Способ откачки природного газа из отключенного участка газопровода
METHOD FOR PUMPING NATURAL GAS OUT OF A DISCONNECTED GAS PIPELINE SECTION

Изобретение относится к области транспортировки природного газа и может быть использовано при техническом обслуживании и ремонте магистральных газопроводов (МГ), технологических трубопроводов компрессорных станций (КС), когда возникает необходимость удаления газа из отключенного участка МГ, технологических трубопроводов КС для проведения ремонтных и ремонтно-профилактических работ.
Система транспорта газа включает в себя КС с компрессорными цехами (КЦ), в которых установлены газоперекачивающие агрегаты (ГПА), осуществляющие компримирование транспортируемого газа из линейной части (ЛЧ) газопроводов. Протяженность газопроводов 100 и более километров, участки между КС, разделенные запорной арматурой на несколько линейных участков (ЛУ), длиной 20 и более километров. Параллельно проходящие участки газопроводов соединены между собой перемычками с запорной арматурой для отключения ЛУ газопровода и вывода его из эксплуатации при необходимости производства ремонтно-профилактических работ. После отключения ЛУ газопровода, его необходимо освободить от газа. В плановом порядке один раз в год для выполнения ремонтно-профилактических работ и проверки автоматических защит, производится останов КЦ со стравливанием контура. При этом стравливание производится в атмосферу через так называемые «свечи». Данный способ является экономически невыгодным, а также наносит экологический вред окружающей среде.
В настоящее время широкое применение получили мобильные компрессорные установки (МКУ), позволяющие освободить участок ремонтируемого газопровода путем перекачки газа из него в какой-либо действующий участок газопровода.
Для осуществления откачки природного газа с использованием МКУ из отключенного участка газопровода, прилегающего к КС действующего «многониточного» газопровода, прокладывают дополнительный газопровод меньшего диаметра с запорной арматурой. Врезают его в существующие обводные линии (ОЛ) кранов узлов подключения (УП) «многониточного» газопровода и откачивают природный газа из выводимого в ремонт, требующего освобождения, отключенного участка газопровода в действующий соседний газопровод («нитку»). Перечисленные организационно-технические мероприятия по доставке МКУ к месту проведения работ, ее размещению, подключению к действующему участку МГ, находящемуся под давлением, использование дополнительного оборудования в условиях трассы, обязательное устройство временных площадок, что сложно при неблагоприятных погодных условиях, являются трудозатратными и длительными во времени, особенно в осенне-зимний период времени. Поэтому, создание простого и оперативного в исполнении, эффективного и надежного способа откачки природного газа из отключенного участка газопровода является актуальной проблемой.
Известен способ и устройство откачки газа из отключенного участка газопровода (Патент №2135885, опубл. 27.08.1999). При осуществлении данного способа откачки природного газа из отключенного участка газопровода в действующий газопровод многониточной системы при необходимости производства планово-профилактических и ремонтных работ включающем перераспределение потоков газа и изменение режимов работы ГПА КЦ газокомпрессорных станций газ с выхода компрессорного цеха, компримирующего газопровод с отключенным участком, подают на вход последовательно включенных с ним других КЦ. При этом увеличивают общую степень повышения давления последовательно работающих КЦ.
Для осуществления способа откачки газа из отключенного участка газопровода в действующий газопровод необходимо устройство, позволяющее осуществлять последовательную работу КЦ на газокомпрессорной станции на любой соседний газопровод («нитку»). Для этого КЦ компримирующий газопровод с отключенным участком последовательно включен с другими КЦ таким образом, что выход указанного КЦ соединен со входами других КЦ, а на линии межцеховой перемычки, соединяющей входы соседних КЦ, последовательно к установленным на них кранам установлен дополнительный кран, а между последовательно установленными кранами врезана перемычка с кранами, соединяющая входную межцеховую перемычку с выходами аппаратов воздушного охлаждения газа (АВО) соседних цехов.
Недостатками данного способа являются: низкая эффективность за счет того, что на время откачки отключенного участка, используемый для этой цели КЦ соседней «нитки», исключается из процесса транспорта газа, поскольку по условиям работы он не может поддерживать заданный режим магистрального газопровода; низкая надежность способа за счет того, что после снижения давления газа в трубопроводе, компрессор ГПА может войти в нештатный режим работы, что может привести к его поломке.
