способ ликвидации аварий на нефтепродуктопроводе

Формула изобретения

Способ ликвидации аварий на нефтепродуктопроводе путем вскрытия, отсечения и герметизации поврежденного участка, отличающийся тем, что поврежденный участок отсекают пробками из нефтепродукта, которые создают путем снижения его вязкости и перехода из жидкого в твердое состояние, для этого на границах дефектного участка трубопровода бурят скважины, вводят в них трубы, в которые подают охлаждающий агент, преимущественно жидкий азот, который, поступая по упомянутым трубам к основанию скважин, вступает в тепловой контакт через стенки скважины, окружающий грунт и стенки нефтепродуктопровода с нефтепродуктом, при этом последний переходит из жидкого в твердое состояние, образуя на ограниченном участке трубопровода непроницаемые пробки, отделяющие аварийный участок от остального нефтепродуктопровода, после этого вскрывают нефтепродуктопровод и устраняют повреждения в нем, после герметизации нефтепродуктопровода подачу охлаждающего агента в скважины прекращают и подают в эти же скважины теплоноситель, в результате чего нефтепродукт нагревается и переходит из твердого в жидкое состояние, искусственно созданная пробка исчезает, после чего нефтепродуктопровод включают в работу, предварительно испытав его на рабочее давление.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике строительства и эксплуатации магистральных и местных нефтепродуктопроводов, перекачивающих станций и предназначено для герметизации упомянутых трубопроводов при выполнении ремонтно-восстановительных работ, например устранении неплотностей в трубопроводе, ремонте или замене запорно-регулирующей трубопроводной арматуры (задвижек, вентилей и т.д.), при создании новых узлов подключений к действующему нефтепродуктопроводу.

В настоящее время известны различные способы решения поставленной задачи [1, 2, 3 и 4], но наибольшее практическое применение нашел способ [1, стр. 177-178], заключающийся в том, что первоначально снижают давление нефтепродукта в трубопроводе путем отключения перекачивающих насосов, затем отключают аварийный участок с помощью линейных задвижек, находящихся как вначале, так и в конце этого участка.

После принятия всех необходимых мер предосторожности приступают к вскрытию трубопровода в месте повреждения, удаляя при этом, как правило, весь нефтепродукт, находившийся в данном аварийном участке (в трубопроводе между стационарными линейными задвижками).

Объем удаляемых нефтепродуктов бывает достаточно большим, так как расстояние между соседними задвижками составляет 10-15 км, а диаметр нефтепродуктопровода может быть в пределах 200-1200 мм.

Если вследствие неплотности линейных задвижек нефтепродукт продолжает поступать из трубопровода, то в более низком месте трассы, по сравнению с местом повреждения, высверливают отверстие и через него откачивают нефтепродукт. При этом вырытый котлован для доступа к трубе должен быть изолирован от нефтепродукта. После вскрытия трубы и осмотра места повреждения принимают решение о способе ликвидации повреждения установкой катушки (установка нового куска трубы вместо разрушенной), хомута или заварки трещины или свища.

Перед началом огневых работ в котловане берут анализы проб воздуха, готовят сварочные работы и пожарный инвентарь. После устранения повреждения открывают линейные задвижки, заполняют весь трубопровод и испытывают его на герметичность.

Если результаты таких испытаний окажутся неудовлетворительными, то почти вся процедура аварийных работ, начиная с освобождения трубопровода от нефтепродуктов, повторяется. После окончания аварийных работ приступают к сбору разлитого нефтепродукта, а также к очистке и рекультивации территории.

Данное техническое решение [1, стр.177-178] принято в качестве наиболее близкого аналога заявленному способу.

Существенным недостатком этого технического решения является то, что для его реализации из-за значительных расстояний между соседними задвижками на магистральных нефтепродуктопроводах требуются перекачка в специальные емкости и временное хранение значительных объемов нефтепродуктов. Поскольку такие емкости не всегда, например, в условиях болотистой местности можно доставить к месту аварии, то нередко значительную часть нефтепродуктов выливают на поверхность земли, ухудшая экологическую обстановку целых регионов.

Кроме того, производство огневых (сварочных) работ рядом с резервуарами нефтепродуктов, тем более в районах проливов нефтепродуктов на грунт, очень опасно из-за большой вероятности возникновения крупных пожаров.

Для увеличения экономической эффективности, пожарной и экологической безопасности аварийно-восстановительных работ на нефтепродуктопроводах предлагается новый способ решения данной задачи, согласно которому поврежденный участок от остального трубопровода отсекают, без слива из него нефтепродукта, искусственно создаваемыми пробками.

Эти пробки создают из этого же нефтепродукта путем снижения вязкости и перехода его из жидкого в твердое состояние за счет замораживания поврежденного участка преимущественно жидким азотом, пропущенным по теплообменнику, который располагают в непосредственной близости от поврежденного участка нефтепродуктопровода. Затем этот участок трубопровода герметизируют любым из известных способов, после чего в теплообменник вместо жидкого азота подают теплоноситель, например горячий раствор хлористого кальция, под воздействием которого ранее охлажденный нефтепродукт нагревается и переходит из твердого в жидкое состояние. При этом искусственно созданная пробка исчезает, далее включают перекачивающие насосы, переводя весь нефтепродуктопровод в штатное рабочее состояние.

Новой в заявляемом изобретении является операция отсечения поврежденного участка от всего нефтепродуктопровода специальными пробками, которые создают путем снижения вязкости нефтепродукта и перехода его из жидкого в твердое состояние за счет замораживания этого участка преимущественно жидким азотом, пропущенным по теплообменнику, который располагают в непосредственной близости от поврежденного участка нефтепродуктопровода.

