СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И РАБОЧИЙ СНАРЯД ДЛЯ ОЧИСТКИ И ИНСПЕКЦИИ "КРОТОНЕПРОХОДИМЫХ" ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD, DEVICE AND TOOL TO CLEAN AND INSPECT PIPELINES ALLOWING NO ACCESS FOR "MOLE"-TYPE TOOLS

Изобретение относится к способу введения рабочего снаряда типа «крот» в находящийся в эксплуатации трубопровод, такой как трубопровод для текучих сред. Далее изобретение относится к способу сбора данных, касающихся подобных, находящихся в эксплуатации трубопроводов. Кроме того, изобретение относится к устройству для введения рабочего снаряда типа «крот» в находящийся в эксплуатации трубопровод, такой как трубопровод для текучих сред. Наконец, изобретение относится к рабочему снаряду для введения в подобный трубопровод, в частности согласно одному из упомянутых выше способов и/или с применением названного выше устройства. Предлагаемый согласно изобретению трубопровод для текучей среды может направлять газы или жидкости, в последнем случае, в частности, нефть.
Для очистки, измерения или инспекции трубопроводов, в частности подземных газо- или нефтепроводов, сегодня используются преимущественно так называемые «кроты». «Крот» представляет собой согласно общему определению ходовое или пригоночное тело, которое может проходить трубопровод с помощью собственного привода или посредством внешней энергии для выполнения определенных действий. При этом степень пригодности трубопровода для прохождения «крота» называется также «кротопроходимостью». «Кротопроходимые» трубопроводы - это такие трубопроводы, которые отвечают специальным требованиям к режиму очистки «кротами», в частности также в отношении сварочной техники и монтажа. Далее, «кротопроходимый» трубопровод должен содержать, по меньшей мере, одну так называемую «кротовую станцию» или шлюз, которая или который представляет собой арматуру для введения одного или нескольких «кротов» в трубопровод или извлечения из него.
С момента появления «интеллектуальных кротов», т.е. таких «кротов», которые состоят не только из механических элементов, но и содержат дополнительно электрическую/электронную часть и, тем самым, могут регистрировать, обрабатывать и хранить или передавать данные измерений, определенные типы трубопроводов регулярно снабжают подобными «кротовыми станциями», чтобы выполнять, например, очистные или инспекционные работы без непосредственного доступа к трубопроводу, т.е. без раскопки трубопровода и связанных с этим издержек.
Однако сегодня существует еще множество старых трубопроводов, которые, например, в случае газопроводов в городской черте могут иметь возраст 90-100 лет и о состоянии которых информация практически отсутствует. Подобные трубопроводы зарыты в земле, как правило, на глубину 1-2 м, причем глубина под улицами может составлять до 4 или 5 м. Кроме того, подобные трубопроводы нередко содержат множество задвижек или вентилей и узкие изгибы (колена), так что, например, трубопроводы классифицируются, как правило, как «кротонепроходимые» (непригодные для механической чистки изнутри). Доступ к подобным трубопроводам, например, для очистных, измерительных или инспекционных целей, таким образом, возможен до сих пор только за счет непосредственного доступа снаружи, что особенно в городской черте связано с огромными трудозатратами и соответствующими им издержками.
В основе изобретения лежит задача создания способа, за счет применения которого можно избежать перечисленных выше недостатков, в сочетании с работой на «кротонепроходимых» до сих пор трубопроводах. Далее, в основе изобретения лежит также задача создания применяемого в сочетании с таким способом устройства, а также соответствующего рабочего снаряда.
Эта задача решается посредством способа введения рабочего снаряда типа «крот» в находящийся в эксплуатации трубопровод, такой как трубопровод для текучих сред, при котором трубопровод во время эксплуатации засверливают и рабочий снаряд запускают в трубопровод через засверленное отверстие, т.е. не прерывая поток текущей в трубопроводе среды. Согласно изобретению «крот» запускают в трубопровод посредством осуществления так называемой прямой врезки в действующий трубопровод ("Hot Tap"), причем требуется лишь локально ограниченный доступ к трубопроводу.
Для облегчения введения рабочего снаряда в трубопровод первое усовершенствование способа предусматривает, что засверловка трубопровода и запуск рабочего снаряда осуществляют под углом 30-90°, около 45° по отношению к продольной оси трубопровода, преимущественно 30-60°, в частности около 45°. По той же причине далее может быть предусмотрено, что перед введением рабочего снаряда в трубопровод в него, по меньшей мере, частично вводят направляющее устройство для рабочего снаряда.
Для того чтобы соответствующий изобретению способ можно было надежно применять также при относительно высоких рабочих давлениях в трубопроводе, одно особенно предпочтительное усовершенствование способа предусматривает, что, по меньшей мере, направляющее устройство удерживают в нужном положении против рабочего давления в трубопроводе посредством удерживающего устройства. Далее, может быть предусмотрено, что рабочий снаряд запускают в трубопровод из соединенного, по меньшей мере, с направляющим устройством транспортно-складского контейнера.
