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パイプラインとは、液体またはガスを長距離輸送するためのパイプのシステムであり、通常は消費のために市場地域に輸送されます。 [ 1 ]業界のデータセットによると、世界の幹線/送電パイプラインネットワークの長さは、2025年までに約219万kmとなり、北米が約44%を占めます。米国が65%、ロシアが8%、カナダが3%を占め、したがって、パイプライン全体の76%がこれら3か国にあります。[ 2 ]パイプラインによる汚染の主な原因は、腐食と漏洩です。[ 3 ]
Pipeline and Gas Journalの世界調査によると、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を表し、29,647 マイル (47,712 km) はさまざまな建設段階のパイプラインを反映している。液体とガスはパイプラインで輸送され、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。[ 4 ]
パイプラインは、原油や精製石油、石油、天然ガス、バイオ燃料などの燃料、下水、スラリー、水、ビール、温水、蒸気などの他の流体を短距離輸送するために存在し、有用な作業や固体の輸送に吸引圧力を発生させることができる空気圧システムも存在します。 [ 5 ]パイプラインは、丘陵地帯を越えて移動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不適切な場合、飲料水や灌漑用水を長距離輸送するのに役立ちます。
石油パイプラインは、通常地中に埋設される鋼鉄またはプラスチック製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を通して輸送されます。天然ガス（および同様の気体燃料）は、天然ガス液（NGL）として知られる液体に加圧されます。 [ 6 ]天然ガスパイプラインは炭素鋼でできています。水素パイプライン輸送は、パイプを通して水素を輸送することです。パイプラインは、道路や鉄道と比較して、物質を輸送する最も安全な方法の1つです。そのため、戦争では、パイプラインはしばしば軍事攻撃の標的になります。[ 7 ]
最初の原油パイプラインは、1860年代に石油輸送協会によって建設されました。同協会は、ペンシルベ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（9.7km ）の線路に2インチ（51mm）の錬鉄製パイプラインを敷設しました。最初の主要な海底パイプラインのいくつかは、1944年のプルート作戦中にイギリス海峡を横断して建設されました。これらは、ノルマンディー上陸作戦から第二次世界大戦終結までの間、西部戦線で連合国が使用した石油製品全体の約8%を供給したと推定されています。
パイプラインは一般的に、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す。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ドルでしたが、鉄道輸送は1バレルあたり約10～15ドルでした。[ 8 ]トラック輸送は、追加の労働力が必要となるため、さらにコストが高くなります。完成したパイプラインの雇用は、「トラック輸送業界の雇用のわずか1%」にすぎません。[ 9 ]
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%は船舶、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。[ 8 ]
天然ガス（および同様の気体燃料）は、天然ガス液（NGL）と呼ばれる液体に軽く加圧されます。小規模なNGL処理施設は油田に設置することができ、1平方インチあたり125ポンド（860キロパスカル）の軽い圧力で液化されたブタンとプロパンは、鉄道、トラック、またはパイプラインで輸送できます。プロパンは、油田で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の燃料として使用できます。例：プロパンは、温度によって多少異なりますが、100psi程度の軽い圧力で気体から液体に変化し、小売ステーションで125psi （860kPa ）未満で車やトラックにポンプで送られます。パイプラインや鉄道車両は、その約2倍の圧力を使用して250psi （1,700kPa ）でポンプで送ります。
数千もの天然ガス処理プラントが油田内またはその近郊に位置しているため、プロパンを市場に輸送する距離ははるかに短くなっています。ノースダコタ州、モンタナ州、マニトバ州、サスカチュワン州のバッケン盆地の多くの石油会社は、油田内でNGL（天然ガス液）を分離しており、掘削業者はプロパンを小規模卸売業者に直接販売できるため、大手精製会社によるプロパンやブタンの製品および価格の支配が排除されます。
北米で最近操業を開始した主要パイプラインは、ナイアガラ地域の橋梁を北へ横断するトランスカナダ社の天然ガスパイプラインです。このパイプラインは、ペンシルベニア州のマーセラス頁岩ガスや、その他のメタンガスまたは天然ガスの供給源から、カナダのオンタリオ州へとガスを輸送しています。2012年秋に操業を開始し、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。
