ИНДИКАТОР НАПРАВЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 1997 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к диагностике состояния трубопровода и может быть использовано для диагностики напряженно деформированных состояний действующих трубопроводов.

Известен инклинометр, содержащий корпус, датчик контроля углов, тягу и который может быть использован в горизонтальных скважинах (а.с. 1006735, E 21 В 47/02, 1980). Недостатком указанного устройства является невозможность непрерывного съема информации о состоянии выработки.

Известен инклинометр, включающий корпус, источник света, световод, носитель информации, подающее устройство (а.с. 1194994, E 21 В 47/02, 1984). Недостатком указанного устройства также является невозможность непрерывного съема информации о состоянии скважины, цикличность работы, жесткая завязка со средствами его подачи.

Наиболее близким по назначению, сущности и количеству общих существенных признаков является индикатор направления искривления наклонных и в горизонтальных скважинах (а.с. 1754892, E 21 В 47/02).

Индикатор включает камеру, хвостовик, укрепленный в шаровой пяте и установленный соосно камере, поддерживающие свободно вращающиеся опоры, носитель информации и направляющие. Недостатком указанного индикатора является его цикличная работа, невозможность непрерывного съема информации о состоянии трубопровода на достаточно длинном участке трубопровода, а, кроме того, жесткая увязка работы индикатора со средствами подачи его в трубопроводе, т.е. невозможность его автономной работы.

Предлагаемое техническое решение индикатора направлено на обеспечение возможности непрерывного контроля съема информации о состоянии трубопровода на любом и достаточно длинном участке трубопровода, и, кроме того, исключается необходимость в жесткой системе подачи индикатора в трубу.

Поставленная задача достигается при помощи предложенного устройства индикатора направления искривления трубопровода.

Одними существенными с известным решением, принятым за прототип, признаками являются наличие камеры в шаровой пяте и установленного соосно оси камеры поддерживающих свободно вращающихся опор носителя информации, расположенного на основании и направляющих. В целях обеспечения непрерывного контроля за состоянием трубопровода на любом его участке устройство снабжено манжетами, счетчиком измерения расстояний сблокированного с колесом привода и световодом, источниками питания и света, кареткой. Хвостовик выполнен полым с вмонтированным в него источником света и укрепленный своими концами в торце камеры и каретке, через шаровые уплотнители пяты.

Поддерживающие свободно вращающиеся опоры выполнены в форме подпружиненных роликов и укреплены на внешней поверхности камеры, основание выполнено в форме платформы, которая установлена в одном из торцов камеры с возможностью обеспечения ее постоянного горизонтального положения. Манжеты и колесо привода счетчика установлены на внешней поверхности камеры, а счетчик со световодом и платформа установлены внутри камеры. Экран носителя информации ориентирован к противоположному торцу камеры, а шкала счетчика расстояний и источник света, установленный в хвостовике, ориентированы на экран носителя информации. Каретка, связанная с хвостовиком, выполнена с возможностью перемещения вслед за камерой (1).

На фиг. 1 представлен общий вид индикатора; на фиг. 2 вид индикатора в разрезе; на фиг. 3 общий вид экрана, со снимаемой информацией.

Индикатор направления искривления трубопровода состоит из цилиндрической камеры 1, подпружиненных роликов 2, манжет 3, установленных на внешней поверхности камеры 1 по ее периметру.

Индикатор, содержит счетчик измерения расстояний 4, сблокированный с колесом привода 5, источниками питания 6 и световодом 7.

Колесо привода 5 счетчика 4 установлено на внешней поверхности камеры 1 с обеспечением возможности постоянного контакта со стенками трубопровода. Счетчик измерения расстояний 4, источники питания 6 и световод 7 установлены внутри камеры 1. В одном из торцов камеры 1 установлена платформа 8 с укрепленным на ней носителем информации 9. В качестве носителя информации 9 используют видеозаписывающее устройство, в частности, видеокамеру 10. Платформа 8 выполнена с возможностью сохранения постоянного горизонтального положения, для чего она снабжена колесами 11, которые перемещаются по направляющим 12, расположенным на внутренней поверхности камеры 1 в месте расположения колес 11, по ее периметру направляющие 12 выполнены в форме пазов в стенках камеры 1. Экран носителя информации 9 ориентирован к противоположному торцу камеры 1, а шкала счетчика расстояний ориентирована на экран носителя информации 9. Шкала счетчика расстояний постоянно подсвечивается световодом 7. Хвостовик 13 выполнен полым в форме стержня с вмонтированным в него источником света 14. Концы хвостовика укреплены через шаровые уплотнители 15 шаровые пяты, которые установлены один в торце камеры, противоположном торцу установки платформы 8, а другой в каретке 16. Источник света 14, установленный в хвостовике 13, направлен на экран носителя информации 9 и ориентирован соосно с осью камеры 1. Каретка 16 выполнена с обеспечением возможности свободного перемещения вслед за камерой 1, для чего на ее внешней поверхности установлены подпружиненные ролики 17.

