Технологии ремонта газопровода без прекращения перекачки газа

Потери при недопоставке газа потребителю при выводе участка газопровода, указанные в табл. 1.1, при использовании традиционных методов капитального ремонта сроком на 30 суток приведены в табл. 1.2 (цены на газ внутри страны) [1].

Таблица 1.2

стоимость недопоставки газа тыс.руб. за 30 суток при Ø 1420 мм газопровода

Система газопровода	Стоимость недопоставки газа тыс.руб. за 30 суток при Ø 1420 мм газопровода
2-х ниточная	1 790 250
3-х ниточная	724 500
4-х ниточная	360 000

При ремонте газопроводов традиционными методами ремонта проводят замену труб, поврежденных коррозией глубиной более 20%. Экономически эффективно производить замену труб на ремонтируемом участке не более 30%, так как дальнейшее увеличение замены труб приведет к тому, что затраты будут соответствовать строительству нового газопровода.

Затраты на замену труб определяются по формуле

 

                                   З_т = С · L,                                                                   (1.4)

 

где C – стоимость трубы одного погонного метра; L – длина заменяемых труб (м).

Затраты от стравливания газа в атмосферу определяются по формуле

 

                                    З_с.г = С  · V,                                                            (1.5)

 

C – стоимость стравленного газа в атмосферу; V – объем стравленного газа в атмосферу [10].

Объем стравленного газа рассчитывают по формуле

 

                     

  ,                                             (1.6)

 

где D – диаметр газопровода; L – длина стравленного газопровода; Р_ср – среднее давление в газопроводе; T_ср – средняя температура стравливаемого газа; z – коэффициент сжимаемости газа.

Рассчитанные объемы ставленого газа представлены  в табл. 1.3 [1].

Таблица 1.3

затраты на стравливание газа при капитальном ремонте газопровода Ø 1420 мм

Давление в трубе,  МПа	Длина стравленного газопровода, км	Средний объем стравленного газа, тыс.м3	Средняя стоимость стравленного газа тыс.руб. (на внутреннем рынке)
2,5	40	163,01	407,53
5,5		383,08	957,69
7,5		540,81	1 352,04

 

Затраты на продувку газопровода  определяются по формуле

 

                                                      З_п.г = С · V,                                                      (1.7)

 

где C – стоимость газа; V – объем продуваемого газа в атмосферу.

Объем продуваемого газа рассчитывают по формуле

 

                   

,                                              (1.8)

 

где D – диаметр газопровода; L – длина стравленного газопровода; T_ср – средняя температура стравливаемого газа [1,10].

Рассчитанные объемы продуваемого газа представлены  в табл. 1.4.

Таблица 1.4

затраты на продувание участка газопровода Ø1420 мм

Длина продуваемого газопровода, км	Средний объем продуваемого газа, тыс. м3	Средняя стоимость продуваемого газа тыс.руб. (на внутреннем рынке)
40	61,29	153,23

После подстановки всех данных в выражение (1.1) определим суммарные затраты при проведении капитального ремонта магистрального с заменой труб (срок ремонтных работ 30 суток). Расчеты затрат многониточных систем газопроводов представлены в табл. 1.5 [1].

Таблица 1.5

суммарные затраты при проведении капитального ремонта магистрального газопровода с заменой труб

Система газопровода	Средняя стоимость затрат капитального ремонта магистрального газопровода с заменой труб
	10% замены трубы	15% замены трубы	20% замены трубы	25% замены трубы	30% замены трубы
2-х ниточная	1965,35	2052,35	2139,34	2226,34	2318,33
3-х ниточная	899,60	986,60	1073,59	1160,59	1252,58
4-х ниточная	535,10	622,10	709,09	796,09	888,08

Как показывают результаты расчетов, применение традиционных методов  капитального ремонта требует больших затрат. Технические и организационные решения, сопоставимые прокладке новых труб, оказываются непозволительными в современных условиях хронической нехватки финансовых ресурсов. Единственным экономически реальным выходом из этой сложной ситуации является освоение передовых технологий и поиск нестандартных, принципиально новых методов и средств ремонта без прекращения подачи газа. Таким образом, сложившиеся условия свидетельствуют об актуальности применения выборочного метода ремонта без прекращения подачи газа, которые позволят экономить финансовые, материальные и людские ресурсы.