Поставленная выше задача решается также посредством способа очистки, измерения, инспекции, ремонта и т.п. трубопроводов с помощью соответствующего рабочего снаряда типа «крот», причем рабочий снаряд одним из описанных выше способов вводят в трубопровод и соответствующим образом снова извлекают из трубопровода. Таким образом, согласно изобретению можно экономично обрабатывать любые участки «кротонепроходимых» трубопроводов. При этом в рамках особенно предпочтительного усовершенствования соответствующего изобретению способа предусмотрено, что для преодоления препятствий для рабочего снаряда в трубопроводе, таких как шибер и т.п., с обеих от препятствия сторон осуществляют соответствующие засверливания трубопровода и соединяют их байпасным трубопроводом для рабочего снаряда.
Для решения поставленной выше задачи служит далее способ сбора данных, касающихся находящегося в эксплуатации трубопровода, такого как трубопровод для текучих сред и т.п., включающий в себя следующие этапы:
a) проведение первой предварительной разведки для определения, по меньшей мере, одной степени загрязнения трубопровода, причем в трубопровод вводят разведывательный аппарат, небольшой по сравнению с определяющим размером трубопровода, таким как диаметр;
b) опционально в случае по существу чистого трубопровода или очищаемого с помощью стандартной техники очистки, такой как применение металлических щеток или химических методов очистки, проведение дополнительной предварительной разведки для определения геометрического состояния трубопровода аналогично этапу а);
c) опционально в случае не очищаемого с помощью стандартной техники очистки трубопровода или трубопровода с поврежденной геометрией разработка соответствующих специальных способов очистки или ремонта геометрии, при необходимости совместно с заказчиком;
d) опционально вслед за этапом с) оценка, осуществим ли экономично разработанный специальный метод или методы;
e) опционально в случае положительной оценки на этапе d) осуществление разработанного специального метода или методов;
f) альтернативно этапу с) или вслед за этапом е) осуществление, по меньшей мере, одного из описанных выше соответствующих изобретению способов;
g) опционально в случае отрицательной оценки на этапе d) осуществление, по меньшей мере, одного альтернативного способа, в частности, для обнажения и экспертизы трубопровода снаружи и/или гидростатической проверки трубопровода.
Таким образом, описанные выше способы применения рабочих снарядов типа «крот» в находящихся в эксплуатации трубопроводах являются частью комплексного способа, имеющего своей целью сбор касающихся по существу неизвестного трубопровода данных оптимально согласованным со спецификой применения образом и с минимальными издержками для заказчика.
Для решения поставленной выше задачи согласно изобретению предложено устройство описанного в начале типа, содержащее вводимое, по меньшей мере, частично в засверленное отверстие в трубопроводе направляющее устройство с по существу прямой, проходящей, по меньшей мере, на вводном участке под углом к продольной оси трубопровода первой трубной частью, имеющей криволинейное желобчатое продолжение, которое во введенном состоянии прилегает к противолежащей засверленному отверстию стенке трубопровода. Таким образом, рабочий снаряд согласно изобретению можно вводить в трубопровод без жесткого удара рабочего снаряда о стенку трубопровода. Напротив, криволинейное продолжение направляющего устройства обеспечивает, чтобы рабочий снаряд при введении в трубопровод имел скорость по существу только в направлении продольной оси трубопровода. Для этой цели одно особенно предпочтительное усовершенствование устройства предусматривает, что криволинейное продолжение направляющего устройства в зоне прилегания имеет по существу параллельную продольной оси трубопровода касательную.
Кроме того, в рамках другого выполнения соответствующего изобретению устройства предусмотрено, что оно имеет проходящий по части периферии первой трубной части, расположенный по существу диаметрально противоположно продолжению внутренний выгиб. Этот внутренний выгиб обеспечивает, чтобы рабочий снаряд постоянно направлялся вокруг образованной на краю засверленного отверстия трубопровода кромки без застревания или без повреждений. Более того, по вышеназванным причинам угол между продольной осью трубопровода и по существу прямым ходом первой трубной части составляет преимущественно 45° (или же между 30-45°, или между 45-90°).
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию соответствующего изобретению устройства направляющее устройство содержит на своем обращенном от вводного участка конце другую криволинейную трубную часть с ходом, отогнутым относительно направления хода первой трубной части, причем величина отгиба предпочтительно составляет по существу 90°. Таким образом, согласно изобретению достигается уменьшение механической нагрузки трубопровода и направляющего устройства при введении рабочего снаряда в последнее, в частности, когда согласно другому выполнению заявленного устройства во введенном состоянии направляющего устройства направление хода второй трубной части на ее обращенном от первой трубной части конце, по меньшей мере, локально ориентировано в плоскости, по существу параллельной плоскости хода трубопровода. Предпочтительным образом направление хода второй трубной части на ее обращенном от первой трубной части конце ориентировано под углом по существу 90° относительно продольной оси трубопровода, так что рабочий снаряд может вводиться в направляющее устройство поперек продольной оси трубопровода.
