СПОСОБ ОТБОРА ПРИРОДНОГО ГАЗА ИЗ ОТКЛЮЧЕННОГО УЧАСТКА МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА В МНОГОНИТОЧНОЙ СИСТЕМЕ (Варианты) И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (Варианты)
METHOD OF SELECTION OF NATURAL GAS FROM DISCONNECTED MAIN GAS PIPELINE IN MULTILINE SYSTEM (VARIANTS) AND SYSTEM FOR CARRYING IT OUT

Группа изобретений относится к транспорту газа по магистральным газопроводам и может найти применение в случаях отбора газа с участков трубопроводов перед проведением ремонтных работ и использования отобранного газа в качестве топливного на газоперекачивающих агрегатах (ГПА) с газотурбинным приводом.
Использование газа из отключаемых участков газопроводов - одна из важных задач ОАО «Газпром» в области ресурсосбережения. Отбор природного газа из отключенных участков относится к трубопроводному транспорту и может быть использован в многониточных системах газопроводов, параллельные нити которых соединены перемычками, перед проведением планово-профилактических работ, текущих и капитальных ремонтах.
Известен способ отбора газа пускового, топливного, импульсного и собственных нужд на компрессорных цехах из разных точек технологических коммуникаций: от узла подключения компрессорного цеха к магистральному газопроводу до и после секущего крана цеха, после установки очистки газа и перед установкой охлаждения газа (п.7.7.3 СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов. Дата ввода в действие 30.12.2005 г.). Проектируемые на КЦ отборы газа из перечисленных мест технологических коммуникаций компрессорных цехов (КЦ) позволяют произвести отбор газа из технологической обвязки компрессорного цеха и с участка магистрального газопровода охранной зоны КЦ от входного охранного крана №19 до секущего крана №20 и от секущего крана №20 до выходного охранного крана №21 (№19, №20 и №21 - типовая нумерация запорной арматуры в обвязке КЦ в соответствии с СТО Газпром 2-3.5-454-2010. Приложение Д. Дата ввода в действие 24.05.2010 г.), отключаемого для проведения ремонтно-восстановительных работ.
Однако известные места отбора газа топливного, пускового, импульсного и собственных нужд на компрессорных цехах не позволяют осуществлять отбор газа с линейной части магистрального газопровода с участков до входного охранного крана №19 и после выходного охранного крана №21, отключаемых для выполнения ремонтно-восстановительных работ.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемым способам отбора газа из отключенного участка магистрального газопровода является способ опорожнения участков трубопроводов от газа в многониточных системах магистральных газопроводов, параллельные нити которых соединены перемычками в местах расположения запорно-отключающих устройств, заключающийся в отключении опорожняемого участка посредством запорно-отключающих устройств, направлении газа в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках опорожняемого участка на его выходе от параллельных нитей газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках всех далее расположенных участков нити, содержащей опорожняемый участок, на всем пути от опорожняемого участка до ближайшей по направлению транспорта газа газоперекачивающей станции от параллельных нитей, соединении тем самым опорожняемого и примыкающих, далее расположенных по направлению транспорта газа, отсоединенных от параллельных нитей участков с входным коллектором ближайшей, первой по направлению транспорта газа от опорожняемого участка газоперекачивающей станции, перекрытии опорожняемого участка на его выходе посредством запорно-отключающего устройства и удалении из опорожняемого участка оставшегося газа (патент RU №2362087, F17D 1/00, 19.03.2008 г.).
Недостатками известного способа являются необходимость отключения протяженных участков газопроводов, включая опорожняемый и последующие участки, посредством запорно-отключающих устройств в перемычках, использования нескольких, последовательно расположенных газокомпрессорных станций, применения сложных технологических переключений, как минимум на двух компрессорных цехах, работы газоперекачивающих агрегатов на нештатных режимах, запуска дополнительных газоперекачивающих агрегатов и последующего их останова. Выполнение данных операций производится в течение короткого промежутка времени, на что требуются напряженные и слаженные действия персонала нескольких компрессорных цехов, присутствие риска работы центробежных нагнетателей в зонах, близких к помпажу компрессоров, и ошибок персонала при оперативных переключениях. Остается большое количество газа в опорожняемом участке после выполнения операций.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности опорожнения участков трубопроводов от природного газа, рациональное использование ресурсов природного газа, сокращение его потерь при проведении планово-профилактических и ремонтных работ на магистральных газопроводах, а также повышение экологической безопасности.
