устройство для восстановления разрушенных глубинных трубопроводов

Формула изобретения

Устройство для восстановления разрушенных глубинных трубопроводов состоит из стыковочного аппарата, части нового трубопровода, стабилизаторов; стыковочный аппарат состоит из штанги с прикрепленными четырьмя хомутами, первый хомут шарнирно прикреплен к концу штанги и разворачивается на 90°, а хомуты второй, третий и четвертый прикреплены к штанге жестко, сваркой, первый и второй хомуты прикрепляют устройство к обрезанной трубе, а третий и четвертый являются направляющими втулками для части нового трубопровода, часть нового трубопровода вилкой сочленяется с передвижной гайкой механизма передвижения, через систему: вилка-гайка, гайка-винт, винт - коническая пара, на резьбовой хвостовик вала конической шестерни навернута приводная гайка, закрепленная штифтом; часть нового трубопровода состоит из отрезка трубы, соединительной муфты, фланца, вилки, проушин, к фланцу прикреплена задвижка - готовое изделие, к задвижке прикреплен наконечник гибкого трубопровода; стабилизатор в виде колокола с центральной трубой, одевается на канат лебедки судового крана.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится преимущественно к ремонту трубопроводов для подводной добычи углеводородов. Предназначено для прикрепления нового трубопровода к оставшейся части разрушенного трубопровода. Может быть использовано для восстановления трубопровода после аварии нефтяной платформы, подобно происшедшей в Мексиканском заливе в апреле 2010 года. Может войти в фонды технических средств нефтяных компаний, МЧС.

Катастрофа нефтяной платформы компании BP в Мексиканском заливе показала, что устройств быстрого устранения вытекания нефти из разрушенного трубопровода, а тем более восстановления трубопроводов, на большой глубине не существует. С апреля по август 2010 г. инженеры компании предпринимали попытки прекратить вытекание нефти в Мексиканский залив. Был изготовлен железобетонный купол, которым был накрыт наиболее поврежденный участок трубы, и по гибкому трубопроводу нефть откачивалась в танкер, при такой схеме, в куполе скопился конденсат, который закрыл отверстие в трубопроводе, и нефть снова потекла в океан. После этого труба была обрезана перед первым участком разрушения, и в трубу был закачан цементирующий раствор. Возросшим пластовым давлением раствор был выдавлен из трубы. После этого, фонтанирующая труба была накрыта куполом, с искусственным подогревом, что прекратило образование конденсата. Через гибкий трубопровод нефть перекачивалась в танкер, при этом часть нефти из купола уходила во внешнюю среду. С самого начала, когда начались попытки прекратить попадания нефти во внешнюю среду, было начато бурение наклонной скважины к месту вхождения в нефтеносный слой скважины разрушенного нефтепровода. В августе 2010 года через пробуренную скважину был закачан цементирующий раствор, вытекание нефти прекратилось. При установке куполов, обрезке трубы использовались роботы-манипуляторы. Информация о создаваемых устройствах и попытках заглушить трубу получена из публикаций в Интернете. Вышеперечисленные устройства аналогами предлагаемого мною устройства, с моей точки зрения, не являются. Аналоги предлагаемого устройства мне неизвестны.

Техническим результатом является уменьшение трудозатрат, простота в изготовлении и создание временного трубопровода с непрерывной подачей нефти в приемное устройство танкера.

Устройство для восстановления разрушенных глубинных трубопроводов состоит из стыковочного аппарата, несущего часть нового трубопровода с прикрепленной к нему задвижкой с дистанционным управлением или управляемой подводным роботом-манипулятором, стабилизаторов. К задвижке прикрепляется наконечник гибкого трубопровода, второй конец которого присоединяется к распределительному устройству нефтеналивного судна. Канаты судовых кранов проходят через стабилизаторы, в виде воздушных колоколов с центральной трубой, и прикрепляются к стропам. Строп с двумя ветвями, штырями разового использования прикрепляется к части нового трубопровода, а с одной ветвью штатным штырем прикрепляется к стыковочному аппарату. Подводное положение стабилизаторов фиксируется креплением на канатах тросовых зажимов. Подвод устройства, к месту стыкования, производится судовыми кранами и компрессорной установкой на судне, а прикрепление и манипуляции при стыковке части нового трубопровода к обрезанной трубе производятся подводными роботами-манипуляторами. Стабилизатор одевается на канат лебедки судового крана. Возможен вариант, при котором используется строп с тремя ветвями. Строп с двумя ветвями, штырями разового использования прикрепляется к части нового трубопровода, а третьей ветвью, штатным штырем прикрепляется к стыковочному аппарату. Конечный результат однозначен при обоих вариантах.

Фиг.1, 2, 3 - стыковочный аппарат 1, состоящий из штанги с прикрепленными четырьмя хомутами;

фиг.4 - первый хомут шарнирно прикреплен к концу штанги и разворачивается на 90 градусов;

фиг.5, 6, 7 - хомуты второй, третий, четвертый прикреплены к штанге жестко, сваркой. Хомуты первый и второй прикрепляют устройство к обрезанной трубе, а третий и четвертый являются направляющими втулками для части нового трубопровода 2, состоящего из отрезка трубы, соединительной муфты, фланца для крепления задвижки, вилки для сочленения с гайкой механизма передвижения, наконечника для крепления гибкого трубопровода, проушин для крепления стропов, вилки для сочленения с передвижной гайкой механизма передвижения. Задвижка - готовое изделие. Для точного стыкования, расточка хомутов производится совместно, с одной установки, посадка первого и второго хомута - плотная, а третьего и четвертого - широкоходовая;

фиг.8 - механизм передвижения части нового трубопровода 2;

фиг.9 - сочленение передвижной гайки 13 пазами, входящими в вилку 14, приваренную к трубе части нового трубопровода;

фиг.10 - комбинированные винты 15 ввернуты в муфту;

фиг.11 - положение элементов устройства перед прикреплением первого хомута;

фиг.12 - положение после прикрепления первого хомута и положение при надвигании на трубу второго хомута;

фиг.13 - положение после прикрепления второго хомута и положение после надвигания соединительной муфты на обрезанную трубу;

фиг.14 - положение после предварительного закрепления муфты на трубе, раскрытия хомутов и отвода стыковочного аппарата, приварки муфты, при раскрытых задвижках, после приварки соединительной муфты к стыкуемой трубе, нижняя задвижка включается в работу;

фиг.15 - второй вариант закрепления - на муфту надевается бетонная муфта с наполнителем из свинца.

Перед тем, как приступить к использованию устройства, подготавливается место установки, то есть снимается изоляция, очищается труба и измеряется наружный диаметр. На судне устройство подготавливается к опусканию к месту стыковки. Первый хомут раскрывается и разворачивается в горизонтальное положение. Раскрываются первый и второй хомуты, то есть подготавливаются к прикреплению. На скрепляющую гайку второго хомута плотно насаживается торцовый ключ с удлиненным хвостовиком и нулевой плавучестью. Второй, такой же ключ, насаживается на хвостовик механизма передвижения части нового трубопровода. Часть нового трубопровода, в сборе с гибким трубопроводом, второй конец которого соединен с приемным устройством танкера, укладывается в третий и четвертый хомуты, при этом вилка 14, приваренная к трубе части нового трубопровода, входит в пазы передвижной гайки 13. Задвижка открывается. Хомуты третий и четвертый закрываются и скрепляются гайками 7 откидных винтов 6 на осях 5. Через систему механизма передвижения: вилка 14 - гайка 13, гайка 13 - винт 12 с правой резьбой, винт 12 - коническую пару колесо 11 - шестерня 10, посредством вращения приводной гайки 9, навернутой на резьбовой хвостовик вала конической шестерни и закрепленной штифтом 8, по часовой стрелке, передвигается часть нового трубопровода в исходное положение. Канаты двух подъемных кранов пропускаются через стабилизаторы, далее канаты продеваются в строповые подвески и закрепляются канатными зажимами. Одинарный строп посредством штатного штыря прикрепляется к стыковочному аппарату, а двойной строп штырями разового использования - к части нового трубопровода. При открытой задвижке временного гибкого трубопровода и закрытых трубопроводах подачи воздуха в стабилизаторы, стыковочное устройство с закрепленной в нем частью нового трубопровода опускается к месту стыковки. На канатах устанавливаются тросовые зажимы. Из стабилизаторов стравливается воздух и при вертикальном приближении, отрегулировав количество воздуха в стабилизаторах и гибком трубопроводе, система приводится в состояние нулевой плавучести, при этом снимается натяжение канатов между лебедками и стабилизаторами. Обрезается разрушенный нефтепровод в подготовленном месте, обрезки убираются в сторону. При помощи робота-манипулятора устройство прижимается к обрезанной трубе таким образом, чтобы торец оказался вровень с верхней точкой контрольного стержня, что обеспечивает максимальный зазор между торцом трубы и муфтой, в исходном положении. Производится закрытие и сжатие хомута гайковертом посредством гаек 7 откидных винтов 6, закрепленного на осях 5. Отбрасывается контрольный стержень, чтобы не попал в пространство между трубой и вторым хомутом. Стравливается воздух из стабилизатора, соединенного с новым трубопроводом, и закачивается в стабилизатор стыкового устройства, сохраняется нулевая плавучесть системы и снимается нагрузка со стропового устройства новой трубы. Стержни разового использования выдергиваются из проушин, и стабилизатор со стропом поднимается наверх. Стравливается воздух из стабилизатора стыковочного устройства, и закачивается воздух в гибкий трубопровод, при открытой нижней и закрытой верхней задвижке, сохраняется нулевая плавучесть системы. При помощи робота-манипулятора устройство медленно разворачивается в вертикальное положение, и при надвигании на струю нефти открывается верхняя задвижка. При вытеснении воздуха система приобретает минусовую плавучесть, и под действием смещенного центра тяжести устройство вторым раскрытым хомутом прижимается к трубе. Производится закрытие и сжатие второго хомута гайковертом. Вращением приводной гайки 9 механизма передвижения, против часовой стрелки, через систему: коническая пара шестерня 10 - колесо 11, винт 12 - гайка 13, гайка 13 - вилка 14; соединительная муфта нового трубопровода надвигается на обрезанную трубу и уплотнительным кольцом прижимается к торцу трубы. Через образованную временную трубопроводную систему, постоянно открытые задвижки, нефть из скважины поступает в приемное устройство танкера. Производится предварительное крепление муфты к трубе. Через комбинированные винты 15, ввернутые в муфту по периметру, посредством ударного инструмента, кернеры 16 вдавливаются в поверхность трубы и прижимаются комбинированными винтами 15. Посредством стравливания воздуха системе стабилизатор - стыковочное устройство придается нулевая плавучесть. Раскрываются хомуты: четвертый, третий и второй. Отодвигается верхняя часть устройства от трубы и гайка 13 выходит из вилки 14. После этого раскрывается первый хомут, устройство вместе со стабилизатором выводятся на поверхность. Муфта приваривается к трубе, образуя соединение, равнопрочное резьбовому соединению буровых труб этого калибра. Вторым вариантом закрепления может быть бетонная муфта, с наполнителем из свинца, поверх соединительной муфты. После окончательного закрепления включается в эксплуатацию нижняя задвижка. Новая платформа с подводной структурой присоединяется к части нового трубопровода.