УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НЕФТЕГАЗОВЫХ ТРУБ ОТ АСФАЛЬТЕНОСМОЛОПАРАФИНИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И ДЕЗАКТИВАЦИИ ИХ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к технике механической очистки и дезактивации внутренней поверхности труб и может быть использована в нефтегазовой промышленности для удаления асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), загрязненных природными радионуклидам (ПРН), из внутренней полости отдельно взятых и выведенных из эксплуатации, находящихся на временном хранении нефтегазовых насосно-компрессорных труб (НКТ) и дезактивации их внутренней поверхности.
В настоящее время на предприятиях нефтегазового комплекса накоплено десятки миллионов НКТ с плотно фиксированными АСПО, загрязненными природными радионуклидам (ПРН), внутри НКТ общим весом более миллиона тонн. При этом каждая НКТ, в соответствии с нормами радиационной безопасности, попадает под определение источника радиоактивного загрязнения. Нередко методом решения данной проблемы является бессистемное захоронение либо складирование загрязненных материалов (труб и оборудования) на стихийных свалках, что приводит к созданию очагов бесконтрольного радиоактивного заражения местности. Не учтена возможность повторного использования НКТ и оборудования, что приводит к бесхозяйственному, неэкономному расходованию средств нефтедобывающих предприятий.
Из уровня техники известны различные устройства для механической очистки труб от твердых и асфальтеносмолопарафинистых отложений и дезактивации их внутренней поверхности.
2
,
Известен гидромеханический способ очистки внутренней поверхности труб преимущественно от твердых отложений, в описании изобретения к патенту РФ №2125494, МПК C22B 60/00, C22B 7/00, G21F 9/30, от 18.04.2002, опубл. 27.03.2005, (аналог), включающий ввод в очищаемую полость очистного элемента, подачу жидкости в полость очистного элемента под давлением, приведение во вращение очистного элемента, перемещение его в полости трубы с разрушением и отделением твердых отложений от поверхности трубы и их удаление из зоны очистки, причем вращение очистного элемента вокруг своей оси осуществляют в направлении, противоположном направлению нарезки зубьев и со скоростью не менее 100 об/мин, а каждый зуб, затылованный по архимедовой спирали, перемещается по винтовой, одно- или многозаходной линии, причем каждый последующий зуб следует по канавке, образованной предыдущим зубом по касательной своими боковыми гранями, смещает и скалывает твердые отложения, образуя ступенчатую поверхность, до полного удаления отложений, завершаемого буртиком, нарезанным на цилиндрическом пояске очистного элемента, а жидкость подается под давлением 2-8 кгс/см. Гидромеханическое устройство для очистки внутренней поверхности труб преимущественно от твердых отложений, содержащее корпус в форме тела вращения, в передней части которого находится выполненный в виде усеченного конуса очистной элемент с каналами для подачи жидкости, а хвостовая часть соединена с приводом вращения корпуса, причем на образующей поверхности усеченного конуса нарезаны зубья с величиной затылования на ширине пера большей, чем величина подъема на зуб, при этом величину затылования выбирают из условия
где K - величина затылования на ширине пера (с канавкой);
P - шаг винтовой нарезки;
φ - угол наклона конуса рабочей части очистного элемента;
Z - число перьев очистного элемента, при этом зубья на соседних перьях расположены друг относительно друга в шахматном порядке, перья разделены канавками, к которым подведены каналы для подачи жидкости, а за последним зубом выполнен цилиндрический поясок с буртиком. Ширина цилиндрического пояска выполнена большей шага винтовой нарезки, а диаметр цилиндрического пояска выбран равным диаметру большего основания усеченного конуса очистного элемента, буртик выполнен на цилиндрическом пояске с прямоугольным профилем, а его шаг выбран больше шага зубьев очистного элемента, буртик выполнен на цилиндрическом пояске с трапецеидальным профилем, а его шаг выбран больше шага зубьев очистного элемента. Для очистки труб, забитых твердыми отложениями частично, направление нарезки буртика на цилиндрическом пояске очистного элемента выполнено противоположно направлению нарезки зубьев на очистном элементе.
Для очистки труб, полностью забитых отложениями, направление нарезки буртика на цилиндрическом пояске очистного элемента выполнено аналогично направлению нарезки зубьев на очистном элементе. Для выравнивания нагрузки на рабочей части очистного элемента посредством предварительного разрушения срединной зоны отложений в торце меньшего основания усеченного конуса очистного элемента выполнена пирамида, на боковых поверхностях которой имеются желобки, являющиеся продолжением канавок очистного элемента.
Для выравнивания нагрузки на рабочей части очистного элемента посредством предварительного разрушения срединной зоны от отложений в торце меньшего основания усеченного конуса очистного элемента выполнен паз, в котором жестко закреплена пластина с режущими кромками, выполненными аналогично режущим кромкам перьевого сверла. Нарезка зубьев на образующей поверхности очистного элемента выполнена одно- или многозаходной, корпус, очистной элемент и хвостовая часть выполнены за одно целое.
Недостатки: сложность конструкции устройства из-за наличия дополнительных деталей и элементов для выравнивания нагрузки на рабочей части очистного элемента посредством предварительного разрушения срединной зоны отложений, дополнительного оборудования по фильтрации, концентрированию и утилизации образующегося большого объема жидких загрязненных отходов.
Сложность конструкции очистного элемента из-за необходимости выполнения в его конструкции каналов для подачи жидкости.
Недостаточно высокое качество очистки внутренней поверхности труб от АСПО от твердых плотно фиксированных пристенных радиоактивных отложений - асфальтенов, очистки внутренней поверхности труб от АСПО без дезактивации внутренней поверхности труб из-за того, что режущие зубья очистного элемента не соприкасаются полностью с рельефом внутренней поверхностью трубы и не позволяет равномерно производить очистку всего рельефа внутренней поверхности труб одновременно со снятием ржавчины, удалением неровностей и мелких частиц металла с этой поверхности с учетом овальности внутренней поверхности трубы.
