способ ликвидации аварии на технологическом трубопроводе

Формула изобретения

Способ ликвидации аварии на технологическом трубопроводе путем вскрытия, отсечения пробками и герметизации поврежденного участка, отличающийся тем, что в упомянутом трубопроводе снижают давление до величин, не превышающих 6 МПа, затем на границе поврежденного участка создают круглые временные отверстия с резьбой и подают через каждое из них внутрь трубопровода жидкий угольный ангидрид (СО₂), в результате фазового перехода жидкость - твердое вещество получают сухой лед, которым заполняют живое сечение трубопровода, создают из него пробки и герметизируют поврежденный участок, а после выполнения восстановительных работ сухой лед сублимируют и устраняют препятствия для прохода продукта через восстановленный трубопровод.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике строительства и эксплуатации магистральных и местных трубопроводов, транспортирующих газ, нефть и нефтепродукты, а также перекачивающих станций и предназначено для герметизации упомянутых трубопроводов в процессе при выполнения ремонтно-восстановительных работ, например: устранении неплотностей в трубопроводе, при ремонте или замене запорно-регулирующей трубопроводной арматуры (задвижек, вентилей и т.д.); при создании новых узлов подключений к действующим трубопроводам.

В настоящее время известны различные способы решения поставленной задачи [1-4], заключающийся в том, что первоначально снижают давление 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 весь, например, нефтепродукт, находившийся в данном аварийном участке, с последующей продувкой паром этого участка.

Однако на практике не всегда имеется возможность полностью удалить нефтепродукт из трубы. 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. Кроме того, эту операцию часто невозможно выполнить из-за неплотности линейных задвижек.

В этом случае применяют другой способ ликвидации аварии на трубопроводах, при котором для полной изоляции места реза от внутренней полости трубы по концам демонтируемого участка вырубают два окна и через них забивают глиняные пробки.

Перед набивкой глину тщательно перемешивают до густого тестообразного состояния. В зимних условиях во избежание замерзания глины при перемешивании в нее добавляют солидол и дизельное масло. Глиняную пробку набивают плотно с применением трамбовок для предотвращения выхода газов и продукта [5, стр.289].

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.

Данное техническое решение [5, стр.289] принято в качестве наиболее близкого аналога заявленному способу.

Существенным недостатком этого технического решения является то, что для его реализации требуется вырубка специальных окон для набивки в трубопровод глиняных пробок, которые после восстановительных работ должны быть ликвидированы: окна путем огневых работ - сварки, глиняные пробки - путем размывки движущимся продуктом. Для очистки загрязненного глиной продукта должны быть предусмотрены специальные фильтры.

Для увеличения экономической эффективности, пожарной и экологической безопасности аварийно-восстановительных работ на технологических трубопроводах предлагается новый способ решения данной задачи, согласно которому поврежденный участок от остального трубопровода отсекают, без удаления из него продукта, искусственно создаваемыми временными пробками из твердого углекислого газа (сухого льда).

Эти пробки создают путем остановки движения продукта в трубопроводе и подачи в оба конца его аварийного участка жидкого угольного ангидрида (СО₂), иначе сжиженного углекислого газа, для этого предварительно создают специальные отверстия с резьбой. Угольный ангидрид при понижении давления, вследствие испарения, поглощает много тепла и превращается в твердую белую массу (сухой лед). Накапливаясь, эта масса сухого льда в трубопроводе образует пробки, которые герметично перекрывают аварийный участок. После этой операции приступают к огневым работам по ликвидации аварии на трубопроводе, по завершении которых подачу жидкого угольного ангидрида прекращают; в ранее проделанные отверстия ввинчивают заглушки; трубопровод подогревают, под действием теплоты пробки из сухого льда сублимируются (переходят из твердого состояния в газ, минуя жидкую фазу), восстанавливая проходимость отремонтированного трубопровода по всей длине.

