ОБОРУДОВАНИЕ РЕГУЛЯТОРА ДЛЯ ВВОДА БЛОКИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И СПОСОБ БЛОКИРОВАНИЯ УТЕЧЕК Российский патент 2013 года по МПК F16L55/162 

Область техники

Настоящее изобретение относится к дозирующему оборудованию, которое вводит в поток жидкости геометрические элементы, изготовленные из различных материалов и имеющих различную форму, чтобы прекратить утечки из транспортных трубопроводов, вызванные установкой несанкционированных отводов, которые непосредственно врезаны в трубопроводы. Изобретение также относится к процессу блокировки указанных несанкционированных отводов при давлении от 101,3 до 17400 кПа.

Современный уровень техники

При установке несанкционированных отводов, непосредственно соединенных с транспортным трубопроводом, часто возникают утечки жидкости. Эта проблема особенно важна в области нефтяных месторождений и смежных областях, где часто углеводороды извлекаются из трубопроводов путем врезки. Для борьбы с этим явлением было предложено множество способов, которые предлагают возможные решения этой проблемы.

Среди предложенных технических решений имеется патент США № 4104211, в котором предложено использовать уплотнительную водную эмульсию не катионного битума и смолы, для внутреннего блокирования утечки из трубопровода, в частности из газопровода. Даже при том, что этот процесс является эффективным в силу некоторых его особенностей, он не применим к системам транспортировки жидкостей. В противоположность к этому подходу, в настоящем изобретении используются геометрические элементы, которые вводятся в поток жидкости в количестве, которое регулируется с помощью регулятора, и гидравлических сил, которые блокируют несанкционированные врезки или утечки в технологической линии.

Другой вариант решения этой проблемы описан в патенте США 4643855, в котором предложен ввод в трубу расширяемой трубчатой заглушки и использование анаэробного мономера как уплотнителя. В этом патенте описано, как блокируются трубные соединения и утечки, впрыскивая уплотнитель в расширяемую трубчатую заглушку, которая перемещается в трубопроводе. Заглушка формирует в трубопроводе безвоздушное пространство, которое сообщается с врезкой или утечкой и изолирует его от жидкости. Заглушка является полой и позволяет жидкости проходить, в то время как отвод из трубопровода или утечка полностью герметизированы. Уплотнитель состоит из отверждаемого анаэробного мономера в условиях отсутствия воздуха во врезке или утечке, так что он вводится способом, который обеспечивает его отверждение на месте врезки или утечки. Этот подход отличается от методики, принятой в настоящем изобретении, поскольку в настоящем изобретении используется не один элемент, но ограниченное количество геометрических тел, выполненных из полимерного материала, определявшего механические свойства, такие как твердость и эластичность, и упрощает работу.

Среди процессов, основанных во вводе геометрических элементов в поток жидкости, которые движутся вместе с жидкостью, блокируя несанкционированные ответвления трубопровода и затрудняя или блокируя извлечение жидкости, один из них раскрыт, а в патенте США 3144049, который описывает способ закупоривания утечки в трубопроводах для транспортировки углеводородов с помощью заглушки из высокоэластичного деформируемого и пористого материала (неопрен), имеющего плотность, аналогичную плотности жидкости, в которую он вводится через оборудование, непосредственно смонтированное на основном трубопроводе, использует внешнюю движущую силу, такую как газ под давлением. В противоположность этому в настоящем изобретении предлагается оборудование, в котором используется давление жидкости, чтобы ввести геометрические элементы, имеющие плотность от 40 до 120% плотности жидкости, достигая, таким образом, цели герметизации утечек изнутри трубопровода. Кроме того, принимая во внимание, что патент США 3144049 работает с элементами, имеющими ту же самую плотность, что и жидкость, невозможно блокировать утечки по 360° площади потока.

