СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УСТАНОВКИ НЕФТЕГАЗОПРОВОДНОЙ ТРУБЫ Российский патент 2001 года по МПК F16L1/36 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефтепродуктов и газа и касается восстановления служебных характеристик трубопроводов.

В процессе эксплуатации трубы нефте- и газопроводов подвергаются коррозии. В результате на внутренней и наружной поверхностях труб образуются раковины, а стенка труб утоньшается. Это приводит к авариям - разрывам нефте- и газопроводов, так как рабочее давление в трубах, обеспечивающее транспорт в них нефти и газа, создает уже напряжение в стенках труб, превышающее их прочность. Происходит естественная усталость металла труб. Сроки эксплуатации трубопроводов достигают предельных, возраст многих магистральных нефтепроводов превышает 30 лет.

Последствия таких аварий приводят не только к потерям нефти и газа, но и при разрушении труб на большой их протяженности к отравлению прилегающих участков земли и водоемов, выгоранию растительности [1].

Устранение последствий аварий и восстановление разрушенного участка трубопровода и прилегающих к нему площадей и водоемов требует больших затрат, а потери являются невосполнимыми ([1], [2], стр. 28).

Необходимо обеспечение надежности трубопроводов путем проведения капитального ремонта с заменой труб, что связано с большим объемом земляных работ, определяемых способом капитального ремонта.

Известен способ предотвращения аварий на нефте- и газопроводах, заключающийся в том, что производят капитальный ремонт участка трубопровода, находящегося в предаварийном состоянии. Согласно этому способу траншею, в которой находится трубопровод, раскапывают, поврежденный участок трубопровода извлекают, на его место в траншею укладывают новую трубу, соединяют ее с трубопроводом, траншею закапывают и восстанавливают прилегающий участок территории ([4] , стр. 107, [5] стр. 257, 258). Такой способ является весьма трудоемким и обходится дороже, чем строительство нового участка трубопровода, так как, кроме работ, связанных с укладкой новой трубы, включает ряд дополнительных работ по извлечению изношенной части трубопровода.

Земляные работы при этом составляют не менее 30% от стоимости всех работ по строительству трубопровода.

Известны рассмотренные в качестве прототипа способ и устройство, включающие укладку новой трубы внутри изношенной части трубопровода. Новый трубопровод заглушают с переднего и заднего концов, соединяют тягой с транспортирующим устройством и вводят в старый трубопровод [6].

"Тягой" в рассматриваемом способе и устройстве может использоваться трос, при этом транспортирующее устройство - трактор или лебедку располагают за пределами изношенной части трубы.

При большой длине трубопровода увеличивается тяговое усилие, что требует трос большого диаметра. Это вызывает трудности в работе с таким тросом ([5], стр. 257, 258).

В случае короткой "тяги" возможно использование для перемещения укладываемой новой трубы самодвижущийся аппарат, размещенный внутри старой трубы [6]. Недостатком здесь является невозможность создать большое тяговое усилие при большой длине укладываемой трубы. Это определяется тем, что сцепление самодвижущегося аппарата с внутренней стенкой изношенной трубы ограничено. Сила же сцепления определяет тяговое усилие, а следовательно, ограничена и длина укладываемой трубы.

Задача изобретения - проведение капитального ремонта нефтегазопроводов путем транспортировки и укладки новой трубы внутри изношенной трубы при минимальных земляных работах и увеличении длины укладываемой трубы.

Достигается это с помощью способа и устройства для его реализации.

На фиг. 1 изображено устройство транспортирования и установки нефтегазопроводной трубы;
на фиг. 2 приведена схема действующих сил на устанавливаемую трубу.

Устройство (фиг. 1) содержит заглушки 1 и 3, размещенные на концах устанавливаемой трубы 2, фланец-направляющую 10, транспортирующее средство 4 (трактор, автомобиль), упор 11.

При установке новой трубы используется опора 5 и трубоукладчик 6.

Способ установки новой трубы внутри изношенной трубы осуществляется следующим образом.

На трассе изношенной трубы 8 (фиг. 1), в ее начале и конце раскапывают два котлована рабочий (задний) и приемный (передний) по ходу укладываемой трубы 2. Участки изношенной трубы 8, расположенные в котлованах, удаляют.

Устанавливаемую трубу 2, подготавливают к укладке: герметизируют, закрывая передний ее конец неподвижной относительно нее заглушкой 3, задний конец трубы 2 закрывают подвижной относительно устанавливаемой трубы заглушкой 1 и упирают через упор 11 заглушку в транспортирующее средство 4. Передний конец укладываемой трубы 2 располагают на опоре 5 и поддерживают трубоукладчиком 6, транспортирующим средством 4 и упором 11 перемещают подвижную заглушку 1 и устанавливают ее так, чтобы она не упиралась в фланец-направляющую 10.

Затем трубу 2 заполняют под давлением воздухом, освобождают ее от трубоукладчика 6, давление в трубе 2 поднимают до момента начала ее перемещения в изношенную трубу 8, одновременно приводят в движение подвижную заглушку 1 при помощи транспортирующего средства 4 и упора 11.