Для того чтобы рабочий снаряд можно было ввести в находящийся в эксплуатации нагруженный давлением трубопровод, соответствующее изобретению устройство согласно одному особенно предпочтительному усовершенствованию содержит расположенный в зоне соединения первой и второй трубных частей запорный орган, выполненный преимущественно в виде шибера для герметичного запирания направляющего устройства. Для рабочего снаряда может быть предусмотрен далее транспортно-складской контейнер, выполненный с возможностью соединения с направляющим устройством на его обращенном от вводного участка конце. После прикрепления транспортно-складского контейнера и, при необходимости, открывания запорного органа рабочий снаряд может быть запущен в трубопровод преимущественно из транспортно-складского контейнера через направляющее устройство.
Согласно одному особенно предпочтительному усовершенствованию соответствующего изобретению устройства предусмотрено, что транспортно-складской контейнер установлен на грузонесущем устройстве, так что на направляющее устройство и сам трубопровод действуют лишь минимальные механические усилия. При этом грузонесущее устройство может быть выполнено подвижным, в частности мобильным. В одном особенно предпочтительном усовершенствовании соответствующего изобретению устройства грузонесущее устройство представляет собой низкорамный прицеп.
Для удержания направляющего устройства в его нужном положении против действия рабочего давления в трубопроводе соответствующее изобретению устройство содержит преимущественно соответствующее удерживающее устройство, которое согласно одному усовершенствованию соответствующего изобретению устройства может быть выполнено в виде воздействующей снаружи на направляющее устройство поршневой системы. Согласно одному варианту соответствующего изобретению устройства удерживающее устройство выполнено для воздействия на направляющее устройство в зоне отгиба второй части трубы.
Для надежного и определенного введения направляющего устройства в трубопровод одно особенно предпочтительное выполнение соответствующего изобретению устройства отличается прикрепляемой к трубопроводу муфтой с фланцевым продолжением, которая при засверливании трубопровода может быть прочно закреплена на нем, в частности приварена. Согласно одному усовершенствованию соответствующего изобретению устройства запорный орган и удерживающее устройство выполнены с возможностью совместного соединения с фланцевым продолжением этой муфты, причем, в частности, запорный орган и удерживающее устройство могут быть выполнены в виде конструктивного блока.
Для решения поставленной задачи изобретение предлагает далее рабочий снаряд в виде гибкого многозвенного «крота», функциональные звенья которого, такие как тяговый блок, намагничивающие устройства, держатели датчиков и т.п., имеют в продольном направлении «крота» размеры с возможностью прохождения участков трубопровода с радиусом кривизны порядка диаметра трубопровода. Подобное выполнение рабочего снаряда является обязательно необходимым для его введения из транспортно-складского контейнера через направляющее устройство в трубопровод.
Согласно одному особенно предпочтительному усовершенствованию соответствующего изобретению рабочего снаряда его функциональные звенья содержат выполненные с возможностью складывания и откидывания консольные системы для соответствующих функциональных элементов, таких как уплотнительные манжеты, намагничиватели или датчики. Таким образом, могут быть гибко согласованы форма и, в частности, диаметр функциональных звеньев рабочего снаряда, так что возможен объезд препятствий в трубопроводе, например во вводном участке направляющего устройства. Кроме того, выполненный таким образом рабочий снаряд может быть использован в ходе так называемых «мультидиаметровых» применений, когда трубопровод известным или неизвестным образом имеет непостоянный диаметр, причем названные консольные системы обеспечивают то, что функциональные элементы в любое время занимают свое оптимальное рабочее расстояние от стенки трубопровода.
По причинам безопасности рабочий снаряд может содержать два расположенных друг за другом тяговых блока, которые согласно одному пассивному выполнению рабочего снаряда могут представлять собой обычные уплотнительные манжеты, которые за счет давления протекающей в трубопроводе среды обеспечивают передвижение рабочего снаряда. В качестве альтернативы тяговые блоки могут быть выполнены в виде активно приводных тележек и содержать соответствующие приводные устройства, такие как колеса, двигатели и соответствующий источник энергоснабжения. Согласно изобретению можно также предусмотреть «интеллектуальные» тяговые блоки в виде роботов, которые могут выполнять, в частности, самостоятельную подгонку под геометрию трубопровода.
Если при инспекции трубопровода применяют магнитные методы, такие как рассеивание магнитного потока, так что на рабочем снаряде имеются соответствующие намагничивающие устройства, то одно особенно предпочтительное усовершенствование рабочего снаряда предусматривает, что намагничивающие устройства образованы намагничивателями, укороченными по сравнению с традиционными намагничивающими устройствами. При этом здесь и далее под «традиционными» намагничивающими устройствами следует понимать устройства из используемых обычно для данного диаметра трубопровода намагничивателей определенной длины. За счет использования меньших магнитов для данного диаметра в распоряжении имеется, естественно, меньше магнитной мощности для инспекции трубопровода, причем, однако, имеющиеся при случае недостатки в части точности измерения отступают перед достигнутой, обязательной согласно изобретению гибкостью намагничивающего устройства.
