способ установки длинной трубы

Формула изобретения

Способ установки длинной трубы, заключающийся в введении переднего конца устанавливаемой трубы в изношенную трубу, создании в межтрубном пространстве герметичной полости, закачивании воздуха (газа) под давлением в герметичную полость для перемещения устанавливаемой трубы внутри изношенной трубы, размещении на переднем конце устанавливаемой трубы поршня и присоединении к заднему концу изношенной трубы разъемного фланца с закрепленным в нем уплотнением, отличающийся тем, что перемещение укладываемой трубы осуществляют периодически закачиванием воздуха в герметичные полости, ограниченные каждая поршнем и уплотнением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту нефти и газа.

Капитальный ремонт нефте- и газопроводных труб осуществляют разными способами. Известен способ проведения капитального ремонта трубопровода, при котором раскапывают траншею на участке изношенной трубы, извлекают ее и заменяют новой трубой [Г.Ф.Егерман и др. Ремонт магистральных газопроводов. М.: Недра, 1973, стр. 107].

Такой способ обходится дороже, чем строительство нового участка трубопровода, так как кроме работ, связанных с установкой новой трубы, включает работы по извлечению изношенной трубы. При этом земляные работы составляют значительную часть всех работ.

Известен рассмотренный в качестве прототипа способ ремонта трубопровода, включающий укладку новой трубы внутри изношенной части трубопровода.

Новую трубу заглушают с переднего и заднего концов, вводят в изношенную трубу. Движущую силу для перемещения устанавливаемой трубы создают внутренним давлением воздуха на переднюю ее заглушку [Патент на изобретение № 2195598. г. Москва, 27 декабря 2002].

Недостатком такого способа является ограниченная длина устанавливаемой трубы, так как движущая сила создается здесь давлением воздуха (газа) только на одни поршень. Увеличение движущей силы путем увеличения давления воздуха (газа) ограничена прочностью изношенной трубы.

Задача изобретения - создание способа капитального ремонта отслужившей срок магистральной нефте- и газопроводной трубы путем установки внутри нее новой длинной трубы, создания при этом для ее перемещения весьма большего усилия при условии значительного сокращения работ для установки новой трубы и земляных работ.

Это достигается предлагаемым способом установки длинной трубы внутри изношенной нефте- и газопроводной трубы.

На фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5 показано устройство и реализация предлагаемого способа установки длинной трубы.

Устройство (фиг.1) содержит поршень 1, закрепленный на переднем конце устанавливаемой трубы 2, разъемный фланец 3, присоединенный к заднему концу изношенной трубы 5. На разъемном фланце 3 закреплено уплотнение 4, разъемный фланец 6 соединяет промежуточные концы изношенной трубы. Для подачи воздуха (газа) предназначены патрубки 8 и 9.

При установке трубы 2 в исходное положение для перемещения в трубе 5 используют трубоукладчик 7 и столы 10 и 11.

Способ установки длинной трубы новой внутри изношенной трубы осуществляется следующим образом.

На трассе изношенной трубы 5 (фиг.1) раскапывают котлован 12 и колодцы 13 и 14. Котлован 12 расположен в начале изношенной трубы, колодец 14 в ее конце, а колодец 13 занимает промежуточное среднее положение относительно изношенной трубы 5. Участки изношенной трубы 5, расположенные в котловане 12 и колодцах 13 и 14, удаляют.

Подготовленную к установке новую трубу 2 при помощи трубоукладчика 7 располагают на столах 10 и 11. На переднем конце новой трубы 2 закрепляют поршень 1 (фиг.1), разъемный фланец 3 с уплотнением 4 устанавливают на поршне 1 и трубе 2 и присоединяют его к изношенной трубе 5. Концы изношенной трубы 5, расположенные в колодце 13, соединяют разъемным фланцем 6, закрепляя его на концах трубы 5. К разъемным фланцам 3 и 6 присоединяют соответственно патрубки 8 и 9.

