Способ транспортировки газа по трубопроводу в вечномерзлом грунте

 

Способ относится к области строительства трубопроводов. Способ осуществляется с помощью размещенного в траншее трубопровода, охватывающего его экрана и внешних охлаждающих каналов для теплоносителя с температурой ниже температуры грунта. Каналы размещают в зоне дна и стенок траншеи для защиты последних от растепления. В качестве охватывающего экрана используют заполненные минеральным грунтом контейнеры. При этом охлаждающие каналы подсоединяют к подводящему к компрессорной станции участку трубопровода. Техническим результатом изобретения является повышение надежности. 2 з.п.ф-лы., 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может найти применение при прокладке магистральных трубопроводов.

Известны способы транспортировки газа по трубопроводу в вечномерзлом грунте.

Один из них заключается в размещении в траншее трубопровода и внешних каналов для теплоносителя, имеющих перфорационные отверстия, прокачке по каналам охлаждающей или соляной жидкости (см. патент РФ по заявке N 93003348/06, кл. F 16 L 53/00, 1993). Однако, обеспечивая низкую материалоемкость используемых средств, способ характеризуется малой надежностью во времени (из-за возможного засорения перфорационных отверстий каналов) предохранения вечномерзлого грунта от растепления.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению, является способ транспортировки газа по трубопроводу в вечномерзлом грунте, заключающийся в размещении в траншее трубопровода, охватывающего его экрана и внешних охлаждающих каналов для теплоносителя с температурой ниже температуры грунта (см. патент РФ N 1638431, кл. F 16 L 53/00, 1988).

Недостатком указанного технического решения, характеризующегося высокой надежностью предохранения вечномерзлого грунта от растепления, является сложность сохранения целостности экрана, выполненного из полимерного теплоизолятора, на этапе размещения трубопровода в траншее, осуществляемого с прогибом последнего.

Задачей изобретения является обеспечение целостности и удешевления монтажа примененного в способе охватывающего трубопровод экрана, что обеспечивает повышение надежности трубопровода и снижение трудоемкости его прокладки.

Для решений указанной задачи в способе транспортировки газа по трубопроводу в вечномерзлом грунте, заключающемся в размещении в траншее трубопровода, охватывающего его экрана и внешних охлаждающих каналов для теплоносителя с температурой ниже температуры грунта, охлаждающие каналы размещают в зоне дна и стенок траншеи для защиты последних от растепления, а в качестве охватывающего экрана используют заполненные минеральным грунтом контейнеры, при этом охлаждающие каналы подсоединяют к подводящему к компрессорной станции участку трубопровода. Кроме того, охлаждающие каналы оснащают обратными линиями, которые подсоединяют к потребителям газа компрессорной станции.

Кроме того, при расположении компрессорной станции на берегу водной акватории охлаждающие каналы размещают до пересечения трубопроводом границы талого грунта в донной части водной акватории.

Поскольку оригинальные признаки предложения не присутствуют в указанных и других известных нам источниках информации, предложение по нашему мнению, не известно из уровня техники и поэтому ново.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен план участка трассы магистрального трубопровода, а на фиг. 2 - увеличенный и повернутый на 90^o разрез А-А фиг. 1.

Способ транспортировки газа по трубопроводу в вечномерзлом грунте заключается в размещении в траншее трубопровода 1, охватывающего его экрана и внешних охлаждающих каналов 2 для теплоносителя с температурой ниже температуры грунта. Охлаждающие каналы 2 размещены в зоне дна и стенок траншеи для защиты последних от растепления. В качестве охватывающего экрана используют заполненные минеральным грунтом контейнеры 3. Охлаждающие каналы 2 подсоединяют к подводящему к компрессорной станции (КС) 4 участку трубопровода 1, имеющему отрицательную температуру транспортируемого газа. Как правило, охлаждающие каналы оснащают обратными линиями 5, которые подсоединяют к потребителям газа самой КС.

При расположении КС на берегу водной акватории 6 охлаждающие каналы размещают до пересечения трубопроводом границы 7 талого грунта в донной части водной акватории.