Мы также нашли патент США 4582091, который раскрывает способ, состоящий в рассеивании частиц материала, имеющего более высокую плотность, чем жидкость, причем некоторые из частиц имеют размер, превышающий размер отверстия утечки. Частицы не деформируются. Этот патент конкретно относится к процессу, используемому для снижения количества утечки жидкости из трубопровода путем ввода этих частиц в жидкость. Частицы рассеяны в материале "пакета" высокой вязкости; в котором размер, по меньшей мере, некоторых из частиц больше размера герметизируемого отверстия. Положение вводимого пакета таково, что пакет, содержащий частицы, увлекается жидкостью к отверстию, в которое частицы укладываются без деформации, уплотняя отверстие без риска их выброса давлением жидкости. В отличие от этого процесса, настоящее изобретение относится к рассеиванию определенного количества геометрических элементов в транспортируемой жидкости, которые перемещаются со средней скоростью 70-100% скорости жидкости, не вызывая падения давления в трубопроводе и не увеличивая потребление энергии.

Публикация WO 03/093713 раскрывает способ для снижения утечек в трубопроводах, в которых утечка определяется в значениях ее максимального размера и эффективного размера элементов уплотнителя, согласно специальной формуле. Герметизация утечки осуществляется перепадом давления при использовании от сотен до тысяч этих уплотнительных элементов для того, чтобы блокировать малые утечки порядка 0,1 л/мин.

Заявленный процесс требует использования ограниченного количества геометрических элементов, когда их размер определяется по статистической оценке диаметров сквозных отверстий, существующих в линии, которые, в отличие от вышеупомянутого патента, регулируются, используя автоматическое оборудование, специально разработанное для этой цели. С помощью этого оборудования может быть отрегулирована частота ввода элементов в основной поток в трубопроводе. С другой стороны, процесс по настоящему изобретению был специально разработан, оценен и апробирован в промышленном масштабе под давлением до 17400 кПа для блокирования утечки из отверстия, имеющего диаметр 40 мм, что эквивалентно расходу 150.000 л/мин продуктов, включающих воду, сырую нефть, очищенное масло, химические продукты опасного и обычного класса.

Кроме того, патент WO 03/093713 описывает ввод уплотнительных элементов через устройство запуска внутритрубных снарядов или "ремонт на работающей линии трубопровода" вблизи утечки. Поэтому необходимо знать место утечки. Настоящее изобретение включает элементы дополнительного оборудования в трубопроводе, которые позволяют осуществлять непрерывный ввод геометрических элементов, блокирующих несанкционированные врезки в трубопровод в любом месте вдоль трубопровода.

Патентная заявка US 2003/016391 раскрывает процесс для управления утечками, используя уплотнительный элемент в виде листа, к которому добавлены различные тела, которые придают этому элементу различную флотационную способность и которые через перепад давления в состоянии блокировать утечку до 42 л/мин в транспортных трубопроводах для транспортировки жидкости с расходом 1200 л/мин и давлении до 104,4 кПа, для чего необходимо ввести в трубопровод множество элементов. В противоположность этому предложению, в настоящем изобретении уплотнительные элементы вводятся в ограниченном количестве, и регулируются автоматическим регулирующим оборудованием; элементы сами по себе имеют различную плотность, следовательно, они в состоянии блокировать отверстия, или течи по всей внутренней поверхности трубопровода на 360° при рабочем давлении 17400 кПа в линиях, транспортирующих до 480.000 л/мин, и они могут герметизировать утечки через диаметр до 40 мм (150.000 л/мин).

С другой стороны, в патентной заявке ЕР0035857 используется та же самая концепция блокирования отверстий, используя сферы, изготовленные из различных материалов и имеющих различные плотности; кроме того, здесь используется специальное оборудование для регулирования ввода указанных сфер в жидкость, которое включает атмосферный бункер, шнек и поршни, которые выталкивают сферы в жидкость. Регулятор по настоящему изобретению использует энергию транспортируемой жидкости для ввода сфер в жидкость, используя для этого совершенно другую систему, в которой сферы загружаются в каналы или направляющие под тем же самым давлением, что и жидкость в трубопроводах.

Как отмечено выше, регулятор играет важную роль в заявленном процессе, в котором он вводит элементы в поток трубопровода при определенных условиях, чтобы гарантировать успех процесса. Следовательно, мы подчеркиваем, прототип относится к оборудованию, которое выполняет ту же самую функцию.

Патент США 5735439 (Устройство для измеряемой разгрузки насыпного материала из гибкого контейнера, особенно в системе дозирования) раскрывает механизм дозирования, оборудованный емкостью типа бункера, имеющего, по меньшей мере, мобильную или гибкую стенку, которая перемещается с помощью насыпного материала, разгружаемого через разгрузочное устройство.

