СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА Российский патент 2024 года по МПК F25B11/00 F04B41/00 F17D1/04 

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть применено при транспортировке компримированного природного газа (далее - газа) по магистральным трубопроводам, участки которого пересекают водные преграды в северных климатических зонах с участками вечномерзлых грунтов.

Газ, транспортируемый по магистральным газопроводам подземного типа, пролегающим на участках с вечномерзлыми грунтами, должен иметь круглогодичную отрицательную температуру по шкале Цельсия для предотвращения растепления прилегающего грунта. Для снижения температуры газа в летний и межсезонный (апрель-май, сентябрь-октябрь) периоды применяются различные установки - аппараты воздушного охлаждения (АВО) газа и станции охлаждения газа (СОГ). В зимний период снижение температуры газа обеспечивается только за счет (АВО) газа.

Известны различные способы и установки для охлаждения газа, компримированного газоперекачивающими агрегатами (ГПА) на компрессорных станциях (КС): Установка для охлаждения природного газа на компрессорных станциях [Установка для охлаждения природного газа на компрессорных станциях, заявка: ⁽²¹⁾2019115630, ⁽²²⁾21.05.2019 ⁽¹⁹⁾RU ⁽¹¹⁾2709998 ⁽¹³⁾С1], Способ охлаждения сжатого газа [Способ охлаждения сжатого газа, заявка: ⁽²¹⁾1289290, ⁽²²⁾11.12.1968 ⁽¹⁹⁾SU ⁽¹¹⁾299668 ⁽¹³⁾А1], Система охлаждения природного газа на компрессорной станции [Система охлаждения природного газа на компрессорной станции, заявка: ⁽²¹⁾4759289, ⁽²²⁾14.11.1989 ⁽¹⁹⁾SU ⁽¹¹⁾1702122 ⁽¹³⁾А1], Способ охлаждения природного газа [Способ охлаждения природного газа, заявка: ⁽²¹⁾3533786, ⁽²²⁾06.01.1983 ⁽¹⁹⁾SU ⁽¹¹⁾1158829 ⁽¹³⁾А1], Установка для охлаждения природного газа [Установка для охлаждения природного газа, ⁽²¹⁾2651002, ⁽²²⁾31.08.1978 ⁽¹⁹⁾SU ⁽¹¹⁾7233221 ⁽¹³⁾А1].

Наиболее близкое по технической сущности к заявленному способу - Установка для охлаждения природного газа на компрессорных станциях [RU 2709998].

Недостатком всех вышеперечисленных известных способов и установок для охлаждения газа, является то, что для понижения температуры газа, необходимо расходовать дополнительную энергию на снижение температуры газа, осуществляя отбор топливного газа на собственные нужды, а также использовать дополнительные установки такие как АВО газа и СОГ на КС. При этом увеличиваются материальные затраты на их содержание и обслуживание.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, заключается в попеременном охлаждении газа на участках магистрального газопровода в основной и резервной нитках подводных переходов в северных климатических зонах, в межсезонные периоды: апрель-май и сентябрь-октябрь. Эти периоды характеризуются тем, что температура воды на глубинах проложенного магистрального газопровода находится в диапазоне от плюс 1°С до плюс 1,8°С. Транспорт газа, по одной из ниток подводного перехода магистрального газопровода останавливается, охлаждается до температуры воды на глубине пролегания газопровода, и в последующем дополнительно охлаждается за счет дросселирования через байпасные краны, например перепад давления из трубы диаметром 300 мм в трубу диаметром 1000 мм, что позволяет получить дополнительное снижение температуры газа до отрицательных значений в диапазоне от минус 0,1°С до минус 1,6°С.

Технические результаты заявленного изобретения:

- уменьшение времени работы установок, участвующих в процессе охлаждения газа в межсезонные периоды;

- уменьшение материальных и топливо-энергетических затрат на транспортировку природного газа.

Указанный технический результат достигается тем, что в межсезонные периоды, транспортируемый природный газ получает дополнительное охлаждение от естественной окружающей среды - водной преграды, через которую проложен подводный участок магистрального газопровода и процесса дросселирования.

Способ поясняется с помощью фиг. 1-3. На фиг. 1 представлена схема работы магистрального газопровода через основную нитку. На фиг. 2 представлена схема работы магистрального газопровода при дросселировании. На фиг. 3 представлена схема работы магистрального газопровода через резервную нитку.

Транспортируемый газ останавливается в резервной нитке 1 (фиг. 1) путем закрытия крана Кр22Р 2 и находится в таком положении, охлаждаясь до температур из диапазона от плюс 1,0°С до плюс 1,8°С. Транспорт природного газа при этом осуществляется через основную нитку 3, кран Кр2 4 открыт.