Так как при приведении укладываемой трубы из состояния покоя в состояние движения необходимо большее усилие, чем усилие для поддержания постоянной скорости ее движения, то по достижении необходимой скорости движения трубы давление воздуха в ней снижают до величины, определяющей постоянную скорость движения укладываемой трубы. Перемещают трубу 2 до выхода ее переднего конца в приемный котлован, при этом задний конец ее при помощи трубоукладчика 6 располагают в рабочем котловане на столе 5. Заглушки 1 и 3 удаляют и соединяют через переходники задний и передний концы уложенной трубы 2 с соответствующими концами работоспособных труб 7 и 9, убирают из котлованов опору 5 и котлованы закапывают.

Следовательно, для перемещения укладываемой трубы нет необходимости в создании в ней осевых растягивающих напряжений для сохранения устойчивости путем нагнетания сжатого воздуха в герметизированную укладываемую трубу.

Движущей силой, перемещающей трубу, будет сила давления воздуха (газа) на заглушку переднего конца трубы. Устанавливаемая труба будет растянута этой силой и силами сопротивления (трения). Это дает возможность не опасаться потери продольной устойчивости устанавливаемой трубы и принять весьма большую ее длину, что делает предлагаемый способ весьма экономичным, так как длина раскапываемых котлованов мала по сравнению с длиной старой трубы, которую не раскапывают.

Таким образом, исключаются земляные работы на участке трассы нефтегазопровода, в котором расположена новая труба.

Длину укладываемой трубы определяют условиями взаимодействия внутренних и внешних сил, приложенных к устанавливаемой трубе.

На фиг. 2 показаны силы, действующие на устанавливаемую трубу 2, на заглушки 1 и 3, упор 11 и на транспортирующее средство 4.

Давление воздуха p внутри укладываемой трубы создает силы Q = p • S_n, действующие на переднюю заглушку 3 и заднюю подвижную заглушку 1. Здесь S_n - площади внутренних поверхностей передней и задней заглушек.

где D - наружный диаметр устанавливаемой трубы; δ - толщина стенки трубы

Сила Q, действующая на подвижную заглушку 1, воспринимается упором 11 и транспортирующим средством 4, которое удерживает заглушку 1 от перемещения в сторону действующей на нее силы Q. На перемещаемую трубу будет действовать и внешняя сила сопротивления трения между наружной ее поверхностью и внутренней поверхностью старой трубы. Величина этой силы, действующей на единицу длины трубы q = G₁ • f_пр, где G₁ - вес единицы длины трубы, a f_пр - приведенный коэффициент трения между наружной поверхностью перемещаемой трубы и внутренней поверхностью старой трубы.

Литература
1. А. Шинкин. В эту трубу можем вылететь все. Российская газета, 27.02.1997 г.

2. Ю. Рубин. Королевская фишка. Журнал "Рынок ценных бумаг" N 20 (107). 1997 г., стр. 28.

3. Трубопроводный транспорт нефти. Специальный выпуск Изд-во ТрансПресс. 1997 г., стр. 29, 36, 67, 73, 107.

4. Г. Ф. Егерман и др. Ремонт магистральных газопроводов. М.: Недра, 1973, стр. 107.

5. П.П. Бородавкин и др. Сооружение магистральных газонефтепроводов. М.: Недра, 1987, стр. 257, 258.

6. EP 0149528 A1, 24.07.1985, E 21 B 7/26; стр. 1-5.

Изобретение относится к строительству и используется при проведении капитального ремонта без раскапывания и замены труб, находящихся в предаварийном состоянии. Устанавливаемую трубу герметизируют передней неподвижной и задней подвижной заглушками. В трубу закачивают под давлением газ (воздух) и вводят новую трубу в изношенную трубу воздействием упора транспортного средства на подвижную заднюю заглушку. Предлагаемое устройство упрощает введение работ и снижает тяговое усилие. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ установки нефтегазопроводной трубы в изношенную трубу, заключающийся в герметизации новой нефтегазопроводной трубы передней и задней заглушками, соединении задней заглушки тягой с транспортирующим средством и введении новой нефтегазопроводной трубы в изношенную трубу, отличающийся тем, что выполняют заднюю заглушку подвижной, тягу - в виде упора, а введение в изношенную трубу новой нефтегазопроводной трубы обеспечивают закачиванием в нее воздуха (газа) под давлением и перемещением в ней подвижной задней заглушки транспортирующим средством через упор. 2. Устройство установки нефтегазопроводной трубы в изношенную трубу, включающее транспортирующее средство, фланец-направляющую на заднем конце устанавливаемой трубы, заглушку на переднем ее конце, неподвижную относительно устанавливаемой трубы, и заглушку на заднем ее конце, отличающееся тем, что задняя заглушка выполнена подвижной относительно устанавливаемой трубы, и опирается задняя заглушка посредством упора на транспортирующее средство.