Известен способ откачки газа из отключенного участка газопровода и мобильная компрессорная установка для откачки газа (Патент №2303710, опубл. 27.07.2007). В изобретении используют способ откачки газа, при котором понижают давление газа перед его подачей в компрессор, установленный между отключенным и действующим участками магистрального газопровода. Обеспечивается утилизация природного газа из отключенного участка МГ при проведении ремонтных или профилактических работ с использованием при этом МКУ уменьшенных массы и габаритных размеров.
Недостатками данного способа являются высокая сложность и длительность исполнения способа за счет необходимости доставки КУ к месту проведения работ, ее размещения и подключения к действующему и отключаемому участкам МГ, находящимся под давлением.
Известен способ откачки газа из отключенного участка газопровода с использованием МКУ «Система газоснабжения. Магистральная трубопроводная транспортировка газа. Мобильная компрессорная станция» (ГОСТ 34070-2017). Способ заключается в доставке МКУ к месту проведения работ, дооборудовании крановых узлов для подключения МКУ, монтаж технологической обвязки МКУ.
Недостатками данного способа является высокая сложность и длительность его осуществления за счет необходимости использования дополнительного оборудования, имеющего большую массу и габариты (автопоезд длиной до 20 метров и массой до 44 тонн) в условиях трассы, обязательное устройство временных площадок и переездов через действующие газопроводы, что затруднено в период распутицы и при неблагоприятных погодных условиях. Проведение подготовительных работ по врезке крановых узлов для подключения МКУ в существующие трубопроводы.
Известен способ откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода (варианты) и мобильная компрессорная станция для его осуществления (варианты) (Патент№2465486 опубл. 27.10.2012), взятый нами за прототип.
Способ откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода заключается в соединении отключенного участка МГ с действующим через дополнительные трубопроводы и запорную арматуру и последовательно соединенные модули компрессорных агрегатов, подключении дополнительных трубопроводов и перекачке газа в действующий участок МГ через продувочные свечи, имеющиеся на отключенном и действующем участках МГ, до требуемого заданного значения давления в отключенном участке МГ.
Недостатками данного способа откачки газа из отключенного участка МГ является трудоемкость и длительность осуществления за счет необходимости проведения организационно-технических мероприятий по доставке КУ к месту проведения работ и ее подключению к отключенному и действующему участкам газопровода перед производством работ, и отключению после проведения работ.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением - создание простого и оперативного в исполнении, эффективного способа откачки природного газа из отключенного участка газопровода.
Техническая результат заключается в упрощении осуществления, повышении скорости исполнения, эффективности и надежности способа откачки природного газа из отключенного участка газопровода.
Технический результат достигается тем, что способ откачки газа из отключенного участка магистрального газопровода, заключающийся в том, что отключенный участок магистрального газопровода соединяют с действующим участком магистрального газопровода и выполняют перекачку газа в действующий участок магистрального газопровода, отключенный участок магистрального газопровода соединяют с действующим участком магистрального газопровода через дополнительные трубопроводы, через запорную арматуру, дополнительный трубопровод-лупинг монтируют стационарным, соединяют отводами с внешним принимающим трубопроводом, через узлы подключения многониточной системы магистральных газопроводов с действующим участком магистрального газопровода, на оборудованную площадку по подъездному пути с твердым покрытием доставляют компрессорную установку, которую подключают к узлу подключения стационарного дополнительного трубопровода-лупинга, через который откачивают газ из любого отключенного участка магистрального газопровода в действующий участок магистрального газопровода или во внешний принимающий трубопровод.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется ниже следующими примерами и фиг.
Для осуществления способа откачки природного газа из отключенного участка газопровода, монтируют дополнительный трубопровод.
