Способ оценки качества осушки полости трубопровода Российский патент 2024 года по МПК F17D3/12 F16L55/24 

Изобретение относится к транспорту углеводородных продуктов по трубопроводам и может быть использовано при строительстве, реконструкции, ремонте и эксплуатации магистральных трубопроводов.

Перед вводом магистрального газопровода и ряда нефтепродуктопроводов в эксплуатацию (после их строительства или ремонта) полость этих трубопроводов должна быть осушена, во избежание образования газогидратных пробок, приводящих к аварийным остановкам транспорта газа, и ухудшения качества транспортируемого продукта. Для этого нормативной документацией устанавливаются требования к степени осушки трубопровода, вводимого в эксплуатацию, по массовому влагосодержанию среды (воздуха или азота) в полости трубопровода и отсутствию в полости трубопровода воды в жидкой фазе.

Существуют два основных способа осушки полости трубопровода: осушка с помощью продувки полости трубопровода газом (воздухом, азотом); осушка с помощью вакуумирования, которая основана на уменьшении давления в полости трубопровода до достижения давления насыщенных паров и последующей откачки ее паров. Для осушки протяженных трубопроводов в большинстве случаев применяют осушку продувкой.

Осушка продувкой включает в себя следующие основные этапы:

- удаление из трубопровода остаточной воды в жидкой фазе путем пропуска пенополиуретановых поршней;

- удаление влаги в паровой фазе путем продувки трубопровода сухим воздухом (азотом).

Некачественное удаление из трубопровода остаточной воды в жидкой фазе приводит к значительному увеличению продолжительности удаления влаги в паровой фазе путем продувки трубопровода сухим воздухом (азотом).

Некачественное удаление влаги в паровой фазе путем продувки трубопровода сухим воздухом (азотом) приводит к некачественным результатам осушки в целом.

Исходя из вышеизложенного, возникает необходимость оценки качества осушки полости трубопровода на каждом из ее этапов.

Известен способ оценки качества осушки полости трубопровода (СТО Газпром 2-3.5-1048-2016 Осушка полости магистральных газопроводов в различных природно-климатических условиях. С-П.: ООО «Газпром экспо» с. 19-20), в котором измеряют массу пенополиуретанового поршня, пропущенного по трубопроводу. Предполагается, что в процессе пропуска поршня пенополиуретан впитает воду (при ее наличии в полости трубопровода), что приведет к увеличению массы поршня. При таком способе оценки увеличение массы поршня не должно превышать 10% от первоначальной массы поршня (до его запасовки в трубопровод).

Недостатком указанного способа является то, что в процессе прохождения по трубопроводу пенополиуретанового поршня его масса может увеличиться значительно больше, чем на 10% от первоначальной массы за счет строительного мусора и других загрязнений, находящихся в трубопроводе. Также пенополиуретановый поршень при прохождении по трубопроводу может потерять часть своей первоначальной массы за счет износа и механических повреждений, но при этом насытиться водой более чем на 10% от первоначальной массы. В таком случае его масса на выходе изтрубопровода может увеличиться менее чем на 10% от первоначальной массы. Вышеприведенные факторы могут привести к искаженной интерпретации результатов проведенной оценки качества осушки полости трубопровода и к ложному вывод о том, что не следует пропускать дополнительный поршень и продолжать осушку. Кроме того, в процессе реализации известного способа необходимо задействовать весы, измеряющие массу пенополиуретанового поршня до и после его пропуска.

Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототипом) является способ оценки качества осушки полости трубопровода (патент РФ №2716801, F26B 5/16, опубл. 16.03.2020), включающий перемещение пенополиуретанового поршня в осушенной полости трубопровода и выполнение измерений при выходе пенополиуретанового поршня из трубопровода. Предварительно пенополиуретановый поршень пропитывают раствором метанола до начального значения концентрации, а после выхода пенополиуретанового поршня из полости трубопровода от него отделяют водометанольный раствор, образовавшийся в результате насыщения влагой, находящейся в полости осушенного трубопровода, измеряют концентрацию отделенного водометанольного раствора и по результатам сравнения полученного значения концентрации с начальным значением делают вывод о наличии или отсутствии остаточной влаги в полости трубопровода.

