CC BY
116
УДК 621.644.8
https://doi.org/10.24411/0131-4270-2019-10103
СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ГАЗА ПРИ ВЫВОДЕ В РЕМОНТ УЧАСТКА МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА
REDUCTION OF GAS LOSSES DURING THE REPAIR OF THE SECTION OF THE MAIN GAS PIPELINE
Б.Н. Антипов
Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 119991, Москва, Россия
E-mail: antipov-bn@mail.ru
Резюме: Рассматривается технология освобождения участка трубопровода от транспортируемого газа перед выводом его в ремонт с использованием мобильной компрессорной установки и специального поршня - разделителя сред. Приведена конструкция поршня - разделителя сред.
Ключевые слова: ремонт газопровода, технология, освобождение от газа, мобильная компрессорная установка, поршень - разделитель сред.
Для цитирования: Антипов Б.Н. Снижение потерь газа при выводе в ремонт участка магистрального газопровода // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2019. № 1. С. 14-16.
D0l:10.24411/0131-4270-2019-10103
Boris N. Antipov
Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), 119991, Moscow, Russia E-mail: antipov-bn@mail.ru
Abstract: The technology of the pipeline section release from the transported gas before its removal for repair with the use of a mobile compressor unit and a special medium separator piston is considered. The design of the media piston-separator media.
Keywords: pipeline repair, technology, exemption from gas, mobile compressor unit, the media piston-separator environments.
For citation: Antipov B.N. REDUCTION OF GAS LOSSES DURING THE REPAIR OF THE SECTION OF THE MAIN GAS PIPELINE. Transport and Storage of Oil Products and Hydrocarbons. 2019, no. 1, pp. 14-16.
DOI:10.24411/0131-4270-2019-10103
Снижение потерь газа при выводе участка магистрального газопровода в ремонт является одним из направлений реализации экологической политики ПАО «Газпром» и Концепции энергосбережения и повышения энергетической эффективности ПАО «Газпром» на 2011-2020 годы. Вне зависимости от выбранного метода проведения ремонт-но-восстановительных работ порядок вывода участка газопровода в ремонт предусматривает отключение ремонтируемого участка газопровода и выполнение необходимых мероприятий по безопасности, в том числе освобождение ремонтируемого участка от газа и конденсата до давления 100-500 Па. При этом должна обеспечиваться охрана окружающей среды в виде полного исключения или сведения к минимуму ущерба природным земельным ресурсам, природным водным ресурсам, атмосферному воздуху, растительности, животному миру.
Для обеспечения выполнения указанных требований рассматривается технология освобождения участка газопровода от транспортируемого газа, заключающаяся в том, что с обеих сторон участка линейными кранами отсекают доступ газа из действующего газопровода и освобождают участок от находящегося в нем под давлением газа, используя специальный поршень - разделитель сред, мобильную компрессорную установку и газоперекачивающий агрегат в составе компрессорной станции (рис. 1).
Реализация предлагаемой технологии осуществляется следующим образом. Для освобождения от транспортируемого газа, выводимого в ремонт участка 2 действующего магистрального газопровода 1, через ближайшую к выводимому в ремонт участку 2 камеру запуска очистных и диагностических устройств 6 запассовывают
поршень - разделитель сред 5 и сдвигают его потоком транспортируемого газа через открытый магистральный кран 3 в начало выводимого в ремонт участка 2 магистрального газопровода 1, после чего перекрывают магистральный кран 3. Включают управляемый насос 17 в составе поршня - разделителя сред, открывают задвижку 9 для подачи воздуха в выводимый в ремонт участок 2 и включают мобильную воздушную компрессорную установку 8 и давлением воздуха, нагнетаемого в выводимый в ремонт участок 2 магистрального газопровода 1, перемещают поршень-герметизатор 5 по выводимому в ремонт участку 2, обеспечивая требуемый подпор откачиваемого газа на входе в газоперекачивающий агрегат компрессорной станции 11.
Откачка газа производится до момента, пока поршень -разделитель 5 не пройдет магистральный кран 4 в конце выводимого в ремонт участка 2 газопровода 1, после чего кран 4 перекрывают. Закрывают задвижку 9 для подачи воздуха в выводимый в ремонт участок 2 газопровода 1, отключают управляемый насос 17 и мобильную воздушную компрессорную установку 8. Таким образом, вся полость выводимого в ремонт участка 2 магистрального газопровода 1 освобождена от газа и заполнена воздухом под давлением. Открывают задвижку 10 и стравливают воздух из полости выводимого в ремонт участка 2 газопровода 1 в атмосферу.
