КАМЕРА ДЛЯ ЗАПУСКА ИЛИ ПРИЕМА ОЧИСТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к конструкции камеры, которая может быть использована как для запуска, так и для приема поточных очистных элементов, в частности, шаров, в устройстве для очистки трубопровода с целью удаления асфальтеносмолопарафиновых отложений (АСПО) из трубопроводов системы сбора нефти с помощью очистных элементов. Предлагаемое в рамках полезной модели устройство, включающее указанные камеры, также может быть использовано для запуска-приема разделителей, дефектоскопов и других поточных устройств.
Известна универсальная камера для запуска и приема поточных очистных элементов при эксплуатации трубопроводов, входящая в состав устройства для очистки трубопровода (Патент РФ №2129923, кл. В08В 9/04, опубл. 1999 г.). Указанная камера состоит из переходника, корпуса и концевого затвора, откидная крышка которого имеет особую конструкцию, при этом длина корпуса камеры составляет 3,0 - 16,0 диаметра переходника.
Основным недостатком этой известной камеры является невозможность ее работы без отключения потока жидкости в трубопроводе, что делает ее использование малопроизводительным.
Известно устройство для очистки трубопровода посредством запуска и приема очистного элемента, содержащее корпус в виде тройника с наклонно расположенным патрубком, на, конце которого установлена запорная арматура, и прямым участком (выполняет функцию подстыковочной камеры) с узлами для присоединения прямого участка
тройника к очищаемому трубопроводу, цилиндрическую капсулу для размещения в ней очистного поточного элемента, которая с одного конца перекрыта съемной крышкой, а другим концом через запорную арматуру соединена с наклонно расположенным патрубком корпуса, при этом капсула имеет патрубок для подвода рабочего агента под давлением (Авт.свид. СССР №1683831, кл. В08В 9/04 от 1989 г.)
Основным недостатком этого известного устройства является невозможность работы без отключения потока жидкости в трубопроводе, что делает устройство малопроизводительным. Кроме того, устройство имеет низкую эффективность очистки трубопроводов от АСПО из-за конструктивного выполнения очистного элемента, а также из-за наличия большого количества запорной арматуры - задвижек.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для очистки трубопровода от АСПО с помощью очистных элементов в виде эластичных шаров, включающее камеру пуска и приемную камеру (камеру приема), встроенные посредством фланцевых соединений в очищаемый трубопровод (Справочная книга по добыче нефти под редакцией Ш.К. Гиматудинова. М., Недра, 1974, с.с.605, 606, рис.XIV.64). Корпус камеры пуска выполнен в виде цилиндра с герметичной съемной крышкой, образующего загрузочную емкость для шаров. Корпус приемной камеры также выполнен в виде цилиндра с герметичной съемной крышкой, образующего накопитель шаров, при этом накопитель снабжен датчиком-сигнализатором поступления шара из трубопровода. Корпус каждой камеры имеет патрубки, на концах которых установлена запорная арматура. Камера пуска и приемная камера связаны между собой участком очищаемого трубопровода. При этом камера пуска связана патрубком через запорную задвижку с трубопроводом для подвода рабочего агента под давлением. В корпусе камеры пуска и приемной камеры размещается
один шар из эластичного материала. Для запуска очистного элемента - эластичного шара - предварительно открывают задвижки на трубопроводах; шар под действием потока жидкости эксплуатирующейся скважины продвигается по очищаемому трубопроводу в приемную камеру. В приемной камере по указателю сигнализатора фиксируется поступление шара, который извлекают через съемную крышку в корпусе.
Недостатком известного устройства является необходимость перекрытия потока жидкости в трубопроводе для отключения камеры пуска и камеры приема с целью их переналадки после каждого рабочего цикла - запуска шара (причем конструктивно устройство выполнено для запуска и приема только одного шара). Как следствие - требуется перекрыть задвижками все трубопроводы, снять давление из камер, достать очистной элемент из приемной камеры и поместить в камеру пуска шар для следующего рабочего цикла. Все операции, связанные с пуском и приемом шара, производятся вручную, требуют переключения большого количества задвижек, поэтому малопроизводительны. Все это снижает эффективность работы устройства, увеличивает энерго- и трудозатраты проведения работ по очистке трубопроводов от АСПО.
Предлагаемой полезной моделью решается единая техническая задача повышения производительности и снижения трудоемкости проведения работ по очистке трубопроводов от АСПО за счет обеспечения проведения запуска и приема очистных элементов камерами запуска и приема без перекрытия потока жидкости в трубопроводе, за счет упрощения технологической схемы включения устройства и за счет использования унифицированных камер, пригодных для использования как в качестве камеры для запуска, так и - камеры для приема.