Кроме того, выявлен патент США 6431399 (Фармацевтический распределитель), описывающий распределитель пилюль, который предлагает несколько дополнительных способов разгрузки фармацевтических препаратов, таких как пилюли, пленочные пилюли, подслащенные пилюли или капсулы. Распределитель пилюль имеет корпус, опорную плиту, по меньшей мере, два контейнера для приема и хранения твердых лекарственных форм, и дозирующий клапан. Опорная плита, расположенная в основании корпуса, имеет, по меньшей мере, одно выпускное отверстие. Контейнеры предназначены для получения и хранения твердых лекарств и имеют отверстие в днище. Дозирующий клапан перемещается между контейнерами и опорной плитой и имеет скрытые отверстия, выполненные таким способом, что одно из них может быть отверстием в основании контейнера над раздаточным отверстием.

Другой регулятор, выполняющий ту же функцию, показан в патенте США 6578743 (Дозирующее устройство для насыпных грузов), который относится к медицинскому аппарату, который включает емкость (1) с выходным отверстием, которое закрыто двумя поворотными сферическими половинами (3, 4). Вращательное движение осуществляется двумя рычагами (5, 6) на общем шарнирном пальце (8). Это устройство может точно распределять большие и малые дозы.

С другой стороны, патент США 6672297 (Бейсбольная подающая машина) раскрывает бейсбольную подающую машину, которая содержит опору, на которой установлена коробка с фрикционным колесом, которое оперативно связано с двигателем. На коробке смонтирована труба, которая создает путь для шаров и соединена с коробкой. Труба включает прямую секцию выброса и угловую секцию подачи, имеющую входное отверстие, соединенное с крышкой. Крышка обычно закрыта для предотвращения попадания посторонних элементов, в механизм подачи. Во входном отверстии подающей секции установлен датчик, который вводится в действие открытием крышки, и посылает соответствующее звуковое предупреждение через громкоговоритель. Крышка имеет стопорные пластины, предотвращающие движение в секцию подачи до закрытия крышки.

В целом, процитированные патенты связаны с оборудованием для дозирования элементов различного типа с принципами действия, отличными от используемых в настоящем изобретении, которое основано на винте, гайке и храповом механизме; с другой стороны, оборудование, заявленное в перечисленных патентах, работает под очень низким давлением, близким к атмосферному.

Таким образом, существует потребность в разработке улучшенного процесса для предотвращения утечек жидкости через несанкционированные ответвления трубопровода, который полезен для любого вида жидкости, и который гарантирует хорошую герметизацию утечки по окружности проходного сечения 360° в условиях эксплуатации под давлением до 17400 кПа.

Описание чертежей

Фигура 1А. Схема регулятора.

Фигура 1В. Схема системы винт/гайка/фланец.

Фигура 1C. Схема механизма впуска.

Фигура 1D. Фотография системы винт/гайка/фланец.

Фигура 1Е. Схема механизма управления и привода.

Фигура 1F. Схема толкателя.

Фигура 2: Схема регулятора и его положения относительно трубопроводов.

Фигура 3. Схема процесса блокирования врезки и/или утечек в трубопроводах под высоким давлением.

Описание изобретения

Настоящее изобретение относится к оборудованию и процессу для снижения потерь жидкости в транспортных трубопроводах из-за установки несанкционированных отводов, непосредственно врезанных в трубопроводы.

Заявленное изобретение по данной заявке предназначено для блокирования несанкционированных ответвлений в транспортных трубопроводах для транспортировки жидкости, которые имеют отверстия диаметром от 5 мм до 40 мм для любого типа жидкости, имеющей плотность порядка 0,4 г/см³ до 1,2 г/см³. Следовательно, даже если процесс был разработан специально для регулирования потерь углеводородов, по настоящей заявке он может использоваться для регулирования потерь других жидкостей, таких как технологическая вода для впуска в скважины на нефтепромыслах, в акведуках и т.д.

Оборудование и процесс по изобретению основаны на математической модели, для которой были установлены оптимальные параметры процесса дозирования:

- процент от плотности блокирующих элементов относительно плотности жидкости;

- оптимальное количество блокирующих элементов, которые будут дозированы, определенное в соответствии с архивными данными или статистикой утечек в трубопроводах;

- оптимальная частота дозирования;

- форма блокирующих элементов.

