УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА
DEVICE FOR CLEANING THE INTERNAL SURFACE OF THE PIPELINE

Изобретение относится к области эксплуатации трубопроводов и может быть использовано как для механической очистки внутренней поверхности трубопроводов от различных отложений и продуктов коррозии, так и для формирования жидкостной пробки, способствующей растворению и удалению с внутренней поверхности промыслового трубопровода парафино-смолистых отложений в процессе его очистки.
Также устройство может быть использовано для вытеснения и удаления из полости трубопроводов различных технологических сред при организации и проведении гидроиспытаний трубопроводов и запуском в них приборов для внутритрубной диагностики, для нанесения ингибиторной пленки на внутреннюю поверхность трубопроводов в процессе защиты и ведения коррозионного мониторинга при эксплуатации газоконденсатных шлейфов, газо- и конденсатопроводов, продувочных трубопроводов подземных емкостей и иных промысловых трубопроводов, работающих в агрессивной среде.
Из существующего уровня техники известны различные технические устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода со значительным спектром функциональных возможностей и технических характеристик. Данные устройства, как правило, обладают повышенной конструкционной сложностью и громоздкостью, а также склонны к широкой вариативности геометрических параметров с низкой устойчивостью к внешним факторам агрессивной технологической среды, что в конечном итоге не всегда обеспечивает достижение заявленного результата по качеству очистки внутренней поверхности трубопровода.
Известно устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (патент РФ №2324550 «Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода», В08В 9/055, опубликовано 20.05.2008), включающее полый корпус в виде трубы с размещенными на нем в передней и задней частях эластичными манжетами, и перепускной клапан, отличающееся тем, что корпус состоит из отдельных труб количеством не менее двух, между которыми размещена манжета, а в передней части корпуса установлен клапан, в качестве которого используют фланец, при этом клапан закреплен винтами, на которые надеты пружины, концы винтов скреплены между собой полукольцами и каждый из винтов закреплен гайками, кроме того, с обоих концов устройство снабжено петлями для транспортировки и его подъема, одна из которых размещена на клапане.
Недостатком устройства является усложненность ее конструкции из-за наличия клапана и механизмов регулировки его работы, работа которых осложнена наличием в промысловых трубопроводах при их очистке вязких и грязевых отложений, а также отложений в качестве продуктов коррозии внутренней поверхности трубопровода, препятствующих своевременному открытию или закрытию клапана, забиванию пружинных механизмов, что приводит к неудобству его обслуживания на длинных по протяженности трубопроводах. Недостатки конструктивного исполнения устройства приводят к недостаточной эффективности очистки промысловых трубопроводов.
Одним из близких технических решений, выбранных в качестве ближайшего аналога к заявляемому устройству, является устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (патент РФ №2216414 «Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода», В08В 9/055, опубликовано 20.11.2003). Устройство содержит корпус и соосно установленные на корпусе очистные и центрирующий диски. Очистные диски выполнены в виде рабочих и резервных саморазжимных дисков. Каждый очистной диск включает в себя корпус с крышкой, с размещенным в корпусе разрезным кольцом, выполненным большего диаметра, чем внутренний диаметр трубопровода, со стяжной шпилькой и упругим элементом, установленным на внутренней поверхности кольца. Каждый резервный диск дополнительно снабжен предохранительными полосами, закрепленными по радиусу разрезного кольца.
К существенным недостаткам данного технического решения, следует отнести то, что устройство недостаточно надежно и долговечно, так как с течением времени очистные диски истираются и повреждаются от соприкосновения со сварным швом и остатками продуктов коррозии, после чего устройство не обеспечивает качественной очистки внутренней поверхности трубопровода. Кроме того, известное устройство не может быть использовано для формирования жидкостной пробки для химической очистки или ингибирования трубопровода, поскольку по причине особенностей конструкции устройства, полости трубопровода перед и за устройством сообщаются между собой.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве ближайшего аналога-прототипа к заявляемому устройству, является устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (патент РФ №2284232 «Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода», В08В 9/055, опубликовано 27.09.2006, содержащее цилиндрический корпус с размещенными на нем последовательно, по меньшей мере, двумя очистными манжетами, имеющими ступицу и радиально расположенные и смещенные в шахматном порядке металлические и эластичные пластины, отличающееся тем, что каждая манжета снабжена диском, смонтированным на корпусе с образованием со ступицей полости, при этом концы опирающихся на диск металлических пластин закреплены в отливке, размещенной в полости, а эластичные пластины зафиксированы на диске.
