Состав сооружений магистральных трубопроводов

Магистральный трубопровод - сооружение линейного типа, пред­ставляющее непрерывную трубу, вдоль которой размещаются сооружения, обеспечивающие перекачку транспортируемого продукта при заранее заданных параметрах (давлении, температуре, пропускной способности и т.п.). В отличие от других линейных сооружений, таких как автодороги, железные дороги, магистральный трубопровод в течение всего срока эксплуатации находится в сложном напряженном состоянии под воздействием внутреннего давления перекачиваемого продукта и работает как сосуд высокого давления. Если по нему перекачивается нефть, газ, бензин и т.п., то это делает его к тому же чрезвычайно энергонасыщенным сооружением. Это необходимо иметь в виду при определении состава сооружений магистрального трубопровода и их роли в обеспечении надежной эксплуатации трубопровода и уменьшении энергетических потерь в случаях возможных разрушений труб.

Состав сооружений и их назначение зависят от вида транспортируемого продукта.

Магистральный газопровод включает следующие группы сооружений (рис. 6): головные, линейные, компрессорные станции (КС), га­зораспределительные станции (ГРС) в конце трубопровода, подземные хранилища газа (ПХГ), объекты связи (высокочастотной и селекторной), системы электрозащиты сооружений трубопровода от коррозии, вспомогательные сооружения, обеспечивающие бесперебойную работу газопровода (линии электропередач, водозаборные устройства и водопроводы, канализация и т.п.), объекты ремонтно-эксплуатационной службы, административные и жилищно-бытовые сооружения.

Рис. 6. Схема магистрального газопровода: 1 - промысел; 2 - газосборный пункт; 3 - головная КС; 4 - отвод и ГРС; 5,6 - переходы через дороги; 7 - промежуточная КС; 8,9 - переходы через реку и овраг; 10 - подземное газохранилище; 11 - станция катодной защиты; 12 - конечная ГРС

Головными называют сооружения, на которых газ готовят к дальнему транспортированию. Комплекс головных сооружений (ГС) зависит от состава и давления газа, добываемого на промысле и поступающего на газосборный пункт. В комплекс ГС входят: установки по очистке газа от механических примесей, влаги, установки отделения от серы и высокоценных компонентов. К ГС относят и КС в начальной точке газопровода, на территории которой обычно размещается комплекс перечисленных сооружений.

Линейная часть газопровода представляет собой непрерывную трубу, собранную из отдельных труб между промежуточными КС и пересекающую на всем протяжении от начальной до конечной точек естественные и искусственные препятствия, обходящую населенные пункты и особо сложные для строительства участки. Некоторые из этих препятствий показаны на рис. 6 (поз. 5, 6, 8, 9). Конечно, схема Рис. 6 лишь очень условно отображает реальные условия действительной местности.

Компрессорные станции представляют площадочный комплекс со­оружений, состоящий из определенного числа и типа функциональных блоков, предназначенных для выполнения основных и вспомогательных процессов.

Модель функционирования КС показана на рис. 7.

Основное назначение КС - сжатие газа - реализуется на установках элемента 1 (поршневой компрессор, центробежный нагнетатель) в функциональном блоке Т, включающем компрессорный цех. Для работы элементов 1 в блоке Т имеются энергетические установки (газовые турбины, электродвигатель, дизель - элемент 2, а кроме того, в нем имеются устройства охлаждения двигателей и смазочного масла - элемент 3, устройства подготовки газа к дальнему транспортированию (очистка, осушка, одоризация) - элемент 4.

Эти устройства управляются с помощью средств автоматики (А1, А2, АЗ, А4), относящихся к функциональному блоку автоматического Управления (АУ).

В состав КС входит также блок ремонта Р со складом материалов, запасных частей.

Для нормальной работы обслуживающего персонала на КС имеется Функциональный блок жизнеобеспечения Ж (жилье, объекты культурно-бытового назначения). Для выполнения вспомогательных технологических функций необходимы функциональные блоки ИТ и ИРЖ, включающие элементы энергоснабжения, освещения, вентиляции по­мещений и площадок, водо- и теплоснабжения, пожаротушения, канализации, связи, обеспечения топливом двигателей функциональных блоков Та Ж, обеспечения ГСМ и т.д.). Все функциональные блоки выполняются в виде зданий и сооружений, блоков-боксов.

Основная тенденция компоновки отдельных сооружений КС - создание сборно-блочных, компактных, собираемых в заводских условиях (включая и технологическое оборудование) блочных элементов.

Рисунок 7 - Модель функционирования КС

Для примера на рис. 8 показаны возможные трансформации ком­поновочных решений по КС (основной функциональный блок 7).

Рисунок 8 -. Компоновочные решения компрессорных цехов: а - традиционная схема компрессорного цеха; б - схема без помещения для нагнетателей; в - схема без подвальных помещений; г - схема компактного размещения агрегатов; д - расположение агрегатов в трубе

Общий вид одной из КС показан на рис. 9.

Газораспределительные станции предназначены для снижения давления газа до уровня, необходимого потребителям газа (от 0,3 до МПа). Кроме того, на ГРС осуществляются дополнительная очистка и осушка газа и, если степень одоризации недостаточна, дополнительное введение одоранта. Давление газа в магистрали предусматривается в широком диапазоне - от 1,0 до 10 МПа, на выходе - от 3 до 1,2 МПа, иногда (при промышленном потреблении и разводя­щей сети среднего давления) - до 2,5 МПа.

В зависимости от производительности ГРС подразделяются на две группы: первая группа предназначена для малых и средних газопотребителей с расходом газа менее 250 тыс. м³/ч, вторая группа - для крупных газопотребителей с расходом более 250 тыс. м³/ч.

