СПОСОБ ОСУШКИ ПОЛОСТИ ГАЗОПРОВОДА ПОСЛЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
GAS PIPELINE CAVITY DRYING METHOD AFTER HYDRAULIC PRESSURE TESTS ARE COMPLETED

Изобретение относится к транспорту газа по магистральному газопроводу и может быть использовано при вводе в эксплуатацию новых газопроводов, при реконструкции и ремонте действующих. Процесс сооружения газопровода включает в себя обязательные предпусковые испытания на плотность и прочность, которые проводят путем заполнения их водой или сжатым атмосферным воздухом с подъемом давления до заданной величины и последующим опорожнением до атмосферного давления, причем оставшаяся влага удаляется из газопровода продувкой полости газопровода атмосферным воздухом.
Технология осушки газопровода должна удовлетворять следующим условиям:
- температура точки росы природного газа, транспортируемого по газопроводу должна быть не выше минус 20°С, что соответствует относительной влажности среды в полости трубопровода после осушки не выше 4,4%;
- остаточная концентрация воздуха в смеси с природным газом в объеме осушенного трубопровода должна быть не выше нижнего предела взрываемости (<5%).
Обеспечение безопасности при подаче природного газа на действующих объектах, например на многониточных газопроводах, соединенных между собой перемычками, связано еще и с тем, что в процессе ремонта одной из ниток в параллельно работающих газопроводах находится природный газ. При негерметичности отсечных кранов не исключается возможность попадания газа в осушаемый газопровод и образования в нем взрывоопасной среды.
Кроме того, опасность представляет и заполнение газопровода газом после завершения осушки.
Известен способ осушки полости оборудования [1], основанный на первоначальном вакуумировании и последующей продувке полости, находящейся под вакуумом, наружным атмосферным воздухом, который вводят непосредственно из окружающего пространства, дросселируют и осушают, причем наружный атмосферный воздух дросселируют при вводе в полость, а осушают непосредственно в полости, находящейся под вакуумом, путем его расширения. При этом воздух вводят в количестве, обеспечивающем стационарный режим вакуумной продувки и в течение времени вплоть до достижения остаточной влажности в осушаемой полости заданной величины.
Указанный способ позволяет осушить газопровод до требуемой влажности путем вакуумирования полости и удаления паров воды при условии предварительного удаления из газопровода основного объема воды, например, продувкой сжатым атмосферным воздухом. Недостаток такого способа осушки газопровода заключается в том, что данный способ не обеспечивает безопасность при проведении осушки действующих газопроводов, транспортирующих природный газ, так как не исключает образование взрывоопасной среды в осушаемом газопроводе.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигнутому результату является способ осушки полости газопровода, [2] основанный на первоначальном заполнении средой осушаемого газопровода, находящегося под давлением, равным атмосферному, подъеме давления в осушаемом газопроводе до заданной величины путем нагнетания среды перекачивающим средством, продувке, сбросе давления до вакуума с последующей осушкой полости газопровода, находящегося под вакуумом, при подъеме давления и продувке в качестве среды используют атмосферный воздух, а при осушке в осушаемом газопроводе формируют газовую среду в виде смеси атмосферного воздуха и предварительно подготовленного до заданной влажности инертного газа, полученного из атмосферного воздуха путем его разделения на азот и кислород в полимерных половолоконных мембранах.
Кислород удаляют, а полученный инертный газ на основе азота перекачивающим средством нагнетают в осушаемый газопровод. После выхода из осушаемого газопровода смеси инертного газа, атмосферного воздуха и воды газовую среду отделяют от жидкости, жидкость удаляют, осушенный инертный газ вновь смешивают с атмосферным воздухом, и после разделения на кислород и азот полученной газовой смеси, удаления кислорода и воды, инертный газ на основе азота рециркуляционным дожимным перекачивающим средством возвращают в осушаемый газопровод.
