JPS5933435B2 - ガスパイプライン用のピグ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス用パイプラインのピグ（ＰＩＧ）に関す
るものである。

パイプラインを通して運ばれるガス用のガスパイプライ
ンにはパイプラインの壁上に凝縮が起る傾向があり、こ
の凝縮ガスが除かれない限り、パイプラインの底部に集
められてプールを形成するかまたはパイプラインのガス
の流れ断面積を狭小化する液状スラグを形成しさえする
傾向にある。

パイプライン内壁上のガス凝縮のこの問題は、ガス田か
ら天然ガスを収集しかつこのガスを集積設備に搬送する
ために用いられるパイプライン’に関して特に生じる。
この凝縮が生じるのは、ガスがガスの熱力学相の包絡線
の上方の濃厚相にあるような温度および圧力下でパイプ
ラインがパイプライン中のガスと関連して作用するから
である。濃厚相においては、分離したガス相または液相
が存在することはない。しかし、作動中、ガスが熱力学
相包絡線の上方の濃厚相中のある点における状態下のパ
イプライン中のガスは、その状態が熱力学相包絡線内に
移動するように等温状態で圧力を失う傾向にあり、この
ことが起ると、凝縮が生じる。パイプライン壁上の凝縮
液はパイプラインを通る流れを制限し、パイプライン内
の圧力降下を増大させて一層多くのガスを凝縮させる。
そのような凝縮が生じる状態を修正するためには、パイ
プラインの操作者は、圧力が再び熱力学相包絡線の上方
にあるように、パイプライン中の圧力レベルを戻さなけ
ればならない。このことは、通常流入量を一定に維持し
ながらパイプラインからの流出量を減少させることによ
つて行なわれる。このようにして圧力がパイプライン全
体にわたつて上昇し、もし釣合が得られるならば、凝縮
ガスは濃厚相中に戻される。しかしながら、実際には釣
合は得られず、ガスがパイプライン壁上に一旦凝縮する
と、凝縮ガスはパイプライン中の圧力の調節によつては
完全には除去できず、このため凝縮ガスによるプールお
よびスラグが生じる。パイプラインからそのような凝縮
ガスを除去する従来の技術は、パイプラインに比較的密
接に嵌合する球体を、パイプラインの上流端中に発射す
ることによつて行われ、これらの球体はガス圧によつて
パイプライン中を押されて、各球体が球体の前にたまつ
た液状スラグを押し流すようにしたものである。この技
術はパイプラインから凝縮ガスを一掃するが、集積設備
にあるパイプラインの下流端に球体によつて押し流され
た高い揮発性液のスラグを処理する際に問題が生じさせ
る。

個々のスラグの寸法を決定することができず、スラグは
集積設備において廃棄することが困難だからである。し
たがつて、本発明の目的は、除去後ガスがパイプライン
を通るガスの主流に捕集されるような方法で凝縮ガスを
ガスパイプライン壁から除去することである。このガス
は、もしパイプラインが濃厚相状態下で作動されるなら
ば、濃厚相にある。従つてこの方法によれば、パイプラ
インの下流端で液化ガスの廃棄の必要性が避けられるの
である。本発明によると、ガスパイプラインの内壁から
凝縮ガスを除去し、除去した凝縮ガスを霧滴状又は小滴
状にしてパイプラインを通つて流れるガス流に乗せて再
気化させるためのガスパイプライン用のピグにおいて、
前記ピグが、前記ガスパイプライン内に嵌装され、かつ
、ピグの前・後のガス差圧によつてパイプラインに沿つ
て駆動されるボデイを有し、該ボデイが、パイプライン
の内壁に付着した凝縮ガスを捕集するための凝縮ガス人
口と、この捕集された凝縮ガスを受け入れて通路内に放
散する凝縮ガス出口とを備え、前記通路は、パイプライ
ンを通つて流れるガス流を受け入れて、このガス流をピ
グの前方に放散すべくピグの前記ボデイを貫通して延び
ており、かつ、前記通路内に捕集された凝縮ガスを濃厚
相の状態又は霧滴状あるいは小滴状にしてピグの前方に
放散させるためのベンチユリすなわちのど部を備えてい
る、ことを特徴とするガスパイプライン用のピグが与え
られる。流れガスダクトは、本体の後端から内側へ延び
かつパイプラインから流れガス入ロへ流入するガスを加
速するようになつた少なくとも１つの流れガス入口と通
路とを有し、通路はベンチユリを含み、凝縮ガス出口が
通路へ通じ、更に前記通路は、各流れガス入口からのガ
スを受げ取つてそれをピグの前方のパイプラインの中に
放出することができるように、ピグ本体の前端に延びる
。