Для уменьшения износа рабочего снаряда в зоне намагничивающих устройств, в частности в отношении активного «крота» с тележечными тяговыми блоками, другое выполнение предусматривает, что в намагничивающие устройства интегрированы роликовые органы.
С целью полного покрытия стенки трубопровода в рамках «мультидиаметровых» применений одно особенно предпочтительное усовершенствование рабочего снаряда отличается тем, что имеются, по меньшей мере, два расположенных друг за другом намагничивающих устройства, намагничиватели которых расположены со смещением в окружном направлении.
Другие преимущества и свойства изобретения приведены в нижеследующем описании примеров его осуществления, изображенных на чертежах, на которых представляют:
- фиг 1 - схематичное представление соответствующего изобретению устройства и рабочего снаряда для осуществления соответствующего изобретению способа;
- фиг.2 - в перспективе общий вид грузонесущего устройства из фиг.1;
- фиг.3 - поперечное сечение соответствующего изобретению направляющего устройства;
- фиг.4 - вид сбоку направляющего устройства из фиг.3;
- фиг.5а, b - подробные виды направляющего устройства;
- фиг.6 - поперечное сечение рабочего снаряда при введении в трубопровод с использованием направляющего устройства;
- фиг.7а - рабочий снаряд в первом представлении;
- фиг.7b - рабочий снаряд с фиг.7а в другом представлении;
- фиг.8а - другой рабочий снаряд;
- фиг.8b - рабочий снаряд из фиг.8а в другом представлении;
- фиг.9 - блок-схема соответствующего изобретению способа для ввода рабочего снаряда типа "крот" в трубопровод и при необходимости для очистки трубопровода.
На фиг.1 схематично поясняется осуществление соответствующего изобретению способа с использованием соответствующих изобретению устройства 1 и рабочего снаряда 2. В грунте 3a, т.е. ниже поверхности 3b земли или проезжей части, уложен трубопровод 4, здесь газопровод, в котором по стрелке F протекает газообразная текучая среда и в котором газ находится под рабочим давлением Р.
Трубопровод 4 выполнен на фиг.1 из нескольких секций 4.1, 4.2, соединенных вентилем 4.3. Из-за сужений поперечного сечения трубопровода 4 внутри вентиля 4.3 такой трубопровод 4 называется также «кротонепроходимым» ("unpiggadle"). Секции 4.1, 4.2 трубопровода 4 имеют на своей стенке 4.1а, 4.2а радиально отходящие ответвления 4.1b, 4.2b. Ответвления 4.1b, 4.2b могут быть размещены на трубопроводе 4 впоследствии (см. ниже) и согласно фиг.1 для инспекционных целей в рамках предварительной разведки (см. ниже, фиг.9) соединены с системой 5 труба/вентиль.
Для того чтобы в целях экономии затрат работы по инспекции и обслуживанию посредством рабочих снарядов 2 типа «крот» можно было проводить также в принципиально «кротонепроходимых» трубопроводах 4, используют схематично изображенное на фиг.1 соответствующее изобретению устройство 1, более подробно описанное ниже, в частности, с помощью фиг.3-6. Оно включает в себя, прежде всего, муфту 1.1 с фланцевым продолжением 1.1a, которая закреплена предпочтительно сваркой на трубопроводе 4 в месте засверленного отверстия 4.4. Направление V хода трубчатого фланцевого продолжения 1.1a и продольная ось L трубопровода 4 образуют при этом угол α, причем α в изображенном примере составляет преимущественно около 45°. К фланцевому продолжению 1.1a прифланцован запорный орган в виде шибера 1.2, позволяющий герметично закрыть засверленное отверстие 4.4 трубопровода 4 или соответственно фланцевое продолжение 1.1a (так называемая прямая врезка в действующий трубопровод или "Hot Tap"). К шиберу 1.2 примыкают в примере на фиг.1 другие, при необходимости, гибкие трубные части 1.3а, 1.3b, посредством которых фланцевое продолжение 1.1a или трубопровод 4 соединены с транспортно-складским контейнером 1.4 для рабочего снаряда 2. Транспортно-складской контейнер 1.4 расположен на мобильном грузонесущем устройстве в виде низкорамного прицепа 1.5. Из транспортно-складского контейнера 1.4 рабочий снаряд 2 может быть запущен в трубопровод 4 посредством соответствующего изобретению устройства 1, как это более подробно представляется далее посредством фиг.2.