Таким образом, данный способ осушки полости газопровода, за счет использования инертного газа в качестве осушающей среды путем ее нагнетания в осушаемый газопровод, обеспечивает осушку до заданной влажности и увеличивает надежность газопровода, исключая риск образования взрывоопасной среды при вводе в эксплуатацию газопровода и подаче природного газа.
Недостаток такого способа заключается в том, что экономическая целесообразность его применения ограничена объектами осушки, в технологических обвязках которых проектами предусмотрены рециркуляционные трубопроводы, например промысловые установки комплексной подготовки газа, компрессорные станции магистральных газопроводов, так как способ осушки полости газопроводов предусматривает рециркуляцию осушающей среды с выхода на вход осушаемого газопровода, и данный способ экономически не эффективен для протяженных линейных участков магистральных газопроводов, проектное расстояние между линейными (отсечными) кранами на которых составляет 30 км, так как для осуществления рециркуляции осушающей среды по такому способу осушки потребовалось бы построить временный трубопровод протяженностью, равной расстоянию между отсечными кранами.
Целью изобретения является повышение эффективности осушки полости газопроводов после гидравлических испытаний. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе осушки полости газопровода после гидравлических испытаний, включающем первоначальную очистку полости газопровода от воды и иных отложений механическими очистными и осушающими устройствами продувкой полости газопровода атмосферным воздухом, нагнетаемым компрессором с давлением заданной величины, сброс давления до атмосферного, вакуумирование полости газопровода до давления заданной величины, заполнение полости газопровода, находящейся под вакуумом, инертным газом на основе азота, полученным путем разделения атмосферного воздуха на азот и кислород в полимерных половолоконных мембранах, и последующую циркуляцию инертного газа на основе азота в полости газопровода до заданных величин влажности и концентрации азота во всем объеме осушаемого газопровода, согласно изобретению после вакуумирования газопровод разделяют отсечными кранами на изолированные друг от друга участки, каждый участок газопровода сообщают с атмосферой продувочными трубопроводами, каждый из которых оборудуют краном, а каждый отсечной кран оборудуют байпасом с байпасным краном. Первый участок газопровода продувают инертным газом на основе азота через продувочный трубопровод в окружающее наружное пространство вплоть до достижения во всем объеме участка газопровода заданной величины влажности, после завершения продувки участок газопровода отсекают от сообщения с наружным окружающим пространством и заполняют инертным газом на основе азота до давления заданной величины, образуя ресивер.
Осушку участка газопровода, следующего за ресивером и находящегося под вакуумом, ведут из ресивера инертным газом на основе азота вплоть до достижения заданной величины влажности и концентрации азота, а ресивер подпитывают рециркуляцией инертного газа на основе азота, получаемого путем разделения насыщенного парами воды инертного газа в полимерных половолоконных мембранах на азот, кислород и воду, причем насыщенный парами воды инертный газ на мембраны отбирают из участка газопровода, следующего за ресивером. С целью повышения эффективности осушки участка газопровода, следующего за ресивером, и поддержания в ресивере заданных величин влажности, давления и концентрации инертного газа на основе азота согласно способу осушки, в процессе рециркуляции насыщенный парами воды инертный газ отбирают из участка, следующего за ресивером и разделяют в полимерных половолоконных мембранах на азот, кислород и воду, кислород и воду удаляют, а инертный газ на основе азота возвращают в ресивер.
Причем в процессе осушки участка газопровода, следующего за ресивером, осушающую среду в виде инертного газа на основе азота подают из ресивера через байпас отсечного крана, сообщающего полость ресивера, находящегося под давлением заданной величины, с полостью участка газопровода, следующего за ресивером, находящегося под вакуумом.
Продувку ведут через продувочный трубопровод, сообщенный с окружающим наружным пространством, а ресивер подпитывают инертным газом на основе азота путем его нагнетания компрессором из участка, следующего за ресивером, через два продувочных трубопровода, соединенных между собой трубопроводом, сообщающим полость ресивера с полостью участка газопровода, следующего за ресивером, причем первый продувочный трубопровод пристыковывают к газопроводу перед отсечным краном в конце ресивера, а другой продувочный трубопровод пристыковывают к газопроводу после отсечного крана в начале участка газопровода, следующего за ресивером.
