Устройства для очистки внутренней полости трубопроводов

Введение

В процессе эксплуатации происходит постепенное уменьшение пропускной способности трубопроводов в связи: с накоплением отложений парафина, с повышением шероховатости стенок труб в результате их внутренней коррозии и накопления продуктов коррозии и механических примесей, а также скопления в низких местах трубопроводов воды, а в верхних точках трубопроводов воздушных пробок. Уменьшение пропускной способности ведет к резкому снижению эффективности работы трубопроводов, существенному увеличению затрат на прокачку нефтесодержащей жидкости. Накопление отложений в продуктопроводах, кроме этого приводит к ухудшению качества перекачиваемых продуктов из-за загрязнения их механическими примесями.

С целью поддержания пропускной способности и предупреждения скапливания воды и внутренних отложений, а также для подготовки участка нефтепровода к внутритрубной инспекции и переиспытаниям должна проводиться очистка внутренней полости магистрального нефтепровода пропуском очистных устройств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Устройства для очистки внутренней полости трубопроводов

 

Качество очистки, несомненно, положительно влияет на пропускную способность трубопроводов и продолжительность их безаварийной работы. Если бы не производилась очистка трубопроводов, то состояние транспортируемого продукта могло бы значительно ухудшиться. Поэтому её применяют постоянно, через небольшой интервал времени. Существует множество способов для произведения очистки газонефтепроводов: с помощью очистных поршней, поршней-разделителей, скребков и т.п. Каждое из этих устройств имеет своё предназначение: промывка, продувка и др.

Структура основных комплексных процессов очистки полости, испытания и удаления жидкости из трубопроводов при различных условиях строительства приведена в таблице 1.

 

Таблица 1

Структура основных процессов очистки полости трубопроводов

Структура комплексных процессов	Основная область применения
При положительной или отрицательной температуре на уровне трубопровода
Продувка газом (воздухом) с пропуском поршня	Трубопроводы диаметром более 219 мм
Испытание газом (воздухом)
Протягивание очистного устройства или продувка скоростным потоком газа (воздуха)	Трубопроводы диаметром менее 219 мм
	Трубопроводы с компенсаторами диаметром до 1420 мм
Испытание газом (воздухом)	Участки трубопроводов протяжённостью менее 1 км
При положительной температуре на уровне трубопровода
Заполнение водой	Трубопроводы любого диаметра
Испытание водой
Очистки полости, совмещённая с удалением воды газом (воздухом)
Промывка	Трубопроводы любого диаметра
Испытание водой
Удаление воды газом (воздухом)
Заполнение газом и водой	Трубопроводы любого диаметра, проложенные в горной местности
Испытание комбинированное
Удаление воды газом (воздухом)
При отрицательной температуре на уровне трубопровода
Заполнение и предварительный прогрев трубопровода прокачкой воды, имеющей естественную температуру водоёма	Подземные трубопроводы диаметром 530 – 1420 мм
Испытание водой
Очистки полости, совмещённая с удалением воды газом (воздухом)
Заполнение и предварительный прогрев трубопровода прокачкой подогретой воды (подтоварной воды)	Подземные трубопроводы диаметром 219 – 530 мм
	Надземные теплоизолированные трубопроводы диаметром 219 – 720 мм
Испытание подогретой водой (подтоварной водой)
Очистки полости, совмещённая с удалением воды газом (воздухом
Продувка газом(воздухом) или протягивание очистного устройства	Подземные трубопроводы диаметром 219 – 530 мм
Заполнение и предварительный прогрев трубопровода прокачкой подогретой воды	Надземные теплоизолированные трубопроводы диаметром 219 – 720 мм
Испытание подогретой водой
Удаление воды газом (воздухом)
Протягивание очистного устройства тлт продувка скоростным потоком газа (воздуха)	Трубопроводы диаметром менее 219 мм
Испытание жидкостями с пониженной температурой замерзания
Удаление жидкости газом (воздухом)

 

1. Устройства для очистки полости и удаления воды

Рациональные области применения очистных и разделительных устройств на строящихся трубопроводах приведены в таблице 2.

