パイプライン

パイプラインは、液体やガスを長距離輸送するためのパイプシステムで、通常は消費市場まで輸送されます。2014年の最新データによると、世界120か国に合計2,175,000マイル（3,500,000 km）弱のパイプラインが敷設されています。^[1]米国が65％、ロシアが8％、カナダが3％で、パイプライン全体の76％がこの3か国に集中しています。^[1]パイプラインによる汚染の主な原因は、腐食と漏れです。^[2]

パイプライン・アンド・ガス・ジャーナルの全世界調査によると、118,623マイル（190,905 km）のパイプラインが計画中または建設中である。このうち、88,976マイル（143,193 km）は計画および設計段階のプロジェクトであり、29,647マイル（47,712 km）は建設のさまざまな段階にあるパイプラインである。パイプラインでは液体とガスが輸送され、化学的に安定した物質であれば何でもパイプラインで送ることができる。^[3]

パイプラインは、原油や精製石油、燃料（石油、天然ガス、バイオ燃料など）、および下水、スラリー、水、ビール、温水、蒸気などのその他の流体を短距離輸送するために存在し、さらには吸引圧を発生させて有用な作業や固形物の輸送を可能にする空気圧システムもあります。 ^{[4]パイプラインは、}飲料水や灌漑用の水を丘を越えて長距離輸送する必要がある場合や、蒸発、汚染、環境への影響を考慮して運河や水路が適していない場合に便利です。

石油パイプラインは、通常地中に埋設された鋼鉄またはプラスチックの管でできています。石油は、パイプライン沿いのポンプステーションによってパイプライン内を移動します。天然ガス（および同様の気体燃料）は、天然ガス液体（NGL）と呼ばれる液体に加圧されます。 ^[5]天然ガスパイプラインは炭素鋼で作られています。水素パイプライン輸送は、パイプを介した水素の輸送です。パイプラインは、道路や鉄道に比べて最も安全な輸送方法の1つであるため、戦争では、パイプラインが軍事攻撃の標的となることがよくあります。^[6]

最初の原油パイプラインがいつ建設されたかはよく記録されている。パイプライン輸送の発展の功績は、1860年代にペンシルバニア州の油田からオイルクリークの鉄道駅まで6マイル（9.7 km）の線路に2インチ（51 mm）の錬鉄製パイプラインを最初に建設した石油輸送協会に疑いの余地はない。パイプラインは一般に、大量の石油、精製石油製品、天然ガスを陸上で輸送する最も経済的な方法である。たとえば、2014年には、原油のパイプライン輸送は1バレルあたり約5ドルだったが、鉄道輸送は1バレルあたり約10～15ドルだった。^[7]トラック輸送は、必要な労働力が増えるためコストがさらに高くなる。完成したパイプラインでの雇用は「トラック輸送業界全体の1％に過ぎない」。^[8]

米国では、原油と石油製品の70％がパイプラインで輸送されています。（23％は船、4％はトラック、3％は鉄道）カナダでは、天然ガスと石油製品の97％がパイプラインで輸送されています。^[7]

天然ガス（および同様のガス燃料）は、軽く加圧されて液体になり、天然ガス液体（NGL）と呼ばれます。油田には小規模な NGL 処理施設を設置できるため、125 ポンド/平方インチ（860 kPa）の軽い圧力下にあるブタンとプロパンの液体は、鉄道、トラック、パイプラインで輸送できます。プロパンは、油田の燃料として、石油掘削業者が使用するさまざまな施設や、油田で使用される機器やトラックを加熱するために使用できます。例：プロパンは、温度に応じて多少異なりますが、100 psi の軽い圧力下でガスから液体に変換され、小売店で 125 psi（860 kPa）未満で車やトラックに注入されます。パイプラインと鉄道車両では、その約 2 倍の圧力である 250 psi（1,700 kPa）で注入します。

何千もの天然ガス処理プラントが油田内またはその付近にあるため、プロパンを市場に出荷する距離ははるかに短くなっています。ノースダコタ、モンタナ、マニトバ、サスカチュワンのガス田にあるバッケン盆地の石油会社の多くは、油田内で NGL を分離し、掘削業者がプロパンを小規模な卸売業者に直接販売できるようにしています。これにより、大規模な精製所がプロパンやブタンの製品と価格を管理する必要がなくなります。

北米で最近運用が開始された主要パイプラインは、ナイアガラ地域の橋を北上するトランスカナダ天然ガスパイプラインです。このガスパイプラインは、ペンシルバニア州からのマーセラスシェールガスと、その他のメタンまたは天然ガス源をカナダのオンタリオ州に輸送します。2012年秋に運用が開始され、オンタリオ州で使用される天然ガスの16%を供給しています。^{[引用が必要]}

この新たな米国産天然ガスは、これまでカナダ西部のアルバータ州とマニトバ州からオンタリオ州に輸送されていた天然ガスに取って代わるもので、ガス源から消費者までの距離が大幅に短くなるため、政府規制のパイプライン輸送料金が下がる。遅延や米国政府の規制を避けるため、ノースダコタ州の多くの中小および大規模石油生産者は、石油を西から東に輸送するカナダの石油パイプラインと合流するため、北にカナダまで石油パイプラインを敷設することを決定した。これにより、バッケン盆地とスリーフォークスの石油生産者は、米国内の卸売市場1つに制限されなくなるため、石油の交渉価格を高くすることができる。ノースダコタ州最大の油田地帯であるウィリストンから、カナダと米国の国境およびマニトバ州までの距離は、わずか約85マイル（137キロメートル）である。投資信託と合弁事業は、新たな石油・ガスパイプラインへの最大の投資家である。 2012年秋、米国はヨーロッパへのプロパン（LPG）の輸出を開始した。ヨーロッパの卸売価格は北米よりもはるかに高いためである。さらに、現在ノースダコタ州からイリノイ州までダコタ・アクセス・パイプラインとして知られるパイプラインが建設中である。^[9]

