СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧКИ В МЕТАНОЛОПРОВОДЕ Российский патент 2022 года по МПК F17D5/02 G01M3/08 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к способам обнаружения утечек в трубопроводах подачи метанола (метанолопроводах) на газоконденсатных скважинах.

В процессах добычи газа в районах Крайнего Севера широко распространена проблема образования утечек в метанолопроводах. Метанолопровод представляет собой трубопровод, служащий для подачи ингибитора гидратообразования (метанола) от установки комплексной подготовки газа (УКПГ) на куст газоконденсатных скважин. При образовании утечек в метанолопроводах создают риски:

- гидратообразования в газосборных коллекторах месторождений;

- негативного воздействия на окружающую среду при попадании в почву или водоемы, где проложены метанолопроводы;

- возгорания и отравления метанолом и связанных с этим последствий.

Особенностью утечек в метанолопроводах является сложность их обнаружения. Требуются значительные материальные и эксплуатационные затраты для обнаружения места утечек метанола.

Широко известны и применяются различные методы и способы обнаружения мест утечек матанола. Например, шурфование в предполагаемых местах (местах пересечения с другими трубопроводами и коммуникациями; районах линий электропередач, автодорог; рек и ручьев); обход трассы метанолопровода на предмет визуального осмотра предполагаемых мест утечек. Зачастую местоположение утечки можно определить лишь приблизительно. В связи с этим работы по обнаружению точного места утечки, включающие в себя многочисленное шурфование по всей трассе метанолопровода, раскопку предполагаемых участков экскаватором со всеми подготовительными мероприятиями по обеспечению безопасного проведения работ в охранных зонах других трубопроводов и коммуникаций, всегда трудозатратны. Более того, в таких случаях увеличивается временной период для поиска места утечки, что в свою очередь увеличивает риск гидратообразования в газосборном коллекторе.

Из уровня техники известен способ обнаружения утечек жидких углеводородов из магистральных трубопроводов [RU 2368843 С1, МПК F17D 5/02, опубл. 27.09.2009]. Известный способ основан на параметрическом методе, при котором составляются уравнения материального баланса и перепада давления.

Недостатками известного способа являются низкая точность при определении координаты утечки, невысокая чувствительность к малым объемам утечки, а также значительная длительность процесса.

Известен способ определения места и размеров течи в трубопроводе [RU 2221230 С2, МПК F17D 5/02, опубл. 10.01.2004]. Для определения места течи осуществляют прием акустических сигналов от шума течи двумя датчиками, расположенными вдоль трубопровода, преобразуют акустические сигналы в электрические, а после усиления, фильтрации, накопления и определения взаимного спектра электрических сигналов определяют наличие признаков акустического сигнала течи по уровню энергии взаимного спектра, формируют сигнал тревоги и определяют места течи по разности времен прибытия акустических сигналов к двум датчикам, оценивают диаметр повреждения по данным о частоте максимума модуля взаимного спектра, о скорости истечения струи, определяемой исходя из информации о давлениях и плотностях сред в трубопроводе и окружающей среде, а также о скорости движения продукта в трубопроводе.

К недостаткам известного способа можно отнести использование дорогостоящего оборудования, устанавливаемого вдоль трассы трубопровода, а также ограниченную чувствительность датчиков.

Известен Способ определения координат места порыва подводного трубопровода [RU 2511873, МПК F17D 5/02, опубл. 10.04.2014], характеризующийся тем, что в поврежденный подводный трубопровод закачивают раствор пенообразующего вещества на пресной или морской воде с образованием устойчивой грубодисперсной газовой эмульсии с размером пузырьков.

Известный способ требует подготовки специального раствора, применим данный способ только в водоемах, не применим при обнаружении утечек в метанолопроводах, проложенных под землей и требует значительного времени для осуществления способа.

Известен Способ контроля безопасности при производстве ремонтных (огневых) работ на объектах магистральных трубопроводов [RU 2484361, МПК F17D 5/02, опубл. 10.06.2013], заключающийся в отключении ремонтного трубопровода отключающей запорной арматурой, обеспечении герметичности отключающей запорной арматуры, высверливании отверстий в ремонтном магистральном трубопроводе в месте работ, контроля избыточного давления в ремонтном трубопроводе, вырезке технологических отверстий, установке внешних проходных временно герметизирующих устройств, продувки участка между установленными внешними проходными временно герметизирующими устройствами азотом, установке внутренних временно герметизирующих устройств, вытеснении газовоздушной смеси из отремонтированного участка трубопровода, выставлении в нем избыточного давления, заварки технологических отверстий.

