Система опорожнения и одновременного контролируемого заполнения инертным газом участка нефтепровода
Полезная модель относится к сфере эксплуатации магистральных нефтепроводов и может быть использована при выполнении плановых ремонтных работ на трубопроводах, транспортирующих нефть и нефтепродукты. Может быть использована также для опорожнения и заполнения инертным газом нефтепроводов, выработавших ресурс безопасной эксплуатации и предназначенных для временной консервации. Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. Предлагаемая система, как и известная включает подлежащий ремонту или консервации и отсеченный задвижками, участок нефтепровода, установленный в нефтепровод поршень-разделитель сред и энергетическую установку для нагнетания инертного газа в опорожняемый участок нефтепровода. Но в отличие от известной - предлагаемая система содержит: по меньшей мере криогенную емкость с жидким азотом и азотную газификационную установку, предназначенные для нагнетания в нефтепровод газообразного азота; поршень-разделитель сред, выполненный по меньшей мере из пяти литых поролоновых поршней, установленных в нефтепровод последовательно друг за другом, при этом, между третьим и четвертым поршнями установлена гелевая пробка-прослойка. Кроме этого, система содержит по меньшей мере передвижную насосную установку, предназначенную для откачивания нефти из нефтепровода, а также установленные в нефтепровод по меньшей мере в начале и конце отсеченного участка нефтепровода два газоанализатора и два манометра. При этом в процессе функционирования всей системы осуществляют контроль основных параметров - давления в нефтепроводе, производительности азотной газификационной установки и передвижной насосной установки, скорости движения и местоположения в нефтепроводе поршня-разделителя сред. В предлагаемой системе вместо энергетической установки, содержащей криогенную установку с жидким азотом и азотную газификационную установку, может быть использована мобильная мембранная азотная установка, вырабатывающая газообразный азот из окружающего воздуха за счет селективной проницаемости материала мембраны различными компонентами воздуха.
1 иллюстрация.
Литература:
1. "Способ опорожнения дефектного участка трубопровода" по описанию изобретения к патенту РФ №2069766, класс МПК 6 F 16 L 55/10, опубликовано 20.05.1997 г., бюл. №15.
Полезная модель относится к сфере эксплуатации магистральных нефтепроводов и может быть использована при выполнении плановых ремонтных работ на трубопроводах, транспортирующих нефть и нефтепродукты. Может быть использована также для опорожнения и заполнения инертным газом нефтепровода, выработавшего ресурс безопасной эксплуатации и предназначенного для временной консервации.
Известно устройство, реализующее "Способ опорожнения дефектного участка трубопровода" по описанию изобретения к патенту РФ №2079766, класс МПК 6 F 16 L 55/10, опубликовано 20.05.1997 г. в Бюл. №15 (1)
Сущность этого изобретения заключается в следующем. По трубопроводу пропускают поршень-разделитель сред с последующей его остановкой, причем, поршень-разделитель сред останавливают посредством частично закрытой задвижки, расположенной за дефектным участком трубопровода по потоку нефти. Затем полностью закрывают задвижки и перемещают поршень-разделитель сред в обратном направлении закачиваемыми через отвод в трубопроводе инертными газами, например, газообразным азотом или отработанными выхлопными газами до частично закрытой задвижки, расположенной перед дефектным участком с последующим полным закрытием последней.
Недостатком данного изобретения является то, что в нем нет достаточных средств и устройств для обеспечения гарантированного и контролируемого опорожнения трубопровода от нефти и полного его заполнения инертным газом. При этом давление инертного газа для перемещения поршня-разделителя сред и вытеснения нефти из дефектного участка нефтепровода в действующий нефтепровод должно быть выше давления в действующем нефтепроводе, что требует значительных энергозатрат и массы закачиваемого газа.
Кроме этого, в нефтепроводах, выполненных с подкладными кольцами на стыках сваренных между собой труб поршень-разделитель сред при своем движении в нефтепроводе получает механические повреждения
от выступающих на поверхности внутри трубы на 5 мм кромок подкладных колец, которые не позволяют обеспечить надлежащее качество очистки внутренней полости нефтепровода и вытеснение нефти в полном объеме.
