СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА СЛАБЫХ ОБВОДНЁННЫХ И ЗАБОЛОЧЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ Российский патент 2020 года по МПК F16L55/18 F16L1/26 

Способ и устройство технического обслуживания трубопроводов, расположенных на слабых обводненных и заболоченных территориях.

Изобретение относится к области технического обслуживания трубопроводов, расположенных в болотах, обводненных грунтах и других агрессивных средах, и рассматривается на примере нефтегазовой отрасли.

В настоящее время в нефтегазовой отрасли в РФ известен способ проведения работ по техническому обслуживанию технологических, промысловых или магистральных водонефтегазопроводных трубопроводов, расположенных в неглубокой водной среде или других труднодоступных местах (например, болоте), отличающийся тем, что участок трубопровода засыпается грунтом с последующей разработкой выемки в этой насыпи и с обнажением участка трубопровода подлежащего обслуживанию. Засыпка грунта производится самосвалами (или вручную) и начинается от устойчивого полотна дороги и заканчивается у места расположения обслуживаемого участка трубопровода, где отсыпается ремонтная площадка, с последующим образованием в ней выемки, в виде котлована, с обнажением участка трубопровода экскаватором или вручную. После чего трубопровод зачищается от изоляции и проводится его диагностика или ремонт. При этом просачивающаяся через насыпь жидкость (вода, водонефтяная эмульсия и другие агрессивные среды) откачивается водоотливными агрегатами.

Указанный способ трудоемок, длителен, требует больших материальных затрат и в целом малоэффективен. Способ предполагает наличие карьера с запасом грунта, наличие дорог от карьера до обслуживаемого участка трубопровода, наличие транспортных средств для перевозки грунта и отсыпки его, наличие средств для экскавации грунта, наличие водоотливных установок.

Указанный способ не запатентован, так как используется на практике давно и считается очевидным.

Также из предшествующего уровня техники известен способ технического обслуживания технологических, промысловых или магистральных водонефтегазопроводных трубопроводов, расположенных в неглубокой водной среде или других труднодоступных местах (например, болоте), отличающийся тем, что для обеспечения возможности проведения работ по техническому обслуживанию участок трубопровода, расположенный, как указано выше, экранируется при помощи специальной камеры, например, SU А.С. №1116259, F16L 55/11: "Устройство для выполнения ремонтных работ на трубопроводах, проложенных на болотах", состоящее из полого коробчатого корпуса с арочными вырезами на противоположных торцовых стенках под трубопровод и закрепленных на корпусе цилиндров со штоками для фиксации устройства на трубопроводе, отличающееся тем, что, с целью упрощения его монтажа, корпус по периметру снабжен рядом скобообразных элементов, соединенных между собой в сопряжениях посредством шарниров и герметичных перепонок, а по торцам посредством гибких лент и эластичной оболочки, при этом гидроцилиндры закреплены на боковых стенках корпуса, а их штоки прикреплены к верхнему ряду скобообразных элементов. SU №1116259, F16L 55/11, 18.03.1983.

Также известно "Устройство для выполнения ремонтных работ на трубопроводах, проложенных в заболоченных и обводненных грунтах. Изобретение относится к вспомогательным устройствам, применяемым при ремонте трубопроводов, проложенных в обводненных и заболоченных грунтах, и позволяет снизить усилие внедрения корпуса в болотную массу за счет выполнения его полусферического днища из двух разъемных частей, выполненных в виде шарнирно подвешенных на каждой торцовой стенке корпуса створок и гибких пластин, связанных одним концом со штоками гидроцилиндров, а другим - со створками, которые в свою очередь посредством тяг соединены со штоками, при этом гидроцилиндры установлены на торцовых стенках внутри корпуса. SU №1291781, F16L 55/11, 22.10.1986.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в реализации способа и устройства, отвечающего современным требованиям по безопасности, энергосбережению, долговечности, экономичности, удобству транспортировки, монтажа и эксплуатации.