Известный способ трудозатратен, не отражает все процессы обнаружения повреждения трубопровода и его ремонта, не применим к метанолопроводам, являющимися трубопроводами более малого диаметра по сравнению с ремонтируемыми трубопроводами по известному способу.

Заявленное изобретение направлено на создание менее затратного и безопасного способа обнаружения утечки, позволяющего более точно, и с меньшим временем производить обнаружение поврежденного участка метанолопровода.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в снижении негативного воздействия на окружающую среду, а также снижении риска возгорания при образовании потенциально опасной концентрации метанола в процессе утечки с одновременным обеспечением упрощения поиска и обнаружения утечки в метанолопроводе.

Технический результат достигается тем, что способ обнаружения утечки в метанолопроводе включает отключение трубопровода подачи метанола отключающей запорной арматурой, согласно изобретению, в отключенный трубопровод нагнетают инертный газ из мобильной установки посредством поочередного открытия запорной арматуры линии подачи инертного газа и запорной арматуры подачи метанола, нагнетание в трубопровод подачи метанола инертного газа до давления, не превышающего разрешенное давление трубопровода, закрытие запорной арматуры, выдерживание трубопровода под давлением, при этом, одновременно, осуществляют обход трассы проложенного трубопровода, осуществляют обнаружение негерметичного участка трубопровода подачи метанола по месту утечки инертного газа визуально или используя газоанализатор и выдачи на нем цифровой индикации и аварийной сигнализации, обозначение места повреждения для дальнейшего ремонта, стравливание инертного газа из трубопровода подачи метанола на факельную установку, ремонт поврежденного участка и ввод отремонтированного метанолопровода в работу. При осуществлении заявляемого способа в качестве инертного газа используют азот, подаваемый из мобильной азотной установки, которую через запорную арматуру подключают к метанолопроводу.

Заявляемый способ обнаружения утечки в метанолопроводе содержит несколько последовательных этапов выполнения.

На подготовительном этапе перекрывают метанолопровод подачи метанола на куст газоконденсатных скважин посредством закрытия метанольных вентилей на скважинах куста газоконденсатных скважин, вентиля подачи метанола на куст в блок-боксе метанола, вентиля подачи метанола на куст площадки отключающей арматуры.

На следующем этапе, посредством мобильной азотной установки, по линии подачи инертного газа поочередно открывают задвижку на линии подачи азота с мобильной азотной установки и метанольный вентиль подачи метанола на куст площадки отключающей арматуры, нагнетают инертный газ в метанолопровод до давления, не превышающего разрешенное значение давления, на которое рассчитан метанолопровод.

Далее закрывают метанольный вентиль подачи метанола на куст площадки отключающей арматуры, выдерживают метанолопровод под давлением, осуществляют поиск и обнаружение негерметичного участка метанолопровода и утечки инертного газа любым известным способом: визуальным осмотром обнаружения выхода азота на поверхность, с помощью газоанализаторов.

После обнаружения поврежденного участка метанолопровода на скважине куста закрывают надкоренную задвижку и шлейфовую задвижку, стравливают инертный газ из метанолопровода на горизонтальную факельную установку путем открытия метанольного вентиля и факельной задвижки.

После проведения этапов обнаружения места утечки в метанолопроводе осуществляют ремонтные работы поврежденного участка, далее набирают давление до статического посредством закрытия факельной задвижки и метанольного вентиля и открытия надкоренной задвижки, запускают скважину в работу посредством открытия шлейфовой задвижки.

Вышеуказанные преимущества заявленного изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания предпочтительного варианта его осуществления, данного со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображена общая схема для реализации способа обнаружения утечки в метанолопроводе.

Далее со ссылкой на прилагаемый чертеж описан способ обнаружения утечки в метанолопроводе в соответствии с предпочтительным вариантом его осуществления.