北米のパイプラインがさらに建設されるにつれて、米国の3つの海岸すべてでLNG、プロパン、ブタン、その他の天然ガス製品の輸出がさらに増加し​​ています。参考までに、ノースダコタ州バッケン地域の石油生産量は、2007年から2015年の間に600％増加しました。^[10]ノースダコタ州の石油会社は、大量の石油をタンカー鉄道車両で輸送しています。これは、石油を最も良い価格の市場に送ることができるためです。また、鉄道車両を使用すれば、混雑した石油パイプラインを回避して別のパイプラインに石油を移動させ、石油をより早く市場に送ったり、混雑していない別の石油精製所に送ったりすることができます。ただし、パイプラインは量で輸送するより安価な手段です。

カナダのエンブリッジは、東から西へ向かう石油パイプライン（ライン9）を逆方向に拡張し、カナダ西部のビチューメン石油を東に輸送する申請を行っている。^[11]現在定格25万バレル/日のパイプラインから、100万～130万バレル/日に拡張される予定。2014年初頭までに、オンタリオ州、ミシガン州、オハイオ州、ペンシルベニア州、ケベック州、ニューヨーク州の製油所に西部の石油を輸送する。ニューブランズウィック州もこのカナダ西部の原油の一部を精製し、深海石油ULCC積出港から原油と精製油の一部をヨーロッパに輸出する予定である。

パイプラインは海中に建設することもできますが、そのプロセスは経済的にも技術的にも要求が厳しいため、海上の石油の大部分はタンカー船で輸送されています。同様に、天然ガスをLNGの形で輸送する方が経済的に実現可能な場合が多いですが、LNGとパイプラインの損益分岐点は天然ガスの量と輸送距離によって異なります。^[12]

石油・ガスパイプライン建設の市場規模は、2008年の景気後退以前には驚異的な成長を遂げました。2009年に停滞した後、エネルギー生産の増加に伴い、パイプラインの拡張と更新の需要が翌年に増加しました。^[13] 2012年までに、北米のパイプラインの約32,000マイル（51,500 km）が計画中または建設中でした。^[14]パイプラインが制約されている場合、追加のパイプライン製品輸送オプションには、抵抗低減剤の使用、または製品をトラックや鉄道で輸送することが含まれます。

石油パイプラインは、通常、内径が4～48インチ（100～1,220 mm）の鋼管またはプラスチック管で作られています。ほとんどのパイプラインは、通常、約3～6フィート（0.91～1.83 m）の深さに埋設されています。パイプを衝撃、摩耗、腐食から保護するために、さまざまな方法が使用されています。これには、木製のラギング（木製のスラット）、コンクリートコーティング、ロックシールド、高密度ポリエチレン、輸入砂のパディング、犠牲カソード、パディングマシンが含まれます。^[15]

原油にはさまざまな量のパラフィンワックスが含まれており、寒冷な気候ではパイプライン内にワックスが蓄積することがあります。これらのパイプラインは、多くの場合、ピギングを使用して検査および清掃されます。ピギングとは、「ピグ」と呼ばれる装置を使用してパイプラインのさまざまなメンテナンス作業を実行する方法です。この装置は、「スクレーパー」または「ゴーデビル」とも呼ばれます。「スマートピッグ」（「インテリジェント」または「インテリジェンス」ピッグとも呼ばれる）は、腐食、ひび割れ、その他の機械的損傷によるへこみ、金属損失など、パイプの異常を検出するために使用されます。^[16]これらの装置はピグランチャーステーションから発射され、パイプラインを通って下流の他のステーションで受け取られ、ライン内に蓄積したワックス堆積物や物質を清掃するか、ラインの状態を検査して記録します。

天然ガスの場合、パイプラインは炭素鋼で作られており、パイプラインの種類に応じて直径 2 ～ 60 インチ (51 ～ 1,524 mm) のサイズが異なります。ガスは圧縮ステーションで加圧され、規制当局によって要求された場合に メルカプタン臭剤と混合されない限り無臭です。

主要なアンモニアパイプラインは、ロシアのトリアッティアゾット施設と黒海の輸出港オデッサを結ぶウクライナの トランスアミアクラインです。

ブラジルではエタノールの輸送にパイプラインが使用されており、ブラジルと米国ではいくつかのエタノールパイプラインプロジェクトがあります。^[17]パイプラインによるエタノールの輸送に関連する主な問題は、腐食性とパイプライン内の水や不純物を吸収する傾向であり、これは石油や天然ガスの問題ではありません。^{[17] [18]}不十分な量と費用対効果は、エタノールパイプラインの建設を制限する他の考慮事項です。^{[18] [19]}

米国では、パイプラインで輸送されるエタノールの量はごくわずかです。エタノールのほとんどは鉄道で輸送され、主な代替手段はトラックやはしけです。パイプラインでエタノールを輸送するのが最も望ましい選択肢ですが、エタノールは水や溶剤に親和性があるため、専用のパイプラインを使用するか、既存のパイプラインを大幅に清掃する必要があります。