Поставленная задача решается за счет того, что обслуживаемый участок трубопровода снаружи ограждают разъемной оболочкой ремонтно-диагностического модуля (РДМ), которую проталкивают через агрессивную среду и жестко фиксируют на трубопроводе, образуя вокруг обслуживаемого участка трубопровода герметичную замкнутую полость, отделяющую участок огражденного трубопровода от агрессивной среды. Очищают полость, образовавшуюся между трубопроводом и оболочкой от попавшей при монтаже агрессивной среды подачей в полость сжатого воздуха (или промывочной жидкости, если среда вязкая), которые вытесняют попавшую в полость среду. Затем приводят во вращение рабочий барабан оболочки коаксиально оси трубопровода и производят техническое обслуживание участка трубопровода, такое как диагностика, ремонт, установка геодезического или навигационного оборудования, жестко связанного с трубопроводом, колонок для станций катодной защиты или другие виды технического обслуживания.

Способ реализуется при помощи устройства РДМ (ремонтно-диагностического модуля), представляющего собой разъемную оболочку, которая в сложенном виде, имеющем обтекаемую клинообразную форму, проталкивается через агрессивную среду до соприкосновения с трубой, и затем раскрывается и охватывает трубу перпендикулярно ее оси, образуя вокруг участка трубы снаружи замкнутую полость, герметично ограждая его со всех сторон от агрессивной среды. При этом оболочка жестко фиксируется на участке трубопровода и позволяет производить необходимые перемещения других конструктивных элементов РДМ, образуя единый технологический комплекс по обслуживанию участка трубопровода. После фиксации РДМ на трубе, в замкнутую полость по специальному каналу подают сжатый воздух или промывочную жидкость, вытесняющие агрессивную среду из полости через специальный обратный клапан, и промывают полость, после чего участок трубопровода становится доступным для манипуляций с ним. Затем вращением рабочего барабана, расположенного коаксиально оси трубопровода и кинематически соединенного с направляющими створок и приводом, производят операции по обслуживанию участка трубопровода.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.

Фиг. 1. Ремонтно-диагностический модуль (РДМ) до монтажа на трубопровод.

Фиг. 2. РДМ в процессе монтажа на трубопровод.

Фиг. 3. РДМ, смонтированный на трубопроводе.

Фиг. 4. РДМ, смонтированный на трубопроводе, вид сбоку.

Фиг. 5. Схема расположения деталей РДМ изнутри.

Дополнительные поясняющие чертежи:

Фиг. 6. Детали корпуса РДМ в разобранном виде в 3D.

Фиг. 7. Сборочные фрагменты узлов РДМ.

Фиг. 8. Кинематическая пара - ведущая шестерня и правый полубарабан

Фиг. 9. Кинематическая пара - ведущая шестерня и правый полубарабан, вид снаружи полубарабана.

Фиг. 10. Кинематическая пара - ведущая шестерня и правый полубарабан вид изнутри

Фиг. 11. РДМ - вид сбоку.

Фиг. 12. РДМ - вид сверху.

Данное устройство - РДМ (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5) предназначено для реализации способа технического обслуживания трубопроводов, расположенных на слабых обводненных и заболоченных территориях, а именно для локализации участка трубопровода 1 от окружающей среды и обеспечения возможность проведения на этом участке диагностических, ремонтных и других работ.

РДМ состоит из разъемной оболочки, состоящей, в свою очередь из левой створки 2 (см. Фиг. 1), разрезного рабочего барабана 3, состоящего из двух полубарабанов, ведущей шестерни 4, рычага привода ведущей шестерни 5, рукояти штока домкрата 6, трубчатого штока домкрата 7, домкрата 8, правой створки оболочки 9, обратного клапана 10.