好ましくは各々の流れガス入口はベンチユリを含み、各
入ロへ侵入するガスを加速する。

流れガス入口は通路の中へ延びるチユーブを有する。

チユーブの前端は凝縮ガス出口の下流で終わる。

好ましくはチユーブの前端は通路内のベンチユリの上流
で終わる。また、凝縮ガス出口は通路内のベンチユリの
上流で終わる。

各流れガス入口内のベンチユリは後端より入口の前端へ
接近して配置されている。

本発明の一実施例においてピグ本体は、凝縮ガス入口に
より供給される凝縮ガスを貯えるため、および貯えられ
た凝縮ガスを凝縮ガス出口へ供給するための一体のリザ
ーバすなわち溜めを備えている。

この一体の溜めは、ピグの外壁と流れガスダクトの壁と
の間の環状の空間に形成される。

溜めは、凝縮ガス入口と凝縮ガス出口との間にはさまれ
た堰を備えている。

好ましくはピグは、ピグの外壁と流れガスを環状空間へ
供給するための流れガス人口を備えた流れガスダクトと
の間に前端が形成される。

適切にはピグの前部における流れガス入口は少なくとも
２つの入口を有する。

環状空間内にはバツフルが設けられていて、流れガス人
口の少なくとも１つへ侵入するガスをそらす働らきをな
す。

好ましくは凝縮ガスオーバーフローパイプが設けられ、
このオーバーフローパイプはピグの前端から後端へ延び
、後端のところに逆市弁を有し、オーバーフローパイプ
の前端に侵入する過剰凝縮ガスを後端のところで放出で
きるようにするが、流れガスが後端のところでオーバー
フローパイプへ流入するのを防ぐ。

適切には凝縮ガス入口は、ピグの周囲に配置された少な
くとも一つの入口ダクトを有する。

凝縮ガス出口は、流れガスダクトへ通じる少なくとも一
つの出口ダクトを有する。好ましくはパイプラインの壁
から液体を除去する際にベンチユリによつて生ぜしめら
れる吸引を助けるために、スクレーパ一がピグの周囲に
延び、パイプラインの壁から凝縮ガスをかき集める。

凝縮ガス入口は環状であり、スクレーパ一の前方でピグ
の周囲に延びる。ガス相中のガスがほとんどあるいは全
くない状態で凝縮ガスのみをダタトを通してベンチユリ
へ吸引するよう相当な量の凝縮ガスを形成できるように
、各入口からピグの軸線に向つて後方且つ内方へ延びる
環状ダクトが設けられ、この環状ダタトは盲端を有し、
使用中凝縮ガスコレクタおよび他のダクトは盲端の上流
の環状ダクトから通路へ延びる。

この構成によれば環状ダクトの盲端は、他のダクトを越
えた位置まで加圧された液状ガスで満たされ、かくて液
状ガスの溜めが形成され、ベンチユリはこの溜めから他
のダクトを通して供給される。ガスパイプラインの壁か
ら凝縮ガスを除去するための本発明によるピグの３つの
態様を、添付図面を参照して説明する。