スラリーパイプラインは、鉱山から石炭や鉱石を輸送するのに使用されることがある。輸送される物質は、パイプラインに導入される前に水とよく混合され、末端では物質を乾燥させなければならない。一例として、ミナスリオ鉱山（年間2,650万トンを生産）からブラジルのアスー港まで鉄鉱石を輸送する計画の525キロメートル（326マイル）のスラリーパイプラインがある。 ^[20]既存の例としては、オーストラリアのタスマニアにある85キロメートル（53マイル）のサベージ川スラリーパイプラインがあり、1967年に建設された当時はおそらく世界初のパイプラインであった。このパイプラインには、サベージ川から167メートル（548フィート）上方に366メートル（1,201フィート）の橋梁スパンが含まれている。^{[21] [22]}

水素パイプライン輸送は、水素インフラの一部としてパイプを通じて水素を輸送するものである。水素パイプライン輸送は、水素製造地点または水素配送地点と需要地点とを接続するために使用され、輸送コストはCNGと同程度であり、^[23]技術は実証されている。^[24]水素のほとんどは需要地で生産され、50～100マイル（160 km）ごとに工業生産施設が設置されている。^[25] 1938年に敷設されたライン＝ルール間の240キロメートル（150 mi）の水素パイプラインは現在も稼働している。^[26] 2004年現在、米国には900マイル（1,400 km）、ヨーロッパには930マイル（1,500 km）の低圧水素パイプラインがある。 ^[update]

2000年前、古代ローマ人は高地から水を輸送するために大型の水道橋を利用した。水道橋は段階的に建設され、重力で水が目的地まで押し流される仕組みだった。ヨーロッパやその他の地域では数百の水道橋が建設され、製粉所とともにローマ帝国の生命線と考えられていた。古代中国人も公共事業に水路や配管システムを利用した。漢代の有名な宮廷宦官 張容（189年没）はかつて技師の毗然に首都洛陽郊外に四角いパレットのチェーンポンプを建設するよう命じた。^[27]これらのチェーンポンプは首都の皇宮や居住区に供給され、チェーンポンプで汲み上げた水は石器製の配管システムで運ばれた。^{[27] [28]}

パイプラインは、飲料水や灌漑用の水を丘を越えて長距離輸送する必要がある場合や、蒸発、汚染、環境への影響 を考慮して運河や水路が適さない場合に便利です。

1903年に完成した西オーストラリア州のゴールドフィールズ給水計画は、750mm（30インチ）のパイプを使用して全長530km（330マイル）に及び、当時最大の給水計画であった。^{[29] [30]}

南オーストラリア州の重要な水道管の例としては、モーガン・ワイアラ・パイプライン（1944年完成）とマナム・アデレード・パイプライン（1955年完成）があり、どちらもスノーウィー・マウンテンズ計画の一部である。^[31]

カリフォルニア州ロサンゼルスには、オーエンズバレー水道橋（1913 年完成）と第 2 ロサンゼルス水道橋（1970 年完成）の2 つの水道橋があり、これらにもパイプラインが広く使用されています。

リビアの大人工河は、トリポリ、ベンガジ、シルト、その他リビアのいくつかの都市に毎日368万立方メートル（481万立方ヤード）の水を供給している。パイプラインは2800キロメートル（1700マイル）以上の長さがあり、地下500メートル（1600フィート）以上の帯水層から汲み上げた井戸に接続されている。^[32]

地域暖房または遠隔暖房システムは、加熱された水、加圧された温水、または時には蒸気を顧客に輸送する断熱された供給パイプと戻りパイプのネットワークで構成されています。蒸気は最も高温であり、その高温により工業プロセスで使用できますが、熱損失が大きいため、製造および輸送の効率が低くなります。熱伝達油は、経済的および環境上の理由から一般的に使用されません。ノルウェーの地域暖房ネットワークに見られるように、配給による熱エネルギーの年間損失は通常約10％です。^[34]

地域暖房パイプラインは、例外もありますが、通常は地下に設置されます。システム内には、ピーク負荷需要を平準化するために蓄熱装置を設置することができます。熱は、熱変電所の熱交換器を通じて住宅のセントラルヒーティングに伝達され、どちらのシステムでも流体が混ざることはありません。

ドイツ、ゲルゼンキルヒェンにある主要サッカー競技場、フェルティンス・アレーナのバーは、長さ5キロメートルのビールパイプラインで相互に結ばれている。デンマークのランデルス市では、いわゆるトールビールパイプラインが運用されていた。もともと銅管が醸造所から直接伸びていたが、1990年代に醸造所が市外に移転した際に、トールビールはそれを巨大なタンクに置き換えた。

2016年9月、ベルギーのブルージュで、市内のトラックの交通量を減らすために3キロメートルのビールパイプラインが完成しました。 ^[35]

オーストリアのハルシュタット村は塩の採掘の長い歴史で知られ、1595年に遡る「世界最古の産業用パイプライン」があると主張している。^{[36]このパイプラインは、ハルシュタットから}エーベン湖まで40キロメートル（25マイル）の塩水を輸送するために、13,000本の木の幹をくり抜いて建設された。^[37]

1978年から1994年にかけて、オランダ領アメランド島と本土のホルヴェルト島を結ぶ全長15kmの牛乳パイプラインが敷設され、そのうち8kmはワッデン海の海底にあった。毎日、島で生産された牛乳3万リットルが本土に運ばれ、加工されていた。1994年にパイプラインは廃止された。^[38]