Технология реализации способа включает следующие операции: из условия отсутствия теплового потока к вечномерзлому грунту от транспортируемого газа по отходящему от КС участку трубопровода, применяя известные теплотехнические зависимости баланса теплового потока, рассчитывают необходимое число каналов и расстояние между ними на поверхностях стенок и дна траншеи, необходимую толщину экрана из заполненных минеральным грунтом контейнеров 3 и тем самым - ширину и глубину траншеи, открывают траншею, в том числе - уширенную для отходящего от КС участка трубопровода, на уширенном участке на поверхности стенок и дна траншеи монтируют охлаждающие каналы 2 и, при ситуационной возможности, - обратные линии 5, подсоединяют охлаждающие каналы 2 к подводящему к КС участку трубопровода, а обратные линии вводят в КС и подсоединяют к потребителям газа последней, размещают на дне траншеи по ее оси заполненные грунтом контейнеры 3 горизонтально и поперечно этой оси, размещают на этих контейнерах трубопровод 1, размещают в пазухах между трубопроводом и каналами 2 и линиями 5 слои вертикально устанавливаемых на дне траншеи контейнеров, выкладывают верхний ряд контейнеров, располагаемых горизонтально и поперечно, размещают на поверхности слоя контейнеров и на бермах траншей прокладку 8 из НСМ и засыпают трубопровод малольдистым грунтом 9.

В результате того, что контейнеры 3 монтируют в траншее отдельно от трубопровода 1 (до и после его укладки, осуществляемой упругим изгибом), экран из этих контейнеров характеризуется плотностью сложения и, следовательно, теплотехнической сплошностью, отсутствием трещин, теплопроводящих каналов и пазух. Сами же элементы экрана, примененные в способе - трубки для охлаждающих каналов и обратных линий, незаполненные контейнеры, минеральный заполнитель последних - легко транспортируемы к месту работ в отличие от прототипа, где экран из полимера - пенополистирола или пенополиуретана наносится на трубы в базовых условиях вдалеке от места монтажа труб в нитку и трудоемок в монтаже на сварочных стыках трубопровода, осуществляемом в полевых условиях. Иными словами, использование предложенного экрана ведет к снижению трудоемкости способа.

Работает трубопровод следующим образом. Газ, имеющий в подводящем к КС участке трубопровода 1 температуру - 20^oC и давление 20-30 атм, поступает в охлаждающие каналы 2 и следует по ним в уширенной траншее, открытой для отводящего от КС участка трубопровода. При наличии обратных линий 5, которые монтируются в случае малой протяженности охлаждаемого участка трубопровода, газ возвращается в КС к его внутренним потребителям, для которых достаточно давления газа до 6 атм. От охлаждающих каналов и их обратных линий происходит передача холода к дну и стенкам траншеи, а также к охватывающему трубопровод экрану - заполненным минеральным грунтом контейнерам 3. Образуемый в экране "барьер холода" противостоит действию положительной температуры (до плюс 40^oC) газа, протекающего по отводящему от КС участку трубопровода: а) когда КС не имеет возможности охлаждать скомпремированный ею газ, и тем самым предохраняет вечномерзлый грунт от растепления; б) когда охлаждения не требуется, и тем самым избегают намораживания талого грунта на поверхности трубопровода.

Предложенный способ целесообразен к реализации для участка трубопровода между КС и берегом водной акватории, например, для КС, подающей газ через Байдарацкую Губу на газопроводе Ямал - Центр. В этом случае, из-за малой протяженности участка, ограниченного границей 7 талого грунта и эффекта дросселирования, газ в обратных линиях 5 сохранит отрицательную температуру несмотря не влияние положительной температуры газа в трубопроводе 1.

Таким образом, благодаря размещению охлаждающих каналов в зоне дна и стенок траншеи на отводящем от КС "теплом" участке трубопровода, их подсоединению к подводящему к КС "холодному" участку этого же трубопровода, имеющему относительно высокое давление транспортируемого газа, и использованию в качестве охватывающего экрана заполненных минеральным грунтом контейнеров обеспечена целостность при монтаже этого экрана, а также снижена стоимость транспортировки газа по трубопроводу.

Формула изобретения

1. Способ транспортировки газа по трубопроводу в вечномерзлом грунте, заключающийся в размещении в траншее трубопровода, охватывающего его экрана и внешних охлаждающих каналов для теплоносителя с температурой ниже температуры грунта, отличающийся тем, что охлаждающие каналы размещают в зоне дна и стенок траншеи для защиты последних от растепления, а в качестве охватывающего экрана используют заполненные минеральным грунтом контейнеры, при этом охлаждающие каналы подсоединяют к подводящему к компрессорной станции участку трубопровода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждающие каналы оснащают обратными линиями, которые подсоединяют к потребителям газа компрессорной станции.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при расположении компрессорной станции на берегу водной акватории охлаждающие каналы размещают до пересечения трубопроводом границы талого грунта в донной части водной акватории.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2