В соответствии с изобретением оборудование регулятора (3) для ввода блокирующих элементов, содержит:

механизм ввода (7), включающий винт (11), образованный частью стержня (18) с разгрузочными элементами по концам (19), поддерживаемый на концах подшипниками скольжения, гайку (12) и фланец (13), причем механизм имеет верхнюю расширяющуюся часть для герметичного уплотнения, которое предотвращает утечки продукта;

механизм загрузки (8) блокирующих элементов;

механизм управления (9) и

систему привода (10).

Возможны следующие формы выполнения оборудования регулятора, в которых:

- Механизм ввода (7) включает винт (11), гайку (12) и фланец (13), который выполнен с возможностью оказания давления на блокирующие элементы в направляющей (14) и направления их вдоль главного корпуса (15), проходящего от механизма загрузки (8) до трубы (16), установленной в байпасе (17).

- Блокирующие элементы выполнены преимущественно в виде сфер.

- На нижнем конце каждой направляющей (14) содержится храповой механизм (20), который выполнен с возможностью остановки распределения блокирующих элементов в трубе байпаса (17).

- Механизм загрузки (8) состоит из 4 гнутых труб, имеющих клапаны на своих концах, и/или резьбовые заглушки (21), удерживаемые верхним фланцем (27).

- Механизм загрузки (8) включает нажимной элемент, "толкатель" (22), который входит в направляющую после ввода блокирующих элементов, для распределения их в соответствующей направляющей.

- Механизм загрузки (8) может содержать толкатели, имеющие конфигурацию, соответствующую форме блокирующего элемента.

- Механизм управления (9) состоит из системы разомкнутого цикла, в которой контрольная точка устанавливается в преобразователе скорости по частоте.

- Механизм управления (9) выполнен с возможностью внешне отражать положение главной гайки (12) и воздействовать на два концевых выключателя (28), задействованных в логике управления преобразователем скорости.

- Система привода оборудования выполнена в виде электродвигателя (10), связанного с редуктором (29) и с главным винтом регулятора.

- Система привода оборудования включает электродвигатель (10).

- Ввод во внутреннюю часть выполнен с возможностью обеспечения герметичности при рабочем давлении в транспортном трубопроводе, т.е. от 101,3 до 17400 кПа.

- Блокирующие элементы разгружаются в трубу (16) в байпасе (17).

Оборудование регулятора может дополнительно включать высокую платформу (23) с ограждением и лестницей.

В соответствии с изобретением способ для блокирования утечек, вызванных врезкой несанкционированных ответвлений трубопровода, включает следующие стадии:

ввод в поток жидкости блокирующих элементов, изготовленных из различных материалов и имеющих различную геометрическую форму в оборудование регулятора по любому из предыдущих пунктов,

ввод блокирующих элементов из дозирующего оборудования в поток жидкости,

блокировка несанкционированных врезок (4),

сбор блокирующих элементов с использованием фильтра в качестве ловушки (5) на приемной станции (6),

повторное использование извлеченных блокирующих элементов в процессе блокировки.

Возможны следующие формы осуществления способа, в которых:

- ввод блокирующих элементов осуществляют под давлением от 101,3 до 17400 кПа;

- частота ввода составляет от 2 до 7 геометрических элементов в минуту;

- в качестве блокирующих элементов преимущественно используют сферы;

- плотность сфер составляет от 40% до 120% плотности жидкости;

- плотность сфер составляет от 0,4 до 1,2 г/см³;

- сферы изготовлены из полиолефинов, пены и/или их смесей;

- отношение между диаметрами сферы и трубопровода составляет от 1 до 10, предпочтительно, от 2 до 10;

- отношение между диаметрами сферы и трубопровода составляет 1 к 4;

- стадия сбора блокирующих элементов выполняется с использованием сборного фильтра, который расположен в конце трубопровода и имеет цилиндрический корпус, содержащий цилиндрическую сетку, крепежные элементы, седло и рукоятки, причем емкость фильтра рассчитывается на основе количества, эквивалентного одной неделе ввода блокирующих элементов при нормальной скорости их подачи в трубопровод.

