналитическим путем.

3. Примеры применения РСТ на этапе строительства

Балластировка необходима для сохранения проектного положения ТП. Она осуществляется в местах пересечения водных преград, на периодически обводняемых участках их трассы, для изгиба ТП по заданной кривой дна траншеи, а также для предотвращения подъема ТП на криволинейных участках в вертикальной плоскости под воздействием внутреннего давления и температурного перепада. Используются традиционные средства: пригрузы и анкера.

Самый распространенный тип железобетонных (ж/б) пригрузов – седловидный. Он прост в изготовлении и удобен для монтажа, но центр тяжести расположен выше оси ТП, что приводит к тому, что пригруз опрокидывается с трубы. Использование ж/б пригрузов связано с большим расходом железобетона – значит большие финансовые затраты, велики транспортные расходы.

Наиболее экономичны – анкерные устройства. Достоинства:

– быстрота доставки и установки;

– возможность заглубления анкера без нарушения структуры грунта;

– малый вес и относительно небольшая стоимость.

Но массовое применение анкеров требует значительных металлозатрат и стоит очень дорого, поэтому их используют в особо ответственных случаях.

Во всех условиях, кроме пересечения водных преград, экономически целесообразно применять балластировку с использованием грунта обратной засыпки, т.е. грунта, извлекаемого при рытье траншеи, что обеспечивает значительную экономию капиталовложений и уменьшает транспортные расходы. Методы делятся на 3 группы:

– применение полимерно-контейнерных балластировочных устройств (конструкция из 2 мягких контейнеров (емкость из тканей), которые заполнены грунтом засыпки – смесь грунта и высоковяжущих материалов (нефтяные остатки), навешиваются на ТП);

– использование нетканых синтетических материалов (НСМ). Один край НСМ крепится к бровке траншеи, а другим накрывают балластировочный материал. Позволяет использовать для пригрузки дополнительный объем грунта, размещенный между трубой и стенкой траншеи. НСМ свободно пропускает воду в обе стороны от ТП и вдоль траншеи, но предотвращает вынос грунта, т.к. не пропускает частицы размером более 0,5 мм;

– использование закрепленного грунта (смесь грунта и вяжущих нефтяных материалов).

Традиционными методами берегоукрепления является применение каменной наброски и устройство покрытий из сборных ж/б плит.

Каменную наброску изготавливают из сортированного и несортированного естественного рваного и булыжного камня изверженных и осадочных пород. Крепление состоит из нескольких слоев: слоя камня и от одного до трех слоев обратного фильтра или дренирующего слоя из песка, щебня и гравия.

Применение каменной наброски не требует проведения водолазных работ, а сами работы полностью механизированы, его можно осуществлять практически в любых грунтовых условиях. Но крепление подвержено разрушению при подвижках ледяного покрова. Кроме того, вследствие водопроницаемости покрытия происходит постепенное вымывание обратного фильтра, а затем – размыв берега. Так же само возведение набросных креплений требует большого количества камня – а это большие транспортные расходы, а значит удорожание и увеличение сроков строительства берегоукрепления.

Недостаток покрытий из сборных ж/б плит состоит в: необходимость тщательной планировки откосов, сравнительная трудность ремонта, высокая стоимость и значит - продолжительность строительства.

Новые ресурсосберегающие конструкции – использование грунтов, закрепленных специальным вяжущим веществом (нефтяные остатки).

Благодаря закреплению грунт, извлеченный из траншей, заменяет многие привозные материалы.

Конструкции берегоукрепления с использованием закрепленных грунтов: покрытия из закрепленных грунтов в виде монолитной плиты, которое можно выполнять с армированием либо без него. Применяется при укреплении береговых откосов, полностью свободных от воды. Комбинированные конструкции, выполненные из закрепленного грунта и каменной наброски, используют при необходимости укрепления и подводной части берегового откоса. Конструкции из закрепленного грунта с каменной наброски и ж/б плитами – в условиях интенсивных волновых и ледовых воздействий.

Вместо ж/б плит возможно покрытие откоса из использованных автомобильных покрышек, связанных между собой, в сочетании с закрепленным грунтом.

В жизненном цикле любого объекта в том числе и трубопровода, и резервуара, а именно: проектирование, строительство, эксплуатация – наиболее продолжительной является эксплуатация.

Доступ к остальному материалу учебного пособия ограничен в демонстрационной версии.

Возврат к списку