Для обеспечения возможности проведения операций по обслуживанию участка трубопровода 1, разъемная оболочка имеет створки 2 и 9 корпуса, которые с внутренней стороны, снабжены направляющими 11 (Фиг. 5), имеющими форму полукольца, которые кинематически соединены с барабаном 3, выполненным в виде двух полуколец, имеющих пазы 12 с обеих сторон, сопряженные с направляющими створок 11. В корпусе рабочего барабана имеются отверстия 13, в которых размещаются инструменты и оборудование, необходимые для обслуживания участка трубопровода (диагностические приборы, их датчики, оборудование для ремонта или другое оборудование и инструменты), таким образом, рабочий барабан играет роль обоймы для их установки. (Фиг. 5). Два полукольца барабана имеют по наружному периметру зубцы, образующие зубчатую шестеренку 14, кинематически соединенную с ведущей шестерней 4, которая приводит во вращение весь рабочий барабан. Конструкция РДМ позволяет механизировать и автоматизировать операции по обслуживанию участка трубопровода, в частности производить непрерывное сканирование поверхности трубопровода по окружности.

РДМ работает следующим образом. Для монтажа РДМ на выбранном участке трубопровода 1, его располагают в вертикальной плоскости оси выбранного участка с сомкнутыми створками корпуса и проталкивают через среду, придерживая за шток 7, под действием его собственного веса или создавая нагрузку через шток на корпус.

Клинообразный корпус при движении раздвигает среду, доходит до трубопровода и упирается в него клином (Фиг. 1). После этого вращением трубчатого штока 7 за рукоять 6, при помощи домкрата 8 разводят створки 2 и 9 (Фиг. 2), до тех пор, пока обслуживаемый участок трубопровода не окажется в вырезах створок 2 и 9. Затем вращением рукояти 6 в обратную сторону смыкают створки 2 и 9, плотно охватывая участок трубопровода (Фиг. 3). При этом вокруг участка трубопровода образуется замкнутая герметичная полость, заполненная попавшей внутрь средой. Подавая через трубчатый шток 7 сжатый воздух или промывочную жидкость (на фигуре не показано), вытесняют из полости среду через обратный клапан 10 и очищают полость и детали, находящиеся внутри полости - ведущую шестерню, рабочий барабан с инструментами или оборудованием.

После того, как полость вокруг участка трубопровода будет очищена, приступают к манипуляциям с участком трубопровода. Для этого, поступательно вращая ведущую шестерню 4 с помощью рычага 5 с храповым механизмом (на фигуре не показан), приводят во вращение, через зубчатую шестеренку 14, рабочий барабан 3, который начинает вращаться вокруг трубопровода 1 по направляющим 11, расположенным концентрично оси трубопровода. При этом инструменты и оборудование, которые заранее размещены в отверстиях 13 корпуса рабочего барабана (на фигуре не показаны), начинают выполнять свои функции.

В отверстиях 13 рабочего барабана 3 могут быть размещены, например:

- микрокамера интроскопа с подсветкой, для визуального контроля участка трубопровода;

- резак для срезки изоляционного покрытия со стенки трубопровода;

- адгезиметр;

- твердомер, для определения твердости стали трубопровода;

- преобразователь толщиномера, для определения толщины стенки трубопровода;

- липкая полимерная лента, для противокоррозионной изоляции участка и т.д.

В зависимости от программы обслуживания участка трубопровода, форма рабочего барабана, количество отверстий в рабочем барабане, состав размещенных в них инструментов и оборудования могут меняться.

РДМ может применяться в слабых обводненных и заболоченных грунтах для диагностики, ремонта, установки геодезического или навигационного оборудования, жестко связанного с трубопроводом, колонок для станций катодной защиты и других целей.

Дополнительно, для наглядного и подробного представления сопряжения деталей РДМ, на Фиг. 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 изображены детали корпуса и сборочные фрагменты узлов РДМ в разобранном виде в 3D.

На фиг. 6 подробно обозначены следующие детали:

2 - левая створка оболочки

3 - рабочий барабан

4 - ведущая шестерня

9 - правая створка оболочки

11 - направляющая створки

12 - паз барабана

13 - отверстия барабана

14 - шестеренка барабана

15 - отверстие для ведущей шестерни в задней стенке створки 2.

