База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / remont_i_rekonstruktsiya_lineynoy_chasti_magistral_nykh_trub

81

Рис. 9.8. Принципиальная схема удаления воды из участка нефтепровода со сливом эмульсии в котлован:

А, Б—соответственно узлы пуска и приема разделителя; 1 — освобождаемый участок; 2, 4, 5, 6 — задвижки: 3, 7, 8 — соответственно отводной и сливные патрубки; 9 — котлован

Котлован располагают в непосредственной близости от трубопровода, а его объем определяют в зависимости от длины и продольного профиля освобождаемого участка с учетом неполного вытеснения эмульсии из предыдущих участков.

Пропуск разделителя, слив воды и эмульсии осуществляют в следующем порядке. Запасованный в узел пуска разделитель запускают в освобождаемый участок под давлением нефти, контролируя момент его прохода в участок по соответствующему сигнализатору. При этом задвижки 2 и 5 закрыты, а задвижки 4 и 6 — открыты. Перемещаясь по трубопроводу, разделитель вытесняет воду, которая сливается на рельеф через патрубок 7. Когда в воде появятся следы нефти (начало появления эмульсии), открывают задвижку 5 и закрывают задвижку 6. Эмульсию сливают в котлован до тех пор, пока не появляется условно чистая нефть, при этом разделитель должен поступить в узел приема. Собранную в котловане эмульсию отстаивают и закачивают в трубопровод.

На газопроводах полное удаление воды обеспечивается многократным пропуском поршней-разделителей под давлением сжатого воздуха или природного газа в два этапа. На предварительном этапе из газопровода удаляют основной объем воды, а на окончательном этапе из газопровода полностью удаляют оставшуюся воду.

Указанные термины многократности и последовательности пропуска устройств определяют необходимость пропуска по одному участку двух, трех или более устройств, каждое из которых вводится в трубопровод только после выхода из него предыдущего устройства.

9.5 Поиск и ликвидация отказов

Методы и средства обнаружения мест утечек. Для обнаружения мест утечек при испытании магистральных трубопроводов на прочность и герметичность применяют следующие методы: визуальный, акустический, газоаналитический, пропуск по трубопроводу специальных устройств, использование трассирующих веществ.

Визуальный метод предполагает обнаружение мест утечек испытательных сред из трубопровода в процессе обхода и осмотра трассы. Признаки визуального обнаружения утечек испытательной среды из трубопровода (табл.9.4), позволяя установить их наличие и район, не всегда помогают определить точную локализацию, поскольку вытекающая из подземного трубопровода вода заполняет околотрубное пространство и фильтруется в различных направлениях.

82

*Видимый выход воды может не обнаружиться при утечках в нижней части труб.

**Выброс грунта наблюдается редко и только при крупных разрывах.

Интенсивность выхода воды на поверхность зависит от размеров утечки, давления в трубопроводе, структуры окружающего грунта, рельефа местности и т. д. При крупных утечках в результате разрыва в трубопроводе, засыпанном рыхлым, незамерзшим грунтом, вода выбрасывает или вымывает почву и растекается по поверхности обычно непосредственно в месте утечки. При утечках средней величины существенное значение имеет ориентировка места дефекта. Если дефект—в верхней части, можно ожидать появления воды непосредственно над местом утечки. В других случаях вода может растекаться по дну траншей в сторону уклона местности и выходить на поверхность далеко от места утечки. При небольших утечках через свищи или поры истечение воды сравнительно невелико. В этом случае возможность появления жидкости на поверхности зависит не только от ориентировки места дефекта в трубопроводе и рельефа местности, но и от степени проницаемости грунта. Чаще фильтрация идет вдоль трубопровода по дну траншеи.

Чрезвычайно затруднителен поиск утечек в зимнее время, когда промерзают верхние слои почвы. Даже при малом выходе воды на поверхность она может растекаться на большой площади под снегом и обнаруживаться в отдаленных от трассы местах. Особенно сложно обнаружить места выхода из трубопровода воды на участках, проходящих по заболоченной и обводненной местности, во время весенних паводков и осенней распутицы.

Обнаружение утечек из трубопровода воздуха или газа относительно упрощается изза большой проникающей способности этих сред через грунт на поверхность. Однако при возникновении мелких утечек через дефекты в нижней части подземного трубопровода нередко визуальный осмотр не дает положительных результатов.

