СПОСОБ ПЕРЕКАЧКИ ГАЗА ИЗ РЕМОНТИРУЕМОГО УЧАСТКА ГАЗОПРОВОДА Российский патент 2010 года по МПК F04D25/02 F17D1/02 F04F5/54 F04B41/00 

Изобретение относится к области газодобывающей промышленности и может быть использовано для перекачки газа при проведении ремонтных и профилактических работ на магистральных газопроводах.

Известен способ откачки газа из отключенного участка газопровода, включающий подачу сжатого газа из нагнетателя в сопло эжектора и откачку этим эжектором газа из отключенного участка газопровода (см., например, патент RU 2108489, кл. F04D 25/02, опубл. 10.04.98).

Однако данный способ откачки требует использования громоздкого оборудования, а именно наличия нагнетателя и газотурбинного привода с устройствами шумоглушения и обслуживания, а также необходимости согласования совместной работы эжектора - компрессора и привода, что для мобильного варианта использования затрудняет реализацию использования данного способа откачки. Кроме того, охлаждение газа требует существенных затрат энергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ откачки газа из отключенного участка газопровода, включающий подачу газа в сопло эжектора и откачку этим эжектором газа из отключенного участка газопровода (см., например, патент RU 2140582, кл. F04F 5/54, опубл. 27.10.99).

Данный способ откачки газа из отключенного участка газопровода позволяет использовать давление газа из соседней нитки магистрального газопровода для откачки газа из отключенного участка газопровода.

Недостатком описанного способа является то, что произвести полную откачку газа из ремонтируемого участка эжектором не представляется возможным, либо эжекторная система должна содержать избыточные элементы, позволяющие существенно ее перенастраивать. В любом случае производительность эжекторной системы на завершающем этапе откачки (например при давлении в работающей нитке 4.5 МПа, и остаточном давлении в откачиваемом участке 0.3 МПа даже теоретический коэффициент эжекции К_Э=0.05) будет крайне низкой, так что за реальное разумное время провести полную откачку не удастся. В связи с этим, хотя принципиально описываемый способ осуществим, но в практике ремонта газопроводов в настоящее время не используется.

Технический результат от использования способа по изобретению заключается в обеспечении возможности практически применимого проведения полной перекачки газа из отключенного участка нитки газопровода в работающую за минимально возможный по технологическим условиям период времени, без существенного изменения конструкции газопровода и при сохранении его максимально возможной пропускной способности.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе перекачки газа из отключенного участка газопровода, включающем подачу газа в сопло эжектора и откачку газа, при снижении давления на ремонтируемом участке дополнительно к эжектору подсоединяют дожимающее устройство и производят процесс откачки, при этом в качестве рабочего тела используют природный газ, а в качестве энергии используют потенциальную энергию разницы давления газа перед закрытым краном отключенного участка и давления газа в низконапорной камере эжектора. А также тем, что сжатый в дожимающем устройстве газ отключенного участка до давления большего давления в рабочей нитке направляют в рабочую нитку, и тем, что сжатый в дожимающем устройстве газ отключенного участка направляют в низконапорную камеру эжектора.

Указанный технический эффект достигается и тем, что для повышения производительности процесса используют эжекторный блок, оснащенный несколькими эжекторами, работающими параллельно, и тем, что для повышения глубины откачки используют эжекторный блок, включающий несколько эжекторов, работающих последовательно, а также тем, что используют эжекторный блок, в котором одну группу эжекторов включают параллельно, а другую последовательно.

Тем, что для ускорения процесса откачки газа используют компрессор первой ступени с давлением на выходе до 1.0-1.5 МПа и использованием внешнего источника энергии, и тем, что для проведения откачки кран на перемычке между работающей ниткой газопровода и ниткой с ремонтируемым участком перекрывают или временно уменьшают проходное сечение перемычки, расположенной перед отключенным участком, чем достигают необходимого расхода газа через эжекторы.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема реализации способа.

