Нефтепроводы и газопроводы, назначение

От ГЗУ до ДНС или  ЦПС обычно прокладывается сборный  коллектор диаметром от 150 до 500 мм и протяженностью от 5 до 10 км.

Трубопроводы, применяемые  на нефтяных месторождениях, подразделяются на виды.

1 По назначению - нефтепроводы, газопроводы, нефтегазопроводы, водопроводы. В нефтепроводах и нефтегазопроводах наряду с нефтью или нефтью и газом может двигаться и пластовая вода.

2 По функции - выкидные линии и коллекторы. Скидные линии - это трубопроводы, проходящие от устья скважин до групповых замерных установок. Коллекторы - это трубопроводы, собирающие продукцию скважин от групповьгх установок к сборные пунктам.

3 По величине рабочего давления - низкого давления до 1,6 МПа, среднего давления от 1,6 до 2,5 МПа и высокого давления выше 2,5 МПа.

Трубопроводы среднего и высокого давления напорные. Трубопроводы низкого давления могут быть напорными  и самотечными. Если в самотечных трубопроводах движение жидкости происходит при полном заполнении объема трубы, то движение напорно-самотечное, если же заполнение неполное, то движение свободно-самотечное. Свободно-самотечное движение возможно в наклонных трубопроводах с постоянным уклоном на спуск.

4 По гидравлической схеме работы - простые и сложные. Простые трубопроводы, имеющие неизменные диаметр и массовый расход транспортируемой среды по всей длине. Сложные - трубопроводы, имеющие различные ответвления или изменяющийся по длине диаметр. Сложные трубопроводы можно разбить на участки, каждый из которых является простым трубопроводом.

5 По способам прокладки - подземные, надземные и подводные.

        2 Состав сооружений магистральных нефтепроводов

         В состав магистральных нефтепроводов входят: линейные сооружения, головные и промежуточные перекачивающие и наливные насосные станции и резервуарные парки (рис.1). В свою очередь линейные сооружения согласно СНиП 2.05.06 - 85 включают: трубопровод (от места выхода с промысла подготовленной к дальнему транспорту товарной нефти) с ответвлениями и лупингами, запорной арматурой, переходами через естественные и искусственные препятствия, узлами подключения нефтеперекачивающих станций, узлами пуска и приема очистных устройств и разделителей при последовательной перекачке, установки электрохимической защиты трубопроводов от коррозии, линии и сооружения технологической связи, средства телемеханики трубопровода, линии электропередачи, предназначенные для обслуживания трубопроводов, и устройства электроснабжения и дистанционного управления запорной арматурой и установками электрохимической защиты трубопроводов; противопожарные средства, противоэррозионные и защитные сооружения трубопровода; емкости для хранения и разгазирования конденсата, земляные амбары для аварийного выпуска нефти, здания и сооружения линейной службы эксплуатации трубопроводов; постоянные дороги и вертолетные площадки, расположенные вдоль трассы трубопровода, и подъезды к ним, опознавательные и сигнальные знаки местонахождения трубопровода; пункты подогрева нефти указатели и предупредительные знаки.

Основные элементы магистрального трубопровода - сваренные в непрерывную  нитку трубы, представляющие собой  собственно трубопровод. Как правило, магистральные трубопроводы заглубляют в грунт обычно на глубину 0,8 м  до верхней образующей трубы, если большая или меньшая глубина заложения не диктуется особыми геологическими условиями или необходимостью поддержания температуры перекачиваемого продукта на определенном уровне (например для исключения возможности замерзания скопившейся воды) Для магистральных трубопроводов применяют цельнотянутые илы сварные трубы диаметром 300-1420 мм. Толщина стенок труб определяется проектным давлением в трубопроводе, которое может достигать 10 МПа. Трубопровод, прокладываемый по районам с вечномерзлыми грунтами или через болота, можно укладывать на опоры или в искусственные насыпи.

На пересечениях крупных  рек нефтепроводы иногда утяжеляют  закрепленными на трубах грузами  или сплошными бетонными покрытиями закрепляют специальными анкерами и  заглубляют ниже дна реки. Кроме основной, укладывают резервную нитку перехода того же диаметра. На пересечениях железных и крупных шоссейных дорог трубопровод проходит в патроне из труб, диаметр которых на 100-200 мм больше диаметра трубопровода.