Найти места утечек воздуха или газа в надземных трубопроводах сравнительно несложно в зимний период, так как эти среды выходят в охлажденную атмосферу в виде струек белого цвета, отчетливо наблюдаемых на расстоянии. В летнее время эти струйки не видны и определить места утечек гораздо труднее.

83

Продолжительность поисков утечек визуальным методом может быть сокращена, если использовать для этих целей вертолеты. Правда, эффект воздушного наблюдения снижается из-за погодных условий, а также в ночное время.

Акустический метод основан на использовании звуковых колебаний, возникающих при истечении жидких или газообразных сред через дефект в трубопроводе. Все известные акустические приборы по принципу работы могут быть разделены на четыре группы.

Первую группу составляют приборы, обеспечивающие прослушивание и оценку интенсивности шумов утечки без контакта с трубопроводом. Эти приборы состоят из микрофона, преобразующего звуковые колебания в электрические, усилителя для измерения электрических колебаний и телефонов для контроля характера шумов. В комплект прибора может также входить щуп с тарельчатой площадкой для установки прибора или микрофонов.

Вторая группа приборов предполагает прослушивание и оценку интенсивности шумов утечки при непосредственном контактировании с трубопроводом. В комплект приборов этой группы кроме указанных узлов включены контактные микрофоны, выполненные в виде штанги и предназначенные обычно только для предварительного определения зоны утечки. Контактные микрофоны вводят в грунт через шурфы, предварительно подготовленные буровыми установками или вручную.

Конструкции и принципиальные схемы приборов третьей группы предполагают использование компенсационных методов прослушивания шумов без контакта микрофонов с трубопроводом.

В четвертой группе приборов использован так называемый «активный» способ обнаружения утечек, основанный на искусственном возбуждении в трубопроводе акустических колебаний определенной частоты.

Газоаналитический метод предполагает обнаружение мест утечек природного газа путем отбора над трубопроводом проб воздуха и их анализа различными методами в специальных устройствах.

Метод пропуска по трубопроводу специальных устройств предполагает пропуск по трубопроводу в потоке жидкости манжетных или шаровых разделителей, оборудованных чувствительными элементами для обнаружения мест утечек.

Использование трассирующих веществ предполагает введение в испытательную среду специальных веществ, обладающих высотой проникающей способностью через мелкие дефекты в грунт, и обнаружение мест утечек визуально или с помощью приборов. В качестве трассирующих веществ могут быть использованы при испытании водой-красители, закись азота, радиоактивные изотопы; при испытании воздухом или газом-одоранты.

Использование в качестве индикатора утечек водорастворимых красителей наиболее перспективно при гидравлических испытаниях трубопроводов в обводненной местности. Краситель флуоресцин хорошо растворяется в воде (1 г в 1,5 г воды при 20°С), в водных растворах имеет очень интенсивную желто-зеленую флуоресцирующую окраску и резко отличающуюся от цвета грунтовых поверхностных вод и почв. Флуоресцин мало поглощается почвой, неядовит.

При составлении программы испытаний больших участков трубопроводов на герметичность предусматривается перекачка раствора из одного испытываемого участка в другой, что позволяет использовать один и тот же раствор красителя несколько раз. Кроме того, испытание с красителем позволяет вначале испытать трубопровод на герметичность (при небольших давлениях), а потом на прочность, так как обнаружение и ликвидация дефектов в трубах при испытании на герметичность позволяют предотвратить возможные разрывы трубопровода при испытании на прочность и сокращают объемы ремонтных работ.

Весь комплекс работ по ликвидации отказов предусматривает определенную последовательность, их выполнения. В случае возникновения отказа процесс, при котором он произошел, должен быть остановлен, затем выяснены и устранены причины и

84

последствия отказа. После выполнения работ по ликвидации отказа прерванный процесс восстанавливают и доводят до конца.