Поставленная техническая задача - в способе отбора природного газа из отключенного участка магистрального газопровода в многониточной системе по первому варианту, заключающемуся в перекрытии в одной из нитей газопровода на входе опорожняемого участка, ближайшего к газоперекачивающей станции, посредством запорно-отключающих устройств, направлении газа через перемычки между нитями в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках опорожняемого участка, в перекрытии газопровода на выходе опорожняемого участка посредством запорно-отключающих устройств и удалении из опорожняемого участка оставшегося газа, причем отключают участок магистрального газопровода, ближайший до газокомпрессорной станции, дополнительно укладывают участок газопровода диаметром не менее 150 мм, подключают его между существующей байпасной запорной арматурой входных охранных кранов компрессорных цехов до существующего трубопровода собственных нужд компрессорного цеха, ближайшего к входным охранным кранам, в месте врезки дополнительного участка газопровода устанавливают запорно-отключающие устройства, тем самым соединяют отключенный участок магистрального газопровода с существующим газопроводом собственных нужд компрессорного цеха, подают газ на установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа (УПТПИГ) компрессорного цеха, осуществляют подготовку газа в УПТПИГ в соответствии с техническими требованиями топливной системы газоперекачивающих агрегатов, подают подготовленный газ в цеховой коллектор топливного газа компрессорного цеха, затем его подают в цеховые коллекторы топливного газа других компрессорных цехов через межцеховые перемычки, далее его подают в камеру сгорания газоперекачивающих агрегатов, тем самым вырабатывают газ из опорожняемого участка в качестве топливного газа, а затем удаляют из опорожняемого участка оставшийся газ.
Поставленная техническая задача - в способе отбора природного газа из отключенного участка магистрального газопровода в многониточной системе по второму варианту, заключающемуся в перекрытии в одной из нитей газопровода на входе опорожняемого участка, ближайшего к газоперекачивающей станции, посредством запорно-отключающих устройств, направлении газа через перемычки между нитями в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям газопровода, отсоединении посредством запорно-отключающих устройств в перемычках опорожняемого участка, в перекрытии газопровода на выходе опорожняемого участка посредством запорно-отключающих устройств и удалении из опорожняемого участка оставшегося газа, причем отключают участок магистрального газопровода, ближайший после газокомпрессорной станции, дополнительно укладывают участок газопровода диаметром не менее 150 мм, подключают его между существующей байпасной запорной арматурой выходных охранных кранов компрессорных цехов, до существующего трубопровода собственных нужд компрессорного цеха, ближайшего к выходным охранным кранам, в месте врезки дополнительного участка газопровода устанавливают запорно-отключающие устройства, тем самым соединяют отключенный участок магистрального газопровода с существующим газопроводом собственных нужд компрессорного цеха, подают газ на установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа (УПТПИГ) компрессорного цеха, осуществляют подготовку газа в УПТПИГ в соответствии с техническими требованиями топливной системы газоперекачивающих агрегатов, подают подготовленный газ в цеховой коллектор топливного газа компрессорного цеха, затем его подают в цеховые коллекторы топливного газа других компрессорных цехов через межцеховые перемычки, далее его подают в камеру сгорания газоперекачивающих агрегатов, тем самым вырабатывают газ из опорожняемого участка в качестве топливного газа, а затем удаляют из опорожняемого участка оставшийся газ.
