Рынок углеводородов не только играет важнейшую роль в экономике, но и определяет основные принципы мировой политики. Зачастую именно энергоносители дают толчок к развитию целых регионов и направлений бизнеса. В нашем проекте «ТЭК 360» мы рассмотрим ключевые тренды отрасли, перспективы ее развития, влияние на другие сферы экономик.
Тема
месяца
Будущее трубопроводного транспорта

Завтрашний день уже здесь: необычные технологии и материалы

Мы привыкли, что по магистральным трубопроводам идет газ или нефть. В городах по трубам идет еще вода. Но на самом деле возможности трубопроводного транспорта этими веществами не ограничиваются. И его развитие в XXI веке зависит в том числе от того, что он сможет перевозить еще и каким образом.

Каждый день средства массовой информации упоминают газопроводы и нефтепроводы. Такая специализация трубопроводных систем связана с физическими и химическими свойствами перевозимых веществ. Кроме этого на некоторых месторождениях существуют многофазные трубопроводы, по которым идет удивительная смесь воды, нефтяных газов, таких как пропан и бутан, легкий метан и собственно жидкое вещество, которое мы называем нефтью. 

До того момента, когда произойдет сепарация этих веществ, необходимы трубопроводные системы, которые могут транспортировать и перекачивать этот коктейль. Это весьма сложная инженерная задача, решение которой необходимо в первую очередь там, где разрабатываются сложные месторождения. Можно прогнозировать, что с ростом добычи углеводородов в сложных условиях, например в сланцевых толщах, потребуется все больше аппаратуры для работы с такими смесями. 

Кроме газо- и нефтепроводов существуют еще и продуктопроводы. Это название само говорит, что по трубам идет какое-то особое вещество, которое прошло переработку, то есть «продукт». Это может быть бензин, дизельное топливо, а может и нечто более редкое — например этан, пропан-бутан, водород, аммиак, азот. Такие продукты предъявляют к трубопроводам повышенные требования по части коррозионной устойчивости и герметичности. В частности, есть проекты строительства в России гелиепровода, но гелий — газ с феноменальной способностью к утечке. Поэтому такой трубопровод будет совершенно особым сооружением по качеству.

Впрочем, требования будут неминуемо расти и к трубам газопроводов и нефтепроводов. Например, считается, что газификация транспорта может стимулировать развитие специализированных трубопроводов для перекачки сжиженного природного газа (метана), которые должны будут отличаться высокой прочностью при сверхнизких температурах (около минус 162 градусов). Есть проекты перекачки природного газа, охлажденного лишь до минус 75 градусов, так как такой газ плотнее и его выгоднее перекачивать. 

В свою очередь могут стать все более востребованными нефтепроводы, по которым будет транспортироваться нефть высокой температуры — около 50 градусов. Подогреваемые трубопроводы открывают больше возможностей для транспортировки тяжелой нефти, что расширит возможности для эксплуатации соответствующих месторождений. 

Но есть и другие возможности для трубопроводов — они могут быть транспортом для твердых, но хорошо измельченных веществ. Работу гидротранспорта песка многие могли увидеть на берегах рек во время проведения дноуглубительных работ. Но современный гидротранспорт не ограничивается пределами порта или строительной площадки. Он уже более полувека используется и на достаточно больших расстояниях, особенно там, где мы отправляем груз в одном направлении, откуда нет возвратного потока товаров, и обычный транспорт был бы обречен идти порожняком. 

Например, если вы везете уголь к электростанции, то ваши самосвалы не смогут забрать потом в свой кузов электричество. Там, где существует обратный порожний пробег для любого иного транспорта, трубопровод становится лучшим решением.

Задача на первый взгляд проста — надо измельчить полезную породу, смешать с водой, добавить немного веществ, которые не дадут частицам измельченного вещества слипаться в воде в большие комки, и отправить в путь. Длина таких трубопроводов (их еще называют пульпопроводами) может измеряться сотнями километров. В США в 1970 году был построен углепровод между штатами Невада и Аризона длиной почти 440 километров. По нему поставлялся измельченный уголь от месторождения к тепловой электростанции. 

В Бразилии действуют трубопроводы, осуществляющие гидротранспорт железного концентрата на расстояние в 400 км и фосфатов на 120 км. В Аргентине работает пульпопровод с медного месторождения до обогатительной фабрики длиной в 316 км. 

Самым длинным сооружением такого типа для транспортировки твердого продукта мог стать канадо-американский трубопровод длиной более 2000 километров, по которому планировалось перекачивать поташ (карбонат калия) в виде капсул в потоке нефти. Однако проект уперся в технические проблемы разделения твердой и жидкой субстанций, что сделало его экономически нерентабельным. Но сама идея «остается в запасе» — при изменении экономической ситуации она вновь может быть реанимирована. 

Проблема разделения вещества-носителя (вода, газ или нефть) и продукта была оригинальным способом решена в СССР, когда в 1989 году был запущен в опытную эксплуатацию трубопровод Белово — Новосибирск длиной 260 км. Уголь там превращался на месторождении в водно-угольную суспензию, которая содержала до 70% угля и шла непосредственно в топки котлов электростанции. Этот проект позволил разгрузить значительный участок Западно-Сибирской железной дороги. 

Однако спустя несколько лет проект был прекращен по причине падения цен на нефть. Тем не менее, сейчас трудно предсказать будущее тепловых электростанций, которые могут сжигать водоугольную смесь. Период низких цен на нефть и газ может вновь смениться подорожанием, и тогда так называемое водоугольное топливо опять станет востребовано, равно и как специальные пульпопроводы для его транспортировки. 

Трубопроводный транспорт может стать решением проблемы перемещения огромных масс отходов. В пневмоварианте он может быть востребован для транспортировки сыпучих сухих продуктов, таких как зерно. Особый интерес представляет технология транспортировки грузов в гибких контейнерах — в этом случае было бы возможно перевозить достаточно крупные предметы. Инженеры постоянно экспериментируют с различными грузами и надеются, что в ближайшие десятилетия слово «трубопровод» не будет связано только с газом и нефтью. Транспортировка воды по магистральным трубопроводам уже осуществляется в мире, и нет сомнений, что объемы перебрасываемой питьевой воды будут только расти. 

Желая предвосхитить возможные сценарии грядущих событий, ученые и инженеры разрабатывают различные варианты развития трубопроводного транспорта. Какие из них получат развитие, а какие нет, сейчас трудно сказать, но в целом ясно, что у трубопроводного транспорта большое будущее.