Основными условиями надежного и безопасного применения предлагаемой технологии является обеспечение устойчивой работы газоперекачивающего агрегата, осуществляющего откачку газа из ремонтируемого участка газопровода, и предотвращение образования взрывоопасной газовоздушной смеси в зоне поршня - разделителя сред.
Режим работы газоперекачивающего агрегата с целью минимизации возможности возникновения в нагнетателе помпажных режимов должен удовлетворять следующему условию: приведенный объемный расход природного газа на входе в нагнетатель для найденного режима работы нагнетателя должен превышать значение минимального приведенного объемного расхода природного газа на входе в нагнетатель, соответствующего левой границе приведенных характеристик, не менее чем на 10%. Данное условие обеспечивается подачей мобильной компрессорной установкой (одной или несколькими) воздуха под давлением в участок газопровода в зону между линейным краном и поршнем - разделителем сред для создания постоянного подпора поршнем - разделителем сред находящегося в участке газа и полного вытеснения его в следующий участок газопровода.
Для обеспечения движения поршня - разделителя сред внутри участка газопровода должен быть создан требуемый перепад давлений между нагнетаемым воздухом и газом. По данным компании ROSEN и АО «Газпром оргэнергогаз» для движения поршня в трубопроводе необходим минимальный перепад давлений, равный 0,15 бар (0,015 МПа). Скорость движения поршня-разделителя зависит от производительности газоперекачивающего агрегата в составе компрессорной станции, откачивающего газ из газопровода, и производительности мобильной компрессорной установки, подающей в участок воздух. Оптимальной можно считать скорость в диапазоне 0,42-1,5 м/с.
Для обеспечения безопасности выполнения работ по предлагаемому способу конструкция поршня - разделителя сред должна:
- обеспечивать изолирование зон, содержащих газ и воздух, с целью исключения образования пожаровзры-воопасной газовоздушной смеси (содержание метана в воздухе от 5,35 до 14,9%);
- обеспечивать проход всех внутренних элементов и дефектов участка магистрального газопровода;
- изготавливаться в пожаровзрывобезопасном исполнении (исключать возможность возникновения искры, статического электричества и т.д.).
Разработана конструкция поршня - разделителя сред с системой откачки утечек воздуха для предотвращения образования пожароопасной газовоздушной смеси (рис. 2).
Конструктивно поршень - разделитель сред выполнен в виде установленных с зазором относительно внутренней поверхности выводимого в ремонт участка 2 двух торцевых опорных манжет 12, 13, между которыми последовательно установлены по меньшей мере две герметизирующие манжеты 14, 15. Опорные и герметизирующие
Рис. 1. Принципиальная схема вывода в ремонт участка газопровода
Рис. 2. Конструкция поршеня - разделителя сред
манжеты установлены на штанге 16. Между передней торцевой опорной манжетой 12 и соседней герметизирующей манжетой 14 размещен управляемый насос 17 с патрубком всасывания воздуха 18 из полости, образованной герметизирующими манжетами 14 и 15 и патрубком отвода воздуха 19 в зону выводимого в ремонт участка 2, заполненную воздухом, нагнетаемым мобильной воздушной компрессорной установкой 8. В полости, образованной смежными герметизирующими манжетами 14 и 15, и в полости выводимого в ремонт участка газопровода 2, заполненной газом, размещены подключенные к блоку управления 20 работой насоса 17 датчики давления 21 и 22. Аккумуляторная батарея, необходимая для работы насоса 17 и блока управления 20, располагается в отсеке блока управления.
Количество герметизирующих манжет выбирают в зависимости от качества внутренней поверхности выводимого в ремонт участка магистрального трубопровода 1 и возможными отклонениями от заданных геометрических параметров. Для снижения требуемой емкости аккумуляторной батареи в конструкцию поршня могут быть включены генераторы с приводом, преобразующим поступательное движение поршня относительно трубопровода во вращательное движение вала генератора.