場所によっては、パイプラインは小海、海峡、河川などの水域を横断しなければならない場合があります。^[39]多くの場合、パイプラインは完全に海底にあります。これらのパイプラインは「海洋」パイプライン（「海底」または「オフショア」パイプラインとも呼ばれます）と呼ばれます。主に石油やガスの輸送に使用されますが、水の輸送も重要です。^[39]オフショアプロジェクトでは、「フローライン」とパイプラインが区別されます。^{[39] [40] [41]}前者は、特定の開発フィールド内の海底の坑口、マニホールド、プラットフォームを接続するために使用されるという意味で、フィールド内パイプラインです。後者は「輸出パイプライン」と呼ばれることもあり、資源を陸上に運ぶために使用されます。^{[40]海洋パイプラインの建設とメンテナンスには、主に波と流れの力学、およびその他の}地質災害のために、陸上とは異なるロジスティックスの課題が伴います。ナイジェリアでは石油パイプラインが泥棒に盗まれ、2022年にはロシア・ウクライナ戦争中に海底天然ガスパイプライン「ノルドストリームI」と「ノルドストリームII」が爆破された。

一般に、パイプラインは目的に応じて 3 つのカテゴリに分類できます。

パイプラインの収集

複数の近隣の油井から原油や天然ガスを処理場や加工施設に運ぶ目的で、複雑なネットワークを形成する、相互接続された小規模パイプラインのグループ。このグループのパイプラインは通常、数百メートルと短く、直径も小さいです。深海の生産プラットフォームから製品を収集するための海底パイプラインも、集積システムと見なされます。

輸送パイプライン

主に大口径の長いパイプで、都市、国、大陸間で製品（石油、ガス、精製製品）を輸送します。これらの輸送ネットワークには、ガスラインの複数のコンプレッサーステーションや、原油および多品種パイプラインのポンプステーションが含まれます。

配送パイプライン

複数の小径の相互接続されたパイプラインで構成され、製品を最終消費者に届けるために使用されます。下流の家庭や企業にガスを分配するための供給ライン。製品をタンクや貯蔵施設に分配するためのターミナルのパイプラインは、このグループに含まれます。

パイプラインを建設する場合、建設プロジェクトには、パイプラインを敷設し、ポンプ/コンプレッサーステーションを建設するための土木工事だけでなく、遠隔操作をサポートする現場機器の設置に関連するすべての作業も含まれる必要があります。

パイプラインは、「通行権」と呼ばれるものに沿って敷設されます。パイプラインは一般に、次の段階を経て開発および建設されます。

1. 市場の関心を判断するためのオープンシーズン: 潜在的顧客には、新しいパイプラインの容量権の一部にサインアップする機会が与えられます。
2. 土地収用（収用権）を含むルート（通行権）の選択
3. パイプライン設計: パイプライン プロジェクトには、新しいパイプラインの建設、既存のパイプラインの燃料タイプの変更、現在のパイプライン ルートの施設の改善など、さまざまな形式があります。
4. 承認の取得: 設計が確定し、最初のパイプライン顧客が容量の一部を購入したら、プロジェクトは関連する規制当局の承認を得る必要があります。
5. ルートの調査
6. ルートのクリア
7. 溝掘り – 主要ルートおよび横断部（道路、鉄道、その他のパイプなど）
8. パイプの取り付け
9. バルブ、交差点等の設置
10. パイプと溝を覆う
11. 試験：建設が完了すると、新しいパイプラインは構造的完全性を確認するための試験を受ける。これには静水圧試験やラインパッキングが含まれる場合がある。^[42]

ロシアには後方部隊の一部として「パイプライン部隊」があり、パイプラインの建設と修理の訓練を受けている。ロシアはパイプライン部隊を持つ唯一の国である。^[43]

米国政府は、主にEPA、FERCなどを通じて、提案されたパイプラインプロジェクトを、水質浄化法、国家環境政策法、その他の法律、場合によっては地方自治体の法律に準拠するように審査しています。^{[44] [45]}バイデン政権は、各州と部族グループが提案されたプロジェクトを評価し、場合によっては阻止することを認めようとしています。^[46]

フィールド デバイスは、計装、データ収集ユニット、通信システムです。フィールド計装には、流量、圧力、温度のゲージ/トランスミッター、および必要な関連データを測定するためのその他のデバイスが含まれます。これらの計器は、注入ステーションまたは配送ステーション、ポンプ ステーション (液体パイプライン) またはコンプレッサー ステーション (ガス パイプライン)、ブロック バルブ ステーションなど、パイプラインの特定の場所に設置されます。

これらのフィールド機器によって測定された情報は、ローカルのリモート端末ユニット(RTU) に収集され、衛星チャネル、マイクロ波リンク、携帯電話接続などの通信システムを使用して、フィールド データがリアルタイムで中央の場所に転送されます。

パイプラインは、通常「メイン コントロール ルーム」と呼ばれる場所からリモートで制御および操作されます。このセンターでは、現場測定に関連するすべてのデータが 1 つの中央データベースに統合されます。データは、パイプライン沿いの複数の RTU から受信されます。パイプライン沿いのすべてのステーションに RTU が設置されているのが一般的です。

メイン制御室のSCADAシステムは、すべての現場データを受信し、一連の画面またはヒューマン マシン インターフェイスを通じてパイプライン オペレータに提示して、パイプラインの動作状況を表示します。オペレータは、ラインの水圧状態を監視し、SCADA システムを介して操作コマンド (バルブの開閉、コンプレッサーまたはポンプのオン/オフ、設定値の変更など) を現場に送信できます。

これらの資産の運用を最適化し、安全にするために、一部のパイプライン会社は、SCADA システム上にインストールされるソフトウェア ツールである「高度なパイプライン アプリケーション」を使用しています。このツールは、漏れ検出、漏れ箇所の特定、バッチ追跡 (液体ライン)、ピグ追跡、組成追跡、予測モデリング、先読みモデリング、およびオペレーターのトレーニングを実行する拡張機能を提供します。