 

Таблица 2

Применение очистных и разделительных устройств

Очистное или разделительное устройство	Очистка полости трубопроводов				Удаление воды из трубопроводов
	протя-гивание	про-дувка	про-мывка	вытес-нение	предва-рительное	оконча-тельное
Очистные поршни ОП	+	+	-		-	-
Очистные поршни с кардной лентой ОПКЛ	-	-	+	-	+	-
Поршни-разделители ДЗК	-	-	-	-	-	+
Поршни-разделители эластичные монтажные ДЗК-РЭМ	-	-	+	-	-	+
Очистные поршни-разделители ОПР-М	-	-	+	+	+	-
Поршни-разделители манжетные ПР	-	-	+	+	+	+

Примечание. Знаками «+» обозначены наиболее эффективные области применения очистных и разделительных устройств.

 

Основные технологические параметры очистных и разделительных устройств даны в таблице 3.

 

Таблица 3

Технологические параметры

Очистное или разделительное устройство	Условный диаметр, мм	Максимальная скорость перемещения, км/ч	Минимальный перепад давления на устройстве, МПа	Предельная длина участка одного пропуска устройства, км
Очистные поршни ОП	250-1400	70	0,1	40
Очистные поршни с кардной лентой ОПКЛ	150-700	10	0,03-0,05	100
Поршни-разделители ДЗК	100-700	10	0,02-0,03	30
Поршни-разделители эластичные манжетные ДЗК-РЭМ	500-1400	10	0,03-0,05	100
Очистные поршни-разделители ОПР-М	300-1420	10	0,04-0,05	100
Поршни-разделители манжетные ПР	100-1420	15	0,04-0,05	200

Примечание. Допускается применение очистных и разделительных устройств других типов, рекомендованных актами приёмки для проведения конкретных технологических процессов.

 

2. Очистные поршни

 

Одним из основных наиболее распространённых способов очистки полости строящихся трубопроводов является продувка с пропуском поршней под давлением воздуха или природного газа. Пропуск очистных поршней по трубопроводу под давлением сжатого воздуха – наиболее совершенный и безопасный метод продувки. Продувку проводят подачей сжатого воздуха от ресивера компрессора, установленного на прилегающем участке трубопровода. Применение ресивера позволяет аккумулировать необходимое количество сжатого воздуха для поддержания в процессе продувки оптимальных скоростей движения поршней по всей длине очищаемого участка. Воздух закачивается в трубопровод передвижными компрессорными станциями, используемыми также для пневматических испытаний трубопровода.

В настоящее время имеются различные конструктивные решения очистных поршней, поршней-разделителей и поршней комбинированного типа. Очистные поршни состоят из следующих основных частей: корпуса, уплотнительных элементов и металлических щёток. Корпусы, как правило, выполняют из труб, заглушенных переборкой в передней части.

Уплотнительные элементы поршней, используемых при промывке трубопроводов водой, выполнены в виде упругих тороидальных оболочек. Они эффективнее удаляют из трубопровода грязевую пульпу, чем чашеобразные манжеты, и достаточно герметично разобщают напорную и очищаемую полости трубопровода.

Очистной поршень (ОП) (рис. 1) предназначен для очистки полости трубопровода D 159-1420 мм от строительного мусора, грунта, поверхности рыхлого слоя ржавчины и окалины, нефтяных отложений методом протягивания и продувки.

 

Рис. 1. Очистной поршень с полиуретановыми дисками

 

На данный момент разработаны и серийно выпускаются в ОАО «АК Транснефть» скребки нескольких типов:

• стандартные типа СКР1 с чистящими дисками;
• щеточные типа СКР1-1 с чистящими и щеточными дисками;
• двухсекционные типа СКР2 с чистящими и щеточными дисками и подпружиненными щётками;
• магнитные скребки типа СКР3 с чистящими дисками и магнитными щётками, предназначенными для сбора металлических предметов из полости трубы.

Основные очистные скребки, используемые а производственных объединениях, - типа СКР1. Этими скребками периодически очищают нефтепровод от парафиносмолистых отложений, а также перед пропуском внутритрубных инспекционных приборов.

Перед проведением работ по очистке нефтепровода персонал, непосредственно участвующий в работе, должен пройти обучение по технологии очистки.