第１図に示すように、パイプライン用ピグ１はガスパイ
プライン３の中で摺動密接をなす円筒状ボデイ２を有す
る。

円筒状ボデイ２は円錐形の一部である傾斜前端部４と環
状エツジすなわちスクレーパ一５とを有する。円形スク
レーパ一を形成する環状エツジ５は、前端部４との接合
点において円筒状ボデイ２の前端の回りに形成されてい
る。中央通路６はボデイ２を貫いて軸線方向に延びてい
て、傾斜した前部及び後部を有し、かつのど部７によつ
てベンチユリを形成している。環状の凝縮ガス入口８は
スタレーパ一５のちようど内側に形成され、環状ダクト
９が入口８から後方かつ内方に通じている。

環状ダタト９の後部は軸線方向に延びて盲端１０となる
。構造上の理由から、環状ダクト９は円周方向に完全に
連続ではなく、ダクト９の内部及び周囲でボデイ２の部
品を相互連結する構造上のリブが環状ダクト９を横切つ
ている。さらに一連の半径方向に延びたダクト１１がダ
クト９からベンチユリののど部７の中に通じている。

この実施例において、海底ガス田から海岸の収集装置ま
で導く収集パイプラインであつて、濃厚相状態のもとで
作動するパイプライン３の壁から凝縮ガス（すなわち凝
縮液）１２を取除くために、ガス田のパイプライン３の
上流においてピグ１がパイプライン３に挿入される。

加圧されたガスはピグ１の通路６を通つて流れ、該通路
６を通るときに一般的な圧力降下があり、その結果、ピ
グ１の下流側すなわち図面の右側のガス圧力がピグの上
流のガス圧力より低くなる。

通路６がベンチユリの形状をなしているため、ダクト１
１の出口が位置するベンチユリののど部７における圧力
は、ピグ１の下流側におけるパイプラインの圧力よりも
更に小さくなる。ピグ１に作用する差圧によつて、ピグ
１はパイプラインを通つて矢印１３の方向に推進される
。ピグがパイプラインに沿つて移動すると、スクレーパ
一５はパイプラインの壁から凝縮ガス１２をかき落し、
のど部７の減圧された圧力によつて、この凝縮ガスはダ
クト９とダクト１１とを通つて吸い込まれ、のど部７を
通つてガス流の中に放出される。

しかし、濃厚相のガスのいくらかは凝縮ガス１２と一緒
に環状ダクト９の中に吸込まれるかもしれない。このと
き、盲端１０がらダクト１１にかけての領域を被う液体
シールが形成される傾向があるが、ガスはこの液体シー
ルを通過して捕集され、ピグの前部から出て行く。

ダクト１１からのど部７に放出される凝縮ガスは、通路
６を通るガス流によつてのど部７において分散され、ま
た、のど部７における乱流によつて濃厚ガス相になる。

また、濃縮ガスの一部は液相のままで残るが、これは小
滴として分散され、ピグ１の上流側のパイプライン３内
のガス流内に拡散される。凝縮ガスを濃厚ガス相に変え
るために必要な熱は、ガス流から取出してもよいし、パ
イプライン３の周囲の海水又は、パイプライン３を支持
している海底の土から取出してもよい。

パイプライン３に沿つてのピグの通過中に、ピグ１がパ
イプライン中のスラグすなわち液体で充満された箇所に
出合うと、液体は、ピグにおける通路６を通つて後方に
流れるが、このように流れた後には、液体が分散される
のでもはや液体がパイプを充満した状態ではなくなる。

その代りに液体はパイプの壁の上に積もるので、後に続
く別のピグによつて、この液体を掻き取り、前述のごと
く、これを濃厚ガス相に変形させ、またはガス流中に散
乱させる。第２図には別の実施例によるピグ２１が示し
てあり、該ピグ２１は円筒状のボデイ２２を有し、この
ボデイは、第１図に示されたものよりも長く、パイプラ
イン２３に摺接するようになつている。