パイプライン ネットワークは、製品をある場所から別の場所へ移動するために連携して動作する複数の機器で構成されています。パイプライン システムの主な要素は次のとおりです。

初期注入ステーション

「供給」または「入口」ステーションとも呼ばれるこのステーションは、製品がラインに注入されるシステムの始まりです。通常、これらの場所には、貯蔵施設、ポンプ、またはコンプレッサーが設置されています。

コンプレッサー/ポンプステーション

液体パイプライン用のポンプとガスパイプライン用のコンプレッサーは、パイプラインを通じて製品を移動させるためにラインに沿って配置されます。これらのステーションの位置は、地形、輸送される製品の種類、またはネットワークの運用条件によって決まります。

部分配達ステーション

「中間ステーション」とも呼ばれるこれらの施設により、パイプライン事業者は輸送される製品の一部を配送することができます。

ブロックバルブステーション

これらはパイプラインの第一線をなす保護です。これらのバルブを使用すると、オペレーターはメンテナンス作業のためにラインの任意のセグメントを隔離したり、破裂や漏れを隔離したりできます。ブロック バルブ ステーションは、パイプラインの種類に応じて、通常 20 ～ 30 マイル (48 km) ごとに配置されます。これは設計ルールではありませんが、液体パイプラインでは非常に一般的な方法です。これらのステーションの位置は、輸送される製品の性質、パイプラインの軌道、および/またはラインの運用条件によってのみ決まります。

レギュレーターステーション

これは特殊なタイプのバルブ ステーションで、オペレーターはここでラインから圧力の一部を解放できます。レギュレーターは通常、ピークの下り坂側に配置されます。

最終配達ステーション

「アウトレット」ステーションまたはターミナルとも呼ばれ、製品が消費者に配送される場所です。液体パイプラインのタンク ターミナル、またはガス パイプラインの配送ネットワークへの接続である場合があります。

石油とガスのパイプラインは、ほぼすべての国にとって経済発展の重要な資産であるため、政府の規制または国内政策により、資産の安全性、およびパイプラインが通る場所の住民と環境の安全性を確保することが求められています。

パイプライン会社は、政府の規制、環境的制約、社会的状況に直面しています。政府の規制では、オペレーションを実行するための最小限のスタッフ、オペレーターのトレーニング要件、パイプライン施設、オペレーションの安全性を確保するために必要なテクノロジーとアプリケーションが定義される場合があります。たとえば、ワシントン州では、パイプライン オペレーターは、15 分以内に最大流量の 8 パーセントの漏れを検出して位置を特定できることが義務付けられています。社会的要因もパイプラインの運用に影響します。パイプライン会社にとって、製品の盗難も問題になることがあります。この場合、検出レベルは最大流量の 2 パーセント未満で、位置の精度が求められます。

パイプラインを監視するために、物理的にラインを歩くことから衛星監視まで、さまざまな技術と戦略が実装されてきました。パイプラインを偶発的な漏れから保護するための最も一般的な技術は、計算パイプライン監視 (CPM) です。CPM は、圧力、流量、温度に関連する現場の情報を取得して、輸送される製品の水力学的挙動を推定します。推定が完了すると、その結果が他の現場参照と比較され、漏れに関連する可能性のある異常または予期しない状況の存在が検出されます。

アメリカ石油協会は、液体パイプラインにおける CPM の性能に関する記事をいくつか公開しています。API の出版物は次のとおりです。

• RAM 1130 – 液体パイプラインの計算パイプライン監視
• API 1149 – パイプライン変数の不確実性とそれが漏れ検出可能性に与える影響

道路や鉄道の下を通るパイプラインは、通常、保護ケーシングで覆われています。このケーシングは、可燃性ガスや腐食性物質の蓄積を防ぎ、漏れを検出するためにケーシング内の空気を採取できるように、大気中に通気されています。ケーシングベントは、地面から突き出たパイプで、ケーシングベントマーカーと呼ばれる警告マーカーとしても機能します。^[47]

パイプラインは一般的に温度変化が少ないため地下に敷設される。パイプラインは通常金属製なので、天候の変化による膨張や収縮を抑えることができる。^{[48]しかし、}パイプライン橋で谷や川を渡らなければならない場合もある。集中暖房システム用のパイプラインは地上または頭上に敷設されることが多い。トランスアラスカパイプラインのように永久凍土地域を通る石油パイプラインは頭上に敷設されることが多い。これは、高温の石油によって凍土が溶けてパイプラインが地中に埋もれてしまうのを防ぐためである。

パイプラインのメンテナンスには、適切な範囲の陰極保護レベルを確認すること、徒歩、陸上車両、船舶、または航空機による建設、浸食、または漏れの監視、および腐食性の物質がパイプラインに運ばれている場合にクリーニングピグを走らせることが含まれます。

米国のパイプラインの保守規則は、連邦規則集(CFR) のセクション、天然ガス パイプラインの場合は 49 CFR 192、石油液体パイプラインの場合は 49 CFR 195 で規定されています。

米国では、石油やガスの輸送に使用される陸上および海上のパイプラインは、パイプラインおよび危険物安全局(PHMSA) によって規制されています。石油やガスの生産に使用される特定の海上パイプラインは、鉱物管理局(MMS) によって規制されています。カナダでは、パイプラインは州の規制当局によって規制されていますが、州境またはカナダと米国の国境を越える場合は、国立エネルギー委員会(NEB) によって規制されています。カナダと米国の政府規制では、埋設された燃料パイプラインを腐食から保護することが義務付けられています。多くの場合、最も経済的な腐食制御方法は、パイプラインコーティングを陰極防食およびパイプラインを監視する技術と組み合わせて使用​​することです。地上では、陰極防食は選択肢ではありません。コーティングが唯一の外部保護です。