Группа изобретений относится к области технического обслуживания трубопроводов, проложенных в слабых переувлажненных грунтах, болотах, агрессивных средах. Способ и устройство позволяют проводить ремонт, диагностику, другие виды технического обслуживания без разработки котлованов и экскавации агрессивной среды. Участок трубопровода снаружи ограждают разъемной оболочкой ремонтно-диагностического модуля (РДМ). РДМ представляет собой разъемную оболочку, которая в сложенном виде, имеющем обтекаемую клинообразную форму, проталкивается через агрессивную среду до соприкосновения с трубой. Затем оболочка раскрывается при помощи домкрата и охватывает трубу перпендикулярно ее оси, образуя вокруг участка трубы снаружи замкнутую полость, герметично ограждая его со всех сторон от агрессивной среды. Очищают трубопровод и оболочку изнутри образованной полости от попавшей при монтаже среды подачей в полость сжатого воздуха или промывочной жидкости, которые вытесняют попавшую среду. Затем приводят во вращение рабочий барабан оболочки, расположенный коаксиально оси трубопровода, и производят техническое обслуживание участка трубопровода. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ технического обслуживания трубопроводов, расположенных на слабых обводненных и заболоченных территориях, характеризующийся тем, что для обеспечения возможности проведения работ по техническому обслуживанию участка трубопровода, расположенного в болотах, обводненных грунтах и других агрессивных средах, его снаружи ограждают разъемной оболочкой ремонтно-диагностического модуля (РДМ), которую проталкивают через агрессивную среду и жестко фиксируют на трубопроводе, образуя вокруг обслуживаемого участка трубопровода герметичную замкнутую полость, отделяющую участок огражденного трубопровода от агрессивной среды, так же очищают трубопровод и оболочку изнутри образованной полости от попавшей при монтаже агрессивной среды подачей в полость сжатого воздуха или промывочной жидкости (при вязкой агрессивной среде), которые вытесняют агрессивную среду, после чего приводят во вращение рабочий барабан оболочки, расположенный коаксиально оси трубопровода, и производят техническое обслуживание участка трубопровода, такое как диагностика, ремонт, установка геодезического или навигационного оборудования, жестко связанного с трубопроводом, колонок для станций катодной защиты и другие виды технического обслуживания.

2. Ремонтно-диагностический модуль (РДМ), для использования в способе по п. 1, характеризующийся тем, что состоит из разъемной оболочки, имеющей две створки, на которых размещены разрезной рабочий барабан, состоящий из двух полубарабанов, ведущая шестерня, рычаг привода ведущей шестерни и обратный клапан, рукояти штока домкрата, трубчатого штока домкрата, домкрата, при этом обе створки с внутренней стороны снабжены направляющими, имеющими форму полукольца, которые кинематически соединены с рабочим барабаном, выполненным в виде двух полуколец, имеющих пазы с обеих сторон, сопряженные с направляющими створок, кроме того в корпусе рабочего барабана имеются отверстия, в которых размещаются диагностические приборы, их датчики, оборудование для ремонта или другое оборудование и инструменты.

3. Ремонтно-диагностический модуль (РДМ) по п. 2, отличающийся тем, что его створки выполнены с обратным клапаном, обеспечивающим эвакуацию жидкости или газа, находящегося в полости РДМ, наружу и не допущение попадания среды снаружи РДМ внутрь его полости.

4. Ремонтно-диагностический модуль (РДМ) по п. 2, отличающийся тем, что шток домкрата выполнен полым для подачи внутрь РДМ жидкости или газа, способных обеспечить процесс очистки полости, создавая условия для технического обслуживания или ремонта участка трубопровода.

5. Ремонтно-диагностический модуль (РДМ) по п. 2, отличающийся тем, что снабжен ведущей шестерней с рычагом привода ведущей шестерни и рукоятью штока домкрата.