Целью при разработке предлагаемой полезной модели является создание универсальной и эффективной системы опорожнения и одновременного контролируемого заполнения инертным газом участка нефтепровода. При этом, система должна быть пригодна для использования в нефтепроводах, выполненных с подкладными кольцами.
Указанная цель и технический результат реализуются следующим образом.
Предлагаемая система, как и известная включает подлежащий ремонту или консервации и отсеченный задвижками, участок нефтепровода, установленный в нефтепровод поршень-разделитель сред и энергетическую установку для нагнетания инертного газа в опорожняемый участок нефтепровода.
Но в отличие от известной - предлагаемая система содержит: по меньшей мере криогенную емкость с жидким азотом и азотную газификационную установку, предназначенные для нагнетания в нефтепровод газообразного азота; поршень-разделитель сред, выполненный по меньшей мере из пяти литых поролоновых поршней, установленных в нефтепровод последовательно друг за другом, при этом, между третьим и четвертым поршнями установлена гелевая пробка-прослойка.
Кроме этого, система содержит по меньшей мере подвижную насосную установку, предназначенную для откачивания нефти из нефтепровода, а также установленные в нефтепровод по меньшей мере в начале и конце отсеченного участка нефтепровода два газоанализатора и два манометра. При этом в процессе функционирования всей системы осуществляют контроль основных параметров - давления в нефтепроводе, производительности азотной газификационной установки и передвижной насосной установки, скорости движения и местоположения в нефтепроводе поршня-разделителя сред.
В предлагаемой системе вместо энергетической установки, содержащей криогенную установку с жидким азотом и азотную газификационную установку, может быть использована мобильная мембранная азотная установка, вырабатывающая газообразный азот из окружающего воздуха за счет селективной проницаемости материала мембраны различными компонентами воздуха.
В качестве близкого аналога предлагаемой системе опорожнения и одновременного контролируемого заполнения инертным газом участка нефтепровода можно принять устройства, реализующие "Способ опорожнения дефектного участка трубопровода" по источнику патентной информации (1).
На представленной фигуре изображена схематично предлагаемая система опорожнения и одновременного контролируемого заполнения инертным газом участка нефтепровода.
Предлагаемая система содержит следующие машины, оборудование, агрегаты, устройства и приборы.
Подлежащий ремонту или консервации участок нефтепровода 1 с диаметром трубы, например, от 720 мм до 1220 мм, выполненный с подкладными кольцами или без них, отсечен от магистрали задвижками 2 и 3. В начале и в конце отсеченного участка нефтепровода 1 установлены газоанализаторы 4 и 5 и манометры 6 и 7.
В начале отсеченного участка нефтепровода 1 подключен трубопровод 8 с вентилем 9, по которому производят подачу в нефтепровод 1 газообразного азота от азотной газификационной установки 10, к которой, в свою очередь, подсоединена криогенная емкость 11 с жидким азотом. В предлагаемой системе для получения газообразного азота непосредственно из окружающего воздуха непосредственно на месте проведения работ может быть использована мобильная мембранная азотная установка.
В начале отсеченного участка нефтепровода 1 установлен поршень-разделитель сред, выполненный из пяти литых поролоновых поршней 12, каждый из которых имеет длину, равную примерно 1,5-2 диаметрам нефтепровода 1. Между третьим и четвертым поршнями 12 установлена гелевая пробка-прослойка 13, которая выполняет роль дополнительного герметизирующего элемента и имеет длину, равную примерно двум диаметрам нефтепровода 1.
В конце отсеченного участка нефтепровода 1 с помощью передвижной насосной установки 14 по трубопроводу 15, снабженному вентилями 16 осуществляют откачку нефти из опорожняемого участка в параллельную нитку 17 действующего нефтепровода или непосредственно в нефтепровод 1 за задвижкой. 2.
Предлагаемая система опорожнения и одновременного контролируемого заполнения инертным газом участка нефтепровода функционирует следующим образом.
Подлежащий ремонту участок нефтепровода 1 отсечен задвижками 2 и 3 и оснащен вышеперечисленными приборами, оборудованием, машинами и подготовлен к опорожнению от нефти. В конце отсеченного участка 1 перед задвижкой 2 включают в работу передвижную насосную установку 14 и откачивают нефть или в параллельную нитку 17 нефтепровода или непосредственно в нефтепровод 1 за задвижкой 2.