1-6
1-6
1-6
1-6
1-6
1-6
1-6)
1-6
1-6
1-6
На Фиг. 1 представлена схема подключения к «шестиниточному» газопроводу (1-6) дополнительного трубопровода-лупинга (7). Для осуществления откачки природного газа из любого отключенного участка газопровода (1-6) вдоль расположения узлов подключения (8), соединенных подключающими всасывающим (9) и нагнетающим (l0) шлейфами с компрессорными цехами (11) «многониточного» (две и более «нитки») газопровода от линейного охранного крана (12) через охранный кран (13) перед УП (8 через охранный кран (14) после УП (8) до линейного охранного крана (15), монтируют стационарно дополнительный трубопровод-лупинг (7).
1-6
1-6
Дополнительный трубопровод-лупинг (7) прокладывают параллельно газопроводам (1-6) и пересекающим шлейфам (9, 10). Дополнительный трубопровод-лупинг (7) соединяют с УП (8), перпендикулярно-расположенными к дополнительному трубопроводу-лупингу (7) и соединенные с ним сварным соединением, трубопроводами-отводами (16).
На Фиг. 2-5 представлены схемы подключения отводов (16) к УП (8). Для примера приведены УП с разной трубопроводной обвязкой (ТПО) обводных линий кранов:
- с общей обводной линией (Фиг. 2);
- с двумя обводными линиями (Фиг. 3-4);
- с отдельными обводными линиями (Фиг. 5).
Подключение отводов (16) к УП (8) осуществляют посредством фасонных изделий (тройников) заводского изготовления, которые ввариваются в обводные линии.
Также дополнительный трубопровод-лупинг (7) имеет расположенный по центру и направленный в противоположную газопроводу (1-6) сторону внешний отвод (17), предназначенный для подключения к любым внешним газопроводам, например, газопроводу топливного газа для питания газотурбинных ГПА, расположенных в составе КЦ; к газопроводу для отбора газа на газораспределительные станции; к газопроводу для отбора газа на мобильные заправочные модули и использовании газа в качестве топлива для автотранспорта; к газопроводу подключения к станции получения инертного газа, для вытеснения газово-воздушной смеси из участков трубопроводов, коммуникаций при организации безопасного проведении ремонтных работ. Подключение к внешнему отводу (17) осуществляют по средством сварного соединения.
1-3
4-6
1-6
4-6
1-3
Оборудуют стационарную площадку (18) для размещения компрессорной установки (19) в мобильном или стационарном исполнении. Стационарную площадку (18) располагают посередине между КЦ (11) и КЦ (11), разделяя узлы подключения (8) газопровода (1-6) на две условные группы по три узла подключения (8 и 8) каждая. Прокладывают подъездной путь (20) к стационарной площадке (18).
В месте расположения стационарной площадки для КУ (19) дополнительный трубопровод-лупинг (7) имеет узел подключения (21) для компрессорной установки (19), обеспечивающий реверсивное движение газа (Фиг. 6).
На Фиг. 2-5 представлены схемы подключения дополнительного трубопровода-лупинга (7) к УП (8) КЦ (11) при разном исполнении трубопроводной обвязки (ТПО) обводных линий кранов выходного (22), секущего (23) и входного (24).
1-6
1-6
1
1
1
1
1
1
Трубопроводы-отводы (16) дополнительного трубопровода-лупиннга (7) подключают к обводным линиям (25-30) крановых узлов подключения (8). На Фиг. 2 представлена схема подключения отвода (16) дополнительного трубопровода (7) к ТПО узла подключения (8) с общей обводной линией (25) кранов (22-24). При данной схеме ТПО УП обводной кран (31) выходного крана (22), обводные краны (32, 33) секущего крана (23), обводной кран (34) входного крана (24) объединены общей обводной линией (25). Отвод (16) дополнительного трубопровода-лупинга (7) посредством крана (37) соединяется с обводной линией (25) кранами (31, 34).
2
2
2
2
2
2
2
На Фиг. 3 представлена схема подключения отвода (16) трубопровода-лупинга (7) к ТПО узла подключения (8) с двумя обводными линиями: обводная линия (27) входного крана (24) и обводная линия (26) выходного крана (22) и секущего крана (23). Отвод (16) дополнительного трубопровода-лупинга (7) на территории УП (8) посредством тройника разделяют на два газопровода (35, 36): газопровод (35) через кран (37) подключают к обводной линии (27), газопровод (36) через кран (38) подключают к обводной линии (26).