Для надежного и заданного введения рабочего снаряда 2 в трубопровод 4 устройство 1 содержит служащую частью направляющего устройства (фиг.3-6) дополнительную трубную часть 1.6, имеющую криволинейное продолжение 1.6а, которое в изображенном введенном состоянии в противоположной засверленному отверстию 4.4 трубопровода 4 зоне стенки 4.2а последнего прилегает к ней, причем криволинейное продолжение 1.6а имеет в этой зоне касательную Т, по существу параллельную продольной оси L трубопровода. В зоне продолжения 1.6а трубная часть 1.6 имеет отверстия 1.6b, чтобы среда в трубопроводе 4 могла беспрепятственно проходить или протекать через продолжение 1.6а по стрелке F.
Согласно способу при необходимости после соответствующей предварительной разведки через ответвления 4.1b, 4.2b и систему 5 труба/вентиль трубопровод 4 засверливают, например, под углом α≈45° (засверленное отверстие 4.4); при этом в зоне засверленного отверстия 4.4 устанавливают муфту 1.1 с фланцевым продолжением 1.1a и закрепленным на нем шибером 1.2 для закрывания засверленного отверстия 4.4. Через другие, описанные ниже более подробно трубные части 1.3а, 1.3b трубопровод 4 при открытом шибере 1.2 связан с транспортно-складским контейнером 1.4 для рабочего снаряда 2.
Рабочий снаряд 2 представляет собой новый рабочий снаряд типа «крот», более подробно описанный ниже с помощью фиг.7а-8b. В принципе, рабочий снаряд может представлять собой, однако, «крот» любой функциональности, например очистной «крот», измерительный «крот» (Caliber Pig), инспекционный «крот» (например, с намагничивателями и датчиками магнитного поля) и т.п.
Трубная часть 1.6 благодаря своему специальному выполнению с криволинейным продолжением 1.6а служит для направления рабочего снаряда 2 через отгиб или «изгиб» между используемым устройством 1 и трубопроводом 4 в зоне засверленного отверстия 4.4 без повреждения или защемления рабочего снаряда 2 при этом.
На фиг.1 схематично изображено применение устройства 1 для запуска рабочего снаряда 2 в «кротонепроходимый» трубопровод 4. Для извлечения рабочего снаряда 2 из трубопровода 4 соответственно дальше вниз по потоку по стрелке F следует предусмотреть симметричное относительно вертикальной оси S симметрии устройство. Далее согласно изобретению можно также обходить «кротонепроходимые» участки трубопровода 4, такие как вентиль 4.3, за счет выполнения дополнительного засверленного отверстия (не показано) в зоне секции 4.1 трубопровода 4 и используя соответствующие трубным частям 1.3а, 1.3b другие трубные части по типу «кротопроходимого» байпаса.
На фиг.2 на перспективном общем виде подробно изображены другое выполнение транспортно-складского контейнера 1.4 для рабочего снаряда 2 (фиг.1) и соответствующее грузонесущее устройство 1.5, которое согласно фиг.1 может быть установлено на передвижной подставке типа низкорамного прицепа. Транспортно-складской контейнер 1.4 имеет согласно фиг.2 по существу вид дополнительной трубы 1.4а, продольный размер А которой по меньшей мере соответствует длине рабочего снаряда 2. Контейнер 1.4 содержит на своих концах фланцы 1.4b, 1.4с, причем фланец 1.4b служит для соединения контейнера 1.4 с другими элементами устройства 1 (фиг.1).
Далее на грузонесущем устройстве 1.5 установлен по типу «инъекционной иглы» преимущественно пневмо- или гидроцилиндр 1.7, который служит для запуска рабочего снаряда 2 (фиг.1) из контейнера 1.4 в трубопровод 4.
Кроме того, грузонесущее устройство 1.5 в изображенном выполнении содержит устройство из преимущественно гидравлических или пневматических телескопических опор 1.8а, 1.8b, позволяющих настроить положение грузонесущего устройства 1.5 и, в частности, контейнера 1.4 таким образом, чтобы в устройстве 1 согласно фиг.1 возникали минимально возможные механические напряжения и чтобы в зоне муфты 1.1 или засверленного отверстия 4.4. возникал лишь минимальный эффект рычага благодаря дополнительным элементам устройства 1 и вводимого рабочего снаряда 2. Таким образом, при проведении соответствующего изобретению способа гарантирована максимальная эксплуатационная надежность трубопровода.
На фиг.3 в подробном разрезе еще раз изображено выполнение устройства 1 (фиг.1). При предполагаемом направлении F течения по трубопроводу 4 устройство 1 выполнено при этом аналогично устройству на фиг.1 для введения рабочего снаряда в трубопровод 4; в случае предполагаемого направления F' течения по трубопроводу 4 устройство 1, показанное на фиг.3, служит, напротив, для приема прошедшего через трубопровод 4 рабочего снаряда, например, после очистки или измерения трубопровода 4.