Одновременно с этим из криогенной емкости 11 с азотом и соответственно из азотной газификационной установки 10 по трубопроводу 8 в нефтепровод 1 направляют газообразный азот под давлением 0,4 МПа и температуре примерно 20°. Газообразный азот под давлением 0,4 МПа выполняет роль рабочего тела и перемещает группу поршней 12 с гелевой прослойкой 13 вдоль нефтепровода 1 с одновременной очисткой внутренней поверхности. При этом поролоновые поршни за счет собственной деформации преодолевают местные сужения в нефтепроводе, образованные подкладными кольцами, а откачка нефти перед поршнями с помощью передвижной насосной установки 14 позволяет снизить требуемое для перемещения поршней давление газа до 0,4 МПа и его массовый расход.
Пространство в нефтепроводе 1, образовавшееся после вытеснения нефти и перемещения поршней 12 одновременно заполняется газообразным азотом, который выполняет и роль нейтральной среды для консервации отсеченного участка нефтепровода 1.
В процессе функционирования всей системы при опорожнении нефтепровода осуществляют контроль основных параметров - давления в нефтепроводе, производительности азотной газификационной установки и передвижной насосной установки, скорости движения и местоположения в нефтепроводе поршня-разделителя сред.
После полного вытеснения нефти из отсеченного участка нефтепровода 1 производят контроль состава среды в полости нефтепровода в начале и в конце участка газоанализаторами 4 и 5.
Предлагаемая система разработана в ОАО "Транссибнефть" и опробована в период с 17 по 21 декабря 2005 года при освобождении от нефти участка нефтепровода "Омск-Анжерская" протяженностью 39,16 км.
В ходе работ из этого участка нефтепровода было откачано 15087 м3 НЕФТИ, закачано 95552 кубометра газообразного азота (при нормальных условиях).
Отмечена высокая степень очистки внутренней поверхности нефтепровода 1; после извлечения из нефтепровода 1 поршней 12 за последним
из них на внутренней стенке нефтепровода следов нефти в виде разливов, капель, парафинистых отложений не обнаружено.
Проверка качества опорожнения от нефти участка нефтепровода 1 по завершении опытных работ (выпуск газовой среды через вантузы и отборы-замеры давления, замеры щупом через контрольные отверстия) показала отсутствие нефти и эмульсии.
По результатам выполненного лабораторного анализа пробы газа, взятой из нефтепровода 1 после его консервации, объемное содержание кислорода составило 0,09%, углекислого газа - 0,02%, углеводородов - 0,23%, азота - 99,66%.
Литература:
1. "Способ опорожнения дефектного участка трубопровода" по описанию изобретения к патенту РФ №2079766, класс МПК 6 F 16 L 55/10, опубликовано 20.05.1997 г., Бюл. №15.
1. Система опорожнения и одновременного контролируемого заполнения инертным газом участка нефтепровода, включающая подлежащий ремонту или консервации и отсеченный задвижками участок нефтепровода, установленный в нефтепровод поршень-разделитель сред, энергетическую установку для нагнетания инертного газа в опорожняемый участок нефтепровода, отличающаяся тем, что содержит: по меньшей мере криогенную емкость с жидким азотом и азотную газификационную установку, предназначенные для нагнетания в нефтепровод газообразного азота; поршень-разделитель сред, выполненный по меньшей мере из пяти литых поролоновых поршней, установленных в нефтепровод последовательно друг за другом, при этом между третьим и четвертым поршнями установлена гелевая пробка-прослойка; по меньшей мере передвижную насосную установку, предназначенную для откачивания нефти из нефтепровода; установленные в нефтепровод по меньшей мере в начале и в конце отсеченного участка нефтепровода два газоанализатора и два манометра; при этом в процессе функционирования всей системы осуществляют контроль основных параметров - давления в нефтепроводе, производительности азотной газификационной установки и передвижной насосной установки, скорости движения и местоположения в нефтепроводе поршня-разделителя сред.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что энергетическая установка выполнена в виде мобильной мембранной азотной установки.