Поставленная техническая задача - в системе обора природного газа из отключенного участка магистрального газопровода в многониточной системе по первому варианту, включающему в себя параллельные магистральные газопроводы (МГ), соединенные между собой перемычками, запорно-отключающие устройства, расположенные на каждой нити газопровода, компрессорную станцию, состоящую из не менее двух компрессорных цехов с газотурбинным приводом ГПА, узлы подключения компрессорных цехов (КЦ) к МГ, состоящие из трубопроводной обвязки с запорно-регулирующей арматурой, входными и выходными шлейфами подключения КЦ, трубопроводами собственных нужд, при этом каждый КЦ обеспечен системой подготовки топливного, пускового и импульсного газов, и межцеховым коллектором топливного газа, причем система дополнительно снабжена участком газопровода диаметром не менее 150 мм, расположенным во входной охранной зоне газоперекачивающей станции от входных охранных кранов КЦ, подключенным между существующей байпасной запорной арматурой входных охранных кранов компрессорных цехов, проложенным до существующих трубопроводов собственных нужд компрессорного цеха, ближайшего к входным охранным кранам, установки дополнительной запорно-отключающей арматуры в месте врезки дополнительных участков газопроводов, при этом в газоперекачивающей станции многониточной системы МГ цеховые коллекторы топливного газа связаны между собой перемычками, каждая из которых последовательно соединяет отключаемый участок с цеховыми коллекторами топливного газа других КЦ.
Поставленная техническая задача - в системе обора природного газа из отключенного участка магистрального газопровода в многониточной системе по второму варианту, включающему в себя параллельные магистральные газопроводы (МГ), соединенные между собой перемычками, запорно-отключающие устройства, расположенные на каждой нити газопровода, компрессорную станцию, состоящую из не менее двух компрессорных цехов с газотурбинным приводом ГПА, узлы подключения компрессорных цехов (КЦ) к МГ, состоящие из трубопроводной обвязки с запорно-регулирующей арматурой, входными и выходными шлейфами подключения КЦ, трубопроводами собственных нужд, при этом каждый КЦ обеспечен системой подготовки топливного, пускового и импульсного газов, и межцеховым коллектором топливного газа, причем система дополнительно снабжена участком газопровода диаметром не менее 150 мм, расположенным в выходной охранной зоне газоперекачивающей станции от выходных охранных кранов КЦ, подключенным между существующей байпасной запорной арматурой выходных охранных кранов компрессорных цехов, проложенным до существующих трубопроводов собственных нужд компрессорного цеха, ближайшего к выходным охранным кранам, установки дополнительной запорно-отключающей арматуры в месте врезки дополнительных участков газопроводов, при этом в газоперекачивающей станции многониточной системы МГ цеховые коллекторы топливного газа связаны между собой перемычками, каждая из которых последовательно соединяет отключаемый участок с цеховыми коллекторами топливного газа других КЦ.
Сущность изобретения поясняется схемами.
На Фиг. 1 представлена функциональная схема отбора газа из опорожняемого участка в многониточной системе магистрального газопровода по первому варианту, в качестве примера показана трехниточная схема, до газоперекачивающей станции с тремя компрессорными цехами с газотурбинным приводом газоперекачивающих агрегатов.
На Фиг. 2 представлена функциональная схема отбора газа из опорожняемого участка в многониточной системе магистрального газопровода по второму варианту, в качестве примера показана трехниточная схема, после газоперекачивающей станции с тремя компрессорными цехами с газотурбинным приводом газоперекачивающих агрегатов.