Поставленный единый технический результат обеспечивается камерой для запуска и приема очистных элементов устройства для
очистки трубопровода, включающей корпус и концевой затвор, при этом корпус выполнен в виде трубного участка, образующего подстыковочную камеру, которая предназначена для подключения камеры по торцам к очищаемому трубопроводу, и перпендикулярно установленных по отношению к указанной подстыковочной камере с возможностью сообщения с ней камеры-емкости для очистных элементов и патрубка, соосно размещенных друг над другом и снабженных каждый концевым затвором с торца, удаленного от подстыковочной камеры, при этом в указанных камере-емкости и патрубке установлен тарельчатый клапан, состоящий из седла и поршня со штоком, седло клапана размещено в упомянутой камере-емкости и установлено в зоне входа ее в подстыковочную камеру для разобщения последней с камерой-емкостью, а поршень со штоком установлен в патрубке с возможностью поступательного перемещения до взаимодействия с седлом камеры-емкости, причем указанный поршень снабжен перепускным клапаном, а свободный конец штока выведен через концевой затвор за пределы патрубка и соединен со средством передвижения штока, при этом подстыковочная камера снабжена ограничителем движения очистных элементов, установленным на границе зоны сообщения ее с камерой-емкостью и патрубком.
Камера-емкость снабжена средством сброса давления.
Ограничитель движения очистных тел подстыковочной камеры выполнен в виде решетки.
Соединение свободного конца штока со средством его передвижения выполнено в виде винтовой передачи со штурвалом.
Поршень тарельчатого клапана снабжен кольцевым уплотнением, соответствующим по форме седлу.
Для достижения указанного единого технического результата для заявляемой группы изобретений предлагается устройство для очистки
трубопровода, включающее встроенные посредством фланцевых соединений в очищаемый трубопровод камеру для запуска и камеру приема очистных элементов, при этом в качестве камеры для запуска и камеры приема очистных элементов устройство снабжено двумя камерами, каждая из которых содержит выполненную в виде трубного участка подстыковочную камеру, встроенную посредством фланцевых соединений в очищаемый трубопровод, и перпендикулярно установленные по отношению к указанной под стыковочной камере с возможностью сообщения с ней камеру-емкость для очистных элементов и патрубок, соосно размещенные друг над другом и снабженные каждый герметичным перекрытием в виде концевого затвора с торца, удаленного от подстыковочной камеры, при этом в указанных камере-емкости и в патрубке установлен тарельчатый клапан, состоящий из седла и поршня со штоком, седло клапана размещено в упомянутой камере-емкости и установлено в зоне входа в подстыковочную камеру для разобщения последней с камерой-емкостью, а поршень со штоком установлен в патрубке с возможностью поступательного перемещения до взаимодействия с седлом камеры-емкости, причем указанный поршень снабжен перепускным клапаном, а свободный конец штока выведен через концевой затвор за пределы патрубка и соединен со средством передвижения штока, при этом подстыковочная камера снабжена ограничителем движения очистных элементов, установленным на границе зоны сообщения ее с камерой-емкостью и патрубком, указанные ограничители размещены в камере для запуска и в камере приема зеркально друг относительно друга, со смещением в противоположные друг от друга стороны, при этом камера, выполняющая функцию камеры для запуска, встроена в очищаемый трубопровод таким образом, чтобы ее камера-емкость была ориентирована вверх, а камера, выполняющая функцию камеры приема, встроена в очищаемый трубопровод таким образом, чтобы ее камера-емкость была ориентирована вниз.
Камера приема снабжена датчиком-сигнализатором обнаружения поступления очистных элементов.
В качестве датчика-сигнализатора камера приема содержит флажок или магнитные элементы.
Благодаря тому, что камера для запуска или приема выполнена из сообщающихся между собой и расположенных практически во взаимно перпендикулярных плоскостях: подстыковочной камеры и камеры-емкости и патрубка, а также благодаря тому, что в камере-емкости и в патрубке установлен тарельчатый клапан указанной конструкции, при работе которого при поступательном перемещении поршня до седла, появилась возможность в требуемые моменты времени разобщать камеру-емкость от подстыковочной камеры и тем самым производить работы по загрузке очистных элементов (или их выгрузке) в камеру-емкость без перекрытия потока жидкости в очищаемом трубопроводе, то это обеспечивает снижение трудоемкости и повышение производительности работ.