С интервалом 10-30 км в зависимости от рельефа трассы на трубопроводе устанавливают линейные задвижки для перекрытия участков в случае аварии или ремонта.

Вдоль трассы проходит линия  связи (телефонная, радиорелейная), которая  в основном имеет диспетчерское  назначение. Ее можно использовать для передачи сигналов телеизмерения и телеуправления. Располагаемые вдоль трассы станции катодной и дренажной защиты, а также протекторы защищают трубопровод от наружной коррозии, являясь дополнением к противокоррозионному изоляционному покрытию трубопровода.

Нефтеперекачивающие станции (НПС) располагаются на нефтепроводах  с интервалом 70-150 км. Перекачивающие (насосные) станции нефтепроводов  и нефтепродуктопроводов оборудуются, как правило, центробежными насосами с электроприводом. Подача применяемых в настоящее время магистральных насосов достигает 12500 м3/ч. В начале нефтепровода находится головная нефтеперекачивающая станция (ГНПС), которая располагается вблизи нефтяного промысла или в конце подводящих трубопроводов, если магистральный нефтепровод обслуживают несколько промыслов или один промысел разбросанный на большой территории, ГНПС отличается от промежуточных наличием резервуарного парка объемом, равным двух-, трехсуточной пропускной способности нефтепровода. Кроме основных объектов, на каждой насосной станции имеется комплекс вспомогательных сооружений: трансформаторная подстанция, снижающая подаваемое по линии электропередач (ЛЭП) напряжения от 110 или 35 до 6 кВ, котельная, а также системы водоснабжения, канализации, охлаждения и т.д. Если длина нефтепровода превышает 800 км, его разбивают на эксплуатационные участки длиной 100-300 км, в пределах которых возможна независимая работа насосного оборудования. Промежуточные насосные станции на границах участков должны располагать резервуарным парком объемом, равным 0,3-1,5 суточной пропускной способности трубопровода. Как головная, так и промежуточные насосные станции с резервуарными парками оборудуются подпорными насосами. Аналогично устройство насосных станций магистральных нефтепродуктопроводов.

Тепловые станции устанавливают  на трубопроводах, транспортирующих высоко застывающие и высоковязкие нефти  и нефтепродукты иногда их совмещают  с насосными станциями. Для подогрева  перекачиваемого продукта применяют  паровые или огневые подогреватели (печи подогрева) для снижения тепловых потерь такие трубопроводы могут быть снабжены теплоизоляционным покрытием.

По трассе нефтепровода могут сооружаться наливные пункты для перевалки и налива нефти  в железнодорожные цистерны.

Конечный пункт нефтепровода - либо сырьевой парк нефтеперерабатывающего завода, либо перевалочная нефтебаза, обычно морская, откуда нефть танкерами перевозится к нефтеперерабатывающим заводам или экспортируется за границу.

       3 Насосные станции. Оборудование насосных станций

         Насосные станции для перекачки нефти внутри месторождения применяют только в том случае, если давление на устьях скважин небольшое или энергия скважинных насосов недостаточна для транспортировки нефти до определенных технологических установок.

На некоторых месторождениях до сих пор эксплуатируются промежуточные насосные станции /индивидуальные, дожимные, участковые/, которые служат для перекачки нефти от индивидуальных сепарационно-замерных установок и промежуточных нефтесборных пунцов до определенных технологических установок"

Кроме того, для перекачки  нефти на нефтеперерабатывающих  завод или в другие пункты отдачи применяют товарные насосные станции.

Перекачивающие насосные станции, оборудуемые в основном центробежными насосами самый сложный комплекс сооружений магистрального трубопровода.

Первая перекачивающая станция называется головной; здесь  принимают нефть или нефтепродукты, разделяют их по сортам, учитывают  и перекачивают на следующую станцию /промежуточную/.

Головную перекачивающую станцию размещают на начальном участке трубопровода /в головной части магистрали/, т.е. в районе нефтяных промыслов или нефтеперерабатывающего завода. Промежуточного станции, предназначенные для дополнительного подъема давления жидкости, располагают по длине трубопровода, по возможности на равных расстояниях с учетом равномерного распределения давления по всем станциям трубопровода С экономической точки зрения промежуточные станции стремятся размещать возможно ближе к населенным пунктам, железным и шоссейным дорогам, источникам электроснабжения и водоснабжения, а головные станции – на площадках нефтеперерабатывающих заводов и установок подготовки нефти, а также вблизи резервуарных парков с использованием их объема.