主要なエネルギー資源（石油と天然ガス）のパイプラインは、単なる貿易の要素ではありません。地政学や国際安全保障の問題にも関連しており、石油とガスのパイプラインの建設、配置、管理は、国家の利益と行動においてしばしば重要な位置を占めています。パイプライン政治の顕著な例は、2009 年の初めに発生しました。このとき、表面上は価格をめぐるロシアとウクライナの紛争が大きな政治危機につながりました。ロシアの国営ガス会社ガスプロムは、同社とウクライナ政府との交渉が決裂した後、ウクライナへの天然ガスの供給を停止しました。ウクライナへの供給が停止されただけでなく、ウクライナを通過するロシアのガス（南東ヨーロッパへのほぼすべての供給と中央ヨーロッパと西ヨーロッパへの一部の供給を含む）が停止され、燃料としてロシアのガスに大きく依存しているいくつかの国で大きな危機が発生しました。ロシアは、他の大国、特に欧州連合が自国の「近隣諸国」に干渉するのを防ぐための手段としてこの紛争を利用しているとして非難されました。

石油とガスのパイプラインは、中央アジアとコーカサスの政治においても重要な役割を果たしている。

ディルビットの溶媒成分は、通常、ナフサやベンゼンなどの揮発性芳香族化合物で構成されているため、地上流出後には比較的速やかにキャリアが蒸発することが予想され、移動が遅い粘性残留物だけが残るため、タイムリーな介入が可能になると思われる。石油化学蒸気への曝露を最小限に抑える効果的なプロトコルは十分に確立されており、不完全な修復の後に別のキャリアが導入されない限り（たとえば、集中豪雨が続くなど）、パイプラインから流出した石油が帯水層に到達する可能性は低い。

ベンゼンやその他の揮発性有機化合物（総称してBTEX）が地下環境に流入すると、パイプラインの漏洩による脅威が増大します。特に、パイプラインの破損後に雨が降ると、BTEXが溶解してベンゼンが水中で平衡状態になり、その後、混合物が帯水層に浸透します。ベンゼンは多くの健康問題を引き起こす可能性があり、EPAの最大汚染物質レベル（MCL）は飲料水に対して5μg/Lに設定されており、発がん性があります。^[49]十分に研究されていませんが、ベンゼンへの単回曝露イベントは急性発がんに関連しています。^{[50]さらに、家畜、主に牛がベンゼンに曝露すると、}神経毒性、胎児障害、致命的な中毒など、多くの健康問題を引き起こすことが示されています。^[51]

地上パイプラインの表面全体を直接検査して、物質的な破損の有無を調べることができます。溜まった石油は明確で、すぐに見つけられ、修理が必要な場所を示します。遠隔検査の有効性は、監視機器のコスト、センサー間のギャップ、解釈を必要とするデータによって制限されるため、埋設パイプの小さな漏れは検出されないことがあります。

パイプライン開発者は、漏洩に対する効果的な監視を常に優先するわけではありません。埋設パイプは苦情が少なく、極端な周囲温度から遮断され、紫外線から保護され、光劣化にさらされることも少なくなります。埋設パイプは、空中浮遊物、雷雨、竜巻、ハリケーン、雹、酸性雨から隔離されます。営巣中の鳥、発情期の哺乳類、迷い散った散弾から​​も保護されます。埋設パイプは事故による損傷（自動車の衝突など）を受けにくく、破壊者、破壊工作員、テロリストがアクセスしにくくなります。

以前の研究^[52]では、「最悪の暴露シナリオ」は特定の条件に限定できることが示されている。トランスカナダが開発した高度な検出方法とパイプライン遮断SOPに基づくと、短期間に実質的または大規模な放出によって地下水がベンゼンで汚染されるリスクは低い。^[53]検出、遮断、および修復手順により、ベンゼンの溶解と移動が制限される。したがって、ベンゼンへの暴露は、検出限界を下回り、長期間気付かれない漏れに限定される。^[52]漏れ検出は、5秒ごとに圧力と流量を評価するSCADAシステムによって監視される。SCADAシステムで検出できない少量のピンホール漏れ（流量<1.5%）は、蓄積して実質的な流出となる可能性がある。 ^[53]ピンホール漏れは、目視または嗅覚検査、航空調査、または質量バランスの不一致によって検出される。^[53]ピンホール漏れは14日間の検査間隔内に発見されると想定されていますが、積雪や場所（遠隔地、深い場所など）によって検出が遅れる可能性があります。ベンゼンは通常、石油の0.1～1.0％を占めており、環境要因に基づいて揮発性と溶解度が異なります。

パイプラインの漏れ量が SCADA の検出限界内であっても、パイプラインの漏れは、パイプラインのオペレータによってポンプの故障やその他の問題と誤解されることがあります。2010年 7 月 25 日にミシガン州マーシャルで発生したEnbridge Line 6B原油パイプラインの故障は、エドモントンのオペレータによって、そのパイプラインのディルビットの柱状分離が原因であると思われました。カラマズー川沿いの湿地帯での漏れは、発生から 17 時間後に地元のガス会社の従業員によって確認されました。