Известна установка для очистки труб в патенте на полезную модель №33335, МПК B08B 9/02 от 21.05.2003, опубл. 20.10.2003, (аналог), содержащая механизм перемещения труб в виде установленного на станине рольганга, узел очистки наружной поверхности труб, закрытый кожухом, узел очистки внутренней поверхности труб, имеющий пустотелую штангу для подвода текучей среды внутрь каждой трубы со сменным инструментом на ее рабочем конце, портал и вертикально перемещаемую по нему каретку с центратором для штанги, а также узел удаления загрязнений, расположенный под рольгангом, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит узел предварительной мойки внутренней поверхности труб, связанный с источником текучей среды, и механизм подъема штанги по всей ее длине, при этом рольганг выполнен, как минимум, двухрядным с возможностью обеспечения одновременной обработки параллельных потоков труб и разделен на части по зонам обработки: загрузочную, рабочую и разгрузочную, а узел предварительной мойки внутренней поверхности труб выполнен с упорами и фиксаторами для труб и установлен в рабочей зоне перед порталом, причем штанга установлена с возможностью попеременных продольно-вертикальных перемещений и связана с источником текучей среды посредством шлангового барабана, а сменный инструмент установлен на штанге с возможностью вращения и механизм подъема штанги по всей ее длине установлен на станине в зоне разгрузки труб и кинематически связан с кареткой портала.
Недостатки: сложность конструкции устройства из-за необходимости подвода жидкости внутрь трубы через пустотелую штангу, наличия узла предварительной мойки и механизм подъема штанги по всей ее длине, применения дополнительного оборудования и дополнительных мероприятий по фильтрации, концентрированию и утилизации образующегося большого объема жидких радиоактивно загрязненных отходов, недостаточно высокое качество очистки внутренней поверхности труб от АСПО, без обеспечения дезактивации внутренней поверхности труб из-за того, что очистной инструмент не обеспечивает глубокую очистку внутренней поверхности трубы от твердых плотно фиксированных пристенных отложений - асфальтенов и дезактивацию этой поверхности, так как его рабочая часть не соприкасается полностью с рельефом внутренней поверхности и не позволяет равномерно производить очистку всего рельефа внутренней поверхности трубы одновременно со снятием слоя ржавчины и мелких частиц металла с этой поверхности, с учетом овальности внутренней поверхности трубы.
Известен способ механической очистки скважинного оборудования от АСПО и устройство для его осуществления в описании изобретения к патенту РФ 2100573, МПК E21B 037/02, от 08.08.1995, опубл., 27.12.1997, (аналог), включающее установленную в скважине колонну насосно-компрессорных труб, размещенную в ней колонну насосных штанг, связанную верхним концом со станком-качалкой, а нижним со штоком плунжерного насоса, и установленные на теле штанг скребки-центраторы с режущими кромками с возможностью вращательного движения, скребки с режущими кромками с возможностью поступательного и вращательного перемещения и жестко закрепленные на теле штанг с обоих торцев скребков-центраторов ограничители хода, причем между ограничителями хода на теле штанг установлено по меньшей мере два скребка с возможностью поступательного и вращательного перемещения, при этом скребок, обращенный в сторону верхнего ограничителя хода, выполнен из материала с удельным весом меньше удельного веса добываемой жидкости, а скребок, обращенный в сторону нижнего ограничителя хода, выполнен из материала с удельным весом больше удельного веса добываемой жидкости.
Недостатки: недостаточно высокое качество очистки внутренней поверхности труб от АСПО без обеспечения дезактивации внутренней поверхности труб из-за того что, очистные скребки-центраторы не соприкасаются равномерно с внутренней поверхностью трубы, поэтому на стенках НКТ остаются частички АСПО и при добыче нефти, НКТ быстро вновь парафинизируется. Очистка выполняется только на скважине в вертикальном положении труб.
Кроме того, частицы радиоактивных АСПО не удаляются из добываемой жидкости и возможность их сбора и дезактивация внутренней поверхности груб не предусмотрена.
Известен близкий аналог устройство для очистки внутренней поверхности труб в описании изобретения к патенту РФ №2131968, МПК 6 Е21В 37/02, В08В 9/02 от 24.02.1998, опубл., 20.06.1999, включающее полый корпус с периферийными, установленный концентрично в полом корпусе с возможностью осевого перемещения, шток с открытыми продольными каналами, расположенными в соответствии с периферийными каналами полого корпуса, выполненный с изгибом участок схождения каналов полого корпуса и штока, расположенные в каналах последних эластичные стержнеобразные скребки с скрепленными со штоком тыльными концами, толкатели, амортизатор и выполненный с возможностью взаимодействия с штоком компенсатор износа скребков, при этом толкатели установлены на участке схождения каналов с передней стороны скребков с возможностью взаимодействия с последними с одной стороны и амортизатором - с другой, а рабочие концы скребков на выходе из периферийных каналов полого корпуса расположены друг к другу и формируют линию, соответствующую форме периферийного канала в поперечном сечении, отличающееся тем, что на участке схождения каналов штока и полого корпуса в последнем предусмотрен резьбовой разъем, на передней части резьбового разъема выполнены пазы, совпадающие с периферийными каналами полого корпуса, причем резьбовой разъем снабжен распорно-центрирующей втулкой, зафиксированной от проворота относительно передней части резьбового разъема и формирующей периферийный канал на выходе скребков, установленный концентрично в полом корпусе с возможностью осевого перемещения шток с открытыми продольными каналами, расположенными в соответствии с периферийными каналами полого корпуса, выполненный с изгибом участок схождения каналов полого корпуса и штока, расположенные в каналах последних эластичные стержнеобразные скребки с скрепленными со штоком тыльными концами, толкатели, амортизатор и выполненный с возможностью взаимодействия со штоком компенсатор износа скребков, при этом толкатели установлены на участке схождения каналов с передней стороны скребков с возможностью взаимодействия с последними с одной стороны и амортизатором - с другой, а рабочие концы скребков на выходе из периферийных каналов полого корпуса расположены друг к другу и формируют линию, соответствующую форме периферийного канала в поперечном сечении, отличающееся тем, что на участке схождения каналов штока и полого корпуса в последнем предусмотрен резьбовой раз-ьем, на передней части резьбового разъема выполнены пазы, совпадающие с периферийными каналами полого корпуса, причем резьбовой разъем снабжен распорно-центрирующей втулкой, зафиксированной от поворота относительно передней части резьбового разъема и формирующей периферийный канал на выходе скребков. В процессе очистки продукты очистки промываются промывочно-охлаждающей жидкостью и попадают в отстойник, установленный в другом конце очищаемой трубы.