 

 

2. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЙ РЕМОНТА ГАЗОПРОВОДОВ БЕЗ ПРЕКРАЩЕНИЯ ПЕРЕКАЧКИ ГАЗА

2.1. Технология ремонта газопровода с вырезкой дефектного участка

газопровода

 

Данная технология ремонта газопровода позволяет вырезать дефектный участок трубы газопровода без прекращения перекачки газа.

Поверхность трубы, находящейся  под давлением, на всю длину участка  газопровода в котловане очищают  от остатков грунта, изоляции на расстоянии не менее 100 мм в каждую сторону от границ предполагаемых сварных соединений узлов врезки. Очистку производят вручную либо пескоструйными установками, скребками, другими инструментами безударного действия.

Определяют и намечают мелом на поверхности трубы места врезки и установки узлов врезки (отводных патрубков, разрезных тройников, перепускных патрубков) [7].

Четыре фитинга привариваются  на трубопровод: два внешних под  байпас и два внутренних под перекрытие (Рис.2.1.). Расстояние между фитингами для запорных устройств и местом выполнения огневой работы должно быть не менее 8 м.

Рис.2.1. Четыре приваренных фитинга на газопроводе

На фитинги устанавливаются  временные плоские задвижки, и  через них выполняется врезка под давлением в действующий  трубопровод (Рис.2.2.).

Рис.2.2. Врезка под давлением в действующий газопровод

На задвижки монтируются  две машины для врезки. На внешние фитинги устанавливается байпас. Временный байпас подсоединяют перпендикулярно поверхности земли к вертикальным (либо горизонтальным) ответвлениям тройников фланцевым соединением через плоские задвижки.

Заглушенный участок освобождают  от продукта и продувают. Производится обрезка и ремонт заглушенного участка  или установка линейной задвижки на этом участке (Рис.2.3.). Новый участок продувают и заполняют продуктом до давления, равного давлению в основном трубопроводе. Запорные головки поднимают.

Рис.2.3. Обрезка заглушенного участка

Перекрывающие устройства снимают с задвижек. Байпас демонтируют. В фитинги устанавливают заглушки с помощью механизма для врезок. После этого снимают временные задвижки, и на заглушенные фитинги устанавливают глухой фланец [1,7] (Рис.2.4.).

Рис.2.4. отремонтированный участок газопровода

 

Варианты технологических  схем установки перекрывающих устройств для ремонта участка трубопровода без остановки перекачки

                          

 Рис.2.5. Перекрытие с двух           Рис.2.6. Перекрытие с двух            Рис.2.7. Перекрытие с двух

сторон с помощью устройства. сторон. Установка линейной        сторон. Вырезка дефектного

                                                          задвижки.                                       участка.

 

Преимущества:

• врезка в трубопроводы (нефтепроводы и газопроводы) без отключения;
• перекрытие трубопровода (нефтепровода и газопровода) без отключения;
• заглушка участка трубы под давлением;
• ремонт дефектных участков трубопровода различных типов и размеров.

 

2.2. Композитно-муфтовая технология ремонта

 

Технология ремонта  предусматривает использование  двух стальных частей муфты большего (по сравнению с трубой) диаметра, которые должны быть соединены таким  образом, чтобы охватить поврежденный участок. При этом между трубой и муфтой остается кольцевой зазор 30-40мм. Кольцевой зазор с двух сторон заполняется быстро схватывающим материалом, а затем заполняется жестким композитом при очень низком давлении [11].

Композитный материал - полимерная композиция холодного отверждения на основе эпоксидных диановых смол.

Композитная смесь гарантирует  прекрасное соединение обеих стальных поверхностей, обеспечивая продольную и поперечную поддержку. Сочетание  стальной внешней муфты и композитного раствора обеспечивает значительную преграду на пути развития вздутия, таким образом, исключая или сводя к минимуму механизм образования дефектов.