РЕГУЛЯТОР

Говоря о регуляторе (3), который автоматически подает сферы (2) в точном количестве, важно подчеркнуть что, он является частью соответствующего оборудования для выполнения процесса по настоящему изобретению. Оборудование должно гарантировать, что доза блокирующих элементов оптимальна, что частота ввода находится между 1 и 20 блокирующими элементами в минуту, предпочтительно между 2 и 7.

Автоматический регулятор был разработан заявителем для работы с жесткими сферами с малой пластической деформацией при комнатной температуре и имеющими гладкую поверхность. С этой целью вход в его внутреннюю часть происходит под давлением, равным давлению транспортного трубопровода, т.е. порядка 101,3 до 17400 кПа.

В дополнение к вышеупомянутым выше характеристикам, автоматический регулятор блокирующих элементов должен отвечать следующим параметрам:

- Регулятор должен отвечать потребностям дозирования при вводе в трубопровод относительно частоты ввода и количества блокирующих элементов.

- Геометрическое определение размеров, которое должно соответствовать месту установки во множестве трубопроводов для транспорта углеводородов.

- Безопасная работа в средах с вероятным присутствием горючего газа.

- Наличие внутреннего хранилища блокирующих элементов с последующим ручным вводом и автоматическим вводом при нормальной дозировке.

- Конструкция должна отвечать международным и корпоративным правилам по эксплуатации, давлению и условиям расхода.

- Обеспечение надежности в работе.

Используя упомянутые характеристики, было разработано оборудование регулятора (3), показанного на фигурах 1A-1F, состоящее из следующих узлов: механизм ввода (7), механизма загрузки блокирующих элементов (8), механизма управления (9) и системы запуска (10).

Механизм ввода

Механизм ввода (7) состоит из комплекта «винт (11) - гайка (12) - фланец (13)», который прилагает давление на блокирующие элементы, в частности сферы (2) в «направляющей» (14), которая направляет сферы вдоль главного корпуса (15) регулятора (3), и из загрузочного устройства (8) к трубе (16), которая установлена в байпасе (17) (см. фиг. 2). Винт (11) выполнен как часть стержня (18) диаметром 2 дюйма, имеющий резьбу почти по всей длине, с разгрузочными элементами по концам (19), чтобы избежать ударов по главной гайке (12), и поддерживается на концах подшипниками скольжения, выполненными из алюминиевой бронзы, при этом верхний конец стержня удлинен для обеспечения герметичного уплотнения (30), которое предотвращает утечку продукта и обеспечивает работу системы привода (10).

Герметичное уплотнение состоит из пяти колец, сделанных из специального материала и имеющих соответствующую конфигурацию, чтобы избежать утечки продукта, в количестве менее чем 500 ppm, согласно соответствующей норме Американского нефтяного института (API).

На нижнем конце каждой направляющей (14) расположен храповой механизм (20), который распределяет блокирующие элементы в трубе (16) байпаса (17) и выполнен с возможностью остановки распределения блокирующих элементов. Их конструкция создает усилие в осевом направлении и плавно толкает фиксирующую пружину, чтобы избежать удара сфер друг о друга или их блокировки.

Механизм загрузки сфер

Механизм загрузки (8) состоит из комплекта 4 гнутых труб, имеющих клапаны по своим концам и/или заглушенных резьбовыми заглушками (21), удерживаемых верхним фланцем (27) (то же самое, как ранее упомянутое герметичное уплотнение (30), и систему привода (10), описанную ниже). Каждая резьбовая заглушка (21) имеет конструкцию, которая облегчает ручную установку без дополнительной силы в дополнение к ручному усилию, и блокируя утечки при нормальном рабочем давлении.

В процессе подачи сфера каждого размера имеет элемент, называемый «толкателем» (22), фигура 1F, который вводится каждый раз, когда в процессе загрузки добавляется 5 блокирующих элементов, чтобы при их правильной установке направить их по соответствующей направляющей. Толкатели имеют конфигурацию, соответствующую диаметру и размеру блокирующего элемента. Из-за наличия такой функции для каждого размера сферы имеется толкатель специальной конфигурации (см. фигуру 1F).

Важно отметить, что только блокирующий элемент (сфера) конкретного размера может быть загружен в конкретную гнутую трубу и с определенным толкателем для соответствующего размера. Неправильные действия могут привести к заклиниванию, что обычно требует полной разборки регулятора.