Недостатки: недостаточно высокое качество очистки внутренней поверхности труб от АСПО без дезактивации внутренней поверхности труб из-за того, что очистной инструмент: а именно, эластичные стержнеобразные скребки, расположенные в периферийных каналах полого корпуса и штока, предназначены для очистки только пристенной внутренней поверхности трубы, не могут очищать полностью забитые твердыми АСПО по всей длине и всему сечению трубы из-за того что, эластичные скребки не обладают достаточной жесткостью и не обеспечивают глубокую очистку внутренней поверхности трубы от твердых пристенных плотно фиксированных отложений асфальтенов, поэтому возникает необходимость применения дополнительного оборудования и дополнительных мероприятий по фильтрации, концентрированию и утилизации образующегося большого объема жидких радиоактивно загрязненных отходов.
Технический результат: повышение эффективности и качества очистки внутренней поверхности труб от АСПО, загрязненных ПРН, особенно от твердых пристенных, плотно фиксированных отложений - асфальтенов механическим способом с обеспечением дезактивации внутренней поверхности труб.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для механической очистки нефтегазовых труб от асфальтеносмолопарафинистых отложений и дезактивации их внутренней поверхности, включающее в себя рольганг, снабженный реверсивным приводом роликов, служащий для перемещения, установки и крепления очищаемой трубы, узел очистки внутренней поверхности труб в форме тела вращения со сменным очистным инструментом и узел выгрузки АСПО, отличающееся тем, что дополнительно содержит с левой стороны конструкции устройства подвижную направляющую опору, включающую в себя основание на роликах или роликовых платформах, связанное посредством винтовой пары с промежуточной опорой, левую оправку направляющую, закрепленную на промежуточной опоре в 2-х призмах, имеющую внутреннее ступенчатое цилиндрическое отверстие с диаметрами с правой стороны - равным номинальному наружному диаметру НКТ для захода в нее очищаемой НКТ, с левой стороны - равным номинальному внутреннему диметру очищаемой НКТ для захода в нее и выхода через нее очистного инструмента, имеющую разъем по горизонтальной оси левого отверстия с откидывающейся крышкой, выполненной в виде полуцилиндра с окном на верхней поверхности, предназначенной для установки, крепления и смены очистного инструмента, и быстроразъемный зажим, расположенный на правом торце оправки, служащий для фиксации и крепления очищаемой НКТ в оправке, а сама очищаемая НКТ является элементом конструкции устройства, связывающим в единое целое рольганг, подвижную направляющую опору и узел выгрузки АСПО, причем узел выгрузки АСПО, содержит неподвижное основание, на котором в 2-х призмах закреплена правая оправка направляющая, имеющая внутреннее ступенчатое цилиндрическое отверстие с левой стороны с диаметром, равным номинальному наружному диаметру НКТ для захода в нее очищаемой НКТ, а с правой стороны с диаметром, равным номинальному внутреннему диметру очищаемой НКТ, для захода в нее очистного инструмента, и быстроразъемный зажим, расположенный на левом торце оправки для крепления и фиксации очищаемой НКТ, откидывающуюся крышку, закрепленную на разъеме по горизонтальной оси очищаемой НКТ для установки, крепления и смены очистного инструмента, овальное отверстие внизу выше указанной оправки и раструб с зонтом для выгрузки АСПО, под которым расположена роликовая платформа с поддоном, на котором установлен контейнер-накопитель в виде бочки, снабженной съемной крышкой с грибком для обеспечения фиксации бочки на поддоне и возможности установки на нее второй бочки, а также для установки бочек друг на друга при складировании, при этом откидывающаяся крышка выполнена в виде полуцилиндра с окном на верхней поверхности для наблюдения за процессом выгрузки ЛСПО, а узел очистки внутренней поверхности НКТ снабжен гибким валом с закрепленным на нем переходником с Т-образным пазом и Т-образным наконечником, обеспечивающим возможность быстрой смены очистного инструмента и соединения последнего с реверсивным приводом машин и аппаратов для прочистки канализационных труб, а также обеспечения возвратно-поступательного движения инструмента в процессе очистки НКТ, а в качестве очистного инструмента последовательно используются: бурав-рыхлитель, спиральный выскабливающий бурав и ложковый бур, обеспечивающие пробивку отверстия и удаление основной массы мягких АСПО из полностью или частично забитых НКТ, а также специальная эксцентриковая фрезерная головка со шнековой насадкой, которая при движении вправо из левой направляющей оправки к узлу выгрузки обеспечивает удаление оставшихся на стенках ЫКТ после пробивки отверстия твердых асфальтенов толщиной 1-3 мм и выполняет чистовую очистку с одновременным снятием ржавчины, удалением неровностей и мелких частиц металла с внутренней поверхности I-IKT, обеспечивая дезактивацию внутренней поверхности НКТ по всему сечению и длине трубы, а эксцентриковая фрезерная головка включает в себя приводной вал с установленными на нем блоком фрезерным, насадкой шнековой, шарикоподшипником, обоймой опорной с тремя подпружиненными шариками, сопрягаемыми с внутренней поверхностью очищаемой НКТ, корпусом с разрезной полиуретановой манжетой, также сопрягаемой с внутренней поверхностью НКТ, причем блок фрезерный выполнен в виде дисковой двусторонней фрезы, с закрепленными в ее пазах 6-ю, 8-ю режущими пластинами - вставками, расположенными с разбегом -неравномерным, постепенно увеличивающимся шагом между пластинами против направления вращения фрезы по цилиндрической образующей корпуса, спирально заточенными по цилиндрической образующей внутренней поверхности НКТ и установленными под углом к горизонтальной оси фрезерного блока против направления вращения фрезерной головки со шнековой насадкой, при этом блок фрезерный установлен на приводном валу таким образом, что его ось расположена с эксцентриситетом - е=1-2 мм относительно общей горизонтальной оси приводного вал, насадки шнековой, опорной обоймы и корпуса с манжетой, обеспечивая плавный режим работы фрезерной головки связанной гибким валом с приводом, глубокую очистку и дезактивацию внутренней поверхности без существенного изменения формы внутренней поверхности и внутреннего диаметра НКТ.