По патрубку 8 подают воздух (газ) под давлением до начала и продолжения движения трубы 2 под действием давления воздуха (газа) на поршень 1, закрепленный на трубе 2. Давление воздуха (газа) сбрасывают при достижении поршнем 1 с трубой 2 положения у переднего по ходу движения конца разъемного фланца 6 (фиг.2 ), а поршень 1 и устанавливаемая труба 2 останавливаются.

Затем подготавливается следующий этап перемещения трубы (фиг.3). Разъемный фланец 3 снимают и на трубе 2 устанавливают поршень 16, а затем разъемный фланец 3 с уплотнением 4 возвращают в исходное положение. Одновременно снимают разъемный фланец 6 и устанавливают в нем уплотнение 15 и возвращают его на прежнее место, скрепляя с изношенной трубой 5. В результате новая труба 2 подготовлена к следующему перемещению.

Через патрубок 8 подают воздух (газ) в полость межтрубного пространства, ограниченную уплотнителем 4 и поршнем 16, и одновременно через патрубок 9 подают воздух (газ) в полость межтрубного пространства, ограниченную поршнем 1 и уплотнением 15 (фиг.3). Этим создают давление на поршни 1 и 16, приводя в движение трубу 2 и поддерживая его до выхода поршня 1 в колодец 14 и до перемещения поршня 16 в разъемный фланец 6 (фиг.4), давление воздуха сбрасывают.

Этим заканчивается перемещение новой трубы. Для окончательной установки новой трубы удаляют разъемные фланцы 3 и 6 (фиг.4) с закрепленными в них соответственно уплотнениями 4 и 15 и удаляют поршни 1 и 16. Концы установленной трубы 2 (фиг.5), выходящие в колодец 14 и котлован 12, соединяют переходными трубами 17 и 18 с концами 19 и 20 работоспособной трубы 2. Котлован и колодцы закапывают, ремонт окончен.

В рассмотренном случае реализации способа установки длинной трубы показаны условия использования двух колодцев (13 и 14) и двух поршней 1 и 16, определяющих силу перемещения устанавливаемой новой трубы, которую здесь создают давлением воздуха (газа) на два поршня. Это ограничивает длину устанавливаемой трубы. Для общего случая установки более длинной трубы сила сопротивления перемещению трубы возрастает. Это определяет необходимость увеличения движущей силы, а следовательно, увеличения и числа поршней и колодцев при принятом давлении воздуха (газа).

Установим зависимость, определяющую число поршней и колодцев от длины перемещаемой трубы. Сила сопротивления перемещению трубы Q_c определяется выражением

Здесь

L - длина устанавливаемой трубы (длина изношенной трубы);

g₁ - вес единицы длины устанавливаемой трубы;

f_пр - приведенный коэффициент трения скольжения перемещаемой трубы по внутренней поверхности изношенной трубы.

Движущая сила перемещения трубы определяется давлением воздуха (газа) на поршни.

Здесь

n - число колодцев (поршней);

р - давление воздуха (газа) в межтрубной полости (давление на поршень);

D_н - наружный диаметр изношенной трубы,

d _н - наружный диаметр устанавливаемой трубы,

- толщина стенки изношенной трубы.

Длина участка изношенной трубы, подлежащей капитальному ремонту, определяет длину L новой трубы, которую в процессе ремонта перемещают, используя поршни, устанавливаемые на новой трубе в колодцах. Число колодцев (поршней) из условия равенства сил движущей и сопротивления, приложенных к перемещаемой трубе с постоянной скоростью, будет:

Для примера рассмотрим установку новой трубы при условиях: L=10⁴ м, D_н=1420 мм, =20 мм, d_н=1220 мм, f_пp=0,05,

Используя размерность т и м, получим

Следовательно, необходимо использовать 11 поршней и 11 колодцев.

Тяговое усилие для перемещения трубы длиной в 10 км составит 350 т.

Земляные работы на длине 10 км при раскапывании колодцев длиной каждого в 3...4 м и одного котлована длиной 50...60 м составят около 100 м, то есть не более 1% от длины трассы, в которой расположена изношенная труба, расстояние между колодцами будет около 1 км. Этим будут определяться малые земляные работы при капитальном ремонте нефте- и газопроводов, малый расход энергии и эффективность предлагаемого способа установки длинной трубы.