герметизатор полости магистрального трубопровода

Формула изобретения

Герметизатор полости магистрального трубопровода, содержащий корпус, в котором расположены блок уплотнения с блоком подачи сжатого воздуха (инертного газа) в блок уплотнения от внешнего источника давления, блок управления герметизацией и разгерметизацией для перевода герметизатора в транспортное положение, отличающийся тем, что блок уплотнения выполнен в виде тороидальной армированной оболочки с внутренней нерастяжимой кордовой оплеткой, а корпус герметизатора выполнен разрезным из нескольких жестких и специализированных по своему функциональному назначению цилиндрических секций, которые соединены между собой эластичными вставками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики, конкретнее к герметизаторам полости магистрального трубопровода.

Оно может быть использовано для тампонирования магистральных нефте-, газо- и технологических трубопроводов при ремонтных работах для устранения аварий с исключением микротечи продукта, транспортируемого по магистральному трубопроводу.

Известен герметизатор для временного перекрытия внутренней полости трубопровода для проведения ремонтно-восстановительных работ ПЗУ - пневматическое запирающее устройство [1], принятое нами в качестве аналога.

ПЗУ представляет собой замкнутую оболочку цилиндрической формы с плоскими днищами и состоит из герметизирующей камеры, резинокордового каркаса и внешнего защитного слоя. Для подсоединения ПЗУ к источнику сжатого воздуха: (инертного газа), их герметизация и приведение в рабочее состояние используется пневмораспределитель и клапан выносной со штуцером вентиля или клапан вентиля.

Основным недостатком аналога является непродолжительность непрерывной работы ПЗУ в контакте с продуктом, например нефтью, трубопровода - не более 24 часов, практическая его неуправляемость и малое максимальное допустимое давление на прочность - 0,375 МПа.

В значительной степени перечисленные недостатки устранены в устройстве для герметизации полости магистрального трубопровода [2] типа «Кайман», принятом нами в качестве прототипа, основные элементы которого изображены на фиг.1. Оно состоит из корпуса с герметизируещей оболочкой (1), двух направляющих опор (2) с центрирующими эластичными элементами (3), бамбера (4), пружины (5) и рукава низкого давления (6).

С помощью устройства «Кайман» производят временное перекрытие внутренней полости трубопровода при ремонтно-восстановительных работах, выполняемого методом вырезки «катушки» или участка нефтепровода с дефектом на линейной части магистральных нефтепроводов.

Загрузка герметизатора, взятого в качестве прототипа, осуществляется через открытый конец трубопровода, образовавшийся после вырезки катушки или дефектного участка нефтепровода [2].

Устройство предназначено для: герметизации внутренней полости нефтепровода за счет подачи сжатого воздуха (инертного газа) в герметизирующую оболочку от внешнего источника; удержания статического давления нефти и горючих газов в период проведения ремонтно-восстановительных работ; перевода в транспортное положение с разгерметизацией внутренней полости нефтепровода за счет стравливания воздуха из оболочки и транспортирование по нефтепроводу до камеры приема под воздействием рабочего давления нефти в нефтепроводе; приема и выгрузки герметизатора через штатные камеры приема очистных устройств, установленные на нефтепроводе; повторного использования герметизатора после проверки технического состояния его составных частей; очистки трубопровода при движении герметизатора к камере приема очистных устройств.

Технические характеристики устройства, например, типа «Кайман-1000» следующие:

- максимальное удерживающее статическое давление рабочей среды в нефтепроводе (при контакте оболочки герметизатора с зачищенной поверхностью трубы) - 0,3 МПа;

- рабочее давление сжатого воздуха (инертного газа) внутри герметизирующей оболочки - не более 2,0 МПа;

- гарантированное время рабочего цикла по перекрытию внутренней полости нефтепровода - не менее 48 ч;

- максимальное суммарное расстояние перемещения герметизатора внутри трубопровода в транспортном состоянии - не менее 1000 м;

- допустимое искажение внутреннего диаметра трубы нефтепровода, не влияющее на перемещение герметизатора - не более 20%;

- назначенный срок службы при отсутствии повреждений после хранения или транспортировки по нефтепроводу - не менее 10 рабочих циклов;

- объем внутренней полости упругого элемента при Р=2,0 МПа - 160 л;

- рабочий диапазон температур окружающей среды - от -30 до +40°С.

Недостатком герметизатора полости магистрального трубопровода, принятого в качестве прототипа, является возможность снижения эффекта герметизации блоком уплотнения из маслостойкой резины или других эластиков с уплотнительными кольцами из-за низкой степени управляемости и адаптивности герметизатора к конкретным условиям и внутренним параметрам магистрального трубопровода, а также ограниченная ремонтопригодность его основных функциональных частей из-за необходимости полной разборки устройства, размещенного в едином корпусе.

Целью заявляемого изобретения является снижение жесткости всей конструкции с повышением адаптивности и управляемости герметизатора в зависимости от параметров и внутренних условий трубопровода с реализацией поблочного принципа ремонта при повышении качества герметизации за счет изменения геометрии блока уплотнения.

Поставленная цель достигается в герметизаторе полости магистрального трубопровода, имеющем корпус, блок уплотнения - герметизирующую оболочку с блоком подачи сжатого воздуха (инертного газа) от внешнего источника рабочего давления и блок управления герметизацией и разгерметизацией для перевода всего устройства в транспортное положение для ввода в требуемое место магистрального трубопровода, или вывода из него.

Причем, в герметизаторе полости магистрального трубопровода блок уплотнения выполняют в виде тороидальной армированной оболочки с внутренней нерастяжимой кордовой оплеткой, а корпус герметизатора делают разрезным из нескольких жестких и специализированных по своему функциональному назначению цилиндрических секций, которые соединяют между собой с помощью эластичных вставок.

Существенным отличием от известных герметизаторов полости трубопровода для проведения ремонтных работ является то, что ни в одном из известных герметизаторов, например, типа ПЗУ - пневматическое запирающее устройство, или принятом в качестве прототипа «Кайман» не достигается повышенной степени герметизации за счет тороидальной армированной оболочки с внутренней нерастяжимой кордовой оплеткой и адаптивности всей конструкции к различным внутренним условиям полости трубопровода путем разрезного корпуса, состоящего из нескольких функционально специализированных по своему назначению секций, соединенных между собой эластичными вставками, что кроме адаптивности позволяет также резко повысить поблочную ремонтопригодность заявляемого герметизатора полости магистрального трубопровода.

Заявляемый герметизатор полости магистрального трубопровода поясняется фиг.2 и фиг.3.

На фиг.2 показано радиальное сечение тороидальной армированной оболочки с кордовым покрытием (протектором).

На фиг.3 изображено поблочное исполнение герметизатора в виде разрезной из нескольких блоков конструкции с эластичными соединительными вставками. Причем, блоки функционально специализированы: один блок содержит герметизирующую тороидальную оболочку, а другой - управляющий блок торможения и разгерметизации.

Из фиг.2 следует, что тороидальная оболочка с внутренним несжимаемым кордовым покрытием позволяет создавать давление, вдвое превышающее максимальное давление в трубопроводе. Под этим давлением тороидальная оболочка на длине контакта а более надежно по сравнению с прототипом прижата к тонкому слою отложений, сцепленных с внутренней стенкой трубопровода. Так как герметизирующая оболочка под действием перепада давления, возникающего в момент герметизации, в радиальном сечении принимает форму неравнобокой трапеции, наклоненную в сторону меньшего давления, то чем больше перепад давлений, тем больше наклон трапеции и больше степень герметизации. В предельном случае форма трапеции стремится приблизиться к треугольнику, основание которого прикреплено к наружной стенке жесткого корпуса герметизатора, а вершина контактирует со стенкой трубопровода.

На фиг.3 видно, что исполнение герметизатора в виде секций с эластичными соединительными вставками позволяет повысить адаптивность всего герметизатора к условиям внутри трубопровода как по его изменяющимся геометрическим параметрам (уклоны, изгибы и т.п.), так и по степени отложений твердых фракций на внутренних стенках трубопровода с предоставлением возможности избирательного посекционного ремонта того или иного функционального блока, а не всего устройства, как в прототипе.

Реализуемость патентуемого герметизатора полости магистрального трубопровода не вызывает сомнений, так как технологии изготовления армированной оболочки требуемой отличительной геометрии на внутренней кордовой оплетке практически не требует специальных научно-технических проработок, а поблочное разрезное исполнение корпуса герметизатора из 2-х и более секций с эластичными соединительными вставками также реализуемо.

Экономическая эффективность заявляемого устройства герметизации обусловлена сокращением времени раскачки, а следовательно, и времени простоя нефтепровода во время проведения ремонтных работ за счет снижения в 2,4 раза объемов микроутечки, так как герметизатор способен удержать не только статическое, но и избыточное (динамическое) давление до 25 кгс/см ². Снижаются также расходы на профилактику и ремонт герметизатора в 1,5 раза за счет выборочности работ на функциональных блоках.

Источники информации

1. Инструкция по эксплуатации герметизатора ПЗУ. Технические регламенты (стандарты предприятия). - ГУП Издательство «Нефть и газ». - 2003 г.

2. Руководство по эксплуатации «Устройство для перекрытия внутренней полости действующих магистральных нефтепроводов «Кайман - 1000». Технические регламенты (стандарты предприятия). - ГУЛ Издательство «Нефть и газ». - 2003.