Повышение эффективности и качества очистки внутренней поверхности труб от АСПО, загрязненных ПРН, особенно от твердых пристенных, плотно фиксированных отложений - асфальтенов механическим способом с обеспечением дезактивации внутренней поверхности труб достигается за счет того, что устройство для механической очистки труб от асфальтеносмолопарафинистых отложений и дезактивации их внутренней поверхности дополнительно содержит с левой стороны конструкции устройства подвижную направляющую опору, включающую в себя основание на роликах или роликовых платформах, связанное посредством винтовой пары с промежуточной опорой, левую оправку направляющую, закрепленную на промежуточной опоре в 2-х призмах, имеющую внутреннее ступенчатое цилиндрическое отверстие с диаметрами с правой стороны -равным номинальному наружному диаметру НКТ для захода в нее очищаемой НКТ, с левой стороны - равным номинальному внутреннему диметру очищаемой НКТ для захода в нее и выхода через нее очистного инструмента, имеющую разъем по горизонтальной оси левого отверстия с откидывающейся крышкой, выполненной в виде полуцилиндра с окном на верхней поверхности, предназначенной для установки, крепления и смены очистного инструмента, и быстроразъемный зажим, расположенный на правом торце оправки, служащий для фиксации и крепления очищаемой НКТ в оправке, а сама очищаемая НКТ является элементом конструкции устройства, связывающим в единое целое рольганг, подвижную направляющую опору и узел выгрузки АСПО, причем узел выгрузки АСПО, содержит неподвижное основание, на котором в 2-х призмах закреплена правая оправка направляющая, имеющая внутреннее ступенчатое цилиндрическое отверстие с левой стороны с диаметром, равным номинальному наружному диаметру НКТ для захода в нее очищаемой НКТ, а с правой стороны с диаметром, равным номинальному внутреннему диметру очищаемой НКТ, для захода в нее очистного инструмента, и быстроразъемный зажим, расположенный на левом торце оправки для крепления и фиксации очищаемой НКТ, откидывающуюся крышку, закрепленную на разъеме по горизонтальной оси очищаемой НКТ для установки, крепления и смены очистного инструмента, овальное отверстие внизу выше указанной оправки и раструб с зонтом для выгрузки АСПО, под которым расположена роликовая платформа с поддоном, на котором установлен контейнер-накопитель в виде бочки, снабженной съемной крышкой с грибком для обеспечения фиксации бочки на поддоне и возможности установки на нее второй бочки, а также для установки бочек друг на друга при складировании, причем откидывающаяся крышка выполнена в виде полуцилиндра с окном на верхней поверхности для наблюдения за процессом выгрузки АСПО, а узел очистки внутренней поверхности НКТ снабжен гибким валом с закрепленным на нем переходником с Т-образным пазом и Т-образным наконечником, обеспечивающим возможность быстрой смены очистного инструмента и соединения последнего с реверсивным приводом машин и аппаратов для прочистки канализационных труб, а также обеспечения возвратно-поступательного движения инструмента в процессе очистки НКТ, за счет того, что в качестве очистного инструмента последовательно используются бурав-рыхлитель, выскабливающий бур и ложковый бур, обеспечивающие пробивку отверстия и удаление основной массы мягких АСПО из полностью или частично забитых НКТ, а также специальная эксцентриковая фрезерная головка со шнековой насадкой, которая при движении вправо из левой направляющей оправки к узлу выгрузки обеспечивает удаление оставшихся на стенках НКТ после пробивки отверстия твердых а плотно фиксированных отложений - асфальтенов толщиной 1-3 мм и выполняет чистовую очистку с одновременным снятием тонкого слоя ржавчины, удалением неровностей и мелких частиц металла с внутренней поверхности НКТ, обеспечивая дезактивацию внутренней поверхности НКТ по всему сечению и длине НКТ на 9-12 м, за счет того, что эксцентриковая фрезерная головка включает в себя приводной вал с установленными на нем блоком фрезерным, насадкой шнековой, шарикоподшипником, обоймой опорной с тремя подпружиненными шариками, сопрягаемыми с внутренней поверхностью очищаемой НКТ, корпусом с разрезной полиуретановой манжетой, также сопрягаемой с внутренней поверхностью НКТ, причем блок фрезерный выполнен в виде дисковой двусторонней фрезы, с закрепленными в ее пазах 6-ю, 8-ю режущими пластинами - вставками, расположенными с разбегом - неравномерным, постепенно увеличивающимся шагом между пластинами против направления вращения фрезы по цилиндрической образующей корпуса, спирально заточенными по цилиндрической образующей внутренней поверхности НКТ и установленными под углом к горизонтальной оси фрезерного блока против направления вращения фрезерной головки со шнековой насадкой, обеспечивающими отбрасывание срезаемых частиц АСПО и металла на поверхность насадки шнековой вперед по направлению движения головки фрезерной шнековой, которая обеспечивает плавное движение всей головки фрезерной шнековой внутри НКТ и равномерное выдавливание - экструзию срезаемых частиц АСПО-асфальтенов и металла при движении к правому торцу очищаемой НКТ и подачу накапливаемого шлама в отверстие узла выгрузки АСПО, при этом блок фрезерный установлен на приводном валу таким образом, что его ось расположена с эксцентриситетом - е=1- 2 мм относительно общей горизонтальной оси приводного вал, насадки шнековой, опорной обоймы и корпуса с манжетой, что позволяет производить очистку всего рельефа внутренней поверхности НКТ от твердых АСПО - асфальтенов толщиной 1-3 мм с одновременным снятием ржавчины и мелких частиц металла одновременно с этой поверхности с учетом овальности, удаляя неровности и обеспечивая