Рисунок 9 - Общий вид КС: 1 - газоперекачивающие агрегаты; 2 - передвижная мастерская; 3 - блок емкости масел; 4 - резервуар для воды; 5 - насосная нулевого подъема; 6 - насосная масел; 7 - операторская; 8 - узел связи; 9 - электрощитовая и аккумуляторная; 10 - объемная трансформаторная подстанция; 11 - ПАЭС-1250; 12 - материальный склад; 13 - ремонтная мастерская; 14 - перекачивающая насосная станция; 15 - блок-бокс редуцирования газа; 16 - установка очистки газа

На ГРС имеются следующие комплексы оборудования:

· узлы очистки поступающего газа от пыли и жидкости, оборудуемые висциновыми фильтрами, масляными пылеуловителями или газо­выми сепараторами;

· узлы редуцирования, где давление газа снижается и автоматически поддерживается на заданном уровне с помощью регуляторов давления (РД) различной мощности; узлы учета количества газа с камерными диафрагмами на выходных газопроводах и расходомерами-дифманометрами;

· узлы переключения с запорными устройствами для направления потоков газа непосредственно в выходные газопроводы по базисным линиям, минуя ГРС в аварийных ситуациях, либо при ремонте установок; на выходных линиях устанавливают пружинные предохранительные клапаны, через которые в случае непредвиденного повышения Давления в системе газ автоматически сбрасывается в атмосферу; установки подогрева газа для предотвращения образования гидратных пробок; обычно для этого используют водогрейные котлы; Установки одорирования газа с одоризационными колонками и емкостями для одоранта;

· внешние входные и выходные трубопроводы - гребенка с большим числом запорной арматуры;

· устройства КИП и автоматики;

· электрооборудование и регулирующие устройства электрохимической защиты линейной части газопровода.

Все ГРС оборудуют автоматически действующими регулирующими клапанами в комплексе с РД или пневмореле, расходомерами и другими установками.

Подземные хранилища газа обеспечивают регулирование сезонной неравномерности потребления газа. Сооружаются газохранилища в выработанных нефтяных и газовых месторождениях, а также в благоприятных геологических структурах (водоносные пористые пласты). Для хранения жидких газов хранилища сооружают и в отложениях каменной соли. На рис. 10 изображена схема ПХГ в водоносном пласте.

Магистральные нефтепровод и нефтепродуктопровод включают следующие группы сооружений (рис. 11).

Рисунок 10 - Схема подземного газохранилища: 1 - КС; 2 - установка по подготовке газа; 3 - эксплуатационная скважина; 4 - наблюдательная скважина; 5 - горные породы; 6 - верхний водоупор; 7 - пласт коллектор, заполненный газом; 8 - часть пласта, заполненная водой; 9 - нижний водоупор

Головные сооружения, состоящие из головной насосной станции (ГНС) и подводящих трубопроводов, по ним нефть или нефтепродукты поступают в резервуары ГНС.

На ГНС размещаются резервуарный парк, основная и подпорная насосные станции (НС), внутриплощадочные трубопроводы, установ- счетчиков, площадка запуска скребкового очистителя (на нефтепро дуктопроводах - шаровых разделителей), помещение фильтров тонкой очистки, системы общего и оборотного водоснабжения, канализации, электроснабжения, здания административно-бытового и эксплуатационно-хозяйственного назначений, включая лабораторию, ремонтно-механическую мастерскую, склад ГСМ. Резервуарный парк предназначается для приемки и сдачи нефти и нефтепродуктов, разделения нефтепродуктов по сортам, а также для их приемки в случае аварийной остановки трубопровода.

Рисунок 11 - Схема магистрального нефтепровода: 1 - промысел; 2 - нефтесборный пункт; 3 - подводящие трубопроводы; 4 - головные сооружения; 5 - колодец пуска скребка; 6 - линейный колодец; 7 - переход под железной дорогой; 8 - переход через реку; 9 - переход через овраг; 10 - конечный распределительный пункт

В целом функционирование НС осуществляется по такому же принципу, как показано на рис. 7, с некоторым изменением назначения отдельных элементов.

Линейная часть состоит: из собственно трубопровода с ответвлениями и лупингами (лупинг - трубопровод, идущий на некотором участке параллельно основному), запорной арматурой, переходами через естественные и искусственные преграды; установок электрохимической защиты; линий технологической связи (кабельные воздушные и радиорелейные); сооружений линейной службы эксплуатации; постоянных вдольтрассовых дорог и подъездов к ним; вдольтрассовых линий электропередач и других объектов. Назначение линейных сооружений - обеспечение заданных режимов перекачки нефти или нефтепродукта.

Промежуточные насосные станции (ПНС) принимают и направляют нефть и нефтепродукты далее по трубопроводу до следующей станции, к конечным и промежуточным распределительным пунктам. Важным моментом в работе ПНС является организация движения нефти или нефтепродукта в пределах территории станции. Если на ГНС устанавливают резервуары общим объемом до 1-2 млн м³, то на ПНС сооружают два-четыре резервуара объемом 1000-5000 м³, имеющие чисто технологическое назначение.

Резервуары играют важную роль в обеспечении нормальной работы ПНС. Они необходимы для накопления некоторого запаса нефти или нефтепродуктов. Запасы предназначены для обеспечения безостановочной перекачки нефти в случаях неожиданной остановки работы трубопровода на предыдущем перегоне (участке). Насосная станция может работать на запасе нефти, содержащейся в резервуарном парке. Кроме того, наличие резервуаров позволяет вести точный учет перекачиваемой нефти.

На рис. 12 показана схема стального вертикального цилиндрического резервуара. Объем таких резервуаров составляет от 1000 до 2000 м³ и более.