В принципе, показанное на фиг.3 выполнение устройства 1 соответствует устройству на фиг.1, причем соответствующие друг другу компоненты обозначены теми же ссылочными позициями. В отличие от схематичного изображения на фиг.1 устройство на фиг.3 содержит после первой трубной части 1.6 с криволинейным продолжением 1.6а (фиг.1) дополнительную криволинейную трубную часть 1.9, которая примыкает к первой трубной части 1.6. При этом трубная часть 1.9 имеет сначала ход V (фиг.1) первой трубной части 1.6, а затем отгибается по существу под прямым углом назад в плоскость чертежа, так что на предполагаемом виде сверху возникает по существу L-образный ход состоящего из трубных частей 1.6, 1.9 устройства. К трубной части 1.9 на ее обращенном от первой трубной части 1.6 и, тем самым, ее вводного участка в трубопровод 4 конце примыкает транспортно-складской контейнер 1.4. В соответствии с этим трубная часть 1.9 согласно показанному на фиг.3 выполнению функционально по существу играет роль изображенных на фиг.1 трубных частей 1.3а, 1.3b.
Уже поясненный с помощью фиг.1 шибер 1.2 расположен на фиг.3 в зоне В соединения первой 1.6 и второй 1.9 трубных частей, обеспечивая герметичное закрывание устройства из обеих трубных частей 1.6, 1.9, действующего в качестве направляющего устройства для рабочего снаряда 2 (фиг.1).
Выполнение устройства 1 на фиг.3 имеет то преимущество, что контейнер 1.4 для рабочего снаряда 2 и грузонесущее устройство 1.5 (не показано) расположены не в зоне над трубопроводом 4, а смещены вбок и соответственно назад относительно него, что минимизирует механические воздействия на трубопровод 4.
Для удержания устройства из трубных частей 1.6, 1.9 в нужном положении против действия рабочего давления Р в трубопроводе 4 согласно фиг.3 в зоне отгиба трубной части 1.9 предусмотрено удерживающее устройство в виде (гидравлического) поршня 1.10, который согласно этому представлению вместе с шибером 1.2 прифланцован к фланцевому продолжению 1.1a муфты 1.1. Дополнительно удерживающее устройство 1.10 предпочтительно соединено непоказанным образом с контейнером 1.4 или грузонесущим устройством 1.5 так, что муфта 1.1 или трубопровод 4 не должны нести вес системы из шибера 1.2 и удерживающего устройства 1.10.
p
Поршень 1.10 воздействует согласно фиг.3 своим телом 1.10a на трубную часть 1.9 в зоне ее отгиба и сообщает ей усилие F в направлении стрелки, показанной на фиг.3, посредством которого образованное трубными частями 1.6, 1.9 направляющее устройство для рабочего снаряда 2 удерживается в нужном положении против действия рабочего давления Р в трубопроводе 4.
На фиг.4 изображено альтернативное выполнение устройства 1, причем в отличие от устройства на фиг.3 транспортно-складской контейнер 1.4 для рабочего снаряда 2 ориентирован параллельно продольной оси L трубопровода. Это достигается по существу за счет того, что вторая трубная часть 1.9 в выполнении на фиг.4 имеет дополнительный отгиб на 90° (из плоскости вправо). Такое выполнение предъявляет соответственно высокие требования к гибкости используемого в рамках настоящего изобретения рабочего снаряда (фиг.7а-8b).
На фиг.5а, b еще раз подробно изображено возможное выполнение направляющего устройства, образованного согласно изобретению трубными частями 1.6, 1.9 (фиг.3). На фиг.5а, b хорошо видно криволинейное, желобчатое или ковшеобразное выполнение продолжения 1.6а первой трубной части 1.6 на ее вводном участке С, т.е. на том участке трубной части 1.6, который для осуществления заявленного способа или при использовании устройства 1 вводят в трубопровод 4 (фиг.1).
На первой трубной части 1.6 согласно фиг.5а, b может быть расположено кольцеобразное уплотнительное тело 1.11, так что согласно представлению на фиг.3 текучая среда не может проникнуть из трубопровода 4, проходя трубную часть 1.6, в расположенные позади уплотнительного тела 1.11 участки устройства 1, такие как внутреннее пространство шибера 1.2 или удерживающего устройства 1.10.
Вторая трубная часть 1.9 имеет в зоне своего отгиба больший по сравнению с первой трубной частью 1.6 диаметр для облегчения прохождения рабочего снаряда в этой зоне. Точно так же в зоне своего отгиба трубная часть 1.9 имеет поршнеобразную надставку 1.12, которая служит поверхностью прилегания для соответственно выполненного тела 1.10a поршня (фиг.3) удерживающего устройства 1.10, чтобы удерживать в нужном положении образованное трубными частями 1.6, 1.9 направляющее устройство.
На фиг.6 изображен рабочий снаряд 2 (фиг.7а-8b) при введении в трубопровод 4 с использованием поясненного выше с помощью предыдущих фигур устройства 1 с первой трубной частью 1.6. Радиус R кривизны в зоне «изгиба» между трубной частью 1.6 и трубопроводом 4 составляет согласно фиг.6 лишь немногим больше диаметра D трубопровода 4.