Когда температура газа в резервной нитке 1 (фиг. 2) достигает диапазона от плюс 1,0°С до плюс 1,8°С, используется процесс дросселирования -открывается байпасный кран Кр22Б 5, и происходит дальнейшее понижение температуры газа до отрицательных температур в диапазоне от минус 0,1°С до минус 1,6°С. Затем схема работы меняется на транспорт природного газа из основной нитки 3 (фиг. 3), при этом газ в основной нитке 3 перекрывается (краны Кр2 4 и Кр2Б 6 закрыты) и оставляется, охлаждаясь до температур из диапазона от плюс 1,0°С до плюс 1,8°С. Охлажденный газ из резервной нитки 1 поступает в основной магистральный газопровод через кран Кр22Р 2. Процесс дросселирования через байпасный кран Кр2РБ 5 работает аналогично байпасному крану Кр2Б 6 по схеме на фиг. 1.

Вне зависимости от применяемой схемы работы магистрального газопровода краны Кр22РБ 7, Кр22Р 8, Кр12Р 9 - закрыты; краны Kp1P 10, Kp11P 11 и Kp1 12 - открыты.

Такой попеременный останов и отбор газа из резервной нитки 1 и основной нитки 3 по схемам на фиг. 1-3 позволяет непрерывно транспортировать газ в отрицательных значениях температур на протяжении длительного времени, обусловленного пониженной температурой водной преграды в межсезонном периоде. Дальнейшее повышение температуры воды в подводном переходе выше плюс 1,8°С не позволяет транспортировать газ в отрицательном диапазоне температур на выходе из перехода. В этом случае задействуются дополнительные АВО газа и СОГ.

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что охлаждение транспортируемого газа через водные преграды, происходит за счет естественных условий окружающей среды - низкой температуры воды на участке подводного перехода. В отличие от известных способов и установок для охлаждения газа, заявленный способ в межсезонные периоды не требует дополнительных материальных и топливо-энергетических затрат на охлаждение транспортируемого газа, а также не требует включения установок АВО газа, СОГ на КС.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна заявленная совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи снижения температуры транспортируемого газа без использования дополнительных установок и топливо-энергетических затрат на их работу, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники.

Пример практического применения.

Описанный способ охлаждения природного газа, находящегося в подводном переходе, был применен в весенний период с 29.04.2022 по 07.05.2022 на участке подводного перехода км123,3 - км194,8 «Байдарацкая губа» системы магистрального газопровода «Бованенково-Ухта» на крановом узле КУ6 в течении 191 часа. Попеременно останавливался транспорт газа в резервных и основных участках МГ подводного перехода. Температура газа при этом на КУ6 находилась в диапазоне от минус 0,1°С до минус 0,6°С, что позволило отложить пуск 4-х ГПА на КС «Ярынская» в расчетом периоде.

За период использования на КС «Ярынская» расход топливного газа на четырех ГПА составил 0 м³/час, а без применения предложенного способа за равный период использования расход ранее составил 3274 м³/час.

За счет снижения расхода топливного газа ГПА на КС «Ярынская» был получен фактический экономический эффект в размере 9,98 млн рублей.

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть применено при транспортировке компримированного природного газа по магистральным трубопроводам, участки которых пересекают водные преграды в северных климатических зонах с участками вечномерзлых грунтов в межсезонные климатические периоды апрель-май и сентябрь-октябрь. Природный газ, находящийся в основной и резервных нитках в подводном участке магистрального газопровода, попеременно охлаждается до температуры воды на глубине залегания газопровода в диапазоне от плюс 1°С до плюс 1,8°С в одной из ниток. При дальнейшем дросселировании - отборе охлажденного газа через байпасный кран - температура транспортируемого газа снижается до отрицательных температур из диапазона от минус 0,1°С до минус 1,6°С. Технические результаты заявленного изобретения - уменьшение времени работы установок, участвующих в процессе охлаждения газа в межсезонные периоды, и уменьшение материальных и топливно-энергетических затрат на транспортировку природного газа. 3 ил.

Способ охлаждения природного газа, заключающийся в снижении температуры транспортируемого природного газа в межсезонные периоды в северных климатических зонах до температур из диапазона от минус 0,1°С до минус 1,6°С за счет попеременного останова и отбора транспортируемого газа в резервных и основных нитках подводного перехода, его охлаждения в подводном переходе с последующим процессом дросселирования при отборе в основной магистральный газопровод.