способ ремонта подводных трубопроводов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ ремонта подводных трубопроводов, включающий освобождение трубопровода от грунта в месте дефекта, формирование котлована под днище устройства для выполнения ремонтных работ, погружение и завод нижней части устройства для выполнения ремонтных работ под место повреждения, погружение верхней части устройства для выполнения ремонтных работ и сопряжение ее с нижней частью, а также удаление воды из устройства для выполнения ремонтных работ, отличающийся тем, что дополнительно перед погружением верхней части устройства для выполнения ремонтных работ симметрично относительно места дефекта устанавливают полые сальники пары ближних полых сальников и полые сальники пары дальних полых сальников, после сопряжения верхней и нижней частей устройства для выполнения ремонтных работ во внутреннюю полость полых сальников пары ближних полых сальников и полых сальников пары дальних полых сальников вводят расширяющее вещество до плотного соприкосновения их с трубопроводом и внутренней поверхностью устройства для выполнения ремонтных работ, удаление воды из устройства для выполнения ремонтных работ производят путем подачи воздуха в пространство между полыми сальниками пары ближних и пары дальних полых сальников после введения в них расширяющего вещества, а затем в пространство между полыми сальниками пары ближних полых сальников и смежными с ними полыми сальниками дальней пары сальников с введенным в них расширяющим веществом вводят герметизирующее вещество, а в пространство между полыми сальниками пары ближних сальников с введенным в них расширяющим веществом вводят опрессовочное вещество.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве расширяющего вещества используют портландцемент РПЦ 10 - быстротвердеющий расширяющийся цемент сульфоалюминатного твердения в смеси с кварцевым песком и водой в соотношении 50/25/25%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве опрессовочного вещества используют тампонажную расширяющуюся добавку ДР-10 в смеси с водорастворимым латексом в соотношении 50/50%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве герметизирующего вещества используют бетонополимерную смесь с комплексной добавкой, содержащей пластификатор С-3, порошок алюминия и содосульфатную смесь в соотношении 70/3/10/17%.

5. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее две полумуфты, выполненные с возможностью герметичного соединения вдоль продольных стыков, отличающееся тем, что введены установленные симметрично относительно места дефекта полые сальники пары ближних полых сальников и полые сальники пары дальних полых сальников, снабженные средствами подачи внутрь полых сальников расширяющего вещества, причем пространство между полыми сальниками пары ближних сальников с введенным в них расширяющим веществом заполнено опрессовочным веществом, пространство между полыми сальниками пары ближних полых сальников и смежными с ними полыми сальниками дальней пары сальников с введенным в них расширяющим веществом заполнено герметизирующим веществом, а в корпусе полумуфт выполнены технологические впускные и выпускные клапаны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, обслуживания и ремонта магистральных трубопроводов и может быть использовано преимущественно при ремонте подводных нефтегазопроводов в местах их механического повреждения или ослабленных коррозией или заводским и монтажным браком.

Известен способ монтажа устройства для выполнения ремонтных работ на подводных трубопроводах, включающий освобождение трубопровода от грунта, формирование котлована под днище устройства для выполнения ремонтных работ, погружение и завод нижней части устройства для выполнения ремонтных работ под место повреждения, сопряжение нижней части устройства для выполнения ремонтных работ с трубой и фиксацию его на трубе, погружение верхней части устройства для выполнения ремонтных работ и сопряжение ее с нижней частью, герметичное соединение верхней и нижней частей устройства для выполнения ремонтных работ, уплотнение места сопряжения трубопровода и устройства для выполнения ремонтных работ, погашение плавучести посредством балластных приспособлений в виде переставных по высоте камер с наборными грузами, откачку воды из устройства для выполнения ремонтных работ [SU 189650, 1966].

Недостатком способа является относительно узкая область применения, обусловленная тем, что операции способа касаются лишь установки устройства и не распространяются на операции по проведению ремонта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, включающий освобождение трубопровода от грунта в месте дефекта, формирование котлована под днище устройства для выполнения ремонтных работ, погружение и завод нижней части устройства для выполнения ремонтных работ под место повреждения, сопряжение нижней части устройства для выполнения ремонтных работ с трубой и фиксацию его на трубе, погружение верхней части устройства для выполнения ремонтных работ и сопряжение ее с нижней частью, герметичное соединение верхней и нижней частей устройства для выполнения ремонтных работ с помощью пористой резины, уплотнение места сопряжения трубопровода и устройства для выполнения ремонтных работ, погашение плавучести, удаление воды из устройства для выполнения ремонтных работ, подводку электроэнергии, проведение дефектоскопии и осуществление непосредственно ремонта трубопровода, выемку грунта для укладки откидных площадок, закрепленных на боковых сторонах нижней части устройства для выполнения ремонтных работ, причем погашение плавучести осуществляют посредством насыпки грунта на откидные площадки, а устойчивость устройства для выполнения ремонтных работ обеспечивают посредством растяжек с якорями [RU (11) 2224170 (13) С2, 2004].

Недостатком способа является относительно высокая сложность, поскольку для выполнения ремонтных работ необходимо проводить операции по погашению плавучести, которую осуществляют посредством насыпки грунта на откидные площадки, а устойчивость устройства для выполнения ремонтных работ обеспечивают посредством растяжек с якорями.

Кроме того, собственно ремонтные работы проводятся над водной поверхностью, что создает существенные технологические трудности в условиях морских трубопроводов и особенно в условиях штормов. Это сужает область применения способа.

Дополнительно отметим, что известный способ предусматривает перерыв эксплуатации трубопроводов, что также снижает область применения.

Требуемый технический результат относительно способа заключается в расширении области применения и снижении сложности.

Требуемый технический результат достигается тем, что в способе, включающем освобождение трубопровода от грунта в месте дефекта, формирование котлована под днище устройства для выполнения ремонтных работ, погружение и завод нижней части устройства для выполнения ремонтных работ под место повреждения, погружение верхней части устройства для выполнения ремонтных работ и сопряжение ее с нижней частью, а также удаление воды из устройства для выполнения ремонтных работ, дополнительно перед погружением верхней части устройства для выполнения ремонтных работ симметрично относительно места дефекта устанавливают полые сальники пары ближних полых сальников и полые сальники пары дальних полых сальников, после сопряжения верхней и нижней частей устройства для выполнения ремонтных работ во внутреннюю полость полых сальников пары ближних полых сальников и полых сальников пары дальних полых сальников вводят расширяющее вещество до плотного соприкосновения их с трубопроводом и внутренней поверхностью устройства для выполнения ремонтных работ, удаление воды из устройства для выполнения ремонтных работ производят путем подачи воздуха в пространство между полыми сальниками пары ближних и пары дальних полых сальников после введения в них расширяющего вещества, а затем в пространство между полыми сальниками пары ближних полых сальников и смежными с ними полыми сальниками дальней пары сальников вводят герметизирующее вещество, а в пространство между полыми сальниками пары ближних сальников вводят опрессовочное вещество.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве расширяющего вещества используют портландцемент РПЦ 10 - быстротвердеющий расширяющийся цемент сульфоалюминатного твердения в смеси с кварцевым песком и водой в соотношении 50/25/25%.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве опрессовочного вещества используют тампонажную расширяющуюся добавку ДР-10 в смеси с водорастворимым латексом в соотношении 50/50%.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве герметизирующего вещества используют бетонополимерную смесь с комплексной добавкой, содержащей пластификатор С-3, порошок алюминия и содосульфатную смесь в соотношении 70/3/10/17%.

Известно также устройство, содержащее основание с ложементом для обечайки с бандажом и две зажимные губки для прижатия бандажа к обечайке в зоне продольного стыка бандажа [SU 1699751, 1991].

Недостатком устройства является относительно низкое качество ремонта, поскольку оно не обеспечивает приложение равномерно распределенной радиальной нагрузки, что не гарантирует плотного прилегания муфты к трубопроводу и приводит к появлению эллипсности и появлению в трубопроводе местных напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, содержащее две полумуфты, соединенные герметично между собой вдоль продольных стыков и с поверхностью трубопровода - по кольцевым краям, причем герметичное соединение выполнено с помощью сварки [Оборудование для ремонта магистральных трубопроводов в полевых условиях. Код ГРНТИ 733941. www.sibpatent.ru. 2003].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкое качество ремонта, поскольку трубопроводы имеют дефекты формы образующей поверхности особенно в местах образовавшихся дефектов и точное изготовление полумуфт вызывает существенные технологические трудности. Это, в свою очередь, приводит к некачественной сварке муфт к трубопроводу и появлению напряжения в трубопроводе в местах сварки. Кроме того, механические, гидравлические и температурные нагрузки после ремонта переносятся в относительно узкие области в районе сварки по кольцевым краям.

Требуемый технический результат относительно устройства заключается в повышении качества ремонта.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройстве для выполнения ремонтных работ, состоящем из двух полумуфт, выполненных с возможностью герметичного соединения вдоль продольных стыков, введены установленные симметрично относительно места дефекта полые сальники пары ближних полых сальников и полые сальники пары дальних полых сальников, снабженные средствами подачи внутрь полых сальников расширяющего вещества, причем пространство между полыми сальниками пары ближних сальников заполнено опрессовочным веществом, пространство между полыми сальниками пары ближних полых сальников и смежными с ними полыми сальниками дальней пары сальников заполнено герметизирующим веществом, а в корпусе полумуфт выполнены технологические впускные и выпускные клапаны и установлены центрирующие болты.

На чертеже представлена конструкция устройства для выполнения ремонтных работ.

Устройство для выполнения ремонтных работ содержит две полумуфты 1-1 и 1-2, выполненные с возможностью герметичного соединения вдоль продольных стыков.

Кроме того, устройство для выполнения ремонтных работ содержит установленные симметрично относительно места дефекта полые сальники пары ближних полых сальников 2-1 и 2-2 и полые сальники пары дальних полых сальников 3-1 и 3-2, снабженные средствами подачи внутрь полых сальников расширяющего вещества.

В устройстве для выполнения ремонтных работ пространство между полыми сальниками пары ближних сальников 2-1 и 2-2 заполнено опрессовочным веществом, а пространство между полыми сальниками пары ближних полых сальников 3-1 и 3-2 и смежными с ними полыми сальниками дальней пары сальников 2-1 и 2-2 заполнено герметизирующим веществом.

При этом в корпусе полумуфт выполнены клапаны 4 для подачи воздуха, клапаны 5 для подачи опрессовочного вещества и клапаны 6 для подачи герметизирующего вещества.

Операции предложенного способа и работа реализующего его устройства происходят следующим образом.

На место механического повреждения или места, ослабленного коррозией, заводским, монтажным браком, устанавливается муфта, представляющая собой две полумуфты 1-1 и 1-2, выполненные с возможностью герметичного соединения вдоль продольных стыков и соответствующие двум половинам фрагмента трубы большего диаметра, чем ремонтируемый трубопровод.

Предварительно водолазами путем размыва оголяется поврежденная часть трубопровода на длину муфты, таким образом, чтобы просвет между грунтом и трубопроводом был не менее 0,5 метра. В местах, слева и справа от места дефекта (поврежденного участка), зачищаются сегменты трубопровода шириной 30-50 см от изоляции и устанавливаются парные «плавающие» сальники - установленные симметрично относительно места дефекта полые сальники пары ближних полых сальников 2-1 и 2-2 и полые сальники пары дальних полых сальников 3-1 и 3-2, снабженные средствами подачи внутрь полых сальников расширяющего вещества, например гибкие шланги малого диаметра.

Скрепленная продольно муфта, представляющая собой две полумуфты 1-1 и 1-2, устанавливается над местом повреждения и центрируется (например, с помощью центрирующих болтов) таким образом, чтобы ось муфты примерно совпадала с осью трубопровода в месте ее установки, и таким образом обеспечивается свободный проход парных сальников в пространство между трубопроводом и муфтой.

Назначение парных сальников (установленных симметрично относительно места дефекта полых сальников пары ближних полых сальников 2-1 и 2-2 и полых сальников пары дальних полых сальников 3-1 и 3-2) следующее: после того как они будут установлены в проектное положение (над зачищенными участками трубопровода), во внутреннее пространство сальников, под резиновую оболочку подается расширяющее вещество, которое расширит оболочку до соприкосновения ее верхней образующей с внутренней стенкой муфты, а ее нижняя образующая обожмет поверхность трубопровода и таким образом получается три замкнутых и изолированных друг от друга и от внешней среды пространства - между полыми сальниками.

Далее через технологические клапаны в муфте подается воздух в каждое из межсальниковых пространств под превышающим «грунтовое» давлением и таким образом выдавливается вода наружу через выпускные технологические клапаны. После этого через впускной технологический клапан подается герметизирующее вещество под избыточным давлением через технологические впускные клапаны на муфте, заполняя пространства между полыми сальниками пары ближних полых сальников 3-1 и 3-2 и смежными с ними полыми сальниками дальней пары сальников 2-1 и 2-2.

Заключительная операция полностью повторяется с замкнутым пространством над местом повреждения трубопровода работ (пространство между полыми сальниками пары ближних сальников 2-1 и 2-2), которое заполняется опрессовочным веществом.

Таким образом, благодаря усовершенствованию известного способа и известного устройства достигается требуемый технический результат, поскольку для выполнения ремонтных работ отпадает необходимость проводить операции по погашению плавучести и повышению устойчивости устройства для выполнения ремонтных работ, ремонтные работы проводятся без подъема трубопровода над поверхностью воды, без перерыва эксплуатации трубопроводов и исключается появление механических, гидравлических и температурных нагрузок после ремонта в относительно узких областях в районе сварки. Эти нагрузки переносятся на муфту на всем ее протяжении и опрессовочное вещество.