Схема включает рабочую нитку 1 газопровода с линейным краном 2, нитку 3 с отключенным ремонтируемым участком, линейным краном 4, перемычку 5 с краном 6 и временным устройством регулируемого уменьшения проходного сечения (на схеме не показано), временную дополнительную перемычку 7 с запорными устройствами 8, и 12; эжекторный блок 9 с трубопроводом 10 подвода откачиваемого газа и запорным устройством 11. Трубопровод 13 ввода откачиваемого газа в рабочий блок 21 дожимающего устройства с запорным устройством 16, трубопровод 14 ввода откачиваемого газа в компрессор 17 первой ступени с запорным устройством 15, трубопровод 18 ввода газа высокого давления с запорным устройством 19 в привод 20 рабочего блока дожимающего устройства, трубопровод 22 сброса отработанного газа высокого давления в эжекторный блок с запорным устройством 23, трубопровод 25 сброса сжатого в дожимающем устройстве откачиваемого газа в эжекторный блок с запорным устройством 24, трубопровод 26 сброса сжатого в дожимающем устройстве откачиваемого газа в работающую нитку с запорным устройством 27.

Процесс откачки газа из ремонтируемого участка осуществляют в четыре этапа следующим образом: линейный кран 2 рабочей нитки 1 газопровода открыт, линейный кран 4 перед отключенным участком закрыт, кран 6 перемычки 5 закрыт, либо при помощи временного регулирующего устройства (на чертеже не показано) на перемычке 5 уменьшают проходное сечение перемычки 5 и перераспределяют потоки газа через перемычку 5 и временную дополнительную перемычку 7 при открытых запорных устройствах 8 и 12, например, в соотношении 3:1.

Первый этап: открывают запорное устройство 11 трубопровода 10 откачиваемого газа и подают последний в низконапорные камеры эжекторов (на чертеже не показаны) эжекторного блока 9. Газ из выхода эжекторого блока 9 с давлением большим, чем в рабочей нитке 1 сбрасывают в рабочую нитку 1.

Второй этап: после откачки части газа из отключенного участка (от 0.5 до 0.6 всего объема газа отключенного участка) давление в последнем падает и эффективность работы эжектора существенно снижается, вплоть до прекращения откачки. При достижении коэффициента подъема давления откачиваемого газа, например, К_р=1.6-1.7 (коэффициента эжекции не ниже К_Э=0.35-0.4) запорное устройство 11 закрывают, открывая, соответственно, запорное устройство 16 ввода откачиваемого газа в рабочий блок 21 дожимающего устройства, запорное устройство 19 трубопровода 18 ввода газа высокого давления в привод 20 рабочего блока дожимающего устройства, запорное устройство 23 трубопровода 22 сброса отработанного газа высокого давления в эжекторный блок 9 и запорное устройство 27 трубопровода 26 сброса сжатого в дожимающем устройстве откачиваемого газа в работающую нитку 1, например, через перемычку 7, или напрямую (на чертеже не показано). В результате переводят потенциальную энергию перепада давления газа перед линейным краном 4 и в низконапорных камерах эжекторов (на чертеже не показаны) эжекторного блока 9 в механическую в приводе 20 рабочего блока дожимающего устройства, а полученную механическую энергию используют в рабочем блоке 21 дожимающего устройства для поднятия давления откачиваемого газа до величины, достаточной для сброса сжатого газа в рабочую нитку.

Третий этап: так как давление в откачиваемом участке продолжает падать, в некоторый момент процесса давление откачиваемого газа на выходе из рабочего блока 21 дожимающего устройства становиться недостаточным для сброса в рабочую нитку 1 газопровода, в этом случае закрывают запорное устройство 27 и открывают запорное устройство 24 трубопровода 25 сброса сжатого в дожимающем устройстве откачиваемого газа в эжекторный блок 9. Так как давление в низконапорных камерах эжекторов (на чертеже не показано) эжекторного блока 9 существенно ниже давления рабочей нитки, то процесс откачки продолжается.

Четвертый этап: в случае, если необходимая степень откачки газа в первых трех этапах не достигнута, закрывают запорное устройство 16 и открывают запорное устройство 15 включая в работу компрессор первой ступени 14.

В зависимости от потребности последовательность третьего и четвертого этапов может быть изменена, т.е. сначала выполняют действия по четвертому этапу, а в заключительном периоде откачки по третьему этапу.