Недостатком указанного способа является то, что метанол характеризуется такими свойствами как воспламеняемость, острая токсичность, опасность для здоровья человека. Поэтому любые операции с метанолом требуют компенсирующих мероприятий для исключения негативного воздействия на человека, окружающую природу и оборудование. Эти компенсирующие мероприятия увеличивают как временные, так и ресурсные затраты на осуществление процесса оценки качества осушки полости трубопровода.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа, обеспечивающего эффективную и безопасную оценку качества осушки полости трубопровода.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности оценки качества осушки полости трубопровода за счет получения более достоверных данных о наличии воды в полости трубопровода после ее осушки и уменьшения ресурсов, затрачиваемых на проведение оценки качества осушки полости трубопровода, а также повышение безопасности за счет применения веществ, безопасных для человека, окружающей среды и оборудования, и расширение арсенала технических средств для осуществления оценки качества осушки полости трубопровода.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе оценки качества осушки полости трубопровода, включающем перемещение пенополиуретанового поршня в осушенной полости трубопровода и интерпретацию результатов, полученных при выходе пенополиуретанового поршня из трубопровода, Предварительно пенополиуретановый поршень оснащают емкостями, установленными на передней и задней стенках пенополиуретанового поршня, с размещенным в упомянутых емкостях сухим силикагелем-индикатором. После выхода пенополиуретанового поршня из трубопровода по результатам визуального контроля интенсивности изменения цвета силикагеля-индикатора, размещенного в емкостях, с учетом места установки емкостей, делают вывод о качестве осушки трубопровода и принимают решение о продолжении либо о завершении осушки.

Предлагаемый способ основан на использовании свойств силикагеля-индикатора. Силикагель-индикатор хорошо поглощает воду в жидком и газообразном агрегатном состоянии. При поглощении воды силикагель-индикатор меняет свой цвет. Изменение цвета силикагеля-индикатора происходит более интенсивно при его контакте с водой в жидкой фазе, чем при контакте с водой в газообразной фазе. Насыщенный водой силикагель-индикатор можно регенерировать, воздействуя на него высокой температурой.

При реализации предлагаемого способа используют стандартные внутритрубные поршни (например, стальные с эластичными манжетами, пенополиуретановые и т.д.), применяемые при очистке и осушке полости магистральных трубопроводов, но дооборудованные емкостями для силикагеля-индикатора. Несколько емкостей располагают на периферии передней по ходу движения стенки поршня для визуального контроля неравномерности изменения цвета силикагеля-индикатора при прохождении поршнем локальных участков трубопровода, содержащих воду в жидкой фазе. Одну или несколько емкостей располагают на задней стенке поршня (например, в ее центре). Все емкости оснащены торцевой перфорированной крышкой, выполненной с возможностью открывания, проницаемой для воды, но непроницаемой для силикагеля-индикатора (например, выполненной из металлической сетки).

На фиг. 1 показан один из вариантов конструкции поршня, который отражает частный случай его исполнения.

На фиг. 2 - технологическая схема пропуска поршня с отсеками, заполненными силикагелем-индикатором, по участку линейной части магистрального газопровода.

Способ осуществляют следующим образом.