После того, как поврежденный участок трубопровода будет восстановлен любым из известных способов, например сваркой, в упомянутый выше теплообменник вместо жидкого азота подают теплоноситель, под воздействием которого ранее охлажденный нефтепродукт нагревается и переходит из твердого в жидкое состояние, искусственно созданная пробка исчезает, нефтепродуктопровод готов к дальнейшей эксплуатации.

Указанные новые признаки не выявлены из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Новые признаки в совокупности позволяют существенно повысить технико-экономические показатели, пожарную и экологическую безопасность аварийно-восстановительных работ на нефтепродуктопроводах за счет

- значительного сокращения сроков и затрат на выполнение аварийно-восстановительных работ вследствие низкой себестоимости жидкого азота, который является бросовым продуктом сталеплавильного производства, производится в огромных количествах, его стоимость составляет около 1900 рублей за тонну (в ценах 2000 г.);

- уменьшения проливов нефтепродукта;

- выполнения огневых работ в газовой среде с повышенным содержанием азота.

Изобретение иллюстрируется следующим примером устройства, реализующим заявленный способ. В данном примере в качестве аварийного нефтепродуктопровода представлен участок трубы, проложенный в болоте и разрушенный почвенной электрохимической коррозией.

Схема осуществления заявляемого изобретения на примере указанной аварийно-восстановительной операции показана на чертеже.

Для восстановления нефтепродуктопровода 1, имеющего поврежденный участок 2, используют теплообменники в виде последовательно соединенных между собой скважин 3, 4 и 5, каждая из которых снабжена внутренней трубой 6. Кроме того, для подачи жидкого азота предусматривают источник холода в виде криогенной емкости 7 и трубопроводы 8, для удаления газифицированного азота - трубопроводы 9 и 10. Для подачи теплоты предусматривают источник теплоты - теплогенератор 11, подающий 12 и обратный 13 трубопроводы. Для переключения трубопроводов предусматривают задвижки 14, 15 и 16. С целью повышения пожарной безопасности при выполнении огневых работ могут предусматривать специальный легкий шатер 17, выполненный, например, из полиэтиленовой пленки.

Способ осуществляется следующим образом: при обнаружении места выхода нефтепродукта на поверхность это место ограждают скважинами 3, 4 и 5, бурят скважины, в которые затем подают жидкий азот из криогенного резервуара 7 по трубопроводам 8 при открытых 14 и 15 и закрытых 16 задвижках. Жидкий азот, поступая по трубе 6 к основанию скважины 3, вступает в тепловой контакт, через стенки скважины, через окружающий грунт, через стенки нефтепродуктопровода 1 с нефтепродуктом.

За счет того, что жидкий азот кипит при очень низкой температуре (-196^oС) в районе скважины 3 происходит охлаждение нефтепродукта, при котором последний переходит из жидкого в твердое состояние, образуя при этом на ограниченном участке трубопровода 1 непроницаемые пробки, отделяющие аварийный участок 2 от остального нефтепродуктопровода 1. С целью экономии холода газифицированный в скважине азот пропускают последовательно по скважинам 4 и 5 и выпускают сначала в атмосферу по трубопроводам 9 и 10, а затем в котлован, снижая в последнем содержание кислорода в воздухе.

Одновременно при этом замораживают болотистый грунт вокруг скважин 3,4 и 5, после этого вскрывают нефтепродуктопровод 1 в месте повреждения 2. Замороженный таким образом грунт исключает какие-либо притоки воды в котлован.

После вскрытия трубы и осмотра места повреждения принимают решение о способе ликвидации повреждения. В случае необходимости огневых работ (сварки), например установки катушки, над котлованом устанавливают шатер 17 и подают в него газифицированный азот по трубопроводу 10. Сварка в азотной среде исключает возможность возникновения при этом пожара. Разумеется, в данном случае сварщик должен быть обеспечен специальными устройствами для дыхания в азотной среде.

После герметизации нефтепродуктопровода 1 подачу жидкого азота в скважины 3,4 и 5 прекращают, закрывая задвижки 14 и 15, и подают в эти же скважины 3,4 и 5 из источника теплоты - теплогенератора 11 жидкий теплоноситель (горячую воду, водный раствор хлористого кальция и т.п.), открывая задвижки 16, по трубопроводам 12 и 8, через скважины 5, 4 и 3 и обратные трубопроводы 8 и 13.

Под воздействием теплоносителя ранее охлажденный нефтепродукт нагревается и переходит из твердого в жидкое состояние, искусственно созданная пробка исчезает, после чего нефтепродуктопровод включают в работу, предварительно испытав его на рабочее давление. Затем отремонтированный участок 2 нефтепродуктопровода 1 изолируют, присыпают мягким грунтом вручную и окончательно засыпают котлован. Трубы скважин 3, 4 и 5 вынимают для повторного использования.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Галеев В. Б., Карпачев М.З. Харламенко В.И. Магистральные нефтепродуктопроводы. - М.: Недра, 1988, стр.177-178 - прототип.

2. Галеев В.Б., Харламенко В.И., Сощенко Е.М. и др. Эксплуатация магистральных нефтепродуктопроводов. - М.: Недра, 1973.

3. Черникин В.И. Перекачка вязких и застывающих нефтей. -М.: Гостоптехиздат, 1958.

4. Яковлев B.C. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1987.