Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ЗАПОРНЫХ АРМАТУР ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА

Предлагаемое изобретение относится к трубопроводному транспорту, позволяет определить герметичность перекрытия полости нефтепровода запорной арматурой. Известен способ определения герметичности запорной арматуры путем вычисления констант, характеризующих герметичность каждой арматуры [Азметов Х.А., Самойлов В.Б. К проверке исправности линейной арматуры магистральных нефтепродуктопроводов/ Труды Всесоюзного научно-исследовательского института по сбору, подготовке и транспорту нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ВНИИСПТнефть, 1972, с.78-82]. Способ сложный и недостаточно точный.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ определения герметичности запорных арматур нефтепровода, включающий в образованной ступенчатой диаграмме давления, ограниченной запорными арматурами в положении закрыто, измерение граничных значений и времени изменения давления от верхней до нижней границы и объема рабочего агента при закачке в нефтепровод и повышении в нем давления от нижней до верхней границы в положении запорных арматур открыто. Объемы утечек запорных арматур определяют исходя из измеренных величин [Решение РОСПАТЕНТа о выдаче патента на изобретение по заявке №2010134554/06 (049028)]. Недостаток - не приспособлен к реальным условиям необходимости обеспечения герметичности запорной арматуры в аварийных условиях с разрывом трубы магистрального нефтепровода.

Технический результат изобретения - определение герметичности запорной арматуры, соответствующее условиям ее функционирования при аварии с разрывом труб магистрального нефтепровода. Технический результат достигается тем, что при проведении испытаний с созданием давления в нефтепроводе по ступенчатой диаграмме наибольшее давление устанавливают в левой, затем в правой крайних секциях, перепады давления между соседними секциями устанавливают равными статическому, обусловленному продольным профилем нефтепровода, а в качестве рабочего агента испытания используют перекачиваемый по нефтепроводу продукт.

Разность давления между прилегающими секциями i и i+1 определяют из соотношения

Δр_i,i+1=γH_i, (1)

где γ - объемный вес нефти; H_i - напор столба нефти, действующий на затвор i-й запорной арматуры в положении закрыто при аварии нефтепровода.

Сущность способа заключается в следующем. В полости нефтепровода создают давление по ступенчатой диаграмме с наибольшим давлением р_в в левой крайней секции, обеспечивая разность давлений в местах установки запорных арматур в положении закрыто (фиг.1). Считается, что в процессе определения герметичности запорных арматур рабочий агент не вытекает из полсти нефтепровода в окружающую среду и сопрягаемые участки магистрального нефтепровода. Из-за перетока рабочего агента через неплотности затвора запорной арматуры происходит выравнивание давлений в секциях до р_н. Замеряют начальное и конечные давления, фиксируют время их достижения. Затем создают давление по ступенчатой диаграмме с наибольшим давлением р_в в правой крайней секции, обеспечивая разность давлений в местах установки арматур (фиг.2). После выравнивания давления в секциях до р_н замеряют начальное и конечные давления, фиксируют время их достижения.

При давлении р_н и положении запорных арматур открыто в полость нефтепровода протяженностью L закачивают рабочий агент до достижения давления нефти p_в с одновременным измерением объема закачки.

Принципы реализации способа следующий. В нефтепровод 1 (фиг.1, 3) в левую крайнюю секцию 2 при положении запорных арматур 3 открыто и запорной арматуре в положении закрыто, установленной на границе правой крайней секции 4, пунктом управления 5 подают команду на устройство подачи 6 рабочего агента, который через кран 7 с обратным клапаном осуществляет подачу рабочего агента. При достижении в i-й секции нефтепровода 1 давления р_i, измеряемого датчиком 8, блок управления подает команду на отключение устройства подачи рабочего агента. Затем запорное устройство переводится в положение закрыто. Измерение давления p_t датчиками производится в каждой секции. Таким образом, в нефтепроводе 1 создают давление по ступенчатой диаграмме с наибольшим давлением р_в в левой крайней секции. После завершения создания давления по ступенчатой диаграмме и закрытия всех запорных арматур фиксируют время t₁ и наибольшее давление в секции р_в нефтепровода 1. Из-за перетока рабочего агента через неплотности затворов закрытых запорных арматур происходит выравнивание давлений в секциях до р_н. Время выравнивания давлений t₂ и давление р_н фиксируют.