На фиг. 1 изображена общая схема для реализации способа обнаружения утечки в метанолопроводе, где на фигуре указаны:

1 - газоконденсатная скважина;

2 - площадки отключающей арматуры;

3 - трубопровод подачи метанола (метанолопровод);

4 - обратный клапан в обвязке газоконденсатной скважины;

5 - метанольный вентиль в обвязке газоконденсатной скважины;

6 - шлейфовал задвижка;

7 - газосборный коллектор;

8 - метанольный вентиль подачи метанола на куст площадки отключающей арматуры;

9 - задвижка на линии подачи азота с мобильной азотной установки;

10 - вентиль подачи метанола на куст в блок-боксе метанола площадки отключающей арматуры;

11 - мобильная азотная установка;

12 - задвижка подачи водометанольного раствора (BMP) на куст площадки отключающей арматуры;

13 - входная задвижка газосборного коллектора;

14 - шаровой кран подачи BMP в газосборный коллектор;

15 - линии подачи инертного газа;

16 - факельная задвижка;

17 - надкоренная задвижка;

18 - горизонтальная факельная установка.

Заявленный способ реализуют следующим образом.

Перед проведением работ по обнаружению места утечки метанолопровод 3 отсекают посредством закрытия метанольного вентиля 5, в обвязке газоконденсатной скважины 1 (на всех скважинах куста), закрытия вентиля 10 подачи метанола на куст в блок-боксе метанола площадки отключающей арматуры 2, закрытия метанольного вентиля 8 подачи метанола на куст площадки отключающей арматуры 2 при закрытых: входной задвижке 13 газосборного коллектора 7, шаровом кране 14 подачи BMP в газосборный коллектор 7, задвижке на линии подачи азота с мобильной азотной установки 11.

Далее посредством мобильной азотной установки 11 по линии подачи инертного газа 15 поочередно открывают задвижку 9 на линии подачи азота с мобильной азотной установки 11 и метанольный вентиль 8 подачи метанола на куст площадки 2 отключающей арматуры и нагнетают в метанолопровод 3 инертный газ до давления, не превышающее разрешенное давление в метанолопроводе.

После набора давления в метанолопроводе 3 закрывают метанольный вентиль 8 подачи метанола на куст площадки отключающей арматуры 2, осуществляют обход трассы метанолопровода 3 на предмет поиска негерметичного участка, места выхода инертного газа на поверхность.

При обходе трассы тщательно просматриваются районы ручьев, рек, совместного коридора шлейфов (зона блуждающих токов), район пересечения с линией электропередач. За счет теплых шлейфов, проложенных в одном коридоре, несмотря на снежный покров - грунт вдоль данного коридора является достаточно рыхлым, и препятствия для выхода азота на поверхность из негерметичного участка отсутствуют. При образовании утечки в местах скоплений воды (ручьи, реки, талые воды) - в результате создания избыточного давления с помощью азотной установки инертный газ выходит наружу из места утечки в виде пузырьков. При отсутствии визуального обнаружения места утечки - применяется газоанализатор.

После обнаружения места выхода инертного газа и его обозначения на одной из скважин куста закрывают надкоренную задвижку 17, шлейфовую задвижку 6 и стравливают инертный газ на горизонтальную факельную установку 18 путем открытия метанольного вентиля 5 в обвязке газоконденсатной скважины 1 и факельной задвижки 16. После стравливания инертного газа закрывают факельную задвижку 16 и метанольный вентиль 5 в обвязке газоконденсатной скважины 1, открывают надкоренную задвижку 17, набирают давление в обвязке до статического, после чего открытием шлейфовой задвижки 6 газоконденсатную скважину 1 запускают в работу.

Испытания заявляемого способа было осуществлено на газоконденсатном промысле №5 предприятия ООО «Газпром добыча Уренгой», на участке газосборного коллектора №5-185.