Механизм управления (9)

Чтобы управлять дозирующим оборудованием, была разработана система управления разомкнутого цикла, в которой установлена контрольная точка (частота вращения двигателя, которая прямо пропорциональна скорости дозирования) в преобразователе скорости по частоте. В преобразователе скорости возможно программирование по скорости вращения двигателя для замедления (дозирования) и для ускорения движения (загрузки) главной гайки, используя пилообразные сигналы ускорения и замедления, измерения и другие элементы современного программирования.

Учитывая отсутствие прямой обратной связи с момента, в который начинается цикл дозирования, для определения момента, в который движение главной гайки достигло своего нижнего предела, необходимо остановиться и вернуться к верхнему пределу, где необходимо снова остановиться и ждать начала нового цикла. Таким образом, было необходимо разработать механизм, который внешне отражает положение главной гайки (12). Этот механизм, в свою очередь, воздействует на два концевых выключателя (28), влияющих на управляющую логику преобразователя скорости.

Система привода (10)

Система привода оборудования включает электродвигатель (10) мощностью 2-5 лошадиных сил, предпочтительно 3 лошадиных силы с регулированием числа оборотов в широких пределах без перегрева двигателя, и редуктор (29), соединенный с электродвигателем и с главным винтом регулятора. На фигурах 1А и 1 Е показан узел редуктора электродвигателя.

Байпас(17)

Байпас (17) представляет собой элемент многотрубного устройства для выделения и размещения автоматического регулятора сфер в линии. Соответственно, его конфигурация зависит от условий эксплуатации линии (давление, температура, транспортируемая жидкость и т.д.) и других параметров (см. фигуру 2).

Платформа (23)

Платформа (23) является физической инфраструктурой, которая облегчает процесс загрузки сфер с помощью автоматического регулятора, учитывая его высоту и конечное расположение гнутой загрузочной трубы (см. фигуры 1А и 2). Конструкция состоит из высокой платформы с ограждением и лестницей. Кроме того, платформа оборудована подъемным устройством для облегчения сборки или обслуживания тяжелых компонентов регулятора.

Функционирование

Автоматический регулятор сфер представляет собой механическую систему, имеющую центральный винт, который при вращении вызывает вертикальное перемещение ряда "лопастей" (13), которые в свою очередь смещают направление ввода сфер (2), удерживаемых в виде столбика в трубах, называемых "направляющими" (14). Прижатые друг к другу сферы освобождаются через нижнюю часть этих направляющих, как только будет преодолено усилие пружин соответствующих храповиков (20). Все упомянутые компоненты работают под давлением жидкости, в которую вводятся сферы.

В свою очередь винт (11) выводится за пределы корпуса регулятора электродвигателем (10), который передает вращение через вышеупомянутый редуктор (29). Кроме того, управляющий механизм (9) позволяет получить физическую копию внутреннего положения гайки привода блокирующих элементов (сфер). Таким образом, этот механизм облегчает контроль положения указанной внутренней гайки, которая влияет на синхронизацию загрузки сфер и цикл регулирования.

Работа

Дозируемые сферы загружаются, как показано на фигуре 1А.

Сфера загружается в загрузочные трубы по размеру упаковки, содержащей 5 штук до полного заполнения. Загрузка выполняется по следующим стадиям:

- Ввод сфер в загрузочную трубу в соответствии с необходимым размером.

- Перемещение сфер толкателем (22) с тем, чтобы они прошли через внутренние лопатки регулятора.

- Повторение вышеописанных стадий до тех пор, пока не будет заполнена емкость каждой загрузочной трубы (8).

- Размещение резьбовых заглушек (21) на загрузочных трубах (8).

- Закрытие резьбовых заглушек (21).

После этого оператор должен установить частоту дозирования, модулируя переменные преобразователя скорости по частоте, проверяя условия и состояние дренажей (26) и предохранительных клапанов (24, 25), и, если рабочее состояние линии это позволяет, начинает цикл дозирования. Этот цикл требует времени, пропорционального количеству сфер в оборудовании. Как только оборудование завершит дозирование, механизм воспроизведения воздействует на систему управления дозированием, начиная автоматический возврат гайки (12) и винта (11) в исходное положение для нового цикла загрузки сфер.