Для реализации способа используют поршень 1, оборудованный емкостями 2 на передней и емкостями 3 на задней стенке поршня с непроницаемыми для силикагеля-индикатора 4 стенками, например выполненными из металла. Все емкости оснащены торцевой перфорированной крышкой 5. Емкости зафиксированы в поршне от выпадения, например, за счет того, что отсеки для установки емкостей выполняют несколько меньшего диаметра, с таким расчетом, чтобы емкости вставлялись в натяг. Поршень 1 перемещают к камере запуска 6. Открываютперфорированные крышки 5 и насыпают в отсеки 2 и 3 сухой силикагель-индикатор 4. Визуально определяют и фиксируют цвет силикагеля-индикатора 4. Затем перфорированные крышки 5 закрывают. Загружают поршень 1 в камеру запуска 6. Компрессорной установкой 7 создают перепад давления (до и после поршня), под действием которого поршень 1 перемещают по трубопроводу 8, в том числе и через открытые линейные краны 9, в камеру приема 10.

В процессе движения поршня 1 силикагель-индикатор 4, насыпанный в емкости 2 передней стенки, поглощает воду (при ее наличии в полости трубопровода), находящуюся в жидком (более интенсивное изменение цвета) и газообразном (менее интенсивное изменение цвета) агрегатном состоянии. Расположение емкостей (2) на передней стенке с силикагелем-индикатором вблизи края передней стенки способствует тому, что при движении поршня по трубопроводу вода в жидкой фазе (при ее наличии в полости трубопровода) собирается перед поршнем и заливается в отсеки с силикагелем-индикатором через перфорированную крышку 5, вступая с ним во взаимодействие (силикагель-индикатор 4 поглощает воду, в результате чего изменяется его цвет).

В процессе движения поршня 1 силикагель-индикатор 4, насыпанный в емкости 3 задней стенки, контактирует с осушенным воздухом (азотом), подаваемым компрессорной установкой 7. Если в процессе прохождения поршня по трубопроводу после него остается вода, то вследствие распределения воды поршнем по стенке трубопровода происходит ее интенсивное испарение, что приводит к увеличению влагосодержания осушенного воздуха (азота). Значительное увеличение влагосодержания осушенного воздуха (азота) приводит к значительному изменению цвета силикагеля-индикатора, насыпанного в емкости 3 задней стенки.

Перемещение поршня 1 по трубопроводу контролируют с помощью сигнализаторов 11. Стравливание газа из полости трубопровода осуществляют через свечу 12.

При поступлении поршня 1 в камеру приема 10 его извлекают и выполняют визуальный контроль изменения цвета силикагеля-индикатора 4 с помощью цветовой шкалы, соответствующей применяемому силикагелю-индикатору (например, подобная шкала приведена в ГОСТ 8984-75 Силикагель-индикатор).

Если цвет силикагеля-индикатора 4 в емкостях 2 передней стенки изменился значительно (например, приобрел цвет, соответствующий максимальному насыщению по цветовой шкале) во всех или только в нескольких емкостях, то делают вывод о наличии воды в жидкой фазе в полости трубопровода или о значительном количестве воды в газообразном состоянии в полости трубопровода.

Если цвет силикагеля-индикатора 4 в емкостях 2 передней стенки изменился значительно только в нескольких емкостях, то делают вывод о наличии воды в жидкой фазе в полости трубопровода.

Если цвет силикагеля-индикатора 4 в емкостях 2 передней стенки изменился незначительно и равномерно во всех емкостях, то делают вывод об отсутствии в полости трубопроводы воды в жидкой фазе и о достаточной степени осушки полости трубопровода.

Визуальный контроль изменения цвета силикагеля-индикатора 4 в емкостях 3 задней стенки позволяет принять решение о необходимости пропуска дополнительного контрольного поршня. Если результаты, полученные на основе контроля изменения цвета силикагеля-индикатора в емкостях 2 передней стенки, неудовлетворительные, то анализируют изменение цвета силикагеля-индикатора в емкостях 3 задней стенки. Если изменение его цвета значительное, то принимают решение о продолжении осушки. Если цвет силикагеля-индикатора 4 изменился незначительно или вовсе не изменился, то принимают решение о завершении осушки.