Новой в заявляемом изобретении является операция отсечения поврежденного участка от всего трубопровода специальными пробками, которые создают путем фазового перехода угольного ангидрида из жидкого в твердое состояние.

Указанный новый признак не выявлен из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Новый признак позволяют существенно повысить технико-экономические показатели, пожарную и экологическую безопасность аварийно-восстановительных работ на технологических трубопроводах за счет:

- значительного сокращения сроков и затрат на выполнение аварийно-восстановительных работ вследствие низкой себестоимости жидкого угольного ангидрида, который широко используется в пищевой промышленности;

- удобства хранения, транспортировки и подачи жидкого угольного ангидрида, который хранится в стальных баллонах под давлением около 6 МПа, что обеспечивает его подачу в аварийный участок самотеком без каких-либо нагнетательных устройств;

- безопасности угольного ангидрида. Он не токсичен, не горит, не взрывается.

Изобретение иллюстрируется следующим примером устройства, реализующим заявленный способ. В данном примере в качестве аварийного технологического трубопровода представлен участок нефтепровода, проложенного в болоте и разорванного в результате просадки трубы.

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

Для восстановления нефтепровода 1. имеющего поврежденный участок 2, используют стальные баллоны 4, наполненные угольным ангидридом 5, который находится в жидком и, частично, газообразном состоянии под давлением около 6 МПа при обычной температуре. Для подачи жидкого угольного ангидрида предусмотрены трубопроводы 6 с вентилем 7.

Способ осуществляется следующим образом: при обнаружении места выхода нефти на поверхность в аварийном участке нефтепровода 1 снижают давление до величин, не превышающих 6 МПа (лучше до 2-3 МПа, максимально до атмосферного давления), освобождают этот участок от грунта, изоляции и находят разрыв в трубе 2. Затем слева и справа от этого разрыва сверлят небольшие, диаметром 20-25 мм, отверстия 3 и нарезают в них резьбу.

Стальные баллоны 4 с жидким угольным ангидридом переворачивают вверх дном и соединяют посредством трубопровода 6, вентиля 7, через отверстие 3 с внутренней полостью нефтепровода 3. Далее открывают вентили 3, и жидкий угольный ангидрид под давлением (около 6 МПа) газовой подушки поступает внутрь нефтепровода 1, где за счет резкого снижения давления происходит вскипание жидкого угольного ангидрида, при этом поглощается около 570 кДж/кг теплоты (при атмосферном давлении). Угольный ангидрид при этом охлаждается до температуры порядка минус 78°С и превращался в плотную твердую массу (сухой лед), которая заполняет внутреннюю полость нефтепровода, образуя пробки из сухого льда и герметично отсоединяя исправную часть трубопровода от аварийного участка. После герметизации аварийного участка нефтепровода 1 заделывают разрыв 2 в трубопроводе, например, электрической сваркой. Далее закрывают вентиль 7 и прекращают подачу жидкого угольного ангидрида, отсоединяют трубопровод 6 от нефтепровода 1. После этого подогревают нефтепровод 1 в местах расположения пробок. Сухой лед, из которого состоят пробки 8, под действием теплоты сублимируется, т.е. твердое состояние непосредственно переходит в газообразное состояние, образующийся газ выходит через отверстия 3. При появлении нефти в эти отверстия ввинчиваются заглушки. В результате восстановлен аварийный участок нефтепровода, ранее созданные пробки из сухого льда превращены в газ, остатки которого без проблем могут быть удалены из нефтепровода через стационарные газовоздухосборники. Нефтепровод включают в работу, предварительно испытав его на рабочее давление.

Аналогично могут быть восстановлены поврежденные газопроводы, нефтепродуктопроводы и другие трубопроводы, транспортирующие взрывоопасные и экологически опасные продукты.

Источники информации

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

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

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

4. Яковлев В.С. Хранение нефтепродуктов. Проблемы защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1987.

5. Дуров В.С. и др. Эксплуатация и ремонт технологических трубопроводов. Справочная книга. - М.: Химия, 1976.