Устройство работает следующим образом. Устройство вводят в полость трубопровода. Ось камеры 1 посредством подпружиненных роликов 2 ориентируют соосно оси трубопровода. Манжеты 3 при подаче в трубопровод продукта под давлением выполняют роль двигателя индикатора по трубопроводу. После введения индикатора в трубу включают в работу счетчик измерения расстояний 4 и через колесо привода 5, которое постоянно контактируя со стенками трубопровода, измеряют расстояние прохождения индикатора по трубе. Со шкалы счетчика информация путем подсветки шкалы тонким лучом света от источника питания 6 через световод 7 подается на экран носителя информации 9, где происходит ее считывание (запоминание), в частности, фотографирование на видеокамеру 10.

При движении индикатора по трубе возможно вращение камеры 1, поэтому счетчик 4 закреплен на корпусе камеры 1, а шкала счетчика расстояний 4 (обегает) по периметру экрана 9 видеоустановки, не касаясь его, и постоянно находится в зоне съемки видеокамеры 10.

Носитель информации установлен на платформе 8, расположенной в одном из торцов камеры, и которая за счет имеющихся на ней колес 11 и направляющих 12 на стенках камеры обладает возможностью сохранения постоянного горизонтального положения. Направляющие 12 выполнены в форме пазов в стенках камеры по ее периметру из противоположного торца камеры луч света от источника света 14, вмонтированного в хвостовик 13 подается на экран носителя информации 9 и фиксирует отклонения оси трубопровода от горизонтального положения.

На прямолинейном участке трубопровода луч света (световой "блик") от световода совпадает с центром экрана 9.

При вхождении индикатора в криволинейный участок измеряется угол между хвостовиком 13 и плоскостью экрана 9, происходит перемещение светового "блика" на экране от центра. По величине отклонения "блика" от центра можно судить о направлении отклонения оси трубопровода, величине радиуса изгиба и величине действующих напряжений.

Экран видеоустройства 9 может быть разбит соответственно на зоны допустимых отклонений (напряжений), зоны предельно-допустимых отклонений и т. д.

Таким образом, диагностика напряженно-деформированного состояния действующего трубопровода достигается непрерывным измерением величины и направления в пространстве радиуса изгиба трубопровода и соответственно его напряжению деформированного состояния за счет непрерывного измерения угла "γ" между осевой линией трубопровода, проходящей через центр из радиальных плоскостей, и хвостовиком, соединяющим указанную плоскость с другой радиальной плоскостью, удаленной от первой на строго фиксированное расстояние, а именно, длину вышеуказанного хвостовика. О величине угла "g" судят по отклонению светового луча (следа светового луча) от центра экрана, так как световой луч является продолжением хвостовика.

Наличие большой протяженности магистральных трубопроводов на территории России, отсутствие вдольтрассовых дорог, а также необходимость контроля напряженно-деформированных состояний трубопроводов в труднодоступных местах определяют промышленную применимость предлагаемого индикатора, так как техническое решение индикатора позволяет осуществлять непрерывный контроль за состоянием трубопроводов за счет его автономной работы на участках протяженностью до 120 км от камер запуска до камер приема очистных поршней.

Использование: для диагностики состояния трубопроводов в нефтедобывающей и других отраслей промышленности. Сущность изобретения: индикатор направления искривления трубопровода содержит цилиндрическую камеру с опорами в виде подпружиненных роликов и манжетами по периметру, полый хвостовик с вмонтированным в него источником света, соединенный через шаровые уплотнители соосно с камерой, каретку, установленную с возможностью перемещения вслед за камерой. Внутри камеры установлено основание в виде платформы на колесах, а на нем расположен носитель информации в виде экрана. Счетчик измерения расстояний, источник питания и световод находятся внутри камеры и сблокированы с колесом привода счетчика, расположенным с внешней стороны камеры. Шкала счетчика расстояний и источник света, установленный в хвостовике, ориентированы на экран носителя информации. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Индикатор направления искривления трубопровода, включающий цилиндрическую камеру, хвостовик, укрепленный в шаровом уплотнителе и установленный соосно оси камеры, поддерживающие свободно вращающиеся опоры, носитель информации, расположенный на основании, направляющие, отличающийся тем, что он снабжен манжетами, счетчиком измерения расстояний, сблокированным с колесом привода и световодом, источниками питания и света, кареткой, хвостовик выполнен полым с вмонтированным в него источником света, свободно вращающиеся опоры выполнены в форме подпружиненных роликов и укреплены на внешней поверхности камеры, основание выполнено в виде платформы, манжеты и колесо привода счетчика установлены на внешней поверхности камеры, а счетчик со световодом и платформа внутри камеры, платформа расположена в торце камеры с возможностью обеспечения ее постоянного горизонтального положения, экран носителя информации ориентирован к противоположному торцу камеры, а шкала счетчика расстояний ориентирована на экран носителя информации, шаровые уплотнители установлены в торце камеры, противоположном торцу установки платформы и каретке, хвостовик укреплен в шаровых уплотнителях своими концами, причем источник света, установленный в хвостовике, ориентирован на экран носителя информации, а каретка установлена с возможностью перемещения вслед за камерой. 2. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что подпружиненные ролики расположены по периметру камеры. 3. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что манжеты расположены в торцах камеры по ее периметру. 4. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что носитель информации выполнен в виде видеозаписывающего устройства. 5. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что платформа снабжена колесами, а по внутренней поверхности камеры по ее периметру в местах расположения колес расположены направляющие. 6. Индикатор по п. 5, отличающийся тем, что направляющие выполнены в форме пазов в стенках камеры. 7. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что каретка снабжена подпружиненными роликами, расположенными по внешней поверхности каретки.