Описанным выше порядком создают давление по ступенчатой диаграмме с наибольшим давлением р_в в правой крайней секции (фиг.2, 4), ограниченной запорными арматурами. После завершения создания давления по ступенчатой диаграмме и закрытия всех запорных арматур фиксируют время t₁ и наибольшее давление р_в нефтепровода 1. Из-за перетока рабочего агента через неплотности затвора закрытых запорных арматур происходит выравнивание давлений в секциях до р_н. Время выравнивания давлений t₂ и давление р_н фиксируют. Затем устройством подачи 5 при всех запорных арматурах в положении открыто в нефтепровод 1 подают рабочий агент с обеспечением повышения давления от р_н до р_в и измерением объема закачки рабочего агента V₃.

1. Функциональным назначением запорной арматуры, установленной на линейной части магистрального нефтепровода (ЛЧ МН), является герметичное перекрытие полости нефтепровода в условиях аварий с разрывом стенки труб. При этом запорная арматура должна создавать герметичность затвора при статическом давлении, обусловленном продольным профилем нефтепровода. Иногда даже новые запорные арматуры, прошедшие стандартные испытания при более высоких значениях перепада давления, чем перепад давления, действующего на затворы арматур в аварийных ситуациях на ЛЧ МН, оказываются негерметичными [Э.М.Ясин, В.Л.Березин, К.Е.Ращепкин. Надежность магистральных нефтепроводов. - М.: Недра, 1972, 184 с.]. Таким образом, можно заключить, что герметичность запорных арматур зависит от перепада давления, действующего на затворы арматур. В связи с этим, необходимо испытание на герметичность запорной арматуры, установленной на ЛЧ МН, проводить при статическом давлении. Исходя из этого при испытании на герметичность запорных арматур созданием давления по ступенчатой диаграмме разность давлений между прилегающими секциями i и i+1 следует определить из соотношения

Δр_i,i+1=γH_i, (1)

где γ - объемный вес нефти; H_i - напор столба нефти, действующий на затвор i-й запорной арматуры в положении закрыто при аварии нефтепровода.

Напор H_i определяется на основе анализа геодезических высотных отметок продольного профиля нефтепровода и запорных арматур, а также координат мест возможного повреждения нефтепровода. Рассмотрим фиг.5 и фиг.6, где представлен продольный профиль участка нефтепровода с размещенными на нем запорными арматурами А_i-1, А_i, и А_i+1. Высотная отметка запорной арматуры А_i-1, равная Z_i-1, больше высотной отметки А_i, равной Z_i. Между арматурами А_i и А_i+1 имеется перевальная точка 10 с высотной отметкой Z_м. Высотная отметка Z_м больше высотной отметки арматуры А_i+1. В соответствии с фиг.5, возможное место 11 разрыва трубы нефтепровода расположено между арматурами А_i-1 и А_i, а в соответствии с фиг.6 место 11 разрыва расположено между арматурой А_i и перевальной точкой 10. Высотные отметки указанных арматур А_i-1 и А_i и перевальной точки 10 позволяют определить напор H_i для запорной арматуры А_i.

Для участка нефтепровода 9 и при разрыве трубы между арматурами А_i-1 и А_i, представленного на фиг.5,

H_i=Z_м-Z_i. (2)

В случае разрыва трубы между арматурами А_i-1 и А_i

H_i=Z_i-1-Z_i. (3)

2. Возможные разрывы труб в общем случае могут быть в любой точке магистрального нефтепровода. В связи с этим при разрыве труб движение нефти в нефтепроводе в месте разрыва в сечении установки арматур может быть справа налево, как показано на фиг.5 стрелкой 12, и слева направо, как показано на фиг.6. Возможны случаи, когда запорная арматура обеспечивает необходимую герметичность только в одном направлении движения жидкости. С целью проверки герметичности арматур во всех возможных случаях, способ испытания запорных арматур, установленных на линейной части магистрального нефтепровода, должен содержать приемы, обеспечивающие возможность истечения жидкости через неплотности затвора слева направо и справа налево.

3. При определении герметичности запорных арматур образованием ступенчатой диаграммы давления объемы утечек, т.е. результаты испытания, зависят от свойства рабочего агента. Нефть, добываемая в разных месторождениях, существенно отличается по следующим свойствам, влияющим на результаты испытаний: плотность и вязкость. В связи с этим в качестве рабочего агента при испытании на герметичность запорных арматур следует использовать перекачиваемый по магистральному нефтепроводу продукт.