Отказы при очистке полости трубопроводов и удалении из них воды в основном связаны с застреванием в трубопроводе очистных или разделительных устройств. Причинами застреваний устройств могут быть нарушения технологии их пропуска (например, недостаточное давление воздуха или газа в ресивере и т.п.). Однако основными причинами застреваний устройств являются наличие в трубопроводе загрязнений или посторонних предметов, ледяных пробок, а также вмятины или изломы стенок труб. В рассмотренных случаях застрявшее устройство обычно остается целым, и ликвидация отказа заключается в определении местонахождения застрявшего очистного или разделительного устройства. После обнаружения застрявшего устройства трубопровод вскрывают, из него извлекают устройство и устраняют причину застревания. Для этого, из трубопровода полностью или частично удаляют находящуюся в нем среду (воздух, воду, газ, нефть и т.п.). Затем на месте ликвидации отказа в трубопровод врезают новый отрезок труб, изолируют, укладывают и засыпают его.

Освобождение аварийного участка от воздуха, газа или воды имеет важное значение. Воздух или газ выпускают в атмосферу через свечи.

Наиболее рационален частичный перепуск воздуха или газа через линейную арматуру в прилегающие участки. Это позволяет сократить время подготовки участка к ремонту и одновременно снизить стоимость работ по испытанию.

Лекция №11 10. Ремонт переходов трубопроводов через автомобильные и железные дороги

Капитальный ремонт переходов, проложенных в футляре (кожухе) под автомобильными или железными дорогами, производится с целью замены изоляционного покрытия трубопровода, концевых сальников или замены рабочей плети в зависимости от их

Ремонт перехода включает:

подготовку подъездных дорог, а также ремонтно-строительной полосы для размещения демонтируемого участка и выполнения работ;

разработку котлованов с обеих сторон от дороги для вскрытия участков трубопровода и концов футляра, обеспечения демонтажа и последующего обратного монтажа ремонтируемого участка;

устройство крепления стенок котлованов и водоотлив грунтовых вод;

отрезание демонтируемого участка от основной нитки трубопровода и удаление уплотнения межтрубного пространства на концах футляра;

извлечение вырезанного участка из футляра и подъем его на подготовленную ремонтностроительную полосу;

переизоляцию демонтируемого участка или сварку и изоляцию новой плети;

футеровку участка и оснащение его скользящими опорами;

испытание участка трубы на прочность и герметичность;

опуск и протаскивание отремонтированной плети через футляр;

приварку отремонтированного участка трубопровода к основной нитке и контроль сварных стыков;

85

герметизацию межтрубного пространства на концах трубы-футляра;

изоляцию стыков труб;

засыпку котлованов.

Лекция №12 11. Ремонт подводных трубопроводов

Капитальный ремонт любого подводного перехода выполняется обычно по специальному проекту, в котором должны быть учтены все особенности водной преграды на участке перехода.

К числу этих особенностей относятся гидравлический режим водной преграды, длительные переформирования русла и берегов в процессе эксплуатации трубопровода.

Все решения по капитальному ремонту принимают на основании данных объективных обследований, которые проводят через определенные промежутки времени с помощью совершенных средств обнаружения и контроля фактического состояния подводных трубопроводов: эхолотов, приборов по определению высотного и планового положения трубопроводов, аэрофотосъемки, подводного телевидения.

Полученные в результате обследований материалы обобщают и сопоставляют, чтобы сделать долгосрочный прогноз состояния участков переходов, а также необходимые прочностные расчеты размытых трубопроводов. Выполнение этих мероприятий дает четкую картину действительного и ожидаемого состояния подводных трубопроводов и возможность полностью и своевременно предупредить и устранить причины их аварий.

Если подходить к составлению проекта, зная причины, вызвавшие нарушение эксплуатационной надежности перехода, то вполне возможна и разработка мер по предотвращению этих причин в будущем. В ряде случаев можно не выполнять специального проекта, а использовать типовые технологические схемы, проведя лишь их натурную привязку.

Установив два, максимум три наиболее подходящих варианта капитального ремонта, производят высотную и плановую привязку их для конкретного перехода, определяют фактические объемы работ и проводят расчетное обоснование основных элементов технологических схем.

Ремонт производят по одной из описываемых ниже технологических схем.

11.1 Ремонт трубопровода с удалением его из водоема

Трубопровод вытаскивают из водоема в тех случаях, когда требуется полностью заменить изоляцию или отремонтировать прокорродировавшие участки труб, заварить каверны, разбросанные по большей части длины перехода.

В технологической карте данного способа ремонта (рис. 11.1) показаны последовательность основных элементов схемы и возможные варианты их выполнения. В такой последовательности и рассмотрим технологию ремонта.