Сварка не требуется, и данная процедура может быть проведена без остановки перекачки  продукта. Две половинки муфты соединяются путем болтового соединения [1, 4].

В нижней полумуфте располагается  входной стальной патрубок, предназначенный  для подсоединения к нему гибкого  шланга, по которому подается композитный  материал.

В верхней полумуфте  располагается выходной стальной патрубок. Кроме того, в самой муфте имеются контрольные отверстия, предназначенные для выпуска воздуха и контроля уровня композитного материала при заливке. По мере заполнения муфты композитным материалом в контрольные отверстия ввинчиваются болты [4, 11] (Рис.2.8.).

В обеих полумуфтах имеются резьбовые отверстия, в которые вворачиваются установочные болты, предназначенные для регулировки зазора между муфтой и трубой и выполняющие функцию опор при установке муфты на трубопровод.

Рис.2.8. Композитная муфта с болтовым соединением полумуфт

 

Полумуфты изготавливаются  из листового материала в заводских  условиях. В качестве материала муфты  используется сталь, аналогичная стали  ремонтируемой трубы (с эквивалентными механическими характеристиками) и  толщиной не меньше номинальной толщины стенки ремонтируемой трубы. Внутренняя поверхность полумуфт обрабатывается таким же образом, что и внешняя поверхность трубопровода, чтобы получить ту же адгезию между композитным материалом  и металлом муфты.

Перед закачиванием в кольцевой зазор композитного материала на основе эпоксидной смолы торцы муфты герметизируются герметиком на основе полиэфирной смолы, затвердевающим в течение часа. В качестве герметика может быть использован любой из известных материалов, пригодных для этой цели [6].

В нижнюю полумуфту ввинчиваются входные стальные патрубки, расположенные по краям. В верхнюю полумуфту ввинчиваются выходные стальные патрубки, также расположенные по краям. Расположение входных и выходных патрубков по краям полумуфт позволяет эффективно проконтролировать процесс заполнения периферийного пространства кольцевого зазора и полностью исключает образование воздушных пузырей при заполнении композитным материалом пространства кольцевого зазора. Кроме того, в верхней полумуфте имеются ряды контрольных отверстий, в которые вворачиваются контрольные болты, предназначенные для контроля уровня композитного материала при заполнении кольцевого зазора и выхода пузырьков воздуха. Когда композитный материал, выходящий через контрольные отверстия, будет свободен от воздушных пузырьков, отверстия закрывают контрольными болтами.

В обеих полумуфтах имеются  по четыре резьбовых отверстия, в  которые вворачиваются установочные болты, предназначенные для регулировки  кольцевого зазора между муфтой и трубопроводом и выполняющие функцию опор при установке муфты на трубопровод. После выполнения технологической операции герметизации торцов муфты установочные болты выворачиваются заподлицо с краями муфты [4, 11].

На патрубок надевают один из концов армированного шланга длиной не менее 0,5 м, закрепляют его с помощью хомута, затем устанавливают на шланге зажим, при этом другой конец шланга подсоединяется к нагнетательному насосу. Нагнетательный насос может подключаться к любому из входных патрубков нижней полумуфты, что равноценно.

На остальные патрубки надевают армированные шланги длиной не менее 0,5 м, закрепляют их с помощью хомутов и надевают на них соответственно зажимы [4, 6] (Рис.2.9.).

Рис.2.9. Схема заполнения муфты композитным составом

 

Устройство работает следующим образом.

Включают нагнетательный насос и через армированный шланг  нагнетают композитный материал в кольцевой зазор до тех пор, пока в армированном шланге другого входного патрубка не покажется композитный материал.

После этого останавливают насос и с помощью зажима перекрывают армированный шланг входного патрубка. Далее включают насос и продолжают заполнение композитным материалом кольцевого зазора до тех пор, пока армированные шланги крайних выходных патрубков не будут заполнены композитным материалом. Останавливают насос и с помощью зажимов перекрывают выходные патрубки и входной патрубок с помощью зажим. Отключают насос от шланга.