В эжекторном блоке 9 используют несколько (как минимум, два) эжекторов работающих параллельно (на чертеже не показано). При подаче сжатого откачиваемого газа из рабочего блока 21 дожимающего устройства в эжекторный блок 9 на третьем этапе откачки и одновременной подаче туда же отработанного газа высокого давления из привода 20 рабочего блока дожимающего устройства эти потоки направляют в низконапорные камеры различных эжекторов, что упрощает регулировку оптимальных режимов.

При необходимости полного извлечения газа из откачиваемого участка и даже создания некоторого вакуума осуществляют переключение эжекторов (на чертеже не показано) на последовательную работу (каскадирование), при которой выход эжекторов первой ступени присоединяют к низконапорной камере эжекторов второй ступени.

После проведения откачки газа из ремонтируемого участка кран 6 перемычки 5 открывают или при помощи временного регулирующего устройства на перемычке 5 (на чертеже не показано) восстанавливают начальное проходное сечение перемычки, временную перемычку 7 демонтируют для использования оборудования на других участках.

В настоящем изобретении впервые в мировой практике откачек газа из отключенного участка газопровода обеспечивается полная его откачка при применении только одного компрессора первой ступени с приводом от внешнего источника энергии. Причем используется компрессор среднего давления (до 1.0-1.5 МПа на выходе). Т.к. компрессор используется только на заключительном этапе откачки - внешние затраты энергии минимальны, а экологичность процесса наилучшая. Следует отметить, что в некоторых практических приложениях изобретения применение компрессора первой ступени не обязательно, и процесс может быть проведен без использования устройств, потребляющих энергию от внешних источников.

Изобретение относится к области газодобывающей промышленности и может быть использовано для перекачки газа при проведении ремонтных и профилактических работ на магистральных газопроводах. Для реализации способа перекачки газ из отключенного участка газопровода (3) подают в сопло одного или группы эжекторов (9) и производят откачку газа. При снижении давления на откачиваемом участке устанавливают дополнительное дожимающее устройство (21) и производят процесс откачки. При этом в качестве рабочего тела используют природный газ, а в качестве энергии используют потенциальную энергию разницы давления газа перед закрытым краном (4) отключенного участка (3) и давления газа в низконапорной камере эжектора (9). Если необходимая степень откачки газа не достигнута, включают в работу компрессор первой ступени (17). Технический результат: проведение полной перекачки газа из отключенного участка нитки газопровода (3) в работающую (1) за минимально возможный по технологическим условиям период времени без существенного изменения конструкции газопровода и при сохранении его максимально возможной пропускной способности. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ перекачки газа из ремонтируемого участка газопровода, включающий отключение ремонтируемого участка газопровода, подачу газа в сопло эжектора и откачку газа посредством его из ремонтируемого участка, отличающийся тем, что при снижении давления на ремонтируемом участке дополнительно к эжектору подсоединяют дожимающее устройство и производят процесс откачки, при этом в качестве рабочего тела используют природный газ, а в качестве энергии используют потенциальную энергию разницы давления газа перед закрытым краном отключенного участка и давления газа в низконапорной камере эжектора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатый в дожимающем устройстве газ ремонтируемого участка до давления, большего, чем давление в рабочей нитке, направляют в рабочую нитку.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатый в дожимающем устройстве газ ремонтируемого участка направляют в низконапорную камеру эжектора.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения производительности процесса используют эжекторный блок, оснащенный несколькими эжекторами, работающими параллельно.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения глубины откачки используют эжекторный блок, включающий несколько эжекторов, работающих последовательно.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют эжекторный блок, в котором одну группу эжекторов включают параллельно, а другую последовательно.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для ускорения процесса откачки газа используют компрессор первой ступени с давлением на выходе до 1,0-1,5 МПа и использованием внешнего источника энергии.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для проведения откачки кран на перемычке между работающей ниткой газопровода и ниткой с ремонтируемым участком перекрывают или временно уменьшают проходное сечение перемычки, расположенной перед отключенным участком, чем достигают необходимого расхода газа через эжекторы.