Многониточная система магистрального газопровода (Фиг. 1) включает несколько нитей трубопроводов, в данном примере три нити трубопроводов I, II и III, проходящие через газоперекачивающую станцию с тремя компрессорными цехами КЦ-1, КЦ-2 и КЦ-3, в каждом из которых эксплуатируются от шести до восьми газоперекачивающих агрегатов с газотурбинными приводами. В многониточной системе транспорта газа газоперекачивающие станции расположены на расстоянии от 100000 до 150000 м, с целью осуществления транспорта газа, распределения его потоков, выполнения планово-профилактических работ, текущих и капитальных ремонтов нити трубопроводов до газоперекачивающей станции 1, 2, 3 разделены на участки с помощью запорно-отключающих устройств 4, 5, 6, 19-1, 19-2, 19-3 (где 19-1, 19-2, 19-3 типовая нумерация согласно СТО 2-3.5-454-2010, Приложение Д и Е), ближайшие из которых расположены друг от друга на расстоянии от 25000 до 30000 м. Нити трубопроводов связаны между собой перемычками, на которых также установлены запорно-отключающие устройства 7, 8, 9, 10, 11, 12. При этом перед каждым компрессорным цехом газоперекачивающей станции устанавливают на нити I магистрального трубопровода входной охранный кран 19-1 с байпасной обвязкой 19-1.1, 19-1.2, 19-1.3 (типовая нумерация согласно СТО 2-3.5-454-2010, Приложение Д и Е). На нити II магистрального трубопровода входной охранный кран 19-2 с байпасной обвязкой 19-2.1, 19-2.2, 19-2.3 (типовая нумерация согласно СТО 2-3.5-454-2010, Приложение Д и Е). На нити III магистрального трубопровода входной охранный кран 19-3 с байпасной обвязкой 19-3.1, 19-3.2, 19-3.3 (типовая нумерация согласно СТО 2-3.5-454-2010, Приложение Д и Е). Каждый компрессорный цех подключают к магистральному газопроводу с помощью узла подключения посредством входных 13 и выходных шлейфов 14, для обеспечения каждого компрессорного цеха газом для собственных нужд от узла подключения (УП) КЦ до установки подготовки топливного, пускового и импульсного газа (УПТПИГ) проложены трубопроводы собственных нужд 15 (СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов), на газоперекачивающей станции топливные коллекторы компрессорных цехов соединены между собой перемычками 16 и 17. Предлагаемый трубопровод 18 диаметром не менее 150 мм соединяет байпасную обвязку Ду300 входных охранных кранов №19-1, №19-2, №19-3 трех КЦ с существующим газопроводом собственных нужд 15 КЦ-1, ближайшего к входным охранным кранам №19-1, №19-2 и №19-3. Для осуществления операций по переключению в месте врезки дополнительного участка 18 в байпасную обвязку входных охранных кранов компрессорных цехов №19-1, №19-2 и №19-3 устанавливают запорно-отключающие устройства 19, 20, 21.
Рассмотрим первый вариант реализации способа отбора природного газа с линейного участка магистрального газопровода до газоперекачивающей станции: предположим, что на нити II магистрального газопровода между запорно-отключающими устройствами 5 и 19-2 предстоит произвести планово-профилактические работы и для этого участок подлежит опорожнению. В соответствии с заявленным способом перекрывают опорожняемый участок на входе посредством запорно-отключающего устройства 5, направляют газ в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям I и III газопровода через перемычки 7 и 8, перекрывают опорожняемый участок на его выходе посредством запорно-отключающего устройства 19-2, отсоединяют опорожняемый участок от параллельных нитей посредством запорно-отключающих устройств 9 и 10 на перемычках, распределяют поток газа после опорожняемого участка через перемычки 11 и 12 по параллельным нитям газопровода I, II и III, компримируют газ с помощью центробежных нагнетателей компрессорных цехов КЦ-1, КЦ-2 и КЦ-3, соединяют опорожняемый участок путем открытия байпаса крана 19-2.1, первого по ходу газа, открывают дополнительно установленный кран 20 и посредством дополнительно установленного участка 18 соединяют опорожняемый участок 2 с существующим трубопроводом собственных нужд 15 КЦ-1, ближайшего к входным охранным кранам, подают газ в установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа (УПТПИГ), отключают подачу газа в УПТПИГ КЦ-1 от штатных мест отбора посредством запорно-отключающих устройств 22, 23, 24, 25, производят его подготовку и редуцирование в соответствии с техническими требованиями топливной системы газоперекачивающих агрегатов, производят подачу подготовленного газа в цеховой коллектор 26 топливного газа компрессорного цеха КЦ-1, производят подачу подготовленного газа в цеховые коллекторы 26 топливного газа компрессорных цехов КЦ-2 и КЦ-3 путем соединения последних посредством межцеховых перемычек 16 и 17, отключают подачу газа в цеховые коллекторы 26 топливного газа КЦ-2 и КЦ-3 посредством запорно-отключающих устройств 46 и 49, далее подают газ в камеру сгорания газоперекачивающих агрегатов КЦ-1, КЦ-2, КЦ-3, тем самым производится отбор газа из отключенного участка и его сжигание в качестве топливного газа до давления, величина которого определяется техническими характеристиками газотурбинного привода газоперекачивающих агрегатов. После чего производят последовательное переключение УПТПИГ КЦ-3, КЦ-2, КЦ-1 на штатные отборы газа посредством открытия запорно-отключающих устройств 22, или 23, или 24, или 25 и 43, 46, 49, отключение межцеховых перемычек 16 и 17 посредством закрытия запорно-отключающих устройств 44, 45, 47, 48 и отключение опорожняемого участка 2 от существующего трубопровода собственных нужд 15 КЦ-1 посредством закрытия запорно-отключающих устройств 20. После произведенных переключений производят опорожнение отключенного участка магистрального газопровода от оставшегося газа.
Многониточная система магистрального газопровода (Фиг. 2) включает несколько нитей трубопроводов, в данном примере три нити трубопроводов I, II и III, проходящие через газоперекачивающую станцию с тремя компрессорными цехами КЦ-1, КЦ-2 и КЦ-3, в каждом из которых эксплуатируются от шести до восьми газоперекачивающих агрегатов с газотурбинными приводами. В многониточной системе транспорта газа газоперекачивающие станции расположены на расстоянии от 100000 до 150000 м, с целью осуществления транспорта газа, распределения его потоков, выполнения планово-профилактических работ, текущих и капитальных ремонтов нити трубопроводов после газоперекачивающей станции 27, 28, 29 разделены на участки с помощью запорно-отключающих устройств 21-1, 21-2, 21-3, 30, 31, 32 (где 21-1, 21-2, 21-3 типовая нумерация согласно СТО 2-3.5-454-2010, Приложение Д и Е), ближайшие из которых расположены друг от друга на расстоянии от 25000 до 30000 м. Нити трубопроводов связаны между собой перемычками, на которых также установлены запорно-отключающие устройства 33, 34, 35, 36, 37, 38. При этом перед каждым компрессорным цехом газоперекачивающей станции устанавливают на нити I магистрального трубопровода выходной охранный кран 21-1 с байпасной обвязкой 21-1.1, 21-1.2, 21-1.3 (типовая нумерация согласно СТО 2-3.5-454-2010, Приложение Д и Е). На нити II магистрального трубопровода - выходной охранный кран 21-2 с байпасной обвязкой 21-2.1, 21-2.2, 21-2.3 (типовая нумерация согласно СТО 2-3.5-454-2010, Приложение Д и Е). На нити III магистрального трубопровода - выходной охранный кран 21-3 с байпасной обвязкой 21-3.1, 21-3.2, 21-3.3 (типовая нумерация согласно СТО 2-3.5-454-2010, Приложение Д и Е). Каждый компрессорный цех подключен к магистральному газопроводу с помощью узла подключения посредством входных 13 и выходных шлейфов 14. Для обеспечения каждого компрессорного цеха газом для собственных нужд от узла подключения (УП) КЦ до установки подготовки топливного, пускового и импульсного газа (УПТПИГ) проложены трубопроводы собственных нужд 15 (СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов). На газоперекачивающей станции топливные коллекторы компрессорных цехов соединены между собой перемычками 16 и 17. Предлагаемый трубопровод 39 диаметром не менее 150 мм соединяет байпасную обвязку Ду300 выходных охранных кранов №21-1, №21-2, №21-3 трех КЦ с существующим газопроводом собственных нужд 15 КЦ-3, ближайшего к выходным охранным кранам №21-1, №21-2 и №21-3. Для осуществления операций по переключениям в месте врезки дополнительного участка 39 в байпасную обвязку выходных охранных кранов компрессорных цехов №21-1, №21-2 и №21-3 устанавливают запорно-отключающие устройства 40, 41, 42.
Рассмотрим второй вариант реализации способа отбора природного газа с линейного участка магистрального газопровода после газоперекачивающей станции: предположим, что на нити III магистрального газопровода между запорно-отключающими устройствами 21-3 и 32 предстоит произвести планово-профилактические работы и для этого участок 29 подлежит опорожнению. В соответствии с заявленным способом перекрывают опорожняемый участок на входе посредством запорно-отключающего устройства 21-3, направляют компримированный в компрессорных цехах КЦ-1, КЦ-2 и КЦ-3 газ в обвод опорожняемого участка по параллельным нитям I и II газопровода через перемычки 33, 34. Перекрывают опорожняемый участок на его выходе посредством запорно-отключающего устройства 32, отсоединяют опорожняемый участок от параллельных нитей посредством запорно-отключающих устройств 36 на перемычках, распределяют поток газа после опорожняемого участка через перемычки 37 и 38 по параллельным нитям газопровода I, II и III, соединяют опорожняемый участок путем открытия байпаса крана 21-3.2, второго по ходу газа, открывают дополнительно установленный кран 42 и посредством дополнительно установленного участка 39 соединяют опорожняемый участок 29 с существующим трубопроводом собственных нужд 15 КЦ-3, ближайшего к выходным охранным кранам. Подают газ в установку подготовки топливного, пускового и импульсного газа (УПТПИГ), отключают подачу газа в УПТПИГ КЦ-3 от штатных мест отбора посредством запорно-отключающих устройств 22, 23, 24, 25, производят его подготовку и редуцирование в соответствии с техническими требованиями топливной системы газоперекачивающих агрегатов, производят подачу подготовленного газа в цеховой коллектор 26 топливного газа компрессорного цеха КЦ-3, производят подачу подготовленного газа в цеховые коллекторы 26 топливного газа компрессорных цехов КЦ-2 и КЦ-1 путем соединения последних посредством межцеховых перемычек 17 и 16, отключают подачу газа в цеховые коллекторы 26 топливного газа КЦ-2 и КЦ-1 посредством запорно-отключающих устройств 46 и 43, далее подают газ в камеру сгорания газоперекачивающих агрегатов КЦ-1, КЦ-2, КЦ-3, тем самым производят отбор газа из отключенного участка и его сжигание в качестве топливного газа до давления, величина которого определяется техническими характеристиками газотурбинного привода газоперекачивающих агрегатов. После чего производят последовательное переключение УПТПИГ КЦ-3, КЦ-2, КЦ-1 на штатные отборы газа посредством открытия запорно-отключающих устройств 22, или 23, или 24, или 25 и 43, 46, 49, отключение межцеховых перемычек 16 и 17 посредством закрытия запорно-отключающих устройств 44, 45, 47, 48 и отключение опорожняемого участка 29 от существующего трубопровода собственных нужд 15 КЦ-3 посредством закрытия запорно-отключающих устройств 42. После произведенных переключений производят опорожнение отключенного участка магистрального газопровода от оставшегося газа.
Использование данного изобретения позволяет повысить эффективность опорожнения участков трубопроводов от природного газа, рационально использовать ресурсы природного газа, сократить его потери при проведении планово-профилактических и ремонтных работ на МГ, а также повысить экологическую безопасность.
Предлагаемый способ отбора природного газа может быть использован как типовой для всех КС, в которых эксплуатируются ГПА с газотурбинным приводом. Использование способа не требуют сложных технологических переключений. Выполнение данных операций производится в течение короткого промежутка времени. В процессе отбора газа с отключенного участка работа газоперекачивающих агрегатов на КС осуществляется в штатном, неизменном режиме, заданными условиями транспортировки газа.
Суммарная доля сэкономленного объема газа составляет более 60% от первоначального объема, предполагаемого к стравливанию на отключенном участке. Применение данной схемы выработки природного газа сократит негативное влияние на окружающую среду. При использовании предлагаемой схемы значительно сократятся выбросы метана в атмосферу.