Вход
  1. Главная
  2. Журналы
  3. «Газовая промышленность»
  4. Газовая промышленность 10.2021
Газовая Промышленность 10.2021

Научная статья

УДК 614.838.16:622.692.4.053
(UDK 614.838.16:622.692.4.053)

Авторизуйтесь

ТРАНСПОРТИРОВКА ГАЗА И ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА (GAS AND GAS CONDENSATE TRANSPORTATION)

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ СМЕСЕЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНДЕНСАТОПРОВОДОВ

(PREVENTING EXPLOSIVE MIXTURE FORMATION IN CONDENSATE PIPELINE OPERATION)

Возникновение нештатных ситуаций в процессе эксплуатации магистральных трубопроводов наиболее вероятно при переходных (нестационарных) режимах, приуроченных к таким операциям, как заполнение продуктом, пропуск внутритрубных поршней и опорожнение.
В статье рассматривается проблема обеспечения безопасности применительно к магистральным конденсатопроводам. Описываются основные условия образования взрывоопасной газовоздушной смеси в процессе эксплуатации и условия ее взрыва. Авторы обращают внимание на особенности выполнения предпусковых операций, характеризующие вытеснение продукта инертной газовой смесью.
Цель статьи – исследование зависимости условий взрывоопасности от состава продукта с учетом растворимости кислорода и азота в газовом конденсате и его разгазирования при изменении давления. Для понимания этого явления проанализированы зависимости растворимости азота и кислорода в алканах от температуры и давления. Установлено отношение растворимости кислорода к растворимости азота в н-гептане при одинаковых температуре и парциальном давлении над поверхностью жидкости. Показано, что условия растворимости азота и кислорода отличаются, что приводит к необходимости ужесточения требований к максимально допустимой концентрации последнего в инертной газовой смеси в целях предотвращения взрыва.
Отмечается недостаточность экспериментальных данных о растворимости кислорода в различных компонентах газовых конденсатов. Обращается внимание на отсутствие строгих требований к максимально допустимой объемной концентрации кислорода в составе инертной газовой смеси, применяемой на магистральных трубопроводах.
Полученные результаты представляют практический интерес с точки зрения нормативного регулирования состава инертных газовых смесей, используемых при предпусковых операциях с учетом состава транспортируемых по магистральным трубопроводам продуктов, а также требований к мобильным азотным установкам. Это позволит существенно повысить безопасность на данном этапе эксплуатации и избежать аварий, связанных с непредвиденным образованием взрывоопасной среды в процессе заполнения и опорожнения.

Emergency scenarios in main pipeline operation are most likely to occur at transient modes related to pipeline filling with product, pigging, and emptying. The article considers the safety problem with regard to main condensate pipelines. It describes the essential conditions of explosive gas-air mixture formation during the operation and the explosion conditions. We also underline the specific features of pre-commissioning with an inert gas mixture displacing the product.
The article aims to study the explosion hazard conditions’ dependence on the product composition considering the solubility of oxygen and nitrogen in gas condensate and outgassing of gas condensate with changing pressure. To understand the phenomenon, we analyzed the dependences of nitrogen and oxygen solubility in alkanes on temperature and pressure.
We found the ratio of oxygen-to-nitrogen solubility in n-heptane at the same temperature and partial vapor pressure.
It is shown that the solubility conditions of nitrogen and oxygen are different, which poses a need for stricter requirements for the maximum allowable concentration of oxygen in inert gas mixtures to prevent explosions.
The paper reports the scarcity of experimental data on oxygen solubility for different components of gas condensates and notes the lack of strict requirements for maximum allowable volume concentration of oxygen in inert gas mixtures used at main pipelines.
The results are of practical interest in terms of regulatory for inert gas mixture compositions used during pre-commissioning with regard to the composition of products transported via main pipelines and requirements for mobile nitrogen generators. This will allow considerable safety improvement at the stage and avoid accidents caused by the unexpected formation of an explosive atmosphere during filling and emptying.

ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ, ГАЗОВЫЙ КОНДЕНСАТ, ПРЕДПУСКОВАЯ ОПЕРАЦИЯ, ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТЬ, ПРЕДЕЛ ВЗРЫВАЕМОСТИ, ИНЕРТНАЯ СМЕСЬ, АЗОТНАЯ УСТАНОВКА

PIPELINE TRANSPORT, GAS CONDENSATE, PRE-COMMISSIONING OPERATION, EXPLOSION SAFETY, EXPLOSION LIMIT, INERT MIXTURE, NITROGEN GENERATOR

С.А. Лукин, ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Москва, Россия)

Ю.А. Маянц, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Д.И. Ширяпов, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

А.С. Алихашкин, ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

S.A. Lukin, Gazprom VNIIGAZ LLC (Moscow, Russia)

Yu.A. Mayants, PhD in Engineering, Gazprom VNIIGAZ LLC

D.I. Shiryapov, PhD in Engineering, Gazprom VNIIGAZ LLC

A.S. Alikhashkin, Gazprom VNIIGAZ LLC

ГОСТ Р 58329–2018. Правила эксплуатации магистральных конденсатопроводов и продуктопроводов [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200161974 (дата обращения: 20.09.2021).

Зельдович Я.Б., Воеводский В.В. Тепловой взрыв и распространение пламени в газах. М.: Ред.-изд. отд. Московского механического института, 1947.

ГОСТ 31438.2–2011 (EN 1127-2:2002). Взрывоопасные среды. Взрывозащита и предотвращение взрыва. Часть 2. Основополагающая концепция и методология (для подземных выработок) [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200097546 (дата обращения: 20.09.2021).

Ширяпов Д.И., Алихашкин А.С., Маянц Ю.А., Елфимов А.В. Применение азота при выполнении предпусковых операций на магистральных газопроводах // Газовая промышленность. 2020. № 2 (796). С. 24–30.

Еланский Е.А., Крашенинников Е.Г. Азотные установки и станции для флегматизации. Развитие и опыт использования // Экспозиция Нефть Газ. 2008. № 2. С. 65–66.

ISO 10156:2017. Gas cylinders – Gases and gas mixtures – Determination of fire potential and oxidizing ability for the selection of cylinder valve outlets [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.iso.org/standard/66752.html (дата обращения: 20.09.2021).

ГОСТ Р 12.3.047–98. Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200003311 (дата обращения: 20.09.2021).

Парфенова Н.М., Косякова Л.С., Шафиев И.М. и др. Газоконденсаты Астраханского газоконденсатного месторождения: современное состояние // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2014. № 2 (18). С. 27–35.

Парфенова Н.М., Косякова Л.С., Артемьев В.Ю. и др. Физико-химическая характеристика конденсатов Чаяндинского нефтегазоконденсатного месторождения // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2012. № 3 (11). С. 20–35.

Парфенова Н.М., Григорьев Е.Б., Косякова Л.С., Шафиев И.М. Углеводородное сырье Южно-Киринского месторождения: газ, конденсат, нефть // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2016. № 4 (28). С. 133–144.

Рыжов А.Е., Парфенова Н.М., Косякова Л.С. и др. Газоконденсаты Киринского газоконденсатного месторождения – перспективное сырье для нефтехимии // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2013. № 1 (12). С. 13–20.

Чертков Я.Б. Современные и перспективные углеводородные реактивные и дизельные топлива. М.: Химия, 1968.

Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Справочник по растворимости. Т. 1. Бинарные системы. Кн. 1 / отв. ред. В.В. Кафаров. М. – Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1961.

Battino R., Rettich T.R., Tominaga T. The solubility of nitrogen and air in liquids // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1984. Vol. 13. No. 2. P. 563–600. DOI: 10.1063/1.555713.

Battino R., Rettich T.R., Tominaga T. The solubility of oxygen and ozone in liquids // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1983. Vol. 12. No. 2. P. 163–178. DOI: 10.1063/1.555680.

Hesse P.J., Battino R., Scharlin P., Wilhelm E. Solubility of gases in liquids. 20. Solubility of He, Ne, Ar, Kr, N2, O2, CH4, CF4, and SF6 in n-Alkanes n-ClH2l + 2 (6 ≤ l ≤ 16) at 298.15 K // J. Chem. Eng. Data. 1996. Vol. 41. No. 2. P. 195–201. DOI: 10.1021/je9502455.

Герасимов Я.И., Древинг В.П., Еремин Е.Н. и др. Курс физической химии. Т. 1: учеб. пособие / под общ. ред. Я.И. Герасимова. М. – Л.: Химия, 1964.

Federal Agency on Technical Regulating and Metrology (Rosstandart). GOST R 58329–2018 (state standard). Regulations for maintenance of trunk condensate pipelines and product pipelines. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200161974 [Accessed: 20 September 2021]. (In Russian)

Zeldovich YaB (ed.), Voyevodskiy VV. Thermal Explosion and Flame Spread in Gases. Moscow: Moscow Mechanics Institute [Moskovskij mekhanicheskij institut]; 1947. (In Russian)

Rosstandart. GOST 31438.2–2011 (EN 1127-2:2002). Explosive atmospheres. Explosion protection and prevention. Part 2. Basic concepts and methodology (for mining). Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200097546 [Accessed: 20 September 2021]. (In Russian)

Shiryapov DI, Alikhashkin AS, Mayants YuA, Elfimov AV. Using nitrogen in pre-commissioning at main gas pipelines. Gas Industry [Gazovaya promyshlennost']. 2020; 796(2): 24–30. (In Russian)

Yelanskiy YeA, Krasheninnikov YeG. Nitrogen generators and flegmatization stations. Development and usage experience. Exposition Oil & Gas [Ekspoziciya Neft' Gaz]. 2008; (2): 65–66. (In Russian)

ISO. ISO 10156:2017. Gas cylinders – Gases and gas mixtures – Determination of fire potential and oxidizing ability for the selection of cylinder valve outlets. Available from: https://www.iso.org/standard/66752.html [Accessed: 20 September 2021].

Rosstandart. GOST R 12.3.047–98. Occupational safety standards system. Fire safety of technological processes. General requirements. Methods of control. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200003311 [Accessed: 20 September 2021]. (In Russian)

Parfenova NM, Kosyakova LS, Shafiev IM, Krayn DR, Grigoryev YeB, Kuznetsov IYe, et al. Gas сondensate of the Astrakhan gas condensate field: Current condition. Gas Science Bulletin [Vesti gazovoy nauki]. 2014; 18(2): 27–35. (In Russian)

Parfenova NM, Kosyakova LS, Artemyev VYu, Grigoryev YeB, Shafiev IM. Physicochemical properties of condensates from Chayandinskoye oil/gas/condensate field. Gas Science Bulletin. 2012; 11(3): 20–35. (In Russian)

Parfenova NM, Grigoryev YeB, Kosyakova LS, Shafiev IM. Raw hydrocarbons of Yuzhno-Kirinskoye field: gas, condensate, oil. Gas Science Bulletin. 2016; 28(4): 133–144. (In Russian)

Ryzhov AYe, Parfenova NM, Kosyakova LS, Grigoryev YeB, Shafiev IM, Orman MM, et al. Kirinskoye field gas condensates, a promising petrochemical feedstock. Gas Science Bulletin. 2013; 12(1): 13–20. (In Russian)

Chertkov YaB. Modern and Prospective Jet and Diesel Hydrocarbon Fuels. Moscow: Chemistry [Khimiya]; 1968. (In Russian)

Kogan VB, Fridman VM, Kafarov VV (ed.). Solubility Handbook. Vol. 1. Binary Systems. Book 1. Moscow, Leningrad, USSR: Academy of Sciences of the Soviet Union [Izdatel'stvo Akademii nauk SSSR]; 1961. (In Russian)

Battino R, Rettich TR, Tominaga T. The solubility of nitrogen and air in liquids. J. Phys. Chem. Ref. Data. 1984; 13(2): 563–600.

Battino R, Rettich TR, Tominaga T. The solubility of oxygen and ozone in liquids. J. Phys. Chem. Ref. Data. 1983; 12(2): 163–178.

Hesse PJ, Battino R, Scharlin P, Wilhelm E. Solubility of gases in liquids. 20. Solubility of He, Ne, Ar, Kr, N2, O2, CH4, CF4, and SF6 in n-Alkanes n-ClH2l + 2 (6 ≤ l ≤ 16) at 298.15 K. J. Chem. Eng. Data. 1996; 41(2): 195–201.

Gerasimov YaI (ed.), Dreving VP, Yeremin YeN, Kiselev AV, Lebedev VP, Panchenkov GM, et al. Physical Chemistry Course. Vol. 1. Moscow, Leningrad, USSR: Chemistry; 1964. (In Russian)

Перевод выполнен Moscow Translation Agency

Назад к журналу
ТЕРРИТОРИЯНЕФТЕГАЗ

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Журналы

Контент

О нас

Контакты