この新しい米国産天然ガスは、以前はアルバータ州とマニトバ州のカナダ西部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り、ガスの供給源から消費者までの距離が大幅に短くなるため、政府が規制するパイプライン輸送料金が削減されます。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規模および大規模石油生産者は、カナダの石油パイプラインと合流するために、北に向かって石油パイプラインを敷設することを決定しました。このパイプラインは、西から東へ石油を輸送しています。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、米国の卸売市場が1つだけに制限されないため、石油の交渉価格を高くすることができます。ノースダコタ州最大の油田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までの距離はわずか約85マイル（137キロメートル）です。投資信託と合弁事業は、新しい石油およびガスパイプラインへの最大の投資家です。 2012年秋、米国はLPGとして知られるプロパンをヨーロッパに輸出し始めた。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パイプラインが建設されており、一般にダコタ・アクセス・パイプラインとして知られている。[ 10 ]
北米のパイプラインが増えるにつれて、LNG、プロパン、ブタン、その他の天然ガス製品の輸出が米国の3つの海岸すべてで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年にかけて600%増加しました。[ 11 ]ノースダコタ州の石油会社は、最も価格の高い市場に石油を向けることができるため、タンカー鉄道貨車で大量の石油を輸送しています。また、鉄道貨車は混雑した石油パイプラインを避けて石油を別のパイプラインに運び、より早く市場に石油を届けたり、混雑していない別の石油精製所に石油を届けたりするために使用できます。しかし、パイプラインは大量輸送においてより安価な手段を提供します。
カナダのエンブリッジ社は、東から西へ向かう石油パイプライン（ライン9）の方向転換と拡張を申請しており、西カナダ産のビチューメン油を東へ輸送するために利用する予定です。[ 12 ]現在、1日あたり25万バレル相当の輸送能力を持つパイプラインは、1日あたり100万～130万バレルに拡張されます。これにより、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カナダ産の石油が届けられる予定です。ニューブランズウィック州も、この西カナダ産の原油の一部を精製し、深水油のULCC積載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す。
海底にパイプラインを敷設することは可能ですが、そのプロセスは経済的にも技術的にも困難を伴うため、海上における石油の大部分はタンカー船で輸送されています。同様に、天然ガスもLNGの形で輸送する方が経済的に有利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。[ 13 ]
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著しい成長を遂げた。2009年に低迷した後、翌年には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増加した。[ 14 ] 2012年までに、北米のパイプラインの約32,000マイル（51,000km ）が計画中または建設中であった。 [ 15 ]パイプラインに制約がある場合、パイプライン製品輸送の追加オプションには、抵抗低減剤の使用、またはトラックや鉄道による製品の輸送が含まれる可能性がある。
石油パイプラインは、内径が通常4 ～ 48 インチ (100 ～ 1,220 mm)の鋼管またはプラスチック管でできています。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。これらには、木製ラギング(木製スラット)、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、輸入砂パッド、犠牲陰極、パッドマシンなどがあります。[ 16 ]
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、寒冷地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。多くの場合、これらのパイプライン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行うピギングを使用して検査および洗浄されます。これらの装置は「スクレーパー」または「ゴーデビル」とも呼ばれます。「スマートピグ」（「インテリジェント」または「インテリジェンス」ピグとも呼ばれる）は、へこみ、腐食による金属の損失、ひび割れ、その他の機械的損傷など、パイプの異常を検出するために使用されます。[ 17 ]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まで移動し、ライン内に蓄積した可能性のあるワックスの堆積物や物質を洗浄するか、ラインの状態を検査して記録します。