 

3. Поршни-разделители

 

Получил распространение метод очистки полости трубопровода путём промывки с пропуском поршней-разделителей. В этом случае поршни-разделители перемещаются по трубопроводу в потоке воды, закачиваемой насосами для его гидравлического испытания, и одновременно с загрязнениями удаляют воздух. Последующее за испытаниями вытеснение из трубопровода воды производится также поршнями-разделителями под давлением сжатого воздуха или природного газа.

Для продувки трубопроводов, проходящих по сильно пересечённой местности или прокладываемых по способу «змейка», применяются поршни, выполненные из двух частей, соединённых между собой шарнирно. Такая конструкция позволяет поршню вписываться в многочисленные кривые вставки, не создавая значительных динамических нагрузок на трубопровод.

На рис. 2 изображены поршни-разделители различных типов.

 

                                      

 

 

Рис. 2. Поршни-разделители

 

Они используются для выполнения следующих работ  в процессе строительства, реконструкции и ремонта трубопроводов:

• освобождение полости трубопровода от воздуха в процессе их наполнения водой для гидравлических испытаний;
• освобождение трубопроводов, в т.ч. и подводных переходов от воды, оставшейся в них после гидравлических испытаний и балластировки;
• освобождение полости газопроводов от конденсата и загрязнений.

 

4. Скребки, поршни

 

Скребки, поршни с резиновыми конусными манжетами ОУ-КР

Очистные устройства (ОУ-КР) предназначены для очистки поверхности трубопровода от асфальтосмолистых и грязепарафиновых отложений и для вытеснения продукта и инородных предметов из внутренней полости трубопровода диаметром от 219 – 530 мм (рис. 3).

 

Рис. 3 Очистное устройство ОУ-КР

 

2. Компрессорные установки

 

Трубопроводы должны испытываться в соответствии с проектом гидравлическим, пневматическим или комбинированным способами. Нефтепроводы следует испытывать, как правило, гидравлическим способом.

Для продувки, пневматического испытания и удаления из газопровода воды следует применять компрессорные установки, указанные в таблице 4.

 

Таблица 4

Компрессорные установки

Марка компрессор-ной установки	Произво- дительность, м3/мин	Давление нагнетания, МПа	База	Привод от двигателя	Мощность двигателя, л.с.	Размеры, м	Масса т
Компрессорные установки низкого давления
АМС-4	57,5-70,3	1,0-2,0	Тележка на пневмоколёсном ходу	-	700	13,82*3,25*3,45	52
ЗИФ-55	5,0	0,7		ЗИЛ-121	98	3,45*1,82*1,77	2,75
КС-9	8,5	0,6		КДМ-100	100	5,08*1,89*2,10	5,75
ДК-9	10,0	0,6		КДМ-100	100	5,03*1,85*2,55	5,65
ПК-10	10,5	0,7		Д-108	108	4,70*1,89*2,61	5,10
НВ-10	10,0	0,8	На раме	ЯМЗ-236	92	3,42*1,77*1,55	2,85
ПР-10М	11,0	0,8	Тележка на пневмоколёсном ходу	А-01МК	110	5,65*1,70*2,21	2,9
ТКА 80/0,5	4000	0,5	На раме в трёх блопостах	55 «Б»	40000	5,50*2,25*2,20 5,50*2,25*2,20 3,5*2,25*2,20	12,5
Компрессорные установки высокого давления
АМС-2	57,5-70,8	1,0-10,0	Тележка на пневмоколёсном ходу	-	770	11,32*3,25*3,45	38,7
СД-9/101	9,0	10,0	Автомобиль КРАЗ-257БI	2Д12Б или В2-500С3	203	10,3*3,02*3,7	21,5
СД-12/25	12,0	2,5	Автомобиль КРАЗ-257БI	2Д12Б или В2-500С3	203	9,66*3,0*3,6	21
КС-100	16,0	10,0	Тележка на пневмоколёсном ходу	1Д12Б	410	11,0*3,14*3,4	23
АКС-8	2,0	23,0		ЯАЗ-204	110	3,53*1,91*2,22	3,95
УКС-400	2,3	40,0		ЯАЗ-М204В	75	4,7*2,35*2,40	5,0