パイプラインおよび危険物安全局（PHMSA）には、流出件数を推定するための標準的なベースライン事故頻度がありますが、トランスカナダは、パイプラインの設計、運用、安全性の向上に基づいてこれらの仮定を変更しました。 ^[53]これらの調整が正当であるかどうかは議論の余地があります。なぜなら、これらの仮定により、流出推定値がほぼ10分の1に減少したためです。 ^[52]パイプラインはオガララ帯水層の247マイル^[54]、つまりパイプライン全長の14.5％を横断しており、パイプライン全体の50年の寿命の間に11〜91回の流出が予想されることを考えると、^[52]帯水層で約1.6〜13.2回の流出が発生すると予想されます。帯水層での14日間の流出が13.2回と推定されるため、パイプラインの50年の寿命で184日間の潜在的な暴露が発生します。範囲を縮小した最悪の暴露シナリオでは、最大流量の1.5％で14日間ピンホール漏れが発生した場合の量は、189,000バレル、または790万ガロンの石油と推定されています。^[52] PHMSAの事故データベースによると、^[55]過去10年間のすべての流出のうち、10,000バレルを超える流出はわずか0.5％でした。

ベンゼンは、溶解度と揮発性が高い軽質芳香族炭化水素と考えられています。 ^{[説明が必要]}温度と深さがベンゼンの揮発性にどのように影響するかは不明であるため、油中のベンゼン（体積比1%）は水と平衡になるまで揮発しないという仮定が立てられています。^[52]

オクタノール-水分配係数とこの地域の100年間の降水量を用いると、最悪の場合、75 mg/Lのベンゼンが帯水層に向かって流れると予測される。[ ^52]地下水系を通るプルームの実際の動きについては十分に説明されていないが、オガララ帯水層の水は最大49億ガロンがMCLを超える濃度のベンゼンで汚染される可能性があると推定されている。^[52]国務省の最終環境影響評価書には、ほとんどのベンゼンが揮発すると想定されているため、定量分析は含まれていない。^[53]

ディルビットに関する大きな懸念の1つは、その除去の難しさである。^[56]前述のエンブリッジライン6B原油パイプラインが2010年にミシガン州マーシャルで破裂したとき、少なくとも843,000ガロンのディルビットが流出した。^[57]漏れが検知された後、ブームとバキュームトラックが配備された。大雨により川の水位が既存のダムを越え、流出が封じ込められる前にディルビットが下流30マイルまで流された。修復作業により、カラマズー川システムから110万ガロン以上の石油と、ほぼ20万立方ヤードの石油汚染堆積物と残骸が回収された。しかし、2012年10月には影響を受けた水域でまだ石油が見つかっていた。^[58]

パイプラインは国の経済的繁栄を保障するのに役立つため、テロリストや戦争の敵の標的になりやすい。化石燃料はパイプライン、鉄道、トラック、船で輸送できるが、天然ガスは圧縮または液化しなければ車両輸送を経済的にできない。これら4つの輸送手段による原油の輸送については、さまざまな報告書で、パイプラインは鉄道やトラックよりも人的死亡や物的損害が少なく、トラックよりも原油流出が少ないと評価されている。^[7]

天然ガスや石油などの可燃性または爆発性の物質を輸送するパイプラインは、特別な安全上の懸念があります。腐食、圧力、機器の故障が一般的な原因ですが、掘削による損傷も主要な事故の種類であり、パイプラインの近くで掘削する前に811に電話することで回避できます。^[59]

• 1965年 – ルイジアナ州ナキトシュ北部のテネシーガスパイプラインに属する32インチのガス輸送パイプラインが3月4日に応力腐食割れにより爆発・炎上し、17人が死亡した。少なくとも9人が負傷し、破裂地点から450フィート離れた7軒の家屋が破壊された。この事故と当時の他の事故を受けて、当時の大統領リンドン・B・ジョンソンは1967年に国家パイプライン安全機関の設立を求めた。同じパイプラインは1955年5月9日にも爆発しており、1965年の破裂地点からわずか930フィート（280メートル）の地点であった。^{[60] [61]}
• 1976年6月16日 -カリフォルニア州ロサンゼルスで道路建設作業員がガソリンパイプラインを破裂させた。ガソリンが周囲に飛び散り、すぐに発火して9人が死亡、少なくとも14人が負傷した。建設現場でのパイプラインの深さに関する混乱が事故の一因となったと思われる。^[62]
• 1989 年 6 月 4 日 -ウファ列車事故: ロシアのウファ近郊で、通過中の 2 本の列車から発生した火花がLPGパイプラインから漏れていたガスを爆発させた。少なくとも 575 人が死亡したと報告されている。
• 1998年10月17日 - 1998年ジェシーパイプライン爆発:ナイジェリアのニジェールデルタにあるジェシーで石油パイプラインが爆発し、ガソリンを採取していた村人を含む約1,200人が死亡した。
• 1999年6月10日 -ワシントン州ベリンガムの公園でパイプラインが破裂し、277,200ガロンのガソリンが流出した。ガソリンに引火して爆発が起こり、子供2人と大人1人が死亡した。パイプラインの誤操作と、以前は検出されていなかったパイプの損傷部分が故障の原因であることが判明した。^[63]
• 2000年8月19日 -ニューメキシコ州カールスバッド近郊で天然ガスパイプラインが破裂し火災が発生し、この爆発と火災で大家族12名が死亡した。原因はパイプラインの内部腐食がひどかったことによるものであった。^[64]
• 2004年7月30日 -ベルギーのギスランギエンのアト（ブリュッセルの南西30キロ）付近で主要な天然ガスパイプラインが爆発し、少なくとも24人が死亡、132人が負傷し、重傷者もいた。
• 2006 年 5 月 12 日 -ナイジェリアのラゴス郊外で石油パイプラインが破裂。最大 200 人が死亡した可能性がある。ナイジェリアの石油爆発を参照。
• 2007年11月1日 -ミシシッピ州メリディアンの南約30マイル（48 km）のカーマイケル近郊でプロパンパイプラインが爆発した。2人が即死し、さらに4人が負傷した。数軒の家屋が倒壊し、60世帯が避難を余儀なくされた。パイプラインはエンタープライズ・プロダクツ・パートナーズLPが所有し、テキサス州モンベルビューからノースカロライナ州アペックスまで伸びている。1971年以前のERWシーム溶接パイプの欠陥を見つけられなかったことが事故の一因となった。^{[65] [66]}
• 2010年9月9日 – 2010年サンブルーノパイプライン爆発：パシフィックガスアンドエレクトリック社所有の直径30インチの高圧天然ガスパイプラインがサンフランシスコ国際空港の西2マイル（3.2km）のクレストモア住宅街で爆発し、8人が死亡、58人が負傷、38軒の家屋が破壊された。使用されたパイプと建設の品質管理が不十分だったことが事故の要因として挙げられた。^[67]
• 2014年6月27日 - インドのアーンドラ・プラデーシュ州東ゴダヴァリ県ナガラム村で天然ガスパイプラインが破裂し爆発が発生し、16人が死亡し「多数の家屋」が破壊された。^[68]
• 2014年7月31日 – 7月31日の夜、台湾の高雄市で地下ガスパイプラインに起因する一連の爆発が発生した。漏れたガスがいくつかの主要道路沿いの下水道に充満し、爆発によって数キロの道路表面が深い溝に変わり、車両や残骸が空高く舞い上がり、広範囲で火災が発生した。少なくとも32人が死亡、321人が負傷した。^{[69] [70]}