Выполнение камеры предлагаемой конструкции унифицированной, т.е. подходящей как для целей запуска очистных элементов, так и для их приема, позволяет упростить технологическую схему подключения всей камеры, а значит и устройства для очистки, в трубопровод.
Выполнение в поршне патрубка перепускного клапана обеспечивает условия выравнивания давления в очищаемом трубопроводе (подстыковочной камере) и камере-емкости, уменьшая тем самым усилие на средстве передвижения штока (штурвал с винтовой передачей) при открывании тарельчатого клапана.
Герметичность тарельчатого клапана, обеспечивает безопасное проведение работ как по загрузке очистного элемента в камеру-емкость (в случае камеры для запуска), так и по извлечению из нее очистного элемента (в случае камеры приема), а также по очистке камеры приема от АСПО.
Встраивание камер для запуска и камер приема в предлагаемом устройстве в обратноотображенном виде (камера, выполняющая функцию камеры для запуска, встроена в очищаемый трубопровод таким образом, чтобы ее камера-емкость была ориентирована вверх, а камера, выполняющая функцию камеры приема, встроена в очищаемый трубопровод таким образом, чтобы ее камера-емкость была ориентирована вниз) позволяет обеспечить работоспособность всего устройства в целом.
Обеспечение подстыковочной камеры ограничителем движения очистных элементов, установленным на границе зоны сообщения ее с камерой-емкостью и патрубком, позволяет передвигаться последним только на очищаемом участке трубопровода.
Установление в предлагаемом устройстве указанных ограничителей в камере для запуска и в камере приема зеркально друг относительно друга, со смещением в противоположные друг от друга стороны (т.е. ограничители смещены в каждой камере ближе к зоне неочищаемого трубопровода), позволяет исключить неконтролируемый «уход» очистных элементов за пределы очищаемого участка трубопровода.
Снабжение камеры приема в заявляемом устройстве датчиком-сигнализатором, например, флажком или магнитными элементами, позволяет достоверно установить поступление очистного элемента в камеру-емкость. При установлении указанных магнитных элементов в камеру в очистной элемент включают постоянные магниты.
Сущность заявляемой группы полезных моделей поясняется чертежом, где представлена компоновка заявляемого устройства, включающего предлагаемую камеру для запуска и приема.
Заявляемое устройство для очистки трубопровода содержит камеру 1 для запуска очистных элементов и камеру 2 приема, встроенные в
очищаемый трубопровод 3 и гидравлически связанные по указанному трубопроводу 3 между собой.
Камера 1 для запуска очистных элементов 4, например, шаров, выполнена в виде подстыковочной камеры 5, которая по фланцам 6 встроена в очищаемый трубопровод 3. Над указанной подстыковочной камерой 5 размещена перпендикулярно и сообщена с ней камера-емкость 7 в виде цилиндра, по торцу герметично перекрытая пробкой 8 с гайкой 9. Соосно с камерой-емкостью 7 под подстыковочной камерой 5 смонтирован патрубок 10, герметично перекрытый перекрытием 11. Подстыковочная камера 5 снабжена ограничителем 12 движения шаров 4, выполненный, например, в виде решетки из стержней. В камере-емкости 7 и в патрубке 10 установлен тарельчатый клапан, состоящий из размещенного в камере-емкости 7 седла 13, выполненного в виде уплотнительного кольца, и из размещенного в патрубке 10 поршня 14 с ходовым штоком 15. Поршень 14 выполнен с наружным кольцевым уплотнением, соответствующим по форме седлу 13, и имеет перепускной клапан 16. Для обеспечения поступательного перемещения поршня 14 в патрубке 10 шток 15 связан через винтовую передачу 17, выполненную в виде винта-гайки, со штурвалом 18. Камера- емкость 7 снабжена краном 19 для сброса давления.
Конструкция камеры 2 приема шаров 4 аналогична камере 1 для запуска и выполнена в виде подстыковочной камеры 20, которая по фланцам 21 встроена в очищаемый трубопровод 3. Под указанной подстыковочной камерой 20 размещена перпендикулярно и сообщена с ней камера-емкость 22 по торцу герметично перекрытая пробкой 23 с гайкой 24. Соосно с камерой-емкостью 22 над подстыковочной камерой 20 смонтирован патрубок 25, герметично перекрытый перекрытием 26. Подстыковочная камера 20 снабжена ограничителем 27 движения шаров 4 (смещен в сторону неочищаемого трубопровода). В камере-емкости 22 и в патрубке 25 установлен тарельчатый клапан, состоящий из размещенного
в камере-емкости 22 седла 28, выполненного в виде уплотнительного кольца, и из размещенного в патрубке 25 поршня 29 с ходовым штоком 30. Поршень 29 выполнен с наружным кольцевым уплотнением, соответствующим по форме седлу 28, и имеет перепускной клапан 31. Для обеспечения поступательного перемещения поршня 29 в патрубке 25 шток 30 связан через винтовую передачу 32, выполненную в виде винта-гайки, со штурвалом 33. Камера- емкость 22 снабжена краном 34 для сброса давления. При входе в камеру 2 приема установлен механический датчик 35 с сигнализатором в виде флажка. Камера-емкость 7 в камере 1 для запуска вмещает один шар 4, Камера-емкость 22 камеры 2 приема вмещает также один шар 4, что обуславливается необходимостью регулярной очистки ее после прихода шара 4.