天然ガスのパイプラインは炭素鋼でできており、パイプラインの種類によって直径は2～60インチ（51～1,524mm ）と様々です。ガスは圧縮ステーションで加圧され、規制当局の指示でメルカプタン臭気剤が混合されない限り無臭です。
ロシアによるウクライナ侵攻で損傷を受けるまで、[ 18 ]ロシア・ウクライナ間のトランスアミアック線は、全長2,500kmで世界最長のアンモニアパイプラインでした。[ 19 ]このパイプラインは、ロシアのトリアッティアゾト施設とウクライナの黒海沿岸の輸出港オデッサを結んでいました。
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、ブラジルと米国に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る。[ 20 ]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、腐食性があり、パイプライン内で水や不純物を吸収する傾向があることであり、これは石油や天然ガスでは問題にならない。[ 20 ] [ 21 ]輸送量の不足と費用対効果も、エタノールパイプラインの建設を制限するその他の考慮事項である。[ 21 ] [ 22 ]
米国では、エタノールのパイプライン輸送量はごくわずかである。エタノールの大部分は鉄道で輸送され、主な代替手段はトラックと艀である。パイプラインによる輸送が最も望ましい選択肢ではあるが、エタノールは水との親和性が高く溶剤としての性質を持つため、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改修する必要がある。
スラリーパイプラインは、炭鉱から石炭や鉱石を輸送するために使用されることがあります。輸送される材料は、パイプラインに導入される前に水とよく混合されます。最終端では、材料を乾燥させる必要があります。 1 つの例として、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港まで鉄鉱石を輸送するために計画されている 525 キロメートル (326 マイル)のスラリーパイプラインがあります。[ 23 ]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でした。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)の高さに366 メートル (1,201フィート)の橋梁が含まれています。[ 24 ] [ 25 ]
水素パイプライン輸送とは、水素インフラの一部としてパイプを通して水素を輸送することです。水素パイプライン輸送は、水素の生産地点または供給地点と需要地点を結ぶために使用されます。[ 26 ]ほとんどの水素は需要地で生産され、50～100マイル（80～161km ）ごとに工業生産施設があります。[ 27 ] 1938年に建設されたライン・ルール間の240キロメートル（150マイル）の水素パイプラインは現在も稼働しています。[ 28 ] 2004年現在 米国には900マイル（1,400km ） 、ヨーロッパには930マイル（1,500km ）の低圧水素パイプラインが存在する。
鋼管では、気体水素が疲労亀裂の成長を加速させ、ラインパイプや溶接部の見かけの破壊靭性を低下させる可能性があるため、材料は破壊力学基準を用いて水素サービスに適合している必要があります。水素配管およびパイプラインに関するASME B31.12 [ 29 ]では、このような適合性評価方法（例えば、水素中のしきい値応力拡大係数およびオプションの疲労亀裂成長データ）が規定されています。API 5L X70ラインパイプに関する最近の評価では、混合水素条件下で測定可能な靭性低下と亀裂成長の加速が示されており、最近のレビューでは、パイプライン鋼に特有の水素の吸収、捕捉、および緩和がまとめられています。[ 30 ] [ 31 ]
2千年前、古代ローマ人は、高所から水を運ぶために大規模な水道橋を利用しました。水道橋は段階的に高さが増すように建設され、重力によって水が目的地まで流れるようになっていました。このような水道橋はヨーロッパ各地に数百も建設され、製粉所とともにローマ帝国の生命線と考えられていました。古代中国人も公共事業に水路やパイプシステムを利用していました。有名な漢王朝の宮廷宦官張良（西暦189年没）は、かつて技師の畢蘭に首都洛陽 郊外に一連の四角いパレットチェーンポンプを建設するよう命じました。[ 32 ]これらのチェーンポンプは、チェーンポンプで汲み上げられた水が陶器のパイプシステムを通して首都の宮殿や居住区に供給されました。[ 32 ] [ 33 ]
パイプラインは、飲料水や灌漑用水を長距離輸送する際に、丘陵地帯を越える必要がある場合や、蒸発、汚染、環境への影響などを考慮して運河や水路が適さない場合に役立ちます。
西オーストラリア州の全長530km （330マイル）のゴールドフィールズ給水計画は、直径750mm （30インチ）のパイプを使用し、1903年に完成し、当時としては最大の給水計画であった。[ 34 ] [ 35 ]
南オーストラリア州における重要な水道管の例としては、モーガン・ワイアラ水道管（1944年完成）とマナム・アデレード水道管（1955年完成）があり、どちらも大規模なスノーウィー・マウンテンズ計画の一部である。[ 36 ]
カリフォルニア州ロサンゼルスにある2つの水道、オーウェンズバレー水道（1913年完成）と第二ロサンゼルス水道（1970年完成）は、いずれもパイプラインを多用している。