На чертеже схематично представлена осушка полости газопровода после гидравлических испытаний на примере двух смежных участков с применением предлагаемого способа, где 1 - газопровод, 2 - камера запуска очистных и осушающих устройств, 3 - съемная заглушка, 4, 5, 6 - отсечные краны, 7, 8, 9 - байпасные краны, 10, 11, 12, 13, 14, 15 - продувочные трубопроводы с кранами, 16 - откачная вакуумная система, 17 - сепаратор-влагоотделитель, 18 - компрессор, 19 - полимерные половолоконные мембраны, 20 - компрессор, 21, 22, 23 - краны.
Осушку полости газопровода по предлагаемому способу ведут в следующей последовательности:
Первоначально из осушаемого газопровода удаляют воду, оставшуюся после гидравлических испытаний, путем продувки газопровода сжатым атмосферным воздухом с пропуском механических очистных и осушающих устройств.
В осушаемый газопровод 1, находящийся под давлением, равным гидростатическому избыточному давлению воды, оставшейся после гидравлических испытаний, компрессором 20 нагнетают атмосферный воздух, атмосферным воздухом продувают газопровод 1, с пропуском по всей протяженности полости газопровода последовательно очистного и осушающих устройств, например, в виде манжетного разделительного поршня и группы поролоновых поршней, предварительно запассованных в камеру запуска очистных и осушающих устройств 2.
Каждый последующий поршень запускают в полость газопровода 1 непосредственно после выхода из осушаемого газопровода предыдущего поршня.
Для продувки газопровода 1 атмосферным воздухом открывают отсечные краны 4, 5, 6, демонтируют съемную заглушку 3, закрывают байпасные краны на байпасах 7, 8, 9, закрывают краны на продувочных трубопроводах 10, 11, 12, 13, 14, 15 и кран 21, образуя канал продувки для вытеснения воды из полости газопровода 1 с пропуском очистного и осушающих устройств от камеры запуска 2 на открытое сечение в конце газопровода.
После завершения продувки и вытеснения основного объема воды в полости газопровода 1 остаются локальные скопления воды в пониженных местах рельефа, в технологических перемычках между действующими газопроводами и осушаемым газопроводом, вода в виде пленки на внутренней поверхности газопровода и влажный воздух. Для удаления локальных скоплений воды и воды в виде пленки сбрасывают давление в газопроводе 1 до атмосферного и вакуумируют полость газопровода во всем его объеме. Для сброса давления открывают краны продувочных трубопроводов 11, 13, 15.
После сброса давления до атмосферного, для создания в полости газопровода 1 вакуума, закрывают краны продувочных трубопроводов 10, 11, 13, 14, 15, устанавливают на торец газопровода съемную заглушку 3, закрывают краны 22, 23 и открытием крана 21 подключают к газопроводу 1 откачную вакуумную систему 16, выход которой сообщен с окружающим наружным пространством, образуя канал вакуумирования полости газопровода 1.
Вакуумирование газопровода ведут от атмосферного давления до достижения давления разрежения заданной величины во всем объеме газопровода 1 от камеры запуска очистных и осушающих устройств 2 до съемной заглушки 3.
После завершения вакуумирования и удаления остатков воды в полости газопровода остаются пары воды и воздух, объем которого соответствует уровню негерметичности кранов продувочных трубопроводов 10, 11, 12, 13, 14, 15.
Последующую осушку газопровода 1, находящегося под вакуумом, ведут инертным газом на основе азота. Инертный газ на основе азота вырабатывают из воздуха в полимерных половолоконных мембранах 19, причем на выходе из мембран 19 инертный газ имеет температуру точки росы не выше минус 45°С и используется в качестве осушающей среды.
