Расчёт азота для 32” трубопровода




НОВЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫЙ ПОДХОД

К УСПЕШНОЙ ИЗОЛЯЦИИ И ВЫВОДУ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ

МОРСКИХ ГАЗОПРОВОДОВ

Краткий обзор

Безопасность является важнейшим вопросом в эксплуатационной деятельности. При выполнении огневых работ на трубопроводе очень важно изолировать его, чтобы предотвратить аварийную ситуацию. В этой статье представлен новый способ изоляции, который был использован на 32” морском и 18” внутрипромысловом газопроводе, а также их подготовка к огневым работам с целью замены участка на трассе трубопровода.

Газопроводы были разгерметизированы, но все еще заполнены кислым газом и не готовы к огневым работам. Чтобы предотвратить утечку газа и обеспечить безопасность во время работы, данный способ изоляции подразумевает введение азота в качестве инертного газа, запуск скребка для очистки трубопровода, введение МЭГ (моноэтиленгликоль) для вымывания газового конденсата со внутренних стенок трубы и, наконец, использование пенообразователя AFFF.

Применение данного способа изоляции помогло достигнуть безопасного состояния на трубопроводе, где значение нижнего предела взрывоопасной концентрации и сероводорода равнялось нулю. Огневые роботы (демонтаж тройника и приварка трубы вместо него) были проведены успешно и безопасно. Данный способ практически не требует больших затрат и большого количество времени для подготовки оборудования.

 

ВСТУПЛЕНИЕ

Изоляция газопровода и трубопроводных систем является ключевым требованием для технического обслуживания и безопасной модификации в нефтегазовой и нефтехимической отрасли. Перед выполнением любой огневой работы на магистрали, важным аспектом безопасности выступает остановка подачи газа. Данный процесс называется «блокировка» и используется для изоляции оборудования от его источника энергии и является альтернативой продувке инертным газом (разгерметизация и промывка водой) и другим способам изоляции. Во время технического обслуживания важно оградить оборудование от любого потенциально неконтролируемого источника энергии.

ОБЩЕПРИНЯТЫЕ СПОСОБЫИЗОЛЯЦИИ И ЖИЗНЕННЫЙ ОПЫТ

У некоторых авторитетных энергетических компаний есть собственные разработанные способы изоляции, которые стали образцовыми для других компаний. Например, американская энергетическая компания Chevron представила стандарт изоляции источников опасной энергии и обеспечение герметичности технологического оборудования. В этом документе компания Chevron предоставила требования, инструкции, записи и всю необходимую информацию для выполнения безопасныхизоляционных работ.

Представитель компании Т.D.Williamson Хеннинг Бё рассказал несколько примеров из практики, в которых неинтрузивные инструменты для изоляции облегчили работу по выводу с эксплуатации морского трубопровода. В Северном море и Мексиканском заливе для изолирования труб разных диаметров под водой был использован встраиваемый двойной блок и монитор (DBM), а также заглушки SmartPlug. Инструменты отслеживались и управлялись в трубопроводе с использованием беспроводных сквозных систем связи Smart Track. По завершению врезки инструменты изоляции были демонтированы, разделительный поршень и весь инструментарий, были успешно извлечены на суше. На следующем рисунке представлен инструмент, который использовался в трубах разных диаметров.

Рис.1 TDW двойное независимое уплотнение SmartPlug® train с тройным уплотнением для гидротестирования.

Существуют компании, которые также используют заглушки для изоляции трубопроводов. Это означает, что данный метод известен и популярен в трубопроводной индустрии.

«При выполнении изоляционных работ на трубопроводе, планирование работы является ключевым моментом, который приводит к отличным результатам » Пуя Гхолами.

Более того, некоторые компании вносят изменений в эту технологию с целью расширения ее применения. Например, компания PLIDCO использует метод Shear + Plug для изоляции трубопровода. Метод PLIDCO Shear + Plug состоит из гибридного инструмента, работающего на гидравлической силе, разрезающей трубопровод, и клапанного механизма, который обеспечивает плотное соединение при сварки типа металл-металл. Механическое оборудование, инструменты и сам процесс Shear + Plug требуют напряженного режима работы. Все это оборудование сконструировано и установлено в качестве постоянного крепления к системе трубопровода.
Система имеет постоянное металлическое линейное уплотнение, которое приварено к трубопроводу, что обеспечивает безопасность и долговременную стабильность изоляции. Установку Shear + Plug можно сравнить с установкой задвижки по деталям в трубопровод, поскольку при работе не требуется отвод, то и нет металлической стружки, которая может засорить трубопровод или повредить его.