Земляные работы производят для вскрытия трубопровода. Часть грунта разрабатывают на береговых участках, а часть в русле.

Береговые участки обычно разрабатывают экскаватором, оборудованным драглайном. Это позволяет разработать не только сухопутную часть берегов, но и некоторый объем грунта, находящегося под водой. При вскрытии трубопровода толщина грунтового валика должна обеспечивать защиту труб от возможных ударов ковшом экскаватора.

Если берега сложены песчаными или супесчаными грунтами, вскрыть трубопровод можно гидромониторной установкой. Производительность насоса гидромонитора должна быть не менее 100 мз/ч при давлении 15-20 кгс/см2. Грунт размывают от уреза воды. Эффект этого способа тем выше, чем больше глубина траншеи.

Разработку грунта при вскрытии трубопровода в русловой части можно производить

86

земснарядами, экскаватором, установленным на понтонах, а также гидромониторными установками. Выбор землеройного механизма определяется объемом земляных работ, характером водной преграды. Существенное влияние на производство работ оказывает режим судоходства на реке, а также возможность доставки к месту работ соответствующего механизма.

Наиболее подходящими для вскрышных подводных работ являются земснаряды, специально предназначенные для разработки узких подводных траншей. Для подводных земляных работ применяются траншейные земснаряды ТЗР-25, ТЗР-12, УПГЭУ-ЗМ.

87

Рис. 11.1 Технологическая карта ремонта трубопровода с удалением его из воды.

Перемещение земснарядов по оси трубопровода осуществляется с помощью папильонажных лебедок.

При глубине водоемов до 2-3 м и незначительной их ширине (до 150 м) для устройства траншей используют экскаватор, установленный на барже или понтоне соответствующей грузоподъемности. Экскаватор надежно закрепляют на понтоне, который перемещается в створе с помощью якорей. Работу ведут от одного берега к другому, причем тросы крепят непосредственно на берегах, что позволяет разрабатывать траншеи без перекладки якорей. Глубину траншеи контролируют промерами с помощью наметки, а прямолинейность в плане - по створным знакам.

При небольших объемах разработки подводного грунта используют пневматический грунтосос, изготовление которого не представляет особой сложности. Схема работы грунтососа показана на рис. 11.2.

В гибкий шланг диаметром 150-180 мм через специальную перфорированную насадку подают сжатый воздух, который, поднимаясь вверх, увлекает за собой воду и грунт, разрыхленный гидромонитором. Управляет грунтозаборным устройством водолаз. Подача воздуха производится компрессором, обеспечивающим расход воздуха не менее 5-6 м3/ч.

Рис. 11.2. Устройство подводной траншеи при помощи пневматического грунтососа. 1 - гибкий шланг; 2 - перфорированная насадка.

Понтон с установленным на нем оборудованием (компрессор, насос гидромонитора, лебедки) передвигается с помощью четырех папильонажных лебедок. Устойчивая работа пневматического грунтососа возможна только на глубине больше 4 м. Выкидная часть шланга не должна подниматься над поверхностью воды более чем на 0,5 м.

Трубопровод из русловой части вытаскивают с помощью тяговых средств или поднимают на поверхность воды с последующим перемещением на берег.

Вытаскивание представляет довольно сложную операцию. Прочное сцепление поверхности труб с грунтом создает значительное дополнительное сопротивление сдвигу трубопровода. Поэтому перед вытаскиванием выполняют расчет тягового усилия с учетом всех факторов, определяющих сопротивление сдвигу, и по расчетному усилию подбирают соответствующие тяговые средства: трактор или лебедки.

Вытаскивают трубопровод лишь при наличии на одном из берегов водоема площадки необходимой длины. Если же берега водоема высокие или на них имеются площадки ограниченной длины, трубопровод вытаскивают последовательно: сначала на длину имеющейся площадки и отрезают часть труб, затем вновь на длину площадки, вновь отрезают и так до полного извлечения. Если же площадки нет, извлечение трубопровода вытаскиванием становится практически невозможным. В таких случаях трубопровод из русловой части можно извлечь путем подъема его на поверхность воды. Если трубопровод обладает в опорожненном состоянии положительной плавучестью, то освобождение от продукта вызывает его всплытие.