К существенным недостаткам данного технического решения, следует отнести возможность поломки отдельных металлических пластин устройства, например, при прохождении сужения в виде смонтированной поперечной боковой врезки, часть которой запущена внутрь трубопровода, что приводит к необходимости производства ремонтных работ и неудобству его использования на значительно протяженных промысловых трубопроводах с наличием на них отводов и переходов отличного диаметра. Данные недостатки конструктивного исполнения устройства приводят к недостаточной эффективности очистки.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка конструкции устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода, обеспечивающей повышение качества очистки внутренней поверхности эксплуатируемого трубопровода за счет создания возможности одновременного проведения работ по механической очистке трубопровода от продуктов коррозии, а также формирования жидкостной пробки, способствующей как растворению и удалению с внутренней поверхности промыслового трубопровода парафино-смолистых отложений при проведении работ по его очистке, так и нанесению на внутреннюю поверхность трубопровода ингибиторной пленки при совместном проведении работ по ингибиторной защите промысловых трубопроводов.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода, содержащее шток с размещенными на нем отбойным диском и очистными манжетами, цилиндрической полой втулки, зафиксированные на штоке с помощью шайб, гайки и шплинта, отличающееся тем, что на металлическом штоке последовательно размещаются отбойный диск, выполненный в виде шайбы из полиуретана или иного прочного эластомера, и две очистные манжеты, изготовленные из полиуретана или иного прочного эластомера, разделенные между собой цилиндрической полой втулкой из металла, при этом, отбойный диск и установленная сразу после него первая очистная манжета, а также вторая очистная манжета, зафиксированы на металлическом штоке с двух сторон металлическими шайбами, удерживаемые на металлическом штоке натуго завинченной на его конце гайкой с металлическим шплинтом, а каждая из очистных манжет выполнена в форме усеченного конуса с величиной диаметра и толщины верхнего основания равной соответственно величине диаметра и толщины отбойного диска, величиной диаметра нижнего основания равной внутреннему диаметру трубопровода, а также каждая из очистных манжет содержит на внешней конической поверхности у нижнего основания прижимную поверхность, на внутренней конической поверхности радиальные ступеньки, выполненные в виде двух кольцевых канавок, и проточку, в радиальном сечении в форме дуги, расположенную на внутренней поверхности верхнего основания в месте ее перехода во внутреннюю коническую поверхность.
Технический результат заявляемого устройства достигается за счет его конструктивного решения, а также указанной в предлагаемом изобретении совокупности признаков, а именно:
- наличие у устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода отбойного диска и двух очистных манжет, изготовленных из полиуретана или иного прочного эластомера, с приданием последним формы в виде усеченного конуса с величиной диаметра и толщины верхнего основания равной соответственно величине диаметра и толщины отбойного диска, а также с величиной диаметра нижнего основания равной внутреннему диаметру трубопровода, позволяет использовать данное устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода как механическим способом, так и с использованием жидких реагентов, способствующих растворению и удалению с внутренней поверхности промыслового трубопровода различных отложений в процессе его очистки, а также в работах по вытеснению и удалению из полости трубопроводов различных технологических сред, нанесению ингибиторной пленки на внутреннюю поверхность трубопроводов.
- наличие у очистной манжеты прижимной поверхности, расположенной на внешней конической поверхности у нижнего основания, позволяет увеличить площадь поверхности контакта очистной манжеты со стенками трубопровода, что обеспечивает с одной стороны улучшение качества механической очистки трубопровода, а с другой стороны возможность формирования жидкостной пробки между двух устройств для очистки внутренней поверхности трубопровода без значительных потерь реагента при проведении работ как по очистке трубопровода, так и нанесению на внутреннюю поверхность трубопровода ингибиторной пленки при проведении работ по ингибиторной защите промысловых трубопроводов;
- наличие у очистной манжеты радиальных ступенек, выполненных в виде двух кольцевых канавок, расположенных на внутренней конической поверхности, а также проточки в форме дуги в радиальном сечении и расположенной на внутренней поверхности верхнего основания в месте ее перехода во внутреннюю коническую поверхность позволяет повысить упругопластические свойства очистной манжеты, тем самым продлевая эксплуатационный ресурс работы всего устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода.
Достигаемым техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью признаков, является совершенствование конструкции устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода, обеспечивающей повышение качества очистки внутренней поверхности трубопровода, а также возможность его применения в процессе вытеснения и удаления из полости трубопроводов различных технологических сред или в процессе нанесения ингибиторной пленки на внутреннюю поверхность трубопровода.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода, находящийся в трубопроводе (условно), на фиг. 2 и 3 - отбойный диск и очистная манжета соответственно.
Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода состоит из металлического штока 1 с размещенными на нем последовательно отбойным диском 2, двумя очистными манжетами 3, разделенные между собой цилиндрической полой втулкой 4, при этом, отбойный диск 2 и установленная сразу после него первая очистная манжета 3, а также вторая очистная манжета 3, зафиксированы на металлическом штоке 1 с двух сторон металлическими шайбами 5, удерживаемые на металлическом штоке 1 натуго завинченной на его конце гайкой 6 с металлическим шплинтом 7, а каждая из очистных манжет 3 содержит прижимную поверхность 8, радиальные ступеньки 9 и проточку 10.
Устройство для очистки внутренней поверхности трубопровода (далее - устройство) работает следующим образом.
При проведении работ по очистке