Постдок Датского технического университета Джо Александерссон и ряд других исследователей[4] внедряют дистанционно управляемую трубопроводную систему изоляции для использования на нефте- и газопроводах любых размеров. Эта система разработана для изоляции трубопроводов, находящихся под высоким давлением. Обычно связь с устройством, находящимся под водой ведется с надводного судна посредством акустических сигналов, поступающих к подводному модулю, затем проникает через стенки трубопровода благодаря сверхнизкочастотным (ELF) электромагнитным волнам. Все критические параметры, такие как давление и температура контролируются. Устройство работает безотказно, это означает, что пока существует перепад давления в системе изоляции, оно не может быть демонтировано. Таким образом, любой сбой в системе управления не поставит под угрозу его работу.

Чрезвычайно важно провести изоляционные работы надлежащим образом, в противном случае могут произойти аварийные ситуации. Как сообщает Process and Engineering Group, во время ремонтных работ на одном из нефтепроводов произошел пожар со смертельным исходом. Инцидент произошел во время подготовки кромки, то есть при шлифовании открытого конца 42” трубопровода NB. В этом случае, изоляция нефтяного коллектора была выполнена с помощью грязевой пробки с использованием «бентонитовой глины». Окончив работы с глиной, после необходимого шлифования, подготовки кромок и монтажа планировалось приварить только что изготовленный трубный узел, во время чего и произошло возгорание.
Причиной внезапного пожара было выделение паров остаточного углеводорода из смещения (частичного или полного) бентонитовой пробки.

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗОЛЯЦИИ

Существует широкий спектр методов изоляции трубопроводов (некоторые из них представлены в статье), поэтому организации, осуществляющей эксплуатацию необходимо принять оптимальное решения для проблем с изоляцией, возникшей на трубопроводе.

Stats Group [6] представляет несколько способов, направленных на выполнение безопасной изоляции трубопровода, горячей врезки и других целей. Вот их описание.

· Способ неинтрузивной изоляции, проводимый на действующем трубопроводе

Технология Plug подразумевает проведение ремонтных работ на трубопроводе, в то время как система продолжает работать и находится под рабочим давлением. Двойные уплотнения снижают потребление энергии до нуля, чтобы дать возможность провести техническое обслуживание над системами под давлением, что поможет выполнить работу безопасно и эффективно. Инструменты для очистки трубопровода не требуют резки труб, сварки и не оставляют швов или крепежей на трубах. Этот метод обеспечивает целостность магистрали и ее работа восстанавливается сразу после завершения эксплуатации. Применение этой технологии включает в себя: трубопроводный клапан – замена/ ремонт, райзер – замена/ ремонт, тройник – ремонт/ врезка в трубопровод, запуск платформы и отвод трубопровода. Эта технология показана на рисунке 2. Рис.2 Технология Plug. · Горячая врезка и подключение Горячее врезка и подключение могут быть выполнены по методу BISEP, одобренного DNV-GL обществом [6]. Этот метод предполагает отказоустойчивую изоляцию с двойным блоком и единым отводом без необходимости в дополнительных отводных или вентиляционных отверстиях. Данный метод предлагает значительные преимущества безопасности по сравнению с традиционной технологией прекращения работы на магистрали, гидравлически активированные двойные затворы обеспечивают герметичную изоляцию трубопровода, находящегося под давлением. Изоляция с высоким уровнем интеграции обеспечивается сферической заглушкой с двойным уплотнением, которая срабатывает под давлением пускового механизма через запорный клапан и вращается в направлении давления потока, который должен быть изолирован.
Затворы приводятся в действие гидравлическим цилиндром внутри заглушки, который сжимает затвор, в результате радиальное расширение выталкивает затвор к отверстию трубы. Далее гидравлическое давление создает резиновое давление в уплотнительных элементах, что позволяет проверить давление в затрубном пространстве между затворами. Каждый затвор проверяется отдельно при максимальном давлении в трубопроводе для проверки герметичности изоляции. Запирающая заглушка с кольцевым уплотнением вентилируется во внешнюю среду с помощью головки для перекрытия BISEP ™, чтобы обеспечить зону с нулевым потреблением энергии и обеспечить постоянный контроль целостности затвора до и во время монтажных работ. Давление в магистрали, действующее на силу резания поддерживает давление уплотнения, создавая надежную функцию обеспечение приведения механизма в действие независимо от гидравлической системы. Сопротивление эжекционной нагрузке обеспечивается установочной головкой BISEP™. Эта технология схематично проиллюстрирована на рис.3. Рис. 3 технология BISEP. · Малокалиберная горячая врезка и подключение Запатентованная система BI-STOP ™ [6] способствует работе уникальной системе горячей врезки и ее подключению. Используется для решения проблем с малогабаритными трубопроводами, а также при отсутствии или ограничении средств изоляции. Это экономически эффективное решение позволяет изолировать, разрезать и, при необходимости, перекрыть трубопровод малого диаметра с помощью полнопроходного клапана, во время работы магистрали. Система BI-STOP™ позволяет снизить расходы на техническое обслуживание или ликвидацию аварий и их последствий, что должно быть выполнены безопасно, избегая необходимости в отключении системы. Эта технология показана на рис. 4. Рис. 4 технология BI-STOP. · Хомут для врезки в трубопровод Механические хомуты для врезки облегчают подключение новых ответвлений к существующей инфраструктуре без необходимости сварки.
Они обычно используются для обеспечения фланцевого отвода и применения горячей или холодной врезки в существующую трубу. Детали системы совместимы с широким спектром типов жидкостей и режимом потока и предназначены для простоты установки с минимальным нарушением системы трубопровода, к которой они установлены. На рис. 5 продемонстрирована схема и работа такого хомута. Рис 5 Хомут для врезки в трубопровод. ОБЗОР ПРОЕКТА В этой статье кратко излагаются подходы и действия во время монтажа неинтрузивной изоляции на платформах газового месторождения Южный Парс. Цель эксплуатации изоляции На платформе установлены тройники на трубопроводы 32 и 18. Эти два тройника соединены друг с другом посредством 18-дюймовой трубы на которой установлены задвижки, чтобы газ проходил по обходному пути. Чертежи вышеупомянутых обводных трубопроводов и тройников показаны на рисунке 6. Рис. 6: 32” и 18” лончер для запуска скребка и 18” обходная труба (зеленый: 32” трубопровод; красный: 18” трубопровод; фиолетовый: обходная труба) [14]. Цель изоляции (исследуемой в этой статье) обеспечить безопасные условия для демонтажа данных тройников и обходного пути. Детали и расположение трубопроводов
Два трубопровода, на которых была выполнена изоляция и которые представлены в этом статье, представляют собой два морских трубопровода на газовом месторождении Южный Парс. Характеристики трубопроводов приведены в таблице 1. Таблица 1: Характеристики трубопроводов [14]1 строка 1 столбец: номинальный диаметр (дюйм), длина (метр), внешний диаметр (миллиметр), толщина стенки трубы (миллиметр), внутренний диаметр (миллиметр), объем метра трубы (метр кубический).