ボデイ２２は、一部が円錐状に傾斜している前端部２４
と、環状エツジ２５とを有し、このエツジは前端部２４
との接合点においてボデイ２２の前方端のまわりに形成
されており、円形のスクレーパを形成する。中央通路２
６は、ボデイ２２内を軸線方向に延びていて、前方のテ
ーパー部分２８と後方のテーパー部分２９との間にのど
部すなわちベンチユリ２７を形成しているのど部２７を
有する。

後方のテーパー部分２９は、通路２６の後部を形成して
いる円筒状後方部分３０に続いている。環状の凝縮ガス
入口３１はスクレーパ２５内に形成されており、環状の
凝縮ガスダクト３２は入口３１から後方かつ内方に延び
ている。

ダクト３２の後方部３３は、盲端３４まで軸線方向に延
びている。第１図において説明したピグと同様に、構造
上の理由から、環状ダクト３２は円周方向に完全に連続
しておらず、ボデイ２２と連結しているリブ構造によつ
て間隔を隔てて仕切られている。半径方向に延びる別の
一連のダクト３５は、環状ダクト３２から、通路２６の
円筒状後方部分３０内に続いている。ボデイ２２の後端
は、ボデイ２２に溶接された中央開口円板３６によつて
閉じられている。

円板の開口から延びているガスイジエクタチーユブ３７
の前方端は、通路２６の後方テーパー部分２９内、すな
わち、ダクト３５の下流まで達している。チユーブ３７
の前方端に近い位置における内面には、ベンチユリを形
成する絞り３８が形成されている。第２図に示されたピ
グも、第１図に示されたピグと非常に似ている態様にお
いて作動する。

ただし、加圧流れガスが、イジエクタチユーブ３７を通
つて通路２６中に流れ、通路２６の後方テーパー部分２
９中に流入する前に、ガスがチユーブ３７のベンチユリ
により加速される点で異つている。凝縮ガスは、ダクト
３２および３５を通つて吸入され、そこから通路２６の
円筒状後方部分３０内に排出され、チユーブ３７の前方
端に向つて吸引される。したがつて凝縮ガスは、チユー
ブ３７によつて加速された流れガスに衝突して、濃厚相
中に分散されて液体の小滴となる。分散されたガスは、
ピグ２１の前方のパイプライン２３におけるガス流中に
拡散されて気化される。第２図に示されたピグは、約６
１ＣｆＬ（２４インチ）の外径をもち、流れガスの圧力
が約１４０ｋｇ／Ｃｆｌ（２０００ｐｓｉ）のパイプラ
インに使用するのに適している。

この場合、ピグの全長は必らずしも限定的なものではな
いが、凝縮ガス入口３１およびダクト３２および３５は
、約２．８８Ｃ１！ｌ（０．００３１ｓｑ．ｆｔ．）の
流れ面積を有するべきである。

ベンチユリすなわちのど部２７の直径は、約５５．４１
１（２．１８インチ）にすべきであり、前方テーパー部
分２８の傾斜角度を１０゜にして出口オリフイスの直径
が約１１７．６１Ｌｍ（４．６３インチ）となるように
すべきである。ベンチユリすなわちのど部２７および前
方テーパー部分２８の両者の長さは、約３５５．６ｎ（
１４インチ）にすべきである。イジエクタチユーブ３７
の全長も必らずしも限定的なものではないが、絞り３８
の直径は約８．６４關（０．３４インチ）にすべきであ
り、この場合、出口傾斜角度を１０゜にして、出口直径
が、約１８．０ｍ１Ｌ（０．７１インチ）となるように
すべきである。同様に、絞り３８とチユーブ３７の出口
端すなわち前方端との間の距離は約５３．６！１（２．
１１インチ）にすべきであり、チユーブ３７の前方端と
ベンチユリすなわちのど部２７の上流端との間の距離は
約８３．８７Ｉｔ１Ｌ（３．３インチ）にすべきである
。上記の数値は、ピグが約１５．２ｃｍ／Ｓｅｃ（５ｆ
ｔ／Ｓｅｃ）で移行し、かつパイプラインの壁から約１
．６ｍｍ（％インチ）の厚さの液体のフイルムを除去す
るものとして、この場合、液体の比重が０．６であり、
その分子量が７２であるとの仮定に基づいて計算したも
のである。