Во избежание повреждений рабочего снаряда в зоне кромки К засверленного отверстия 4.4 (фиг.1) трубопровода 4 трубная часть 1.6 имеет преимущественно проходящий по части ее периферии по существу диаметрально противоположный продолжению 1.6а внутренний выгиб 1.6b, который - как показано на фиг.6 - выполнен и расположен с возможностью свободного прохождения рабочего снаряда 2, начиная с ввода в трубопровод 4 в зоне кромки К от стенки 4а трубопровода 4.
На фиг.7a, b и 8а, b подробно изображены возможные выполнения рабочего снаряда 2 для введения в находящийся в эксплуатации трубопровод 4, такой как газо- или нефтепровод, в частности, способом согласно изобретению и/или с применением устройства 1, как это подробно описано выше с помощью фиг.1-6. Рабочий снаряд 2 имеет форму гибкого (фиг.6) многозвенного «крота», функциональные звенья которого, такие как тяговый блок 2.1, 2.1', намагничивающие устройства 2.2, 2.2', держатели 2.3 датчиков и т.п., имеют в продольном направлении L' «крота» такие размеры X, что рабочий снаряд 2 может проходить участки трубопровода 4 с радиусом R кривизны порядка диаметра D трубопровода 4 (фиг.6). Для этой цели рабочий снаряд 2 содержит во всех своих функциональных звеньях 2.1, 2.1', 2.2, 2.2', 2.3 соответственно системы из выполненных с возможностью складывания и откидывания консолей 2.4, на концах которых расположены соответствующие функциональные элементы, такие как уплотнительные манжеты 2.5, намагничиватели 2.6 или датчики 2.7 (магнитного поля).
Решающее значение имеет укороченное по сравнению с традиционными рабочими снарядами выполнение Х намагничивателей 2.6. Если они выполнены слишком длинными в направлении продольной оси L' «крота», то прохождение узких изгибов (колен) трубопровода согласно фиг.6 больше невозможно.
На фиг.7а, b и 8а, b изображен один и тот же рабочий снаряд 2 с консолями 2.4 соответственно в сложенном и откинутом положениях. За счет этого особого выполнения рабочий снаряд 2 может проходить не только изгибы трубопровода с малыми радиусами R кривизны (фиг.6), причем консоли 2.4 сложены, но и, кроме того, способен обрабатывать вообще трубопроводы 4 переменного сечения/диаметра («мультидиаметровые» применения).
Согласно фиг.7а, b сдвоенные для безопасности тяговые блоки 2.1, 2.1' могут быть выполнены в виде пассивных тяговых блоков с уже описанными уплотнительными манжетами 2.5, так что рабочий снаряд движется вперед по трубопроводу 4 пассивно, т.е. за счет протекающей среды. В качестве альтернативы согласно фиг.8а, b тяговые блоки 2.1, 2.1' могут представлять собой активно приводные тележки, в которых ролики 2.1а приводятся соответствующими двигательными средствами (не показаны) для активного движения рабочего снаряда 2 вперед по трубопроводу 4. В частности, для этой цели рабочий снаряд 2 содержит аккумулятор 2.8, который служит также для энергоснабжения других электрических или электронных компонентов рабочего снаряда 2, таких как намагничиватели 2.6 или датчики 2.7.
Как видно далее из фиг.7а-8b, рабочий снаряд 2 содержит, по меньшей мере, два расположенных друг за другом намагничивающих устройства 2.2, 2.2', намагничиватели 2.6 которых расположены со смещением по отношению друг к другу в окружном направлении U. Таким образом, даже при откинутых консолях 2.4 (фиг.7b, 8b) происходит полное покрытие стенки трубопровода, что является следующим условием обработки трубопроводов переменного диаметра D, в частности 26-28 дюймов.
Согласно изображенным выполнениям рабочего снаряда 2 далее в намагничивающие устройства 2.2, 2.2' интегрированы ролики 2.9, которые при работе рабочего снаряда 2 прилегают к стенке 4а трубопровода (фиг.6). Таким образом, уменьшаются трение и износ, что, в частности, важно для активно приводных рабочих снарядов 2 (фиг.8а, b).
На фиг.9 с помощью блок-схемы изображен ход соответствующего изобретению способа сбора данных, касающихся находящегося в эксплуатации трубопровода 4, такого как газопровод и т.п. Способ начинают с этапа S1 тем, что трубопровод 4 (фиг.1) локально раскапывают и освобождают от возможных имеющихся покрытий. На том же этапе S1 затем проводят испытания для определения состояния трубопровода 4 и его пригодности для осуществления (прикрепления) Hot Tap. На следующем этапе S2 проводят предварительную разведку для определения степени загрязнения и/или геометрического состояния трубопровода. Для этого на трубопроводе осуществляют Hot Tap диаметром 4-10 дюймов, преимущественно 6-8 дюймов. В качестве альтернативы, как показано на фиг.1, можно использовать существующий доступ к трубопроводу 4 (ответвление). Таким образом, в трубопровод помещают инструмент предварительной разведки и снова извлекают его через ту же Hot Tap. Подобный инструмент предварительной разведки содержит обычно камеру и измерительные датчики и должен обнаруживать загрязнения, деформации и засорения трубопровода. Подаваемые инструментом данные анализируют преимущественно в реальном времени, так что возможна оценка состояния трубопровода.