Конструкция поршня - разделителя сред исключает попадание воздуха, нагнетаемого мобильной воздушной компрессорной установкой в выводимый в ремонт участок магистрального газопровода, в зону заполненную газом, что необходимо для предотвращения образования взрывоопасной смеси (содержание метана в воздухе от 5,35
1
• 2019
15
до 14,9%). В момент завершения движения поршня-разделителя по ремонтируемому участку концентрация метана впереди поршня-разделителя должна быть не ниже верхнего значения.
Указанное требование обеспечивается тем, что по сигналам блока управления работой насоса 20, сравнивающего показания датчиков давления 21 и 22, включается управляемый насос 17, откачивающий воздух, поступивший через зазоры между манжетами 12 и 14 и стенками выводимого в ремонт участка 2 магистрального газопровода 1 в зону между манжетами 14 и 15 для поддержания минимального перепада давления с зоной, заполненной газом, что исключает попадание воздуха в эту зону и образование пожа-ровзрывоопасной смеси.
Для обеспечения более экономичного использования мобильной компрессорной установки целесообразно сначала откачивать газ из ремонтируемого участка с помощью
газоперекачивающего агрегата до минимального давления, обеспечивающего его устойчивую работу, после чего подключать мобильную компрессорную установку. С учетом характеристик применяемых газоперекачивающих агрегатов и эксплуатационных давлений в магистральных газопроводах можно откачивать до 30% находящегося в участке газа.
Предлагаемая технология вывода участка газопровода в ремонт снижает потери транспортируемого газа до минимума и может рассматриваться как мероприятие, направленное на выполнение решений ПАО «Газпром» по энергосбережению, уменьшению экологического ущерба для окружающей среды и повышению безопасности проведения ремонтных работ. На предлагаемую технологию вывода в ремонт участка магистрального газопровода получен патент РФ на изобретение № 2680014 «Способ вытеснения газа из выводимого в ремонт участка магистрального газопровода и система для его осуществления».
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Патент РФ № 2680014 Способ вытеснения газа из выводимого в ремонт участка магистрального газопровода и система для его осуществления / Антипов Б.Н., Короленок А.М., Лопатин А.С., Назаретова А.А. Опубл. 27.04.2018. Бюл. № 5.
2. Поршаков Б.П., Лопатин А.С., Калинин А.Ф. и др. Энергосберегающие технологии при магистральном транспорте природного газа. М.: Изд. центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2014. 408 с.
3. СТО Газпром 2-2.3-231-2008 Правила производства работ при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов ОАО «Газпром». М.: ИРЦ Газпром. 2008. 97 с.
4. Калинин А.Ф. Расчет, регулирование и оптимизация режимов работы газоперекачивающих агрегатов: учеб. пособие. М.: МПА-Пресс, 2011. 264 с.
REFERENCES
1. Antipov B.N., Korolenok A.M., Lopatin A.S., Nazaretova A.A. Sposob vytesneniya gaza iz vyvodimogo v remont uchastka magistral'nogo gazoprovoda isistema dlya yego osushchestvleniya [Method of gas displacement from the being repaired main gas pipeline section and system for its implementation]. Patent RF, no. 2680014, 2018.
2. Porshakov B.P., Lopatin A.S., Kalinin A.F. Energosberegayushchiye tekhnologiiprimagistral'nom transporteprirodnogo gaza [Energy-saving technologies for the main transport of natural gas]. Moscow, RGU nefti i gaza im. I.M. Gubkina Publ., 2014. 408 p.
3. STO Gazprom 2-2.3-231-2008 Pravila proizvodstva rabot pri kapital'nom remonte lineynoy chasti magistral'nykh gazoprovodov OAO «Gazprom» [STO Gazprom 2-2.3-231-2008 Rules for the performance of work during the overhaul of the linear part of Gazprom's gas trunklines]. Moscow, IRTS Gazprom Publ., 2008. 97 p.
4. Kalinin A.F. Raschet, regulirovaniye ioptimizatsiya rezhimovrabotygazoperekachivayushchikh agregatov [Calculation, regulation and optimization of operating modes of gas pumping units]. Moscow, MPA-Press Publ., 2011. 264 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Антипов Борис Николаевич, д.т.н., проф. кафедры термодинамики Boris N. Antipov, Dr. Sci. (Tech.), Prof. of the Department of и тепловых двигателей, РГУ нефти и газа (национальный Thermodynamics and Heat Engines, Gubkin Russian State University of Oil
исследовательский университет) имени И.М. Губкина. and Gas (National Research University).