第３図および第４図には本発明のさらに別の実施例が示
してあり、ピグ４１は、円錐状の傾斜前端部４４を有す
る外壁４３によつて形成されたほぼ円筒状の中空ボデイ
４２よりなる。

ピグは、第１図および第２図に示されたピグのように、
ガスパイプライン４５内で密接摺動できるようになつて
いる。軸線方向に配置された中央通路４６はボデイ４２
を貫通して延びている。

通路４６は円錐状の傾斜前端部４４でもつて一体的な前
端部を形成し、かつフランジ状後端部４７を形成してお
り、該フランジ状後端部４７は中央開口円板４８に連結
され、この中央開口円板４８はボデイ４２の後端を閉鎖
している。通路４６はその前方テーパー部分５０および
後方テーパー部分５１の間でベンチユリすなわちのど部
４９を形成し、この場合円筒形の後方部分５２はダクト
４６の後方部を形成する。上方かつ後方に向つて延びる
凝縮ガス用入口すなわち入口パイプ５３は、ボデイ４２
の外壁４３と傾斜前端部４４との接合点に配置されてい
て、凝縮ガス用スタレーパを形成する。入口パイプ５３
の末端部と通路４６の前方テーパー部分５０との間には
わずかな間隙が形成されている。入口パイプ５３はボデ
イ４２の外壁４３と通路４６との間の環状空間５４と連
通しており、この場合環状空間５４は、ボデイ４２に流
入する凝縮ガス用の溜めすなわちリザーバ５５を形成し
ている。通路４６の後方部分５２には、円周方向に隔置
されしかも半径方向に向けられた３つの出口ダクトすな
わち出口パイプ５６（第４図）が設けられ、これらの出
口パイプ５６を通つて凝縮ガス５７がリザーバ５５から
通路４６に供給される。第３図および第４図に図示する
ように、凝縮ガス出口すなわち出口パイプ５６の末端は
ボデイ４２の外壁４３に達していないので、凝縮ガスが
パイプ５６に流入することができるようになつている。
リザーバ５５には半径方向に向けられた堰５８が形成さ
れ、堰５８はピグ４１の外壁４３に固定されていてしか
も人口パイプ５３と出口パイプ５６との間に位置し、こ
れにより、凝縮ガスと共に入口パイプ５３を通つてリザ
ーバ５５に流入する堆積屑に対する防壁が形成され、第
３図に図示するように、堆積屑５９は堰５８によつて堰
止められる。第２図に図示した実施例と同様に、流れガ
スイジエクタのチユーブ６０が円板４８を貫通して延び
ており、チユーブ６０の前端部は道路４６の後方テーパ
ー部分５１内すなわち出口パイプ５６の下流側に位置決
めされる。

チユーブ６０の内部にはその前端部に接近した位置にお
いて絞り６１が形成されており、それはベンチユリを構
成する。凝縮ガス用のオーバーフローパイプ６２は、ピ
グ４１の軸心から外れた位置においてボデイ４２の傾斜
前端部４４から該傾斜前端部４４を貫通して延び、しか
も円板４８において軸心から外れた位置に形成された穿
孔を貫通してピグの外方まで延びている。オーバーフロ
ーパイプ６２の後端部６３には在来の逆止弁６４が設け
られ、これにより凝縮ガスはオーバーフローパイプ６２
の前端部から流入し、またその後端部６３から流出する
ことができるが、パイプ６２の後端部６３から流れガス
が流入することは阻止される。凝縮ガス用入口パイプ５
３と同様な流れガス入口部６５がピグ４１の外壁４３と
傾斜前端部４４との接合点に隣接した位置でかつ入口パ
イプ５３とは直径方向に反対側の位置に設けられている
。