плавающий эффект при вращении и поступательном движении фрезерной головки со шнековой насадкой во время очистки внутренней поверхности НКТ, достигая плавный режим работы фрезерной головки связанной гибким валом с приводом, глубокую очистку и дезактивацию внутренней поверхности без существенного изменения формы внутренней поверхности и внутреннего диаметра НКТ. Обеспечение сбора радиоактивных АСПО без применения дополнительного оборудования по фильтрации, концентрированию и утилизации образующихся при этом жидких радиоактивно загрязненных отходов достигается за счет того, что в отличие от аналогов: узел выгрузки АСПО дополнительно содержит контейнер-накопитель в виде бочки, расположенной (установленной) на поддоне роликовой платформы и снабженной съемной крышкой с грибком для обеспечения фиксации бочки на поддоне и возможности (в дальнейшем) при складировании установки на нее второй бочки, а также для установки бочек друг на друга, выгрузка и сбор АСПО, загрязненных ПРН, в их реальном, естественном виде, твердом и аморфном состоянии, и шлама с частицами металла осуществляется в процессе очистки НКТ через раструб узла выгрузки АСПО в контейнер-накопитель последовательно используемыми: буравом-рыхлителем, выскабливающим буром и ложковым буром, обеспечивающими пробивку отверстия и удаление основной массы сравнительно мягких АСПО из полностью или частично забитых НКТ, при реверсивном вращении и возвратно-поступательном движении очистного инструмента внутри НКТ; а также специальной эксцентриковой фрезерной головкой со шнековой насадкой, которая при движении вправо из левой направляющей оправки к узлу выгрузки выполняет чистовую очистку оставшихся на стенках НКТ после пробивки отверстия твердых АСПО - асфальтенов толщиной 1-3 мм с одновременным снятием ржавчины и мелких частиц металла с внутренней поверхности НКТ и обеспечивает равномерное выдавливание - экструзию срезаемых частиц плотно фиксированных АСПО - асфальтенов, ржавчины и мелких частиц металла, осуществляя таким образом «сухую» дезактивацию внутренней поверхности НКТ механическим способом по всему сечению и длине труб без использования жидких реагентов. Таким образом, повышение эффективности и качества очистки внутренней поверхности труб от АСПО, загрязненных ПРН, особенно от твердых пристенных, плотно фиксированных отложений - асфальтенов механическим способом с обеспечением дезактивации внутренней поверхности труб достигается за счет того, что заявляемая полезная модель представляет собой многокомпонентное устройство. В известных аналогах: дезактивационная очистка труб или вообще не выполняется или выполняется с использованием жидких реагентов, из-за чего возникает необходимость применения дополнительного оборудования и дополнительных мероприятий по фильтрации, концентрированию и утилизации образующегося большого объема жидких радиоактивно загрязненных отходов.
Повышение эффективности и качества очистки внутренней поверхности труб от АСПО, загрязненных ПРН, особенно от твердых пристенных, плотно фиксированных отложений - асфальтенов механическим способом по заявляемому устройству позволяет повторно применять выведенные из эксплуатации и находящиеся на временном хранении НКТ по их назначению или использовать как металлолом для дальнейшей переплавки. Повышение эффективности и качества очистки внутренней поверхности труб, приводящей к дезактивация труб достигается за счет того, что в отличие от аналогов используемая для чистовой очистки от плотно фиксированных пристенных АСПО - асфальтенов, эксцентриковая фрезерная головка включает в себя приводной вал с установленными на нем блоком фрезерным, насадкой шнековой, шарикоподшипником, обоймой опорной с тремя подпружиненными шариками, сопрягаемыми с внутренней поверхностью очищаемой НКТ, корпусом с разрезной полиуретановой манжетой, также сопрягаемой с внутренней поверхностью НКТ, причем блок фрезерный выполнен в виде дисковой двусторонней фрезы, с закрепленными в ее пазах 6-ю, 8-ю режущими пластинами - вставками, расположенными с разбегом - неравномерным, постепенно увеличивающимся шагом между пластинами против направления вращения фрезы по цилиндрической образующей корпуса, спиралыю заточенными по цилиндрической образующей внутренней поверхности НКТ и установленными под углом к горизонтальной оси фрезерного блока, против направления вращения фрезерной головки со шнековой насадкой, обеспечивающими отбрасывание срезаемых АСПО, ржавчины и мелких металла на поверхность насадки шнековой вперед, по направлению движения головки фрезерной шнековой, которая, в свою очередь, обеспечивает плавное движение всей головки фрезерной шнековой внутри НКТ и равномерное выдавливание - экструзию срезаемых частиц АСПО -асфальтенов, ржавчины и мелких частиц металла при движении к правому торцу очищаемой НКТ и подачу накапливаемого шлама в отверстие узла выгрузки АСПО, при этом блок фрезерный установлен на приводном валу таким образом, что его ось расположена с эксцентриситетом е, равным 1-2 мм, относительно общей горизонтальной оси приводного вала, насадки шнековой, опорной обоймы и корпуса гнезда с манжетой, что позволяет производить очистку всего рельефа внутренней поверхности НКТ, одновременно со снятием тонкого слоя ржавчины и мелких частиц металла с учетом овальности НКТ, удаляя неровности и обеспечивая плавающий эффект при вращении и движении фрезерной головки со шнековой насадкой во время очистки внутренней поверхности НКТ, достигая плавный режим работы фрезерной головки связанной гибким валом с приводом, глубокую очистку и дезактивацию внутренней поверхности без существенного изменения формы внутренней поверхности и внутреннего диаметра НКТ.