Наибольший диаметр шара 4 выполнен меньше диаметра проходного сечения седел 13 и 28 тарельчатого клапана.
Очистные элементы - шары 4 выполнены из пористого полиуретана с водонепроницаемой защитной оболочкой различной твердости.
Предлагаемое устройство, смонтированное из заявляемых камер для запуска и приема работает следующим образом.
В исходном состоянии поршень 14 камеры 1 для запуска находится в крайнем нижнем положении, полость камеры-емкости 7 сообщена с полостью трубопровода 3. В камере 2 приема в исходном положении флажок датчика 35 установлен перпендикулярно трубопроводу 3. (Предварительно датчик 35 настраивается регулировочным винтом на требуемую нагрузку срабатывания, чтобы исключить срабатывание от движения вязкого парафина в потоке жидкости). Поршень 29 этой камеры 2 выведен из седла 28 и находится в крайнем верхнем положении. Камера-емкость 22 также сообщена с трубопроводом 3.
Перед загрузкой шара 4 в камеру-емкость 7 необходимо при помощи штурвала 18 переместить поршень 14 до упора в седло 13, при этом камера-емкость 7 будет разобщена от трубопровода 3. Краном 19 сбросить
давление в камере-емкости 7 до атмосферного давления. Загрузить шар 4 в камеру-емкость 7 через люк (пробка 8 и гайка 9) и при помощи штурвала 18 переместить поршень 14 в крайнее нижнее положение, при этом шар 4 под собственным весом перемещается в полость подстыковочной камеры 5, в которой он подхватывается потоком и движется по трубопроводу 3 со скоростью потока жидкости, соприкасаясь со стенками и тем самым удаляя отложившийся на стенках парафин, который вместе с потоком жидкости движется по трубопроводу 3. Шар 4, пройдя по очищаемому участку трубопровода 3, достигает механического датчика 35, при этом флажок датчика отклоняется от вертикального положения и тем самым сигнализирует о поступлении шара 4 в камеру 2 приема. Благодаря ограничителю 27 шар 4 останавливается на входе в камеру-емкость 22. Перемещение шара 4 в камеру-емкость 22 осуществляется перемещением поршня 29 при вращении штурвала 33. При этом поток жидкости в трубопроводе 3 не перекрывается.
Для извлечения шара 4 из камеры-емкости 22 необходимо, чтобы поршень 29 сел в седло 28, перепускной клапан 31 был закрыт, в этом случае камера-емкость 22 отсечена от потока в трубопроводе 3. Открывают кран 34 и сбрасывают давление из камеры-емкости 22 до атмосферного давления. После этого открывают люк (это может быть -гайка 24 и пробка 23) и достают шар 4 и чистят камеру-емкость 22 от осадков и парафина, попавших вместе с шаром 4. После этого вновь герметично закрывают камеру-емкость 22, закрывают кран 34, перемещают поршень 29 из седла 28 в крайнее верхнее положение, а флажок механического сигнализатора 35 устанавливают вертикально. Камера приема 2 подготовлена к приему очередного шара 4.
Для очистки трубопровода от АСПО на начальной стадии очистки запускают в трубопровод 3 сначала шары 4 из материала с меньшей твердостью, чтобы обеспечить их лучшую деформацию и прохождение по более загрязненному трубопроводу.
В случае застревания шара 4 в трубопроводе 3 обнаружить место его нахождения поможет магнит, встроенный внутрь шара.
Таким образом, заявляемое устройство для очистки трубопровода работает без остановки потока жидкости в трубопроводе, имеет высокую эффективность и эксплуатационную надежность, позволяет снизить энерго- и трудовые затраты, исключить в наибольшей степени ручной труд по остановке работы трубопровода. Нет необходимости в большом количестве запорной арматуры, удобно включается в технологическую цепочку системы сбора нефти. Устройство несложное в изготовлении и при его компоновке используются унифицированные камеры.