ПРОЦЕСС БЛОКИРОВКИ

Как показано на фигуре 3, процесс начинается на разгрузочной станции (1), расположенной в конечной точке вверх по потоку трубопровода, который подлежит защите, и, в основном, включает три стадии: ввод в поток жидкости блокировочных элементов (2), изготовленных из различных материалов и имеющих различные геометрические формы, через дозирующее оборудование (3), чтобы гарантировать правильное дозирование блокирующих элементов при давлении порядка 101,3 и 17400 кПа, циркуляцию элементов в потоке жидкости, которые блокируют несанкционированные врезки (4) в трубопроводе, устраняя или затрудняя извлечение продукта, и извлечение элементов в конце трубопровода, используя фильтр как ловушку (5), которая вылавливает эти элементы, без вреда для них на концах процесса на станции назначения(6).

Блокирующие элементы

Процесс блокирования несанкционированных ответвлений в транспортных трубопроводах для транспортировки жидкости основан на использовании блокирующих элементов, которые сделаны из различных материалов и имеют различную форму; математическая модель указанного процесса позволила установить, что сферы - самые эффективные геометрические элементы, следовательно, лучший способ для выполнения процесса заключается в использовании сфер, которые перемещаются вместе с жидкостью и характеризуются различием в материалах, плотностях, текстурах и механических свойствах.

Сферы сделаны из материалов, стойких к воздействию химических веществ, транспортируемых углеводородов, и приемлемо противостоят трению и механическим воздействиям, которые могут иметь место во время их движения. Соответственно, они могут быть повторно использованы до 5 раз, в зависимости от рабочего состояния. Относительно текстуры поверхности мы пришли к выводу, что сферы должны оказывать максимальное сопротивление смещению в жидкости, чтобы обеспечить необходимое удержание и облегчить блокирование несанкционированных ответвлений. Предпочтительно сферы по настоящему изобретению выполнены из полиолефина, пены и/или их смесей.

Кроме того, было установлено, что плотность сфер должна быть между 40% и 120% плотности жидкости. Предпочтительно плотность сфер составляет 0,4 и 1,2 г/см³.

Что касается их размера, то было установлено, что их диаметр должен отражать статистику диаметров отверстий. Однако важно, чтобы размер блокирующих элементов и диаметр трубопровода были бы в пропорции 1 к 10, предпочтительно 1 к 4 с тем, чтобы геометрические элементы не блокировали бы сам трубопровод.

Сборный фильтр (5)

Заключительная стадия процесса предусматривает сбор сфер, используя сборный фильтр, имеющий цилиндрическую форму и расположенный в конце защищаемого трубопровода.

Сборный фильтр для сфер или блокирующих элементов состоит из вертикального цилиндрического корпуса, имеющего цилиндрическую сетку, соответствующие крепежные части, седло и ручки, установленные в конечной секции трубопровода.

Его производительность вычисляется на основе количества, эквивалентного одной неделе ввода сфер при нормальной скорости подачи.

Настоящее изобретение относится к устройству и процессу для блокирования утечек, вызванных врезкой несанкционированных ответвлений в трубопровод. Процесс содержит стадии ввода в поток жидкости блокирующих элементов, изготовленных из различных материалов и имеющих различную форму, в частности сфер, плотность которых аналогична плотности жидкости, через специальное дозирующее устройство. Блокирующие элементы перемещаются потоком жидкости и перекрывают ответвления, предотвращая или препятствуя извлечению продукта. В конце трубопровода используют фильтр в качестве ловушки для извлечения и повторного использования блокирующих элементов. 2 н. и 22 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Оборудование регулятора (3) для ввода блокирующих элементов, содержащее:
механизм ввода (7), включающий: винт (11), образованный частью стержня (18) с разгрузочными элементами по концам (19), поддерживаемый на концах подшипниками скольжения; гайку (12) и фланец (13), причем механизм имеет верхнюю расширяющуюся часть для герметичного уплотнения, которое предотвращает утечки продукта, механизм загрузки (8) блокирующих элементов, механизм управления (9) и систему привода (10).

2. Оборудование регулятора по п.1, отличающееся тем, что механизм ввода (7), включающий винт (11), гайку (12) и фланец (13), который выполнен с возможностью оказания давления на блокирующие элементы в направляющей (14) и направления их вдоль главного корпуса (15), проходящего от механизма загрузки (8) до трубы (16), установленной в байпасе (17).