リビアの大人工河川は、トリポリ、ベンガジ、シルト、およびリビアの他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) の水を供給しています。パイプラインは 2,800 キロメートル (1,700 マイル) 以上の長さがあり、地下500メートル( 1,600フィート) 以上の帯水層から水を汲み上げる井戸に接続されています。[ 37 ]
地域暖房または遠隔暖房システムは、断熱された給水管と戻り管のネットワークで構成され、加熱された水、加圧された温水、または場合によっては蒸気を顧客に輸送します。蒸気は最も高温であり、その高温のため工業プロセスで使用されることがありますが、熱損失が大きいため、生成と輸送の効率は低くなります。熱伝達油は、経済的および環境的な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、配電による典型的な年間熱エネルギー損失は約 10% です。[ 39 ]
地域暖房の配管は通常、一部例外を除き、地下に敷設されます。システム内には、ピーク時の負荷需要を平準化するために蓄熱設備が設置される場合があります。熱は、熱交換器を介して住宅の中央暖房システムに伝達されますが、どちらのシステム内でも流体が混合されることはありません。
ドイツのゲルゼンキルヒェンにある主要なサッカースタジアム、フェルティンス・アレーナのバーは、全長5キロメートル（3.1マイル）のビールパイプラインで繋がっている。デンマークのランダース市では、いわゆるトールビールパイプラインが運用されていた。当初は銅製のパイプ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、トールビールはそれを巨大なタンクに置き換えた。
ベルギーのブルージュでは、市内のトラック交通量を減らすため、2016年9月に3キロメートルのビールパイプラインが完成した。 [ 40 ]
オーストリアのハルシュタット村は、塩採掘の長い歴史で知られており、1595年に遡る「世界最古の工業用パイプライン」があると主張している。[ 41 ]これは、13,000本のくり抜かれた木の幹から作られ、ハルシュタットからエーベンゼーまで40キロメートル（25マイル）にわたって塩水を 輸送していた。[ 42 ]
1978年から1994年の間、オランダのアメランド島と本土のホルウェルド の間には15kmの牛乳パイプラインが敷設されており、そのうち8kmはワッデン海の海底を通っていた。毎日、島で生産された3万リットルの牛乳が本土に運ばれ、加工されていた。1994年、清掃費用が高額だったことと、牛乳トラックを運べる新しいフェリーがより安価になったため、パイプラインは廃止された。[ 43 ]
空気圧チューブは、流体を輸送するのではなく、圧縮空気または部分真空によって円筒形の容器内の固体を輸送するためによく使用されます。これらは19世紀後半から20世紀初頭にかけて最も普及し、オフィス内の書類や銀行内の現金など、建物内の小さな固体物を輸送するために使用されました。21世紀までに、空気圧チューブによる輸送は、情報の輸送においてデジタルソリューションにほぼ取って代わられましたが、局所的な環境での利便性とスピードが重要な場合には依然として使用されています。たとえば、病院では、医薬品や検体の配送にこれらを使用しています。[ 44 ]
場所によっては、パイプラインは小海、海峡、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。[ 45 ]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。これらは主に石油やガスを輸送するために使用されますが、水の輸送も重要です。[ 45 ]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。[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]前者は、特定の開発フィールド内の海底坑口、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。[ 46 ]海上パイプラインの建設と維持には、主に波や潮流のダイナミクス、その他の地質災害のために、陸上とは異なる物流上の課題が伴います。
一般的に、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。
パイプラインを建設する場合、建設プロジェクトには、パイプラインの敷設やポンプ／圧縮ステーションの建設といった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。
パイプラインは「通行権」と呼ばれる場所に沿って敷設されます。パイプラインは一般的に以下の段階を経て開発・建設されます。
ロシアには後方支援部隊の一部として「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。パイプライン部隊を持つ国はロシアだけである。[ 49 ]
米国政府は、主に環境保護庁（EPA）、連邦エネルギー規制委員会（FERC）などを通じて、浄水法、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を遵守するために、提案されたパイプライン計画を審査します。 [ 50 ] [ 51 ]バイデン政権は、各州および部族グループが提案された計画を評価し、場合によっては阻止できるようにしようとしてきました。 [ 52 ]