18” трубопровод - это внутрипромысловая линия, по которой проходит пластовый флюид, добываемый со спутниковой платформы во входные сооружения главной платформы. 32” трубопровод это экспортный трубопровод, который устанавливается для транспортировки морской добычи с главной платформы на завод. На рисунке 7 показана схема трубопроводов и платформ, а так же их расположение. Рис. 7 схема трубопроводов и платформ, а так же их расположение: нижняя линяя – 32” трубопровод, нефтеперерабатывающий завод. Верхняя линия: испаритель, бак с азотом, бак с пенообразователем AFFF, насос, лончер, байпас, 18” трубопровод, ресивер, к продувочной свече.

 

ПОДГОТОВКА

 

При выполнении работ по изоляции трубопровода планирование является ключевой характеристикой, обеспечивающей высокую производительность работы. До начала работ в море оптимальное планирование требует своевременной спланированной работы с берега, а также получения документов, соответствующих стандартам качества. Для того, чтобы план работы не растягивался, у команды, выполняющей эксплуатацию должны существовать четкие границы понимания «нормальной» работы [7].
Для точного выполнения эксплуатационных работ и соблюдения требований безопасности необходимо выполнить подготовительные работы, включая разработку подходящего способа изоляции, расчет материалов и подготовку оборудования. Разработка метода Для того, чтобы изолировать трубопровод, заранее был разработан следующий метод, детали которого представлены следующим образом. Сначала, трубопроводы 32 и 18 разгерметизируются и расширяются с обеих сторон. При открытии пути по направлению к вентиляции клапан P/R на трубопроводе 32” (на суше) закрыт. После этого начинается подготовка оборудования на платформе, а окружающая среда проверяется на нижний предел взрывоопасности и сероводорода. Затем на 18” трубопроводе закрываются оба клапана, и MOV и ESD на 32” трубопроводе на платформе. Чтобы обеспечить безопасное условие для открытия пусковой установки, операцию начинают с закачки азота в пусковую установку и продувки трубы.