Согласно изобретению затем на этапе S3 осуществляют запрос названных данных, чист ли трубопровод. Если на этапе S3 запрос подтвержден (j), то на этапе S4 осуществляют следующий запрос, в порядке ли геометрия трубопровода или имеются ли повреждения и деформации. Если на этапе S3 запрос не подтвержден (n), то на этапе S5 осуществляют запрос, могут ли быть загрязнения в трубопроводе устранены традиционными способами очистки. Подобные способы очистки трубопроводов могут включать в себя, например, применение металлических щеток или химикалий.
Если на этапе S5 запрос подтвержден, то следует уже поясненный запрос на этапе S4. Если же на этапе S5 запрос не подтвержден, то требуется разработать на этапе S6 специальную программу очистки совместно с заказчиком. Соответственно, если на этапе S4 запрос не подтвержден, то на этапе S7 требуется разработать соответствующую программу ремонта геометрии трубопровода. Вслед за этапами S6, S7 затем на этапе S8 осуществляют запрос, экономично ли осуществление разработанной программы или программ. Если да, то на следующем этапе S9 осуществляют соответствующий специальный способ/способы. Если на этапе S8 запрос не подтвержден, то на следующем этапе S10 предпринимают попытку составления альтернативной программы. Возможностями при этом являются, например, создание непосредственного доступа к трубопроводу (раскопка, освобождение; этап S10') или проведение гидростатических испытаний, известных специалисту (этап S10'').
В случае подтверждения запроса на этапе S4 или вслед за этапом S9 согласно изобретению осуществляют Hot Tap на полную величину, т.е. с поперечным сечением, по существу соответствующим диаметру D трубопровода 4 (фиг.1, 6). Для этого на этапе S11 устанавливают преимущественно 45-градусную "Hot Тар" муфту и закрепляют на ней запорный орган. При других углах наклона муфта соответствует им. Затем трубопровод засверливают и закрывают запорный орган. После этого, как показано, например, на фиг.1, оставшееся устройство 1 соединяют с запорным органом. Последний открывают и в трубопровод вводят направляющее устройство, которое удерживают в нем в нужном положении. Затем рабочий снаряд из его транспортно-складского контейнера 1.4 запускают в трубопровод, как это уже описано выше.
Введенный рабочий снаряд может представлять собой очистной «крот» (этап S12), измерительный «крот» (этап S13) или инспекционный «крот» (этап S14), как это показано на фиг.7а-8b.
Таким образом, согласно изобретению возможна ориентированная на требования заказчика и, в частности, экономичная обработка «кротонепроходимых» самих по себе трубопроводов.
Перечень ссылочных позиций
1 - устройство
1.1 - муфта
1.1a - фланцевое продолжение
1.2 - шибер
1.3а, 1.3b - трубная часть
1.4 - транспортно-складской контейнер
1.4а - труба
1.4b - вращающийся фланец
1.5 - грузонесущее устройство, низкорамный прицеп
1.6 - первая трубная часть
1.6а - криволинейное продолжение
1.6b - отверстие
1.7 - цилиндр
1.8а, 1.8b - телескопическая опора
1.9 - вторая трубная часть
1.10 - удерживающее устройство, поршень
1.10a - тело поршня
1.11 - уплотнительное тело
1.12 - надставка
2 - рабочий снаряд, «крот»
2.1. 2.1' - тяговый блок
2.1a - колесо
2.2. 2.2' - намагничивающее устройство
2.3 - держатель датчиков
2.4 - консоль
2.5 - уплотнительная манжета
2.6 - намагничиватель
2.7 - датчик
2.8 - аккумулятор
2.9 - ролик
3a - грунт
3b - поверхность земли
4 - трубопровод
4а - стенка трубопровода
4.1, 4.2 - секция трубопровода
4.1а, 4.2а - стенка трубопровода
4.1b, 4.2b - ответвление, "Hot Tap"
4.3 - вентиль
4.4 - засверленное отверстие
5 - система труба/вентиль
α - угол
А - размер
В - зона соединения
С - вводной участок
D - диаметр
F - направление течения
p
F - усилие
j - подтвержденный запрос
К - кромка
L - продольная ось трубопровода
L' - продольная ось
n - неподтвержденный запрос
Р - рабочее давление
R - радиус кривизны
S - ось симметрии
S1-S14 - этап способа
Т - касательная
U - окружное направление
V - направление хода
Х - размер.