Сбор АСПО, загрязненных ПРН в аналогах, не выполняется вообще или выполняется в смеси с жидкими реагентами, из-за чего возникает необходимость применения дополнительного оборудования и дополнительных мероприятий по фильтрации, концентрированию и утилизации образующегося большого объема жидких радиоактивно загрязненных отходов.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с аналогами позволяет сделать вывод, о том, что заявляемая полезная модель отличается от известных аналогов совокупностью существенных отличительных признаков, отвечает условиям патентоспособности. Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где
на фиг.1 показан общий вид устройства;
на фиг.2 показан вид А сбоку на левый торец устройства;
на фиг.3 показан вид Б сбоку на правый торец устройства;
на фиг.4 показан вид В сверху на загрузочный узел устройства;
на фиг.5 показан отдельно бурав-рыхлитель (элемент I, поз.3 на фиг.1);
на фиг.6 показан отдельно спиральный выскабливающий бурав; (элемент II, поз.4 на фиг.1);
на фиг.7 показан отдельно общий вид ложкового бура с ковшеобразным резцом (поз.5 на фиг.1);
на фиг.8 показан поперечный разрез Г-Г ложкового бура фиг.7;
на фиг.9 показан общий вид головки фрезерной (поз.6 на фиг.1);
на фиг.10 показан поперечный разрез В-В головки фрезерной (поз.6 на фиг.1);
на фиг.11 показан общий вид варианта исполнения головки фрезерной (поз.6 на фиг.1);
на фиг.12 поперечный разрез Ж-Ж варианта исполнения головки фрезерной (поз.6 на фиг.1).
Устройство для механической очистки нефтегазовых труб от асфальтеносмолопарафинистых отложений и дезактивации их внутренней поверхности состоит из: рольганга 2, снабженного реверсивным приводом роликов и служащего для перемещения, установки, и крепления на нем очищаемой трубы, узла выгрузки АСПО, включающего в себя неподвижное основание 16, на котором в 2-х призмах 12 закреплена цилиндрическая правая оправка направляющая 9. Внутри правой оправки направляющей 9 выполнено ступенчатое отверстие, диаметрами: с левой стороны - равным номинальному наружному диаметру ПКТ 1 для захода в нее и крепления очищаемой НКТ, а с правой стороны - равным номинальному внутреннему диметру очищаемой НКТ 1 для захода в нее очистного инструмента. На левом торце правой оправки направляющей 9 размещен быстроразъемный зажим 11 для закрепления и фиксации очищаемой НКТ 1 в оправке 9. По горизонтальной оси оправки 9 выполнен с откидывающейся крышкой 10, служащей для удобства установки, крепления и смены очистного инструмента: бурава-рыхлителя 3, спирального выскабливающего бура 4, ложкового бура 5 и головки фрезерной шнековой 6, - которые крепятся через переходник с Т-образными пазом и наконечником на гибком валу 7 реверсивного привода. В крышке 10 сверху выполнено прямоугольное окно для наблюдения за процессом выгрузки АСПО. Снизу, в правой оправке направляющей 9 также выполнено прямоугольное отверстие для выгрузки АСПО, сосоно с этим отверстием к оправке прикреплен раструб 17 с зонтом. Под раструбом 17 на поддоне с роликовой платформой 19 установлен контейнер-накопитель 18 в виде специально предназначенной для промежуточного долговременного хранения и утилизации твердых радиоактивных отходов (РАО) 200 - литровой бочки, снабженной съемной крышкой 20 с грибком, для обеспечения фиксации бочки на поддоне и возможности установки на нее в дальнейшем другой бочки или бочек друг на друга при складировании. С левой стороны устройства расположена подвижная направляющая опора, включающая в себя подвижное основание 15 на роликах или роликовых платформах, связанное посредством винтовой пары 14 с промежуточной опорной площадкой 13. На промежуточной опоре 15 в призмах 12 закреплена левая оправка направляющая 8. На правом торце левой оправки направляющей 8 расположен быстроразъемный зажим 11, служащий для фиксации в левой оправке направляющей 8 очищаемой НКТ 1. В левой оправке направляющей 8 также имеется внутреннее ступенчатое отверстие с диаметрами с правой стороны - равным номинальному наружному диаметру НКТ 1 для захода в нее очищаемой НКТ 1, а с левой стороны - равным номинальному внутреннему диметру очищаемой НКТ 1 для захода в нее очистного инструмента. Левая оправка направляющая 8 также имеет разъем но горизонтальной оси с откидывающеюся крышкой 10 для удобства установки, крепления и смены очистного инструмента; бурава-рыхлителя 3, спирального выскабливающего бура 4, ложкового бура 5 и головки фрезерной шнековой 6. В крышке 10 сверху также вырезано прямоугольное окно.
Головка фрезерная шнековая 6 состоит из приводного вала 23 и установленного на нем блока фрезерного 21, изготавливаемого на базе корпуса дисковой двусторонней фрезы, с закрепленными на нем 6-ю, 8-ю режущими пластинами - вставками 28, расположенными неравномерно по окружности, с разбегом - постепенно увеличивающимся шагом между пластинами против направления вращения фрезы и спиралыю заточенными режущими кромками по цилиндрической образующей поверхности реза. Пластины-вставки 28 закреплены в пазах блока фрезерного 21 под углом а к горизонтальной оси и развернуты против часовой стрелки относительно горизонтальной оси блока фрезерного 21 (при вращении блока фрезерного 21 по часовой стрелке), тем самым обеспечивают отбрасывание удаляемых частиц АСПО и ржавчины мелких частиц металла вперед, по направлению движения головки фрезерной шнековой 6 на поверхность насадки шнековой 24, жестко соединенной с блоком фрезерным 21 винтами 33. Насадка шнековая 24 служит для направления и плавного движения всей головки фрезерной шнековой 6 внутри НКТ 1 и обеспечения равномерного выдавливания - экструзии срезаемых частиц АСПО, в основном асфальтенов, ржавчины и мелких частиц металла, при движении к правому торцу очищаемой НКТ 1 и подачи накапливаемого шлама в нижнее отверстие правой оправки направляющей 9. На правом конце приводного вала 23 установлен шарикоподшипник 30, на наружном кольце которого по скользящей посадке установлена обойма опорная 25. Внутреннее кольцо шарикоподшипника 30 посажено на приводном валу 23 по напряженной