Выбор диаметра трубопровода сродни выбору транспорта для перевозки груза. Это поиск компромисса между желанием переместить больше груза за единицу времени и себестоимостью такой работы. Нужно учитывать также полный объем имеющегося груза и его добываемое количество.
Чем меньше диаметр трубы, тем дешевле она стоит, так как на нее уходит меньше металла и изолирующих материалов. Ее легче прокладывать. В итоге трубопровод меньшего диаметра обходится дешевле, чем трубопровод значительно большего диаметра.
Вместе с тем прокачка различных жидкостей, и прежде всего нефти вязких сортов через трубы малого диаметра, – бывает вообще невозможна, либо требует больших энергозатрат. Таким образом, при проектировании трубопровода встаёт важный вопрос определения его оптимального диаметра.
Одним из важнейших факторов, влияющих на поведение жидкости в трубе, является трение между самим потоком жидкости и стенками трубы. Существует также трение внутри самого перекачиваемого вещества, именуемое вязкостью. Вязкость жидкости, в данном случае нефти, уменьшается с увеличением температуры.
Если посмотреть на поперечное сечение трубы, то видно, что длина окружности внутренней стенки трубы при увеличении диаметра в два раза так же увеличивается в два раза. Но, площадь сечения трубы, по которой движется нефть, увеличивается при этом в четыре раза. Таким образом, увеличивая диаметр трубы, мы улучшаем соотношение между всем объемом перекачиваемой нефти и объемом нефти, который непосредственно трётся о ее стенки. Это повышает эффективность ее перекачки. Кроме этого, в трубе большого диаметра подогретая нефть медленнее остывает.
В ряде случаев используют параллельные трубопроводы. В этом случае нет выигрыша в экономии на трубах, их монтаже и прокачке продукта, но иногда у оператора может не быть другого выхода. Кроме этого, есть мнение, что это более безопасный способ транспортировки продукта, так как в случае аварии будет меньшее загрязнение окружающей среды и не произойдёт полного прекращения транспорта продукта.
Вместе с тем необходимо учитывать, что чем длиннее участок нефтепровода между насосными станциями, тем требуется создать в нем больший перепад давления, для обеспечения приемлемой скорости перекачки. Поэтому при выборе трубопровода меньшего диаметра приходится учитывать увеличение затрат на саму перекачку нефти. Вместе с тем, будет отмечаться экономия при закупке труб и монтажных работ. Такое решение оправдано, если постоянный объем транспортируемой жидкости относительно невелик.
Трубы большего диаметра, которые могут выдержать высокое давление, изготавливаются из высокопрочных сталей и стоят дороже. Дороже обойдется и монтаж трубопровода, а так же его обслуживание. Но эти затраты будут компенсированы за счёт объема поставляемой продукции.
Таким образом, выбор оптимального диаметра нефтепровода является результатом учета целого ряда различных факторов. На стадии проектирования специалисты учитывают самые разнообразные факторы, которые в итоге и позволяют прийти к правильному решению. Разнообразие сортаментов труб демонстрирует гибкость подхода проектировщиков к данному вопросу, их поиск лучшего из лучших вариантов, который бы удовлетворял как требованиям безопасности, так и экономической эффективности проекта.