また、傾斜前端部４４には別の流れガス入口部６６が通
路４６に隣接して設けられている。使用に際し、ピグ４
１がパイプライン４５に沿つて移動すると、パイプライ
ン４５の壁部に付着した凝縮ガスは、ベンチユリすなわ
ちのど部４９で通路４６が減圧されているために、入口
パイプ５３を通つてリザーバ５５内に吸引される。かか
る圧力は、凝縮ガスをリザーバ５５から出口パイプ５６
を通して通路４６の後方部分５２内に吸引するのに充分
な圧力である。このような凝縮ガスはチユーブ６０の前
端まで引込まれ、このとき凝縮ガスはチユーブ６０でも
つて加速された流れガスによつて衝撃を受けて、濃厚相
もしくは小滴に分散される。次いで、分散されたガスは
ピグ４１の前方のパイプライン４５のガス流中に拡散さ
れる。リザーバ５５から出口パイプ５６を通して通路４
６に向う凝縮ガス５７の流れは、流れガス入口部６５お
よび６６から流入するガス流がリザーバ５５内の凝縮ガ
ス５７に及ぼす附加的な圧力により高められる。

流れガス入口部６５に流入するガスの乱流を増大させる
ためにバツフル板６７が外壁４３に固定されており、ガ
スがボデイ４２内に入つた後に流れ方向が変えられる。
もしもピグ４１の前方のパイプライン内に予期しない程
の多量の凝縮ガスが存在し、しかも入口パイプ５３およ
び流れガス入口部６６によつてはそのすべてを除去でき
ないときには、過剰なガスはオーバーフローパイプ６２
を通つて分散させられ、これにより過剰なガスはピグ４
１の前方から後方に移動される。

この場合過剰なガスは次のピグによつて再蒸発させるこ
とができる。図示したピグのいずれも海岸側設備の下流
端に近づいたとき、ピグの速度はブレーキ装置によつて
減少させられ、ピグはフラツプ弁を介してピグトラツプ
に向わせられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のピグの第１の実施例を示し、ピグが移
動するガスパイプラインを直径方向に断面した説明図、
第２図は本発明のピグの第２の実施例を示し、ピグとガ
スパイプラインを直径方向に断面した説明図、第３図は
本発明のピグの第３の実施例を示し、ピグとガスパイプ
ラインを直径方向に断面した説明図、第４図は第３図の
線一に沿う断面図である。 １，２１，４１・・・・・・パイプライン用のピグ、２
，２２，４２・・・・・・ボデイ、３，２３，４５・・
・・・・ガスパイプライン、５，２５・・・一・・環状
エツジ、６，２６，４６・・・・・・中央通路、７，２
７，４９・・・・・・のど部、９，３２・・・・・・環
状ダクト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガスパイプラインの内壁から凝縮ガスを除去し、除
   去した凝縮ガスを霧滴状又は小滴状にしてパイプライン
   を通つて流れるガス流に乗せて再気化させるためのガス
   パイプライン用のピグにおいて、前記ピグ１、２１、４
   １が、前記ガスパイプライン内に嵌装され、かつ、ピグ
   の前・後のガス差圧によつてパイプラインに沿つて駆動
   されるボディ２、２２、４２を有し、該ボディが、パイ
   プラインの内壁に付着した凝縮ガスを捕集するための凝
   縮ガス入口８、３１、５３と、この捕集された凝縮ガス
   を受け入れて通路６、２６、４６内に放散する凝縮ガス
   出口１１、３５、５６とを備え、前記通路は、パイプラ
   インを通つて流れるガス流を受け入れて、このガス流を
   ピグの前方に放散すべくピグの前記ボディを貫通して延
   びており、かつ、前記通路内に捕集された凝縮ガスを濃
   厚相の状態又は霧滴状あるいは小滴状にしてピグの前方
   に放散させるためのベンチユリすなわちのど部７、２７
   、４９を備えている、ことを特徴とするガスパイプライ
   ン用のピグ。