Перед проведением работ по обнаружению утечки метанолопровода 3, его отсекли с помощью закрытия на скважинах №5265, 5266 КГС 5-185 метанольных вентилей 5, закрыли вентиль 10 подачи метанола на куст в блок-боксе метанола площадки 2 отключающей арматуры, метанольный вентиль 8 подачи метанола на куст площадки 2 отключающей арматуры. Также проверили закрытие: входной задвижки 13 газосборного коллектора 7, шарового крана 14 подачи BMP в газосборный коллектор, задвижки 9 на линии подачи азота с мобильной азотной установки, После этого с помощью мобильной азотной установки 11 (ТГА 20/251) по линии 15 подачи инертного газа (азота) поочередно открыли сначала задвижку 9 на линии подачи азота с мобильной азотной установки, потом метанольный вентиль 8 подачи метанола на куст площадки 2 отключающей арматуры и начали заполнять азотом метанолопровод 3 до давления 60 кгс/см². После набора давления в метанолопроводе 3 закрыли метанольный вентиль 8 подачи метанола на куст площадки 2 отключающей арматуры и произвели обход трассы. Трасса метанолопровода 3 проходила в одном коридоре с другими шлейфами, несмотря на снежный покров, грунт возле теплых шлейфов был достаточно рыхлый и издали виднелось темное пятно и слышен выход азота наружу. В ходе проведенного обхода трассы метанолопровода 3 на ПК 21+20 был обнаружен выход азота в виде пузырьков, просочившегося через слой грунта и снега, образуя при этом темное пятно. Для более точного определения произвели замеры воздуха в месте обнаружения утечки - газоанализатором. Цветовая индикация и звуковая сигнализация газоанализатора показала превышение по азоту. Обозначили место утечки для дальнейших мероприятий по ремонту метанолопровода. Далее, на скважине закрыли: надкоренную задвижку 17, шлейфовую задвижку 6 и начали стравливать азот из метанолопровода 3 на горизонтальную факельную установку 18 путем открытия метанольного вентиля 5 в обвязке газоконденсатной скважины 1, открытия факельной задвижки 16. Стравили полностью давление азота с метанолопровода 3 в течение 15 минут. После стравливания азота метанолопровод №5-185 был подготовлен для дальнейшего проведения на нем огневых работ по ремонту негерметичного участка.

После выполнения ремонтных работ факельную задвижку 16, метанольный вентиль 5 и надкоренную задвижку 17 в обвязке газоконденсатной скважины 1, открыли, набрали давление в обвязке до статического значения 34 кгс/см², после чего открыли шлейфовую задвижку 6 и запустили газоконденсатную скважину 1 в работу.

Заявленный способ показал свою эффективность, его реализация позволила снизить материальные, эксплуатационные и временные затраты на обнаружение негерметичного участка метанолопровода №5-185.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к способам обнаружения утечек в трубопроводах подачи метанола (метанолопроводах) на газоконденсатных скважинах. Способ обнаружения утечки в метанолопроводе заключается в отключении трубопровода подачи метанола отключающей запорной арматурой. В трубопровод нагнетают инертный газ из мобильной установки посредством поочередного открытия запорной арматуры линии подачи инертного газа и запорной арматуры подачи метанола. Нагнетание инертного газа до давления, не превышающего разрешенное давления трубопровода. Закрытие запорной арматуры, выдерживание трубопровода под давлением и осуществление обхода трассы трубопровода и обнаружение негерметичного участка по месту утечки инертного газа. Обозначают место повреждения для дальнейшего ремонта и стравливают инертный газ из трубопровода на факельную установку. Технический результат заключается в снижении негативного воздействия на окружающую среду, а также снижении риска возгорания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обнаружения утечки в метанолопроводе, включающий отключение трубопровода подачи метанола отключающей запорной арматурой, отличающийся тем, что в отключенный трубопровод нагнетают инертный газ из мобильной установки посредством поочередного открытия запорной арматуры линии подачи инертного газа и запорной арматуры подачи метанола, нагнетание в трубопровод подачи метанола инертного газа до давления, не превышающего разрешенное давление трубопровода, закрытие запорной арматуры, выдерживание трубопровода под давлением, при этом осуществляют обход трассы проложенного трубопровода, осуществляют обнаружение негерметичного участка трубопровода подачи метанола по месту утечки инертного газа, обозначение места повреждения для дальнейшего ремонта, стравливание инертного газа из трубопровода подачи метанола на факельную установку.

2. Способ обнаружения утечки в метанолопроводе по п. 1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют азот, подаваемый из мобильной азотной установки.