посадке и закреплено пружинным стопорным кольцом. Это сделано для исключения вращения обоймы опорной 25 одновременно с блоком фрезерным 21 и насадкой фрезерной шнековой 24. В гнездах обоймы опорной 25 установлены три шарика 31, подпружиненные тарельчатыми пружинами 32, удерживаемые крышкой 26 обоймы 25 и обеспечивающие плавающий эффект при обработке внутренней поверхности НКТ 1. На приводном валу 23, между обоймой опорной 25 и фрезерным блоком 21 установлен по скользящей посадке и соединен 4-мя винтами с фрезерным блоком 21 (на фиг.9, фиг.10 не показано) корпус 27. В гнезде корпуса 27 установлена разрезная полиуретановая манжета 29, обеспечивающая более глубокую очистку и дезактивацию внутренней поверхности НКТ при движении головки фрезерной шнековой 6. Блок фрезерный 21 установлен на приводном валу 23 таким образом, что его ось расположена с эксцентриситетом - е=1-2 мм относительно общей горизонтальной оси приводного вала 23, насадки шнековой 24, опорной обоймы 25 и корпуса 27, обеспечиваемым вставкой 22. На правом конце приводного вала 23 выполнен Т-образный паз для соединения с гибким валом 7 реверсивного привода через переходник. Головка чистовая фрезерная (фиг.11, фиг.12) по конструкции аналогична головке фрезерной шнековой 6 и отличается лишь тем, что для обеспечения более полного удаления АСПО, обеспечения гладкой внутренней поверхности НКТ 1 вместо режущих пластин-вставок 28 используется бандаж 35, закрепляемый винтами 38 на блоке фрезерном 34. Бандаж 35 изготавливается из более прочного и твердого сплава с зубьями в виде многозаходной (восьми - десяти заходной) винтовой нарезки. Также вместо режущих пластин-вставок 28 (фиг.9, фиг.10) могут быть использованы специально заточенные вставки фрезерного блока с подборкой опытным путем элементов и геометрии заточки, в том числе из твердых неметаллических материалов типа текстолита и эбонита. Кроме того, конструкция шнека 37 и вала приводного 36 выполнены для варианта соединения с гибким валом привода сзади по направлению проталкивания головки фрезерной в процессе очистки НКТ 1. Ложковый бур 5 состоит из: корытообразного корпуса-ложки 39, изготавливаемого из трубы с прорезью с левой отогнутой режущей кромкой. Низ ложки выполнен ковшеобразным резцом (с левой стороны в виде резца, а справой в виде поперечного выступа). Между отгибами пропущено сверло 40 по металлу и прикреплено сваркой к телу ложки 39. Ложка 39 закреплена по периметру сваркой на валу 41. На валу 41 аналогично конструкции головки фрезерной шнековой 6 установлены:
шарикоподшипник 30, обойма опорная с тремя подпружиненными шариками 31 и манжета 29 в гнезде ее корпуса 27. На правом конце вала 41 также выполнен Т-образный паз для соединения с гибким валом 7 привода через переходник. Корытообразный корпус-ложка 39 также как и блок фрезерный 21 установлен на валу с эксцентриситетом е=1-2 мм относительно общей оси вала 41, обоймы опорной и сверла 40. В корытообразном корпусе-ложке 39 выполнен узкий паз напротив широкой прорези для возможности очистки корпуса-ложки 39 от АСПО, удерживаемых в полости корпуса-ложки 39 сжатием и прилипанием. Для разрыхления и пробивки твердых АСПО в полностью забитых трубах применены спиральный выскабливающий бурава фиг.5 и бурав фиг.6 из комплектов машин и аппаратов для прочистки труб канализации, используемых в качестве привода буравов, буров и фрезерных головок, в частности используются электромеханические аппараты типа «Крот» (Крот-Макси, Maxi-Rooter) и аппараты бензинового типа (машины секционного типа Модель 325, аппарата Питон-Е, RD-E, стержневая машина К-100) с реверсивным приводом, снабженные гибким валом и обеспечивающие движение очистного инструмента очистку поверхности труб длиной 9-12 м. Кроме того, для обеспечения плавной регулировки оборотов вместо бензиновых двигателей прочистных машин предлагается использовать электродвигатели постоянного тока одинаковой мощности с бензиновыми двигателями.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Подлежащую очистке от АСПО и дезактивации НКТ 1 из накопителя по роликовым проводкам и промежуточным рольгангам подают на ролики приводного рольганга 2. Приводным рольгангом 2 НКТ 1 подают в отверстие правой оправки направляющей 9, установленной в 2-х призмах 12 на неподвижном основании 16 узла выгрузки АСПО, до упора и фиксируют быстроразъемным откидывающимся зажимом 11. Затем перемещают подвижную опору 15 к левому торцу НКТ 1, выставляют левую оправку направляющую 8, установленную также в 2-х призмах 12 на площадке опорной промежуточной 13, опоры подвижной 15, по высоте относительно НКТ 1 с помощью винтовой пары 14 до совмещения горизонтальных осей НКТ 1 и левой оправки направляющей 8, а после этого передвигают опору 15 вправо, перемещая вместе с опорой 15 левую направляющую оправку 8 внутренним отверстием по наружной поверхности НКТ 1 до упора ступени отверстия в торец НКТ 1, после чего НКТ 1 фиксируют в отверстии левой оправки направляющей 8 быстроразъемным откидывающимся зажимом 11. Затем, внутрь оправки 9 узла выгрузки АСПО вводят очистной инструмент: бурав-рыхлитель 3, спиральный выскабливающий бурав 4 или ложковый бур 5, - соединяют очистной инструмент посредством Т-образного наконечника бурава-рыхлителя 3, спирального выскабливающего бурава 4 или Т-образного паза вала приводного 41 ложкового бура 5 с гибким валом 7 привода прочистной машины и выполняют пробивку отверстия в полностью забитой АСПО НКТ буравом-рыхлителем 3 или сверлом 40 ложкового бура 5 и очистку внутренней поверхности НКТ 1 от АСПО при реверсивном вращении и возвратно-поступательном движении очистного инструмента внутри НКТ, захватывая и удаляя последние из корпуса - ложки 39 через овальное отверстие внизу оправки 9 и раструб 17 постепенно, до выхода очистного инструмента из НКТ 1 в отверстие левой оправки направляющей 8, причем тип и размер буравов 3, 4 и ложкового бура 5 (см. фиг.5, 6, 7) подбирают таким образом, чтобы обеспечить удаление основной массы относительно мягких АСПО до максимально возможного диаметра отверстия и