В состав производственно-технологических сооружений перекачивающих станций, кроме собственно перекачивающих насосных /основной и подпорной/ входят: резервуарных парк /для головных и наливных станций/, устройство для пуска скребков или разделителей, емкости для приема жидкости из предохранительных систем защиты. На конечных /наливных/ станциях или на промежуточных сооружают соответствующие железнодорожные наливные устройства /эстакады/.

Кроме технологических  сооружений на площадках размещают  производственно-вспомогательные объекты водоснабжения, канализации и электроснабжения, также административно-хозяйственные постройки.

Принцип  действия  насосной  станции   следующий.   Продукция,   подлежащая перекачке, принимается в резервуара, откуда через теплообменники /или минуя  их/ направляется на прием насосов, а затем в магистральная трубопровод. Работа насосных станций полностью автоматизирована и телемеханизирована.

На нефтяных месторождениях для перекачки нефти и нефтяных эмульсий применяются в основном центробежные и поршневые насосы.

В центробежных насосах движение жидкости происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении жидкости лопатками рабочего колеса. Рабочее колесо с лопатками, насажанное на вал, вращается внутри корпуса, Жидкость, поступающая к центру колеса по всасывающему патрубку, вращается вместе с колесом, отбрасывается центробежной силой к периферии и выходит через нагнетательный патрубок.

Центробежные насосы делятся на одноколесные /одноступенчатые/ и многоколесные /многоступенчатые/.В  многоступенчатые насосах каждая предыдущая ступень работает на прием последующей, за счет чего увеличивается об они напор насоса.

Основными технологическими характеристиками центробежного насоса являются развиваемый напор, подача, мощность на валу насоса, К.П.Д. насоса, число оборотов и допустимая высота всасывания.

Подачей насоса называется количество жидкости, подаваемой насосом  в единицу времени. Она измеряется в литрах в секунду /л/с/ или в  кубических метрах в час /м³/ч/.

Мощность на валу насоса, т.е. мощность, передаваемая двигателем насосу измеряется в кВт.

В нефтяной промышленности применяется в основном центробежные насосы одно- и многоступенчатые , секционные типа НД и ПК.

Если для обеспечения  необходимой подачи или создании потребного запора одного насоса недостаточно, применяют параллельные или последовательное соединение насосов. Параллельная работа нескольких центробежных насосов, откачивающих нефть в один трубопровод, практикуется очень широко.

Обвязка насоса трубопроводами восполняется на фланцевых соединениях, позволяющих быстро разбирать ее в случае необходимости. Перед всасывающим и нагнетательным патрубками устанавливаются задвижки. Если прием жидкости находится ниже оси насоса, то для удержания жидкости во всасывающее трубопроводе после остановки насоса на конце трубопровода необходимо установить обратный клапан. На всасывающем трубопроводе устанавливается фильтр из сетки, не допускающий попадания в полость насоса механических примесей.

На нагнетательной линии  должен быть установлен обратный клапан, который обеспечивает автоматический запуск и работу насосов. Или отсутствии обратного клапана пуск центробежного насоса и его остановка могут проводиться только вручную при постоянного наблюдении оператора за процессом откачки, так как, например, при аварийном отключении электродвигателя жидкость из напорного коллектора будет свободно перетекать через насос обратно в емкость, откуда проводилась откачка.

Центробежные насосы имеют следующие преимущества: малые  габариты, относительно небольшая стоимость, отсутствие клапанов и деталей: с возвратно-поступательным движением, возможность прямого присоединения к быстроходным двигателям, плавное изменение подачи насоса с изменением гидравлического сопротивления трубы, возможность пуска насоса при закрытой задвижке на нагнетательной линии без угрозы порыва задвижки или трубопровода, возможность перекачки нефти, содержащих механические примеси, простота автоматизации насосных станций, оборудованных центробежными насосами.

Таблица 1 - Основные технические  данные центробежных насосов