Скребок для очистки трубопровода Poly Foam (диаметром 32 дюйма) загружают в лончер (скребок для очистки трубопровода № 1) и при открытии клапанов MOV и ESD на 32” трубопроводе впрыскивают азот через сливную трубу, благодаря чему скребок переместиться на 2500м по трубопроводу. В это время клапаны MOV и ESD на 32” трубопроводе на платформе будут закрыты, и лончер будет выпущен в продувочную свечу для обеспечения безопасности. Очистной скребок из пеноуретана загружают в лончер (скребок №3) и, открыв клапаны MOV и ESD на 32” трубопроводе на платформе впрыскивают азот через сливную трубу. Скребок приводится в движение только для запуска лончера и клапанов. После запуска скребка для очистки № 3, в 32” трубопровод закачивается моноэтиленгликоль примерно на 40 м. Цель закачки моноэтиленгликоля состоит в том, чтобы промыть оставшийся газовый конденсат и очистить стенки трубы.
После закрытия клапанов MOV и ESD на 32” трубопроводе на платформе и отвода (выпускв) лончера в продувочную свечу, в пусковую установку запускается еще один скребок (скребок № 4), открыв клапаны MOV и ESD закачивается азот. Скребок № 4 приводится в движение только для прохождения стояка (почти на 100 м). На данном этапе впрыскивается пенообразователь AFFF (следом за скребком №4 и азотом). Наконец после проверки уровня безопасности в 18” обходном трубопроводе проверяется выход пены из обходного слива.

Как только пена поступает в байпас и весь стояк и лончер полностью заполнены пеной, изоляция трубопровода завершается, и можно начинать демонтаж байпаса. После этого можно начинать резку на тройнике, сохраняя низкий поток нитрогена внутри трубопровода и вокруг зоны резания. Такие же действия будут выполнены и для изоляции 18” трубопровода. Однако, во время работы на 18” трубопроводе, факельное сжигание со спутниковой платформы будет выполняться непрерывно, чтобы предотвратить герметизацию трубопровода. Кроме того, поскольку длина 18” трубопровода составляет всего 5 км, второй очистной скребок из пеноуретана (скребок № 2) и впрыскивание азота не применяются для данного трубопровода. Окончательная схема данного метода представлена на рисунке 8. Рис. 8 Окончательная схема разработанного метода [14]Нижняя линия: моноэтиленгликоль (МЭГ), азот, нефтеперерабатывающий завод, ресивер, 32” трубопровод, скребок № 1, 2, 3,4, пена/азот. Верхняя линия: испаритель, бак с азотом, бак с пенообразователем AFFF, насос, лончер, клапаны MOV, ESD, пенообразователь AFFF, байпас, пена/азот, скребок № 3, 2, 1, 18” трубопровод, ресивер, к продувочной свече. После демонтажа тройника и обводной трубы, на место тройника будет приварена такого же размера катушка. Высвобождение скребка начинается с повышения давления кислого газа с нефтеперерабатывающего завода. Расчет и свойства материала Для данного способа изоляции используется следующее оборудование: скребок для очистки трубопровода, жидкий азот, моноэтиленгликоль ипенообразователя AFFF.
Расчеты относительно необходимого оборудования и свойства используемого материала представлены в следующем абзацы. Скребки для очистки трубопроводаИспользование скребков в этом проекте предназначено для разделения трубопровода на секции. Более того, следует учитывать, что используемые скребки должны быть достаточно легкими, чтобы не возникло проблем во время извлечения скребков с газом, которое будет выполнено после завершения работ по изоляции и резки. По этой причине в данном методе использовались скребки из пеноуретана с высокой плотностью покрытия. На рис. 9 показаны утилизированные скребки.

Эти скребки для очистки трубопровода не только лёгкие, но и наиболее стойкие против проникновения жидкости. Единственный использовавшийся скребок, помимо этих, в 32” трубопроводе это специальный скребок №2 выполненный из пенистого материала малой плотности, с гораздо большим диаметром, чем внутренний диаметр трубопровода, который отвакуумировали и сжали, чтобы он поместился в трубу. Так как 32 дюймовый трубопровод довольной длинный, и только малая его часть будет участвовать в изоляции, специальный высоко герметичный скребок был добавлен в разработанный вариант исполнения с целью обеспечения более безопасного барьера против проникновения кислого газа.

Азот

С целью создания нейтральных условий внутри трубопровода часто используется азот. В этом проекте преобразованный в пар жидкий азот должен был выполнить работу. И чтобы это сработало, нужны резервуары, наполненные жидким азотом, и чтобы этот жидкий азот превращался в пар с помощью определенного количества испарителей. Количество резервуаров и испарителей зависит от желаемого расхода. Необходимые для этого средства изображены на рисунке 10.

Расчёт азота для 32” трубопровода

Внутренний диаметр трубопровода ID =771.6 мм

Площадь поперечного сечения трубопровода

Общая масса азота

Коэффициент испарения азота

Фактическая масса жидкого азота

Нормальный объём газообразного азота

Коэффициент преобразования температуры

Коэффициент преобразования давления

Фактический объем азота

Предполагаемое расположение скребка



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: