(高清版)GBT 42797-2023 二氧化碳捕集、輸送和地質(zhì)封存 管道輸送系統(tǒng)

Pipelinetransportati國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I Ⅲ 1 2 2 3 3 4 45.1通則 4 45.3CO?流 4 5 5 5 56.3設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 66.4CO?管道系統(tǒng)的可靠性和適用性 6 6 66.7系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 76.9流動(dòng)保障 76.10管道布局 9 7.1內(nèi)腐蝕 7.2管線管材料 7.3壁厚計(jì)算 7.4斷裂控制 7.5其他設(shè)計(jì)因素 8.1通用要求 8.2管道預(yù)投產(chǎn) 9運(yùn)行 ⅡGB/T42797—2023 9.2管道投產(chǎn) 附錄A(資料性)CO?流的組成 附錄C(資料性)內(nèi)腐蝕和沖蝕 附錄D(資料性)止裂韌性計(jì)算模型 20附錄E(資料性)完整性管理計(jì)劃所需數(shù)據(jù) 22 23Ⅲ V請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。1——?jiǎng)傂越饘俟艿?；——已建管道改造的二氧化碳流輸送管道?——來(lái)自捕集點(diǎn)的二氧化碳，比如來(lái)自發(fā)電廠和其2--隔離接頭陸上管道；6-邊界至封存設(shè)施開(kāi)闊水域；7-陸上封存設(shè)施10——立管(不包含在輸送系統(tǒng)內(nèi));圖1本文件適用的系統(tǒng)邊界圖2GB/T9711石油天然氣工業(yè)管線輸送系統(tǒng)用鋼管(GB/T9711—2017,ISO3183:2012,MOD)ISO20765-2天然氣熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算第2部分：廣泛適用的單相性質(zhì)(氣體、液體和致密流體)[Naturalgas—Calculationofthermodynamicproperties—Part2:Single-phaseproperties(gas,liquid,anddensefluid)forextendedrange3內(nèi)涂層管internalcoatingpipe管道脫水pipelinedehydration45.2純CO?5壓曲線上的壓力和溫度不超過(guò)臨界壓力和臨界溫度。CO?流的飽和壓力可參見(jiàn)ISO20765-2中安全保障有多種方式，可采用基于風(fēng)險(xiǎn)和概率的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式，也可采用確定性方式。類別說(shuō)明在環(huán)境溫度及大氣壓力下是液體的易燃和/或有毒流體。典型的例子是石油及石油產(chǎn)品。甲醇是一種易在環(huán)境溫度及大氣壓力下是無(wú)毒氣體的非易燃流體。典型的例子是無(wú)毒、單相的天然氣在環(huán)境溫度及大氣壓力下是氣體，并可以作為氣體和/或液體、或超臨界流體輸送的易燃參照ISO13623:2017,CO?被劃分為E類流體。67宜對(duì)管道輸送的CO?流進(jìn)行充分脫水，充分脫水對(duì)管道的腐蝕控制(見(jiàn)7.1)和水合物抑制(見(jiàn)——地形影響8b)穩(wěn)態(tài)條件。在確定管道能力時(shí)，宜考慮用于消除上游或下游瞬變的短期儲(chǔ)存。在評(píng)估管道及相關(guān)部件的疲勞CO?流中雜質(zhì)濃度增大會(huì)降低管道輸量，不同的雜質(zhì)類型、數(shù)量和組分對(duì)輸量產(chǎn)生不同影響。宜應(yīng)采用認(rèn)可的熱力-水力模型和適用于CO?流組分的物性模型進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定管設(shè)計(jì)時(shí)宜根據(jù)要求的注入壓力優(yōu)化整個(gè)CO?輸送系統(tǒng)的壓力分布，避免注入點(diǎn)的CO?流壓力明a)正常運(yùn)行期間CO?擴(kuò)散到內(nèi)涂層和鋼管之間的空隙，或者降壓期間的低溫都可能導(dǎo)致內(nèi)涂層c)難以保證焊接接頭與管體內(nèi)涂層的連續(xù)性，且相對(duì)劣質(zhì)的內(nèi)涂層施工質(zhì)量可能導(dǎo)致局部腐蝕管道與周圍環(huán)境的熱量交換取決于環(huán)境溫度與管道內(nèi)CO?溫度的差值9e)溫度變化間的管道干燥和在線檢測(cè)，以及管道運(yùn)行期間的內(nèi)檢測(cè)。對(duì)于CO?流還需要關(guān)注材料選擇(見(jiàn)第78施工8.2管道預(yù)投產(chǎn)應(yīng)評(píng)估在管道預(yù)投產(chǎn)后到管道正式投產(chǎn)之前管道保護(hù)的必要性。可使用氮?dú)饣蚋煽諝獾葰怏w對(duì)管9運(yùn)行本條為保證管道系統(tǒng)在整個(gè)服役周期內(nèi)安全可靠運(yùn)行的最低要求。宜考慮CO?管道的完整性管理與烴類管道的不同。9.2管道投產(chǎn)管道投產(chǎn)前宜進(jìn)行基線智能檢測(cè)。此項(xiàng)檢測(cè)可確定管道的狀況，并可作為以后在線檢測(cè)的參考。CO?管道的升壓宜特殊考慮。將CO?流通入管道時(shí)，宜避免形成固體或溫度低于設(shè)計(jì)值，可防止在放空過(guò)程中管道內(nèi)部可能形成固態(tài)CO?。壓力應(yīng)保持在三相點(diǎn)以上(純CO?為0.52MPa)。a)這會(huì)將大量CO?排放到大氣中(包括相關(guān)成本、環(huán)境影響和可能的監(jiān)管影響);b)這將增加管道內(nèi)部形成固體的可能性；宜以受控的方式謹(jǐn)慎停運(yùn)管道。停運(yùn)規(guī)程的制定主要受管道布局和公用系統(tǒng)的影響，故宜為每個(gè)a)密相管道中產(chǎn)生相態(tài)的變化(除非設(shè)計(jì)如此);b)形成游離水相。停運(yùn)期間，由于環(huán)境溫度升高造成溫度上升時(shí)，宜以超壓保護(hù)系統(tǒng)和管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)為依根據(jù)現(xiàn)有CO?管道的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，宜考慮管道降壓帶來(lái)的低溫效應(yīng)和管道低點(diǎn)形成固態(tài)CO?的風(fēng)完整性管理計(jì)劃中管理CO?特定風(fēng)險(xiǎn)和后果所需的數(shù)據(jù)類型見(jiàn)附錄E。應(yīng)制定在CO?管道中發(fā)射和接收在線檢測(cè)裝置的詳細(xì)程序，以確保壓縮/放空過(guò)程不會(huì)損壞檢測(cè)應(yīng)使用水分分析儀測(cè)定含水量。儀表的精度宜考慮到規(guī)定的 —-硫化氫(H?S);目前仍在開(kāi)展針對(duì)雜質(zhì)對(duì)CO?熱力學(xué)、化學(xué)和其他性質(zhì)影響的研究。目前研究成果總結(jié)見(jiàn)表指標(biāo)(容積組成以mol%表示)腐蝕，0.002mol%-0.063mol%6,水合物，<0.02mol%,為使CO?管道系統(tǒng)安全運(yùn)行，需避免在管道中產(chǎn)生腐蝕和形成固體。當(dāng)水和SO?、NO、NO?、O?、H?S以及N?O、N?O?共存時(shí)，可能存在交叉化學(xué)反應(yīng)從而形成硫酸/亞硫酸、硝酸和單質(zhì)硫。目前，還沒(méi)有可用的模型可以預(yù)測(cè)雜質(zhì)混合時(shí)，哪些反應(yīng)在熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)上是可發(fā)生或優(yōu)先反應(yīng)的。由于單一雜質(zhì)的最大濃度受其他雜質(zhì)濃度的影響，而且缺乏數(shù)據(jù)和認(rèn)識(shí)，因此當(dāng)其他雜一雜質(zhì)的最大濃度腐蝕<0.005mol%"指標(biāo)(容積組成以mol%表示)胺胺、甲醇、乙二醇、乙醇和其他水溶性成分(例如HCl、類)的存在會(huì)促進(jìn)水相(游離水)的形成，并降低CO?中形成獨(dú)立水相的水濃度?？山邮艿淖畲鬂舛仁芷渌s質(zhì)濃度的影響甲醇乙醇乙二醇·根據(jù)2007年2月生效的《倫敦公約與議定書(shū)》要求，工業(yè)界接受了“絕大多數(shù)CO?”的解釋。美國(guó)Cortez和CentralBasin管道含水量為0.063mol%,但是管道中H?S<0.0026mol%,O?<0.0014mol%,且不存在SO,或NO。一些研究推薦的數(shù)值為0.025mol%,表示“在系統(tǒng)關(guān)閉或啟動(dòng)的情況下，如果CO?流的含水量低于最大可接受濃度取決于壓力/溫度的操作區(qū)間。許多管道已經(jīng)運(yùn)行了很長(zhǎng)時(shí)間，其設(shè)計(jì)含水量達(dá)到0.063mol%,也未發(fā)生水合物事故。見(jiàn)腳注b。在選擇避免運(yùn)行時(shí)延性斷裂的方法時(shí)，需考慮“非凝氣”的存在，尤其是H?、H?S和N?,以及O?、Ar、CH?和CO,這些氣體都會(huì)影響CO?流的減壓行為?！胺悄龤狻盋H?、N?和H?S的存在會(huì)影響水在CO?流中的溶解度。O?不能促進(jìn)酸的形成、固體的形成和腐蝕，但可對(duì)管道在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的運(yùn)行完整性產(chǎn)生不利影響。為避免不必要的影響，可能需要更低的O?水平。Weyburn管道的H?S含量是0.9mol%,但是CO?是干燥的(含水量<0.002mol%),而且注入CO?的油田已經(jīng)變?yōu)樗嵝原h(huán)境。在管道運(yùn)行條件下，造成CO?-CO裂解所需的雜質(zhì)水平尚不清楚。但是已經(jīng)證實(shí)水的存在是發(fā)生裂解的必要條件，同時(shí)O?的存在也增強(qiáng)了裂解的敏感性。只有當(dāng)雜質(zhì)的綜合毒害作用超過(guò)CO?本身時(shí)，CO?流中的單個(gè)雜質(zhì)才對(duì)健康和安全產(chǎn)生影響。應(yīng)規(guī)定CO?組分中有毒物質(zhì)的限度，其危害標(biāo)準(zhǔn)由CO?暴露限度確定，而不是由其他有毒化合物確定。比如，可以如下規(guī)定一種雜質(zhì)的允許濃度，即發(fā)生嚴(yán)重且不受控的排放時(shí)，CO?的毒害作用超過(guò)了該雜質(zhì)的毒害作用，因此，前者是無(wú)關(guān)的，因?yàn)榻佑|者已經(jīng)受到CO?影響。需適當(dāng)考慮綜合的毒害作用，包括雜質(zhì)在氣態(tài)和密相之間的分配，注意有毒成分不一定單獨(dú)起作用。當(dāng)含水量較低時(shí)，CO?流中H?S的存在比在純CO?中更能促進(jìn)腐蝕。mSTEL:短期暴露極限，短時(shí)間內(nèi)可接受的平均暴露量，通常加權(quán)平均時(shí)間不超過(guò)15min.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，即使NO,和SO,的含量低于0.005mol%,也能形成硝酸和硫酸?！闾?xì)浠衔锏暮繎?yīng)該有一個(gè)露點(diǎn)，這樣在管道的運(yùn)行范圍內(nèi)(壓力和溫度的組合)就不會(huì)發(fā)生冷凝。(資料性)CO?特征CO?發(fā)生意外泄漏時(shí)(受控的管道降壓見(jiàn)9.2.5),CO?由密相狀態(tài)向大氣環(huán)境中在泄漏點(diǎn)的斷裂/缺口處，CO?泄漏時(shí)的焦耳-湯姆遜溫降可能沒(méi)有揮發(fā)性油氣泄露時(shí)現(xiàn)象明顯。厚(見(jiàn)7.4)。盡管CO?是無(wú)色氣體，但從CO?管道中泄漏出來(lái)的氣體可能會(huì)導(dǎo)致周圍空氣中的飽和水發(fā)生冷凝，形成肉眼可見(jiàn)的霧狀云(直到云霧升溫到高于空氣露點(diǎn)溫度)。盡管這可以顯示出CO?煙霧的范此時(shí)，應(yīng)該注意，CO?濃度可能已達(dá)到有害水平，但肉眼卻無(wú)法觀察到明顯跡象。除非泄漏非常嚴(yán)線的飛機(jī)或船只可探測(cè)到氣泡。這些目視檢查泄漏的方法可以由泄漏監(jiān)測(cè)方法(見(jiàn)6.9.9)或第三方觀B.2泄漏速率b)CO?流的流量隨時(shí)間的變化；g)隔離閥(如隔斷閥或止回閥)的關(guān)閉B.3擴(kuò)散模型可參考現(xiàn)有評(píng)價(jià)泄漏氣體在空氣和液體中的擴(kuò)散經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停沁@些模型在CO?的CCS規(guī)模應(yīng)b)環(huán)境溫度和天氣條件；c)泄漏曲線d)射流方向(考慮沖擊射流和自由射流);常工作溫度10%,或高于正常工作壓力5%的要求。(資料性)圖D.1為一種計(jì)算密相CO?管道止裂韌性的簡(jiǎn)化模型，該簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)是所有密相CO?管道Y0X圖D.1密相CO?管道延性斷裂止裂評(píng)估圖裂紋尖端壓力通常采用飽和壓力進(jìn)行計(jì)算，需根壓力。對(duì)于含有雜質(zhì)流體的飽和壓力宜采用GERG狀態(tài)方程(參見(jiàn)ISO20765-2)或其他類似方法來(lái)公式(D.1)和公式(D.2)中的X和Y表達(dá)式基于BTC模型。如果X值在有效范圍內(nèi)，則對(duì)X值沒(méi)有限制(圖D.1未顯示超過(guò)50的數(shù)據(jù))。表D.1給出了簡(jiǎn)化模型應(yīng)用范圍。表D.2給出了評(píng)估點(diǎn)中輸入的特征值，表D.3給出了不同區(qū)域表D.1簡(jiǎn)化模型應(yīng)用范圍限制說(shuō)明根據(jù)全尺寸爆破試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)CVN能量為250J或更高時(shí)覆蓋全尺寸爆破試驗(yàn)中使用的鋼級(jí)范圍C-MnTMCP埋弧焊管可用的數(shù)據(jù)主要從TMCP埋弧焊管全尺寸爆破試驗(yàn)獲得為HFW管道不在簡(jiǎn)化模型應(yīng)用范圍內(nèi)。Q的差異使得這些管道在應(yīng)用簡(jiǎn)化模型時(shí)存在不確定性表D.1簡(jiǎn)化模型應(yīng)用范圍(續(xù))限制說(shuō)明輸送介質(zhì)：含有絕大多數(shù)CO?流體回填：無(wú)特殊要求現(xiàn)有的少量全尺寸爆破試驗(yàn)結(jié)果表明，回填對(duì)裂紋擴(kuò)展速裂的影響可能較小-CVN能量特征值定義為最低設(shè)計(jì)溫度下三個(gè)試樣的平均值；—CVN能量值應(yīng)通過(guò)ISO148-1中所述的2mm錘頭試驗(yàn)獲得；一假如可行，CVN樣品應(yīng)從鋼管壁厚中心獲得；—試樣方向?yàn)闄M向；——沒(méi)有校正因子應(yīng)用于CVN值；—CVN為全尺寸試樣；—最低CVN能量值不得小于平均值的75%。如果觀察到CVN能量非常離散，例如由斷口流變應(yīng)力(o;)屈服應(yīng)力(SMYS)壁厚(t)鋼管半徑(R)鋼管直徑(D)裂紋尖端壓力(P)基于保守考慮，裂紋尖端壓力應(yīng)確定為與管道介質(zhì)組分和操作條件相關(guān)的保守預(yù)測(cè)壓力(飽和壓力)。裂紋尖端壓力可通過(guò)試驗(yàn)確定，并商定通過(guò)試驗(yàn)確定裂紋尖彈性模量(E)XY對(duì)于X<25或者設(shè)計(jì)參數(shù)超出表D.1的限定需要進(jìn)行全尺寸爆破試驗(yàn)對(duì)于25≤X<40及設(shè)計(jì)參數(shù)在D.1定義的范圍內(nèi)需要止裂器表D.1定義的范圍內(nèi)需要止裂器注：對(duì)于X>18和Y<0.15區(qū)域內(nèi)的評(píng)估點(diǎn)，通過(guò)全尺寸爆破試驗(yàn)很可能會(huì)判斷為止裂區(qū)。CO?導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)和后果設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 管道需遵循設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)，管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則屬于IMP的一部分。對(duì)管道系統(tǒng)產(chǎn)根據(jù)這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行驗(yàn)證；—管道焊縫類型(影響暴露于CO?的表面焊縫異?，F(xiàn)象);——管道制造商、制造日期和制造方法(影響暴露于CO?的表面管體異常現(xiàn)象);——壓力試驗(yàn)/管道干燥規(guī)程(影響管道填充時(shí)的剩余水分);—檢測(cè)報(bào)告(識(shí)別施工過(guò)程中出現(xiàn)的異常類型和潛在影響)運(yùn)行正常、運(yùn)行異常和最大允許水含量(連同其他組