наименьшей толщины (1 - 2 мм), слоя пристенных твердых плотно фиксированных АСПО - асфальтенов на внутренней металлической поверхности НКТ 1. Выгрузку АСПО из НКТ 1 производят через отверстие внизу правой направляющей оправки 9, установленной в призме 12 на неподвижно в специальный контейнер-накопитель бочку 18, установленную под раструбом 17 загрузочного устройства на поддоне роликовой платформз 19. В крайнем левом положении очистного инструмента привод отключают, откидывают крышку 10, очистной инструмент отсоединяют от гибкого вала 7, вынимают из направляющей оправки 8, вместо него внутрь левой оправки направляющей 8 вводят фрезерую эксцентриковую головку 6, приводной вал 23 последней соединяют с гибким валом 7, закрывают крышку 10 и, после включения привода, выполняют чистовую очистку внутренней поверхности НКТ 1 от оставшегося после пробивки отверстия в полости НКТ 1 слоя твердых плотно фиксированных АСПО - асфальтенов, и дезактивацию этой поверхности при движении фрезерной головки 6 слева направо (вытягивании из трубы) к загрузочному устройству за счет снятия режущими пластинами 28 блока фрезерного 21 ржавчины, неровностей и захватываемых частиц металла с внутренней поверхности НКТ 1 и отбрасывании их вперед, по направлению движения головки фрезерной шнековой 6 на поверхность насадки шнековой 24, жестко соединенной с блоком фрезерным 21, винтами 33, а удаление плотно фиксированных пристенных АСПО- асфальтенов, ржавчины и частиц металла с внутренней поверхности НКТ 1 осуществляется выдавливанием (свободной экструзией) шнековой насадкой 24, а также зачисткой скользящей по внутренней поверхности трубы манжетой 29. При этом головка фрезерная со шнековой насадкой работает в плавном режиме за счет того, что блок фрезерный 21 установлен на приводном валу 23 таким образом, что его ось расположена с эксцентриситетом, равным 1 - 2 мм, обеспечиваемым вставкой 22, относительно общей горизонтальной оси приводного вала 23, насадки шнековой 24, опорной обоймы 25 и корпуса гнезда 27 с манжетой 29, что позволяет производить очистку и дезактивацию всего рельефа внутренней поверхности НКТ 1, а плавающий эффект при обработке внутренней поверхности НКТ 1 достигается тем, что на правом конце приводного вала 23 установлен шарикоподшипник 30, на наружном кольце которого по скользящей посадке установлена обойма опорная 25, а внутреннее кольцо шарикоподшипника 30 посажено на приводном валу 23 по напряженной посадке и закреплено пружинным стонорным кольцом для исключения вращения обоймы опорной 25 одновременно с блоком фрезерным 21 и насадкой фрезерной шнековой 24, а установленные в гнездах обоймы опорной 25 три шарика 31, подпружиненные тарельчатыми пружинами 32, удерживаемые крышкой 26 обоймы 25 и обеспечивают плавающий эффект при обработке внутренней поверхности НКТ 1. На приводном валу 23, между обоймой опорной 25 и фрезерным блоком 21 установлен по скользящей посадке и соединен 4-мя винтами с фрезерным блоком 21 (на фиг.9, фиг.10 не показано) корпус 27. После очистки полости НКТ 1 по всей ее длине, в крайнем правом положении фрезерной головки 6, привод отключают, открывают крышку 10, фрезерную головку 6 отсоединяют от гибкого вала 7, вынимают фрезерную головку 6 из направляющей оправки 9 узла очистки АСПО, и устанавливают в исходное положение в отверстии левой оправки направляющей 8. После этого разъединяют зажимы 11, подвижную опору 15 отводят от НКТ 1 и рольгангом 2 подают налево I-IKT 1 до выхода ее правого торца из направляющей 9 загрузочного устройства. После чистовой очистки НКТ 1 по роликовой проводке (на чертежах не показано) подают на позицию контроля и разбраковки и далее на позицию погрузки для накопления и дальнейшего транспортирования и применения по прямому назначению или для переплавки. Контейнеры - накопители 18 для сбора АСПО и частиц металла меняются по мере накопления. Для исключения просыпания АСПО на раструбе 17 загрузочного устройства закреплен кожух-зонт.Контейнер-накопитель 18 снабжен съемной крышкой 20 с грибком, крышка 20 снимается перед заполнением, а после наполнения устанавливается на контейнер-накопитель 18. Окончательную герметизацию контейнера-накопителя производят на позиции упаковки (на чертежах не показано), Для удобства установки и перемещения контейнера используют поддон на роликовой платформе 19. Для механизации процесса перемещения контейнера-накопителя 18 с АСПО возможно использовать цепной или канатный транспортер. Для выполнения чистовой очистки и дезактивации можно использовать чистовую фрезерную головку 6, при этом она устанавливается в отверстие в отверстии левой оправки направляющей 8, приводной вал 36 чистовой фрезерной головки соединяют с гибким валом 7 реверсивного привода, а очистка от оставшегося после пробивки отверстия в полости НКТ 1 слоя твердых плотно фиксированных АСПО - асфальтенов, и дезактивация поверхности НКТ 1 выполняется при вращении и движении фрезерной головки 6 слева направо к загрузочному устройству зубьями винтовой нарезки бандажа 35, закрепленного винтами 38 на блоке фрезерном 34, при этом асфальтены, ржавчина и частицы металла набрасываются зубьями винтовой нарезки бандажа 35 на поверхность шнека 37, а их удаление осуществляется выдавливанием (свободной экструзией) шнеком 37, а также зачисткой манжетой 29, скользящей по внутренней поверхности трубы. Использование заявляемого устройства позволит: повысить эффективность и качество очистки внутренней поверхности труб от АСПО, загрязненных ПРН, особенно от твердых пристенных, плотно фиксированных отложений - асфальтенов механическим способом с обеспечением дезактивации внутренней поверхности труб без применения жидких химических реагентов, обеспечить сбор АСПО, загрязненных ПРИ, их компактное хранение и использование в дальнейшем для получения полезных продуктов: парафина, битума асфальта, редких и радиоактивных элементов, а очищенные и дезактивированные НКТ применять повторно по их назначению или использовать в качестве металлолома для дальнейшей переплавки в металлургическом производстве.