現場機器とは、計測機器、データ収集装置、および通信システムのことです。現場計測機器には、流量計、圧力計、温度計／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装置が含まれます。これらの機器は、注入ステーションや供給ステーション、ポンプステーション（液体パイプライン）、コンプレッサーステーション（ガスパイプライン）、遮断弁ステーションなど、パイプライン沿いの特定の場所に設置されます。
これらの現場計測機器によって測定された情報は、衛星回線、マイクロ波リンク、携帯電話回線などの通信システムを使用して、現場データをリアルタイムで中央拠点に転送するローカルリモート端末装置（RTU）に集約されます。
パイプラインは、一般的に「メインコントロールルーム」と呼ばれる場所から遠隔操作されます。このセンターでは、現場測定に関するすべてのデータが1つの中央データベースに集約されます。データは、パイプライン沿いに設置された複数のRTU（遠隔端末装置）から受信されます。パイプライン沿いの各ステーションにRTUが設置されているのが一般的です。
メインコントロールルームのSCADAシステムは、現場からのすべてのデータを受信し、一連の画面またはヒューマンマシンインターフェース（HMI）を通してパイプラインの運転状況を表示し、パイプラインオペレーターに提供します。オペレーターは、ラインの油圧状態を監視できるだけでなく、SCADAシステムを通して現場に運転コマンド（バルブの開閉、コンプレッサーやポンプのオン/オフ、設定値の変更など）を送信することもできます。
これらの資産の運用を最適化し、安全性を確保するために、一部のパイプライン会社は「高度パイプラインアプリケーション」と呼ばれるものを使用しています。これはSCADAシステムの上にインストールされるソフトウェアツールで、漏洩検知、漏洩位置特定、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、先行モデリング、およびオペレーターのトレーニングを実行するための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輸送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。
石油・ガスパイプラインはほぼすべての国の経済発展にとって重要な資産であるため、政府の規制または国内政策によって、これらの資産、そしてパイプラインが敷設される地域の住民と環境の安全を確保することが求められている。
パイプライン会社は、政府規制、環境制約、社会情勢といった様々な課題に直面しています。政府規制では、操業に必要な最低限の人員、オペレーターの訓練要件、パイプライン設備、操業の安全性を確保するために必要な技術やアプリケーションなどが規定される場合があります。例えば、ワシントン州では、パイプラインオペレーターは最大流量の8%の漏洩を15分以内に検知・特定できることが義務付けられています。社会的な要因もパイプラインの操業に影響を与えます。パイプライン会社にとって、製品の盗難も問題となることがあります。この場合、検知レベルは最大流量の2%未満である必要があり、位置特定精度も高いことが求められます。
パイプラインの監視には、現場を歩いて確認する方法から衛星監視まで、さまざまな技術と戦略が導入されてきました。パイプラインを偶発的な漏洩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、温度に関する現場情報を用いて、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、その結果は他の現場データと比較され、漏洩に関連する可能性のある異常や予期せぬ状況の有無を検出します。
米国石油協会（ API）は、液体パイプラインにおけるCPMの性能に関する複数の記事を発表しています。APIの出版物は以下のとおりです。
パイプラインが道路や鉄道の下を通る場合、通常は保護ケーシングで覆われます。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、ケーシング内の空気を採取して漏洩を検出できるように、大気に開放されています。地面から突き出ているケーシングベントパイプは、ケーシングベントマーカーと呼ばれる警告標識としても機能することがよくあります。[ 53 ]
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ます。パイプラインは通常金属製であるため、天候の変化に伴う膨張や収縮を軽減するのに役立ちます。[ 54 ]ただし、場合によっては、パイプライン橋で谷や川を横断する必要があります。集中暖房システムのパイプラインは、多くの場合、地上または架空に敷設されます。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、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沈むのを避けるため、多くの場合、架空に敷設されます。
パイプラインの保守には、陰極防食レベルが適切な範囲にあるかの確認、徒歩、陸上車両、船舶、または航空機による建設、浸食、または漏洩の監視、およびパイプライン内に腐食性物質が輸送されている場合の洗浄ピグの稼働が含まれます。
米国のパイプライン保守に関する規則は、連邦規則集（CFR）の各条項に規定されており、天然ガスパイプラインについては49 CFR 192、石油液体パイプラインについては49 CFR 195に定められている。