Для осуществления осушки полости газопровода 1 по предлагаемому способу газопровод 1 разделяют на два участка между отсечными кранами, для чего закрывают отсечные краны 4, 5, 6, байпасные краны байпасов 7, 8, 9 и краны продувочных трубопроводов 10, 11, 12, 13, 14, 15, образуя для продувки два изолированных друг от друга участка газопровода 1.
Первый участок газопровода ограничен отсечными кранами 4 и 5, а второй - ограничен отсечными кранами 5 и 6. Для выработки инертного газа на основе азота, его нагнетания в полость первого участка газопровода и рециркуляции инертного газа из полости второго участка к газопроводу 1 подключают установку осушки, например, включающую сепаратор-влагоотделитель 17, компрессор 18, полимерные половолоконные мембраны 19 и откачную вакуумную систему 16.
Осушку газопровода 1 ведут путем замещения паров воды и воздуха, оставшихся в полости газопровода после вакуумирования в количестве, соответствующем уровню негерметичности кранов продувочных трубопроводов, сухим инертным газом на основе азота, имеющим температуру точки росы не выше минус 45°С. Для осушки первого участка газопровода инертным газом на основе азота открывают краны продувочных трубопроводов 11, 12. Воздух для выработки инертного газа на основе азота отбирают из второго участка газопровода 1, для чего открывают краны 21, 22, образуя контур рециркуляции, включающий сепаратор-влагоотделитель 17, компрессор 18, полимерные половолоконные мембраны 19 и снабжающий первый участок газопровода осушающей средой в виде инертного газа на основе азота.
Полимерные половолоконные мембраны 19 разделяют воздух на азот, кислород и воду и имеют один вход для приема воздуха и два выхода, через один из которых в первый участок газопровода компрессором 18 нагнетают инертный газ на основе азота, через другой выход удаляют воду и кислород.
Для повышения эффективности удаления воды к полимерным половолоконным мембранам 19 подключают откачную вакуумную систему 16, для чего открывают кран 23.
В процессе осушки первого участка газопровода отсечные краны 4, 5, 6, байпасные краны 7, 8, 9 и краны продувочных трубопроводов 13, 14 закрыты.
Пары воды замещают инертным газом на основе азота в полости первого участка газопровода путем продувки через продувочный трубопровод 11 в наружное окружающее пространство вплоть до достижения заданной величины влажности во всем объеме первого участка газопровода.
После завершения осушки первого участка газопровода кран продувочного газопровода 11 закрывают и продолжают заполнение участка газопровода инертным газом на основе азота. Заполнение первого участка газопровода инертным газом на основе азота завершают при достижении заданной величины давления и концентрации азота, образуя ресивер, объем которого ограничен отсечными кранами 4 и 5.
Осушку участка газопровода, следующего за ресивером, ведут из ресивера, ресивер подпитывают инертным газом на основе азота, получаемого из воздуха, а воздух отбирают из участка газопровода, следующего за ресивером.
Для осушки участка газопровода, следующего за ресивером, открывают байпасный кран 8 и кран продувочного трубопровода 14. Отсечные краны 4, 5, 6, байпасные краны 7, 9, краны продувочных трубопроводов 11, 13 закрыты, краны 21, 22, 23 открыты.
Осушку участка, следующего за ресивером, ведут вплоть до достижения заданных величин влажности и концентрации азота во всем объеме участков газопровода, ограниченных отсечными кранами 7 и 9.
После завершения осушки закрывают кран продувочного трубопровода 21 и кран 23, тем самым осушенные участки газопровода 1 изолируют от наружного окружающего пространства.
Таким образом, способ осушки газопровода позволяет достичь поставленной цели, повышает эффективность осушки газопровода после гидравлических испытаний, так как сокращает время осушки и обеспечивает заданные параметры по влажности и концентрации инертного газа - азота в газопроводе при приемке их в эксплуатацию, а также гарантирует безопасность газопровода при заполнении природным газом.
Источники информации
1. Патент №2198361, приоритет от 10.02.2003 г.
2. Патент №2272974, приоритет от 15.06.2004 г.