Механические повреждения, полученные при пропуске поршня 1 по трубопроводу, не оказывают влияния на результаты измерений, так как изменение цвета силикагеля-индикатора не зависит от повреждения поршня(уменьшения его массы), что обеспечивает получение более достоверных данных о наличии остатков воды в полости трубопровода после ее осушки.

Выполнение визуального контроля изменения цвета силикагеля-индикатора в емкостях задней стенки позволяет сделать вывод о необходимости пропуска дополнительного поршня при неудовлетворительном результате визуального контроля изменения цвета силикагеля-индикатора емкостей передней стенки, что позволяет сократить ресурсы, затрачиваемые на проведение оценки качества осушки полости трубопровода.

Кроме того, в процессе реализации способа не применяются взрывоопасные, легковоспламеняющиеся и токсичные для человека или окружающей среды вещества (например, метанол).

Также отсутствует необходимость привлечения

высококвалифицированных специалистов с дополнительными измерительными приборами, так как оценка изменения цвета силикагеля-индикатора проводится визуально. Отсутствует необходимость проведения дополнительных мероприятий по удалению из полости трубопровода веществ, оставшихся после оценки качества осушки полости трубопровода.

Пример реализации предлагаемого способа.

На участке линейной части магистрального газопровода DN 1000 протяженностью 30 км в процессе осушки было проведено удаление остаточной влаги в жидкой фазе путем пропуска пенополиуретановых поршней. Для оценки качества удаления остаточной влаги в жидкой фазе по трубопроводу под давлением воздуха пропускали контрольный поршень, предварительно заправленный сухим силикагелем-индикатором. По результатам визуального контроля изменения цвета силикагеля-индикатора в емкостях передней стенки было установлено, что цвет силикагеля-индикатора значительно изменился только в трех из восьми емкостей контрольного поршня. На основе результатов, полученных после пропуска поршня, сделан вывод о том, что в полости трубопровода находится вода вжидкой фазе. По результатам визуального контроля изменения цвета силикагеля-индикатора в емкостях задней стенки было установлено, что цвет силикагеля-индикатора изменился значительно. В связи с этим было продолжено удаление остаточной воды в жидкой фазе с помощью пропуска пенополиуретановых поршней с последующим пропуском контрольного поршня, заправленного сухим силикагелем-индикатором. Удаление остаточной воды в жидкой фазе осуществляли до выхода контрольного поршня, в котором наблюдалось незначительное и равномерное во всех емкостях передней стенки изменение цвета силикагеля-индикатора.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту. Способ включает перемещение пенополиуретанового поршня в осушенной полости трубопровода и интерпретацию результатов, полученных при выходе пенополиуретанового поршня из трубопровода. Предварительно пенополиуретановый поршень оснащают емкостями, установленными на передней и задней стенках пенополиуретанового поршня, с размещенным в упомянутых емкостях сухим силикагелем-индикатором. После выхода пенополиуретанового поршня из трубопровода в результате визуального контроля интенсивности изменения цвета силикагеля-индикатора, размещенного в емкостях, с учетом места установки емкостей, делают вывод о качестве осушки трубопровода и принимают решение о продолжении либо о завершении осушки. Технический результат заключается в повышении эффективности оценки качества осушки полости трубопровода, а также в повышении безопасности. 2 ил.

Способ оценки качества осушки полости трубопровода, включающий перемещение пенополиуретанового поршня в осушенной полости трубопровода и интерпретацию результатов, полученных при выходе пенополиуретанового поршня из трубопровода, отличающийся тем, что предварительно пенополиуретановый поршень оснащают емкостями, установленными на передней и задней стенках пенополиуретанового поршня, с размещенным в упомянутых емкостях сухим силикагелем-индикатором, а после выхода пенополиуретанового поршня из трубопровода по результатам визуального контроля интенсивности изменения цвета силикагеля-индикатора, размещенного в емкостях, с учетом места установки емкостей, делают вывод о качестве осушки трубопровода и принимают решение о продолжении либо о завершении осушки.