3. Оборудование регулятора по п.1 или 2, отличающееся тем, что блокирующие элементы выполнены преимущественно в виде сфер.

4. Оборудование регулятора по п.2, отличающееся тем, что на нижнем конце каждой направляющей (14) содержит храповой механизм (20), который выполнен с возможностью остановки распределения блокирующих элементов в трубе байпаса (17).

5. Оборудование регулятора по п.1, отличающееся тем, что механизм загрузки (8) состоит из 4 гнутых труб, имеющих клапаны на своих концах, и/или резьбовые заглушки (21), удерживаемые верхним фланцем (27).

6. Оборудование регулятора по п.5, отличающееся тем, что механизм загрузки (8) включает нажимной элемент, "толкатель" (22), который входит в направляющую после ввода блокирующих элементов, для распределения их в соответствующей направляющей.

7. Оборудование регулятора по п.6, отличающееся тем, что механизм загрузки (8) содержит толкатели, имеющие конфигурацию, соответствующую форме блокирующего элемента.

8. Оборудование регулятора по п.1, отличающееся тем, что механизм управления (9) состоит из системы разомкнутого цикла, в которой контрольная точка устанавливается в преобразователе скорости по частоте.

9. Оборудование регулятора по п.8, отличающееся тем, что механизм управления (9) выполнен с возможностью внешне отражать положение главной гайки (12) и воздействовать на два концевых выключателя (28), задействованных в логике управления преобразователем скорости.

10. Оборудование регулятора по п.1, отличающееся тем, что система привода оборудования выполнена в виде электродвигателя (10), связанного с редуктором (29) и с главным винтом регулятора.

11. Оборудование регулятора по п.1, отличающееся тем, что система привода оборудования включает электродвигатель (10).

12. Оборудование регулятора по любому из пп.1-2, 5 и 8, отличающееся тем, что ввод во внутреннюю часть выполнен с возможностью обеспечения герметичности при рабочем давлении в транспортном трубопроводе, т.е. от 101,3 до 17400 кПа.

13. Оборудование регулятора по любому из пп.1-2, 5 и 8, отличающееся тем, что блокирующие элементы разгружаются в трубу (16) в байпасе (17).

14. Оборудование регулятора по любому из пп.1-2, 5 и 8, отличающееся тем, что оно дополнительно включает высокую платформу (23) с ограждением и лестницей.

15. Способ для блокирования утечек, вызванных врезкой несанкционированных ответвлений трубопровода, включающий следующие стадии:
ввод в поток жидкости блокирующих элементов, изготовленных из различных материалов и имеющих различную геометрическую форму в оборудование регулятора по любому из предыдущих пунктов,
ввод блокирующих элементов из дозирующего оборудования в поток жидкости,
блокировка несанкционированных врезок (4),
сбор блокирующих элементов с использованием фильтра в качестве ловушки (5) на приемной станции (6),
повторное использование извлеченных блокирующих элементов в процессе блокировки.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что ввод блокирующих элементов осуществляют под давлением от 101,3 до 17400 кПа.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что частота ввода составляет от 2 до 7 геометрических элементов в минуту.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что в качестве блокирующих элементов преимущественно используют сферы.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что плотность сфер составляет от 40% до 120% плотности жидкости.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что плотность сфер составляет от 0,4 до 1,2 г/см³.

21. Способ по п.19, отличающийся тем, что сферы изготовлены из полиолефинов, пены и/или их смесей.

22. Способ по п.19, отличающийся тем, что отношение между диаметрами сферы и трубопровода составляет от 1 до 10, предпочтительно от 2 до 10.

23. Способ по п.20, отличающийся тем, что отношение между диаметрами сферы и трубопровода составляет 1 к 4.

24. Способ по п.15, в котором стадия сбора блокирующих элементов выполняется с использованием сборного фильтра, который расположен в конце трубопровода и имеет цилиндрический корпус, содержащий цилиндрическую сетку, крепежные элементы, седло и рукоятки, причем емкость фильтра рассчитывается на основе количества, эквивалентного одной неделе ввода блокирующих элементов при нормальной скорости их подачи в трубопровод.