ИНСТРУМЕНТ ОЧИСТКИ ОКОНЕЧНЫХ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ВТУЛОК ТРУБОПРОВОДА С ИНТЕГРИРОВАННОЙ КАМЕРОЙ ОСМОТРА Российский патент 2024 года по МПК E21B43/02 B08B1/30 F16L1/26 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к системам подводного соединения трубопроводов для проведения операций очистки оконечных соединительных втулок системы соединения трубопроводов, и может использоваться в качестве инструмента очистки оконечных соединительных втулок трубопроводов, например, совместно с рамой сопряжения для продольного перемещения сменного инструмента (патент RU 2780994 С1, опубл. 04.10.2022).

Оконечные соединительные втулки являются точкой подключения трубопроводной части элементов оборудования систем подводной добычи (далее - СПД). Подводные процедуры по присоединению (которое включает и очистку) втулок трубопроводов являются длительными, дорогостоящими мероприятиями с высокой степенью ответственности для техники, выполняемыми в рамках обустройства подводных месторождений, что влечет за собой использование значительных ресурсов персонала и морской техники в условиях открытого моря. Подводные операции по подсоединению втулок трубопроводов включают в себя последовательность следующих операций, выполняемых с помощью набора специализированных инструментов:

- установка и монтаж на дне единиц оборудования СПД, в состав которых входят трубопроводы с интегрированными оконечными соединительными втулками;

- позиционирование оконечных соединительных втулок трубопроводов;

- снятие консервационных заглушек и при необходимости сменных уплотнительных элементов с оконечных соединительных втулок трубопроводов;

- подводная очистка оконечных соединительных втулок трубопроводов;

- осмотр уплотнительных зон оконечных соединительных втулок трубопроводов после очистки;

- установка сменных уплотнительных элементов в оконечные соединительные втулки трубопроводов;

- стягивание оконечных соединительных втулок трубопроводов;

- обжатие стянутых оконечных соединительных втулок трубопроводов замковыми устройствами для достижения герметичного соединения и обеспечения работоспособности на срок эксплуатации трубопровода.

Проведение подводных работ осуществляется при помощи телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (далее - ТНПА) и является особо ответственной операцией. Для проведения каждого вида работ используются специализированные инструменты, разработанные для конкретного вида подводно-технических работ, которые требуют проведения визуального контроля и осмотра процесса и/или результатов проведения этих работ. Осмотр выполняется оператором ТНПА после проведения работ и занимает продолжительное время. Время, затрачиваемое на осмотр оператором, увеличивает эксплуатационные издержки проводимых операций.

Для оперативного выявления областей, требующих очистки, во время выполнения операций по подводному обслуживанию и контролю уплотнительных зон применяются инструменты осмотра оконечных соединительных втулок трубопровода для сокращения общего времени, отведенного на проведение операций.

Существующие решения в системах подводного соединения трубопроводов для проведения осмотра и фиксации результатов операции, где в перечень штатных инструментов включен инструмент осмотра оконечных соединительных втулок трубопровода, предполагают реализацию двумя способами:

- использование независимой камеры;

- использование интегрированной камеры.

Из существующего уровня техники известна камера для подводных аппаратов, раскрытая в патенте PL 069514 Y1 (опубл. 16.01.2017). Камера используется при проведении подводно-технических операций с применением манипулятора телескопического необитаемого подводного аппарата (ТНПА) как самостоятельного инструмента осмотра.

Недостатками этого устройства являются:

- необходимость размещения инструмента в подводной корзине инструмента, что существенно увеличивает время, требуемое для проведения операций по подводному обслуживанию и контролю уплотнительных зон оконечных соединительных втулок трубопроводов;

- необходимость разработки интерфейса взаимодействия по ISO 13628-8 с инструментом ТНПА для захвата камеры манипулятором и проведения осмотра уплотнительной поверхности.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство очистки поверхности трубопроводов в глубоководной среде (патент CN 113714173 В «Surface cleaning method and device for inner wall attachments of culver in deep water environment», опубл. 30.11.2021).

Устройство содержит подводную камеру осмотра, совмещенную с подсветкой и датчиками, расположенную на поворотной платформе блока управления. Осмотр очищаемых головкой очистки поверхностей осуществляется за счет поворота платформы, для чего подъемная платформа может вращаться на 360 градусов, и подъема. По завершении осмотра головка очистки возвращается в исходное положение для проведения сервисных операций.

Недостатками этого устройства являются:

- расположение камеры осмотра на подъемной платформе блока управления увеличивает время, необходимое для подготовки и проведения осмотра внутренних поверхностей за счет приведения камеры в положение для осмотра и возврат в исходное положение;

- большое количество подвижных механизмов инструмента, что влечет за собой усложнение обслуживания и удорожание эксплуатации изделия.

Задачей изобретения является ускорение проведения сервисных операций очистки систем соединения оборудования СПД.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в сокращении времени проведения и количества операций, выполняемых оператором ТНПА при диагностике и контроле результата при очистке за счет упрощения процесса осмотра уплотнительных поверхностей втулок видеокамерой путем ее интеграции в инструмент очистки.

Основное отличие предлагаемого изобретения от аналогов заключается в соосной интеграции камеры осмотра с диском очистки инструмента (аналог головки очистки из патента CN 113714173 В) и неподвижной фиксации камеры на инструменте очистки, при этом сам осмотр осуществляется без дополнительных манипуляций с инструментом очистки в процессе проведения сервисных операций, что позволяет ускорить проведение сервисных операций.

Решение технической задачи заключается в том, что в инструменте очистки оконечных соединительных втулок трубопровода с интегрированной камерой осмотра, содержащем раму с установленными на ней электрическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом, диском очистки оконечных соединительных втулок с возможностью вращательного движения, неподвижно установленным гидромотором и камерой осмотра, согласно изобретению, камера осмотра располагается соосно диску очистки оконечных соединительных втулок и соединена кабелем с электрическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом, при этом камера осмотра опирается на направляющую диска очистки оконечных соединительных втулок с одной стороны, а с другой стороны на конструктивные элементы рамы при помощи системы подвеса, которая позволяет неподвижно зафиксировать камеру осмотра при работе диска очистки.

Вращение диска очистки обеспечивается за счет передачи вращательного движения от гидромотора при помощи зубчатой передачи, состоящей из двух зубчатых колес. Рама инструмента очистки втулок служит для размещения составных частей инструмента и взаимодействия с ТНПА про помощи интерфейса по ISO 13628-8.

Инструмент очистки оконечных соединительных втулок трубопровода с интегрированной камерой осмотра содержит раму с установленными на ней электрическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом, диском очистки оконечных соединительных втулок с возможностью вращательного движения, неподвижно установленным гидромотором и камерой осмотра, опирающейся на конструктивные элементы рамы при помощи системы подвеса с одной стороны и направляющую диска очистки оконечных соединительных втулок с другой, согласно изобретению, камера осмотра соединена кабелем с электрическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом и располагается соосно диску очистки оконечных соединительных втулок, при этом камера осмотра застопорена от вращения при работе диска очистки с помощью системы подвеса.

На фиг.1 изображен общий вид инструмента очистки оконечных соединительных втулок трубопровода с интегрированной камерой осмотра.

Интеграция камеры для осмотра втулок производится с инструментом очистки оконечных соединительных втулок.

Камера для осмотра оконечных соединительных втулок 1 с оптимальными техническими характеристиками (светочувствительность, фокусное расстояние, наличие подсветки и тому подобное) размещается на раме 2 соосно с диском очистки оконечных соединительных втулок 3 при помощи системы подвеса и фиксации, обеспечивая оптимальный угол обзора на уплотнительную зону оконечной втулки трубопровода (фиг.1).

Система подвеса и фиксации камеры в инструменте очистки оконечных соединительных втулок приведена на фиг.2 и состоит из следующих компонентов:

- направляющей диска очистки оконечных соединительных втулок 4;

- защитной мембраны 5;

- упора камеры 6;

- не менее четырех установочных винтов 7;

- прокладка системы подвеса 8;

- подшипника 9;

- вкладыша 10.

Направляющая 4 жестко стянута (например, с помощью винтового соединения) с диском очистки втулок 3 и зажата между направляющими 11 рамы и упорами диска очистки 12, для ограничения возвратно-поступательного движения диска очистки втулок. Для предотвращения заклинивания диска очистки втулок 3 предусмотрены прокладки рамы 13, установленные в радиальные проточки упоров 12. Монтаж защитной мембраны 5 осуществляется в момент установки направляющей 4 на диск очистки втулок 3. Мембрана 5 защищает объектив камеры 1 от повреждений и попаданию мусора при эксплуатации изделия (фиг.2).

На внешнюю поверхность гильзы направляющей 4 устанавливается подшипник 9 для обеспечения вращательного движения диска очистки втулок 3. Видеокамера 1 располагается в гильзе направляющей 4 с установленной прокладкой системы подвеса 8. Прокладка 8 предохраняет видеокамеру 1 от контакта с направляющей 4 и заклинивания диска очистки 3 при работе. Упор 6 диска очистки устанавливается на основание 14 при помощи резьбового соединения и ограничивает движение видеокамеры 1 (фиг.2).

Стопорение видеокамеры 1 осуществляется при помощи вкладыша 10, упирающегося в бурт упора 6 и установочных винтов 7, устанавливаемых в направляющие отверстия на цилиндрической поверхности упора 6. Во вкладыше 10 выполнены резьбовые отверстия на цилиндрической поверхности, предназначенные для монтажа установочных винтов. Дополнительное стопорение производится за счет шестигранной формы центрального выреза вкладыша. Резьбовые отверстия располагаются перпендикулярно граням центрального шестигранного выреза.

Вращательное движение на диск очистки втулок 3 подается от гидромотора 15 через пару зубчатых колес 16 и 17, передаточное число зубчатой передачи U=1. Зубчатое колесо 16 жестко соединено с направляющей 4 резьбовым соединением, колесо 17 при помощи шпоночного соединения устанавливается на выходной вал гидромотора 15. Сквозь упор 6 протянут кабель 18 подводного исполнения к электрическому разъему (розетке) соединения с ТНПА 19, установленной на панель 20. Панель 20 жестко стянута (например, с помощью винтового соединения) с рамой 2.

При проведении сервисных операций систем соединения оборудования СПД с применением предлагаемого изобретения ТНПА, который проводит работы, подключает предлагаемое устройство к собственной телеметрической системе через розетку разъемного подводного соединения (электрический разъем) 19, соединенную кабелем 18 с видеокамерой 1, обеспечивая таким образом устойчивый канал передачи данных для оператора ТНПА и электропитания для камеры, соответственно. Перед началом процедуры очистки оператор оценивает по данным получаемой от видеокамеры 1 телеметрии степень загрязнения и расположение загрязнений уплотнительных зон соединительной втулки.

Инструмент очистки устанавливается в раму сопряжения и переводится в рабочее положение. Гидромотор 15 приводит в движение диск очистки втулок 3 посредством передачи вращательного движение парой зубчатых колес 16 и 17. При вращении диска очистки втулок 3 прокладки 8 и 12 защищают диск очистки 3 от заклинивания, подшипник 9 обеспечивает плавность вращения. Застопоренная в упоре 6 видеокамера 1 продолжает передавать данные телеметрии в процессе проведения операции.

По завершении цикла очистки инструмент возвращается на исходную позицию. Оператор ТНПА оценивает успешность проведенной операции на основании получаемой от видеокамеры телеметрии. При необходимости операция проводится повторно. По завершении очистки инструмент очистки удаляется из рамы сопряжения, производится отключение инструмента от телеметрической системы ТНПА.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Инструмент очистки оконечных соединительных втулок трубопровода с интегрированной камерой осмотра содержит раму с установленными на ней электрическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом (ТНПА), диском очистки оконечных соединительных втулок с возможностью вращательного движения, неподвижно установленным гидромотором и камерой осмотра. Камера осмотра располагается соосно диску очистки оконечных соединительных втулок и соединена кабелем с электрическим разъемом для соединения с ТНПА. Камера осмотра опирается на направляющую диска очистки оконечных соединительных втулок с одной стороны, а с другой стороны на конструктивные элементы рамы при помощи системы подвеса, которая позволяет неподвижно зафиксировать камеру осмотра при работе диска очистки. Обеспечивается сокращение времени проведения и количества операций, выполняемых оператором ТНПА при диагностике и контроле результата при очистке оконечных соединительных втулок трубопровода. 2 ил.

Инструмент очистки оконечных соединительных втулок трубопровода с интегрированной камерой осмотра, содержащий раму с установленными на ней электрическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом, диском очистки оконечных соединительных втулок с возможностью вращательного движения, неподвижно установленным гидромотором и камерой осмотра, отличающийся тем, что камера осмотра располагается соосно диску очистки оконечных соединительных втулок и соединена кабелем с электрическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом, при этом камера осмотра опирается на направляющую диска очистки оконечных соединительных втулок с одной стороны, а с другой стороны на конструктивные элементы рамы при помощи системы подвеса, которая позволяет неподвижно зафиксировать камеру осмотра при работе диска очистки.