パイプラインは、破壊行為、妨害行為、さらにはテロ攻撃の標的になることがあります。たとえば、2011年初頭から2012年7月までの間に、エジプトとイスラエル、ヨルダンを結ぶ天然ガスパイプラインが15回攻撃されました。^[71] 2019年には、メキシコシティ北部の燃料パイプラインが燃料泥棒に盗聴された後に爆発しました。少なくとも66人が死亡したと報告されています。^{[72]戦争では、パイプラインが破壊される}と敵の物流が深刻に混乱する可能性があるため、パイプラインは軍事攻撃の標的になることがよくあります。2022年9月26日、バルト海の底をロシアからヨーロッパまで走るノルドストリーム1とノルドストリーム2のパイプラインで一連の爆発とそれに続く大規模なガス漏れが発生しました。漏れは妨害行為によって引き起こされたと考えられています。^{[73] [74] [75]}

パイプライン輸送システムでは、ガス、石油、水、化学物質など、流体を効率的かつ安全に輸送するには、効果的な流体制御メカニズムが必要です。これらのメカニズムは、パイプライン内の流体の流れ、圧力、方向を調整し、詰まりや逆流を防ぎ、長距離のスムーズな輸送を保証します。^[76]

工業用バルブは、パイプライン内の流体の流れを制御する上で不可欠なものです。これらは、流体の動きを開始、停止、または調整するために使用されます。パイプラインシステムでは、さまざまな種類のバルブがそれぞれ異なる役割を果たします。^{[77] [78] [79]}

• ボールバルブは、オン/オフの流量制御を迅速に行うことができ、流量の急速な変化が必要なパイプライン システムでよく使用されます。
• ゲート バルブは完全な流量制御を提供するため、完全な遮断または一定の流量を必要とするパイプラインに適しています。
• チェックバルブは逆流を防止し、逆流によるパイプラインの損傷を防ぐために使用されます。

流量計は、パイプライン内の液体やガスの流れを監視および調整するために不可欠です。これらの装置は、正しい流量が維持されることを保証し、パイプライン内の流体の不足や過剰供給を防ぎます。^[80]

圧力レギュレータは、流体の流れを自動的に調整することで、パイプライン内の圧力を安定させるように設計されています。これにより、圧力の急上昇や低下による損傷を防ぎ、パイプライン システムが安全かつ効率的なパラメータ内で動作することを保証します。

アクチュエータはバルブと組み合わせて使用​​され、バルブの開閉を制御します。アクチュエータは電気、空気圧、油圧の動力源で作動し、自動流体制御を可能にするため、継続的または遠隔監視を必要とするパイプラインには不可欠です。^[81]

• Tubb, Rita. 「2012 ワールドワイドパイプライン建設」(PDF)。API 。Oildom Publishing Company of Texas。2016年 3 月 4 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2016 年9 月 6 日閲覧。

• パイプラインニュースと業界誌
• Pipeline Knowledge & Development (2011)。「ガスおよび石油パイプラインの歴史」(PDF)。、米国の歴史概要
• 「アジアのパイプライン政治：需要、エネルギー市場、供給ルートの交差点」、ミカル・E・ハーバーグ他著（全米アジア研究局、2010年）
• ドルフィン プロジェクト: メキシコ湾天然ガス イニシアティブの開発、ジャスティン ダージン著、オックスフォード エネルギー研究所、 2008 年 1 月、ワーキング ペーパー NG #22
• 英国 – ラインウォッチ – 14の石油・ガスパイプライン事業者による共同啓発活動
• 海底ガスパイプラインが海底の富を活用。1951 年 11 月。米国で建設された最初の海底ガスパイプラインと遭遇した問題についての記事
• 地下石油鉄道の驚異。1937 年 4 月。 {{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ)
• AEG によるソ連のガスパイプライン用圧縮ステーションの建設と納入 (1970 年代の字幕付き企業ビデオ)
• ガスパイプラインの安全性：リスクベースの再評価間隔を使用する前に必要なガイダンスと詳細情報：議会委員会への報告書政府監査院
• [3] 2021年4月30日アーカイブ、Wayback Machineより