米国では、石油やガスを輸送する陸上および海上のパイプラインは、パイプライン・危険物安全管理局（PHMSA）によって規制されています。石油やガスを生産する一部の海上パイプラインは、鉱物資源管理局（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るか、州境またはカナダ・米国国境を越える場合は、国家エネルギー委員会（NEB）によって規制されます。カナダと米国の政府規制では、埋設燃料パイプラインは腐食から保護されなければならないと定められています。多くの場合、腐食制御の最も経済的な方法は、パイプラインコーティングと陰極防食、およびパイプラインを監視する技術を併用することです。地上では、陰極防食は選択肢になりません。コーティングが唯一の外部保護手段となります。
主要エネルギー資源（石油と天然ガス）のパイプラインは、単なる貿易の一要素にとどまりません。地政学や国際安全保障の問題にも関連しており、石油・ガスパイプラインの建設、配置、管理は、国家の利益や行動において重要な位置を占めることがよくあります。パイプライン政治の顕著な例は、2009年初頭に発生しました。ロシアとウクライナの間で、表向きは価格をめぐる紛争が、重大な政治危機に発展したのです。ロシアの国営ガス会社ガスプロムは、ウクライナ政府との協議が決裂した後、ウクライナへの天然ガス供給を停止しました。ウクライナへの供給停止に加え、ウクライナを経由するロシア産ガス（南東ヨーロッパへの供給のほぼすべて、中央ヨーロッパと西ヨーロッパへの供給の一部を含む）も停止され、燃料としてロシア産ガスに大きく依存している複数の国で深刻な危機が発生しました。ロシアは、この紛争を、他国、特に欧州連合が自国の「近隣諸国」に干渉するのを阻止するための交渉材料として利用したと非難されました。
希釈ビチューメンの溶媒成分は通常、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、地上での流出後には比較的速やかに溶媒が蒸発することが予想され、粘性の高い残留物のみが残るため、迅速な対応が可能となる。石油化学蒸気への曝露を最小限に抑えるための効果的な手順は確立されており、パイプラインから流出した油は、不完全な修復の後に別の溶媒（例えば、一連の豪雨）が導入されない限り、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。特に雨が降ると、パイプラインの破裂によりBTEXが溶解し、ベンゼンが水と平衡状態になり、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、発がん性があり、 EPAの最大汚染物質レベル（MCL）は飲料水に対して5 μg/Lに設定されています。[ 55 ]十分に研究されていませんが、ベンゼンへの単回曝露は急性発がん性に関連している可能性があります。[ 56 ]さらに、家畜、主に牛がベンゼンに曝露されると、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。[ 57 ]
地上パイプラインの表面全体は、直接検査して破損箇所を特定できます。溜まった石油は一目で分かり、容易に発見できるため、修理が必要な箇所が明確になります。一方、遠隔検査は、監視機器のコスト、センサー間の間隔、データの解釈が必要なことなどによって有効性が制限されるため、埋設パイプの小さな漏れは見逃されることがあります。
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とは限りません。埋設パイプは苦情が少なくなります。埋設パイプは、極端な周囲温度から隔離され、紫外線から遮蔽され、光劣化にさらされることが少なくなります。埋設パイプは、空中の破片、雷雨、竜巻、ハリケーン、雹、酸性雨から隔離されます。巣を作る鳥、発情期の哺乳類、流れ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、妨害者、テロリストがアクセスしにくくなります。
これまでの研究[ 58 ]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ます。 TransCanada 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量の漏出が発生し、地下水がベンゼンで汚染されるリスクは低いと考えられます。[ 59 ]検出、遮断、および修復手順により、ベンゼンの溶解と輸送が制限されます。したがって、ベンゼンの暴露は、検出限界以下で長期間気づかれない漏出に限定されます。[ 58 ]漏出検出は、圧力と体積流量を 5 秒ごとに評価するSCADAシステムによって監視されます。 SCADA システムで検出できない少量 (流量の 1.5% 未満) を放出するピンホール漏出が蓄積して実質的な流出になる可能性があります。[ 59 ]ピンホール漏れの検出は、目視または嗅覚による検査、航空測量、または質量バランスの不一致によって行われます。[ 59 ]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（例えば、遠隔地、深い場所）によっては検出が遅れる可能性があります。ベンゼンは通常、油の0.1～1.0%を占め、環境要因に基づいて揮発性や溶解度が異なります。
パイプラインの漏洩量がSCADAの検知限界内であっても、パイプライン事業者が漏洩をポンプの故障やその他の問題と誤認することがある。2010年7月25日にミシガン州マーシャルで発生したエンブリッジ・ライン6B原油パイプラインの破損事故は、エドモントンの事業者によって、パイプライン内の希釈ビチューメンの分離が原因だと考えられていた。カラマズー川沿いの湿地帯での漏洩は、発生から17時間後に地元のガス会社の従業員によってようやく確認された。
パイプラインおよび危険物安全管理局(PHMSA) は、流出事故の件数を推定するための標準的な基準となる事故頻度を設定しているが、TransCanada はパイプラインの設計、運用、安全性の改善に基づいてこれらの仮定を変更した。 [ 59 ]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、これらの調整が正当化されるかどうかは議論の余地がある。[ 58 ]パイプラインがオガララ帯水層の 247 マイル (パイプライン全長の 14.5%) を横断し、パイプライン全体の 50 年間の寿命で 11 ～ 91 回の流出が予想されることを考慮すると、帯水層上では約 1.6 ～ 13.2 回の流出が発生すると予想される。帯水層上での流出が 13.2 回、それぞれ 14 日間続くと推定すると、パイプラインの 50 年間の寿命で 184 日の潜在的な暴露が発生することになる。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 日間ピンホール漏洩した場合の量は 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。[ 58 ] PHMSA の事故データベースによると、[ 61 ]過去 10 年間のすべての流出事故のうち、10,000 バレルを超えるものは 0.5% にすぎません。
ベンゼンは、溶解度と揮発性の高い軽質芳香族炭化水素と考えられています。温度と深度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%）は水と平衡する前に揮発しないという仮定がなされています。[ 58 ]
オクタノール-水分配係数と当該地域の100年に一度の降雨イベントを用いると、最悪の場合、 ベンゼン濃度が75 mg/Lに達し、帯水層に流入すると予測される。[ 58 ]地下水系を通る汚染プルームの実際の移動については十分に解明されていないが、オガララ帯水層では最大49億ガロンの水が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いう推定もある。[ 58 ]国務省の最終環境影響評価書には、ベンゼンの大部分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。[ 59 ]
希釈ビチューメンに関する主な懸念事項の 1 つは、その除去の難しさです。[ 62 ]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際、少なくとも 843,000 ガロンの希釈ビチューメンが流出しました。[ 63 ]漏洩が発見された後、オイルフェンスとバキューム トラックが配備されました。大雨により川が既存のダムを越え、流出が封じ込められる前に希釈ビチューメンが 30 マイル下流まで流れました。修復作業により、カラマズー川水系から 110 万ガロン以上の油と、約 20 万立方ヤードの油で汚染された堆積物と瓦礫が回収されました。しかし、2012 年 10 月にも影響を受けた水域で油が発見されていました。[ 64 ]
パイプラインは国の経済的繁栄を確保するのに役立つため、テロリストや戦時中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、船舶で輸送できるが、天然ガスは車両輸送を経済的にするために圧縮または液化する必要がある。これら4つのモードによる原油輸送に関して、さまざまな報告書では、パイプラインは鉄道やトラックよりも相対的に人的死亡や物的損害が少なく、トラックよりも原油の流出が少ないと評価されている。[ 8 ]
天然ガスや石油などの可燃性または爆発性物質を輸送するパイプラインは、特別な安全上の懸念を伴います。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を掘削する前に811に電話することで回避できます。[ 65 ]
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となることがあります。たとえば、2011 年初頭から 2012 年 7 月にかけて、エジプトとイスラエルおよび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。[ 77 ] 2019 年、メキシコ シティ北部の燃料パイプラインが、燃料泥棒がパイプラインに不正接続し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。[ 78 ]戦争では、パイプラインの破壊は敵の兵站を深刻に混乱させる可能性があるため、パイプラインはしばしば軍事攻撃の標的となります。2022 年 9 月 26 日、バルト海の下をロシアからヨーロッパまで伸びるノルド ストリーム 1およびノルド ストリーム 2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。この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。[ 79 ] [ 80 ] [ 81 ]