Удаляют продукт продувкой с пропуском какого-либо разделителя (например, ДЗК

89

Укладка трубопровода с поверхности воды включает следующие технологические операции:

-подготовку трубопровода к укладке на берегу;

-установку трубопровода в створе над подводной траншеей на плаву и удержание в таком положении до момента заливки водой или опускания с помощью понтонов;

-погружение трубопровода в заранее подготовленную траншею заливкой воды, затоплением или отсоединением понтонов.

Особое внимание при выполнении любых операций, связанных с подготовкой, оснащением и опусканием трубопровода, уделяют обеспечению сохранности изолирующего покрытия.

Повышенные требования предъявляют также и к расчету напряжений, возникающих в материале труб при опускании. Как показывают расчеты, эти напряжения могут быть столь значительными, что возможно пластичное искривление трубопровода и даже его излом. Поэтому технологию укладки разрабатывают с таким расчетом, чтобы напряжения в трубах во время опускания не превышали предела пропорциональности, т. е. изгиб трубопровода имел только упругий характер.

11.2 Ремонт трубопровода с подъемом отдельного участка на поверхность

Данный метод целесообразен при ремонте на подводных переходах большой длины, например на переходах водохранилищ, когда вытаскивание всего трубопровода на берег очень сложно. Общая последовательность работ приведена на рис. 11.3. Технология земляных работ аналогична описанной выше. Отличие заключается лишь в методе подъема трубопровода на поверхность, который можно производить с помощью крана или понтонов, а также продувкой трубопровода воздухом.

90

Рис. 11.3. Последовательность работ при ремонте трубопровода с подъемом отдельного участка на поверхность.

Краном трубопровод поднимают в тех случаях, когда он обладает небольшой отрицательной плавучестью и находится на небольшой глубине (до 2-3 м). Трубопровод предварительно вскрывают на участке необходимой длины, стопят в точках приложения сил тросами и поднимают на поверхность воды для ремонта. Произведя необходимый ремонт участка труб, поднятых из воды, баржа, с помощью которой ведется ремонт, перемещается дальше и т. д. до окончания ремонта.

Предварительно выполняют расчет напряженного состояния поднимаемого участка трубопровода.

Преимущество схемы в том, что можно вести капитальный ремонт без остановки перекачки продукта. Количество подводных работ, связанных с использованием водолазного труда, сводится к минимуму.

Если расчет показывает, что подъем участка трубопровода только сосредоточенными силами (краном) невозможен, применяют разгружающие понтоны. Количество и расстановку их рассчитывают таким образом, чтобы отрицательная плавучесть уменьшилась до величины, позволяющей поднять участок трубопровода на поверхность одной или двумя сосредоточенными силами. В данном случае остропку и последующую переостропку понтонов производят водолазы.

Если капитальный ремонт выполняют с остановкой перекачки продукта, то для облегчения подъема участка трубопровода на поверхность можно применять последовательное освобождение поднимаемого участка от продукта. Для этой цели вводят в

трубу разделитель (шаровой или пенопластовый ДЗК) и, продавливая его воздухом, освобождают от продукта участок необходимой длины. При этом разделитель должен все время находиться впереди ремонтируемого участка. Часть трубопровода находится на плаву до окончания ремонта. Затем трубопровод опускают на дно траншеи путем затопления его.

Если необходимо поднять над водой участок небольшой длины, то, вскрыв трубопровод на этом участке, освобождают его от продукта и поднимают на необходимую высоту. Увеличить высоту подъема можно, приложив к середине участка сосредоточенную силу.

11.3 Протаскивание нового трубопровода внутри старого

Если состояние намеченного к ремонту эксплуатируемого трубопровода не позволяет использовать его повторно для укладки после ремонта, возможна прокладка нового трубопровода внутри старого (рис. 11.4). При этом диаметр нового трубопровода будет несколько меньше старого. Так, при диаметре старых труб 529 мм, диаметр новых может быть не более 480 мм. Сначала с помощью «ерша» протаскивают внутрь старого трубопровода тонкий трос, а затем тяговый. Старый трубопровод заполняют нефтью или другим тяжелым нефтепродуктом для уменьшения тягового усилия, после чего протаскивают новый. Данная схема ремонта возможна в том случае, если по всей длине старого трубопровода нет кривых вставок принудительного гнутья.