Магистральный нефтепровод представляет собой сложнейший механизм, в состав которого входят линейные сооружения (их также называют линейной частью), нефтеперекачивающие станции (НПС) с резервуарными парками или без них, наливные эстакады. Линейная часть - это и есть сама труба и специальные камеры для запуска внутрь трубы диагностических и очистных устройств. У нее есть ответвления и параллельные нитки, на которые можно переключить поток. С интервалом 10-30 км на трубопроводе устанавливают задвижки для перекрытия того или иного участка в случае аварии или планового ремонта.
Каждую магистраль сопровождают линии телефонной и радиорелейной связи. Их используют для передачи сигналов от многочисленных датчиков и дистанционного управления задвижками и другим оборудованием. Чтобы закопанный в землю трубопровод не ржавел, в дополнение к противокоррозионному изоляционному покрытию самих труб вдоль трасс размещают станции катодной и дренажной защиты.
Во всех трубопроводах "Транснефти" углеводороды идут непрерывным потоком. То есть выделить в нем "свою" партию нефтяники не могут. При этом сырье постоянно принимается от добывающих компаний и отгружается на нефтеперерабатывающих заводах или на морских терминалах и наливных эстакадах. Там нефть "пересаживается" на другие виды транспорта - танкеры и железнодорожные составы. Но до этого она должна пройти свой путь по трубам, в чем ей активно помогают нефтепроводчики.
Чтобы заставить нефть двигаться по трубопроводу, требуется создать повышенное давление. Эту задачу выполняют нефтеперекачивающие станции, которых у "Транснефти" по стране около пятисот. По мере движения сырья по магистрали давление падает, но вся система рассчитана так, чтобы его хватило до следующей НПС.
Сердце любой перекачивающей станции - магистральная насосная, где установлены агрегаты, создающие необходимый напор. Они получают вращающий момент от электродвигателей. Иными словами, НПС преобразуют электрическую энергию в энергию движения нефти. Не удивительно, что "Транснефть" - один из крупнейших потребителей электроэнергии. В 2014 году компания израсходовала 12,3 млрд. кВт.ч, перекачав при этом 477,5 млн т нефти и 31,2 млн т нефтепродуктов.
Давление в трубе составляет от 50 до 100 атмосфер. Под его воздействием нефть движется со скоростью 10-12 км/ч. Однако есть участки, где сырье толкать не надо, оно течет само. Такое бывает в местах с относительно большим перепадом высот. Примером может служить перевалочный комплекс "Шесхарис" под Новороссийском, где нефть отгружается в танкеры. Комплекс состоит из двух площадок с резервуарами, одна из которых расположена на уровне моря, а другая - на горе, благодаря чему сырье из нефтехранилищ на верхней площадке перетекает в резервуарный парк нижней самотеком.
Движение в трубе в немалой степени зависит от характеристик самой нефти. Большинство добываемых в России углеводородов свободно движутся по трубопроводам только за счет создаваемого насосами давления. Однако из любого правила есть исключение, коим можно назвать северную нефть Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Эта нефть с высокой вязкостью и плотностью относится к категории неньютоновских жидкостей: их вязкость зависит от скорости течения. Кроме того, у нее повышенное содержание парафина (в среднем до 8%) и высокая температура застывания, среднее значение которой составляет +14 ºС, на некоторых месторождениях она доходит и до +30 ºС. То есть нефть при этих температурах превращается в подобие смолы или угля. Российские ученые разработали специальную присадку ДПН-1, называемую депрессорной. Ее добавление в поток снижает температуру застывания нефти практически до нуля по Цельсию, что позволяет уменьшить пусковые давления после длительных остановок трубопровода и предотвратить его "замораживание".
Другим решением для транспортировки вязкого сырья стало сооружение пункта подогрева нефти в северной части магистрали Уса - Ухта - Ярославль. Там ее нагревают до +40 ºС. И хотя по мере продвижения по трубопроводу сырье начинает остывать, запаса тепла хватает, чтобы пройти весь необходимый путь. Несколько пунктов подогрева сейчас сооружается на строящемся нефтепроводе Заполярье - Пурпе - самой северной магистрали "Транснефти". Там нефть не такая парафинистая, но зато температура зимой может опускаться до очень низких значений и, соответственно, охлаждать сырье.
Большинство магистралей "Транснефти" - подземные, труба погружена в грунт на глубину около 1 м. Но если нефтепровод строится на Крайнем Севере, уберечь вечномерзлые грунты от губительного воздействия теплой трубы можно только проложив ее над землей. Так поступили, например, на строящейся магистрали Заполярье - Пурпе: трубы поместили на специальные опоры, которые, в свою очередь, покоятся на сваях. А чтобы и сваи не воздействовали на вечную мерзлоту, использовали технологию термостабилизации, то есть промораживания грунтов.
На пересечениях с крупными реками трубопровод заглубляют ниже дна реки, выкапывая траншею и укладывая в нее трубу, утяжеленную специальными грузами. Помимо основной нитки, укладывают также резервную нитку нефтепровода. Общее число подводных переходов на магистралях компании - свыше 1700. Около 40 из них - с глубиной залегания трубы от поверхности воды 25 м и более. Обслуживанием и ремонтом нефтепровода на подводных переходах занимается специальная водолазная служба.