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
На Фиг. 4 представлена схема подключения отвода (16) дополнительного трубопровода (7) к ТПО узла подключения (8) с двумя обводными линиями: обводная линия (28) выходного крана (22) и обводная линия (29) входного крана (24) и секущего крана (23). Отвод (16) дополнительного трубопровода-лупинга (7) на УП (8) посредством тройника разделяют на два газопровода (36, 39): газопровод (40) через кран (39) соединяют с обводной линией (28), газопровод (36) через кран (38) соединяют с обводной линией (29).
5
5
5
5
5
На Фиг. 5 представлена схема подключения отвода (16) дополнительного трубопровода-лупинга (7) к ТПО узла подключения (8) с отдельными обводными линиями: обводная линия (26) выходного крана (22), обводная линия (29) входного крана (24) и обводная линия (28) секущего крана (23). Отвод (16) дополнительного трубопровода-лупинга (7) на территории УП (8) посредством тройника разделяют на три газопровода (38, 39, 41): трубопровод (38) через кран (7) соединяют с обводной линией (27), трубопровод (39) через кран (37) соединяют с обводной линией (30), трубопровод (40) через кран (39) соединяют с обводной линией (28).
1-3
1-3
Для откачки природного газа из любого линейного участка магистрального газопровода (1-3), всасывающего (9) или нагнетающего (10) шлейфа, по подъездному пути (20) доставляют на стационарную площадку (18) любую компрессорную установку (19) в мобильном или стационарном исполнении, рабочей средой которой является природный газ, температура на входе от минус 10°С до плюс 20°С, входное давление не менее рабочего давления в газопроводе, конечное давление выше рабочего давления в газопроводе, например мобильную (передвижную) перекачивающую установку Р-Pack 750 R.
1-3
На Фиг. 6 представлен УП (21) КУ (19) к дополнительному трубопроводу-лупингу (7). Подключение компрессорной установки (возможно как в мобильном, так и в стационарном исполнении) к газопроводу-лупингу (7) осуществляется при помощи крановой обвязки, обеспечивающей возможность реверсивного движения газа по газопроводу-лупингу (7). При необходимости произвести откачку газа через отвод (16) газопровода-лупинга (7), входящий в группу узлов подключения 1, краны (41, 42) открывают, краны (43, 44) закрывают, тем самым обеспечивают подачу газа от группы узлов подключения 1 на всасывающий кран (45)) и отвод газа после нагнетающего крана (46) на группу узлов подключения 2. При необходимости произвести откачку газа через отвод газопровода-лупинга (7), входящий в группу узлов подключения 2, краны (43, 44) открывают, краны (41, 42) закрывают, тем самым подачу газа от группы узлов подключения 2 на всасывающий кран (45) и отвод газа после нагнетающего крана (46) на группу узлов подключения 1.
Компрессорную установку (19) в мобильном исполнении подключают к трубопроводу-лупингу (7) через узел подключения (21) в соответствии с ГОСТ 34070-2017 при помощи гибких «рукавов». Компрессорную установку (19) в стационарном исполнении подключают в соответствии с ГОСТ 31843-2013 (ISO 13707:2000) "Компрессоры поршневые. Общие технические требования".
1-3
Для откачки природного газа из линейной части газопровода (1-3), относящейся к группе узлов подключения 1, определяют участок, из которого необходимо откачать природный газ. Останавливают работу соответствующего компрессорного цеха (11), перекрывают краны на границах выбранного участка для откачки газа:
1-3
1-3
4-6
- если откачку производят в любой участок линейной части газопровода (4-6), относящейся к группе узлов подключения 2, то открывают соответствующий кран (36, 38, 39) на отводе (16) лупинга (7) до соответствующей обводной линии (25-30) узла подключения (8), открывают кран (32) на соответствующей обводной линии, соединяющий ее с трубопроводом после секущего крана (23) на УП (7) группы узлов подключения 2;
- если производят внешнюю откачу для технологических нужд, то к отводу (17) подсоединяют сварным соединением любой принимающий газопровод, например, для питания ГПА или для отбора газа на ГРС, или мобильные заправочные модули. Открывают кран (47) на отводе (17).
1-3
Включают в работу компрессорную установку (19). Открывают кран на соединении между выбранным участком для откачки газа и обводной линией узла подключения (8) и соответствующий кран (35, 36, 38) на отводе (16), соединяющий соответствующую обводную линию (25-30) с дополнительным трубопроводом (7).
1-3
1-3
1-3
1-3
1-3
1-3
1-3
1-3
При откачке природного газа из всасывающего шлейфа (9) и нагнетающего шлейфа (10) КЦ (11), после остановки работы соответствующего компрессорного цеха (11), открывают соответствующий кран на обводной линии, соединяющей всасывающий (9) и нагнетающий (10) шлейфы с отводом (16) трубопровода-лупинга (7), и открывают соответствующий кран на обводной линии (31) и соответствующий кран (37, 41) на самом отводе (16):
4-6
- если откачку производят в любой участок линейной части газопровода (4-6), относящейся к группе узлов подключения 2, то открывают кран (31) на обводной линии, соединяющий ее с трубопроводом после секущего крана (23) на УП (7) группы узлов подключения 2;
- если производят внешнюю откачу для технологических нужд, то к отводу (17) подсоединяют любой принимающий газопровод, например, для питания ГПА или для отбора газа на ГРС, или мобильные заправочные модули. Открывают кран (46) на отводе (17).
Включают в работу компрессорную установку (19). Перекачивают природный газ до достижения КУ (19) нижнего предела давления. КУ (19) выключают. Закрывают соответствующие краны.
1-3
1-3
1-3
1-3
1-3
1-3
При откачке природного газа из нагнетающего шлейфа (10) компрессорного цеха (11), после остановки работы соответствующего КЦ (11), открывают соответствующий кран на обводной линии (31), соединяющей нагнетающий шлейф (10) с отводом (16) трубопровода-лупинга (7), и открывают соответствующий кран (38, 39) на самом отводе (16):
4-6
- если откачку производят в любой участок линейной части газопровода (4-6), относящейся к группе узлов подключения 2, то открывают кран (31) на обводной линии, соединяющий ее с трубопроводом после секущего крана (23) на УП (7) группы узлов подключения 2;
- если производят внешнюю откачу для технологических нужд, то к отводу (17) подсоединяют любой принимающий газопровод, например, для питания ГПА или для отбора газа на ГРС, или мобильные заправочные модули. Открывают кран (46) на отводе (17).
Включают в работу компрессорную установку (19). Перекачивают природный газ до достижения КУ (19) нижнего предела давления. КУ (19) выключают. Закрывают соответствующие краны.
Промышленная применимость
Дополнительный трубопровод (7) изготавливают из труб, сертифицированных для применения в организации, эксплуатирующей газопровод (1-6), и рассчитанных на максимальное рабочее давление газопроводов (1-6). Диаметр дополнительного газопровода-лупинга (7) равен диаметру труб, из которых выполнены обводные линии обводных линий кранов узлов подключения (8) КЦ (11), и имеет пропускную способность достаточную для обеспечения заданной производительности КУ (19). Диаметр обводных линий (25-30) кранов (22-24) газопроводов (1-6) составляет от 150 мм до 500 мм.
Трубопроводы-отводы (16, 17) выполнены из тех же труб, что и основной газопровод-лупинг (7), и соединены с ним сварным соединением.
Измерительные приборы на фигурах не указаны и представляют собой: по давлению - манометры, по температуре - датчики температур, например, термометр сопротивления.
Планировка и оборудование покрытия стационарной площадки (19) и подъездного пути (20) производят согласно требованиям СП 82.13330.2016 «Благоустройство территорий. Актуализированная редакция СНиП III-10-75».
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет осуществить простой и оперативный в исполнении способ откачки природного газа из отключенного участка магистрального газопровода за счет того, что дополнительный трубопровод выполнен стационарным и соединяет собой через обводные линии узлов подключения все участки магистрального газопровода. Исполнение дополнительного трубопровода с внешним отводом для соединения с газопроводами топливного газа, газораспределительных станций, мобильных заправочных модулей, станции получения инертного газа, позволяет откачивать природный газ из отключенного участка газопровода не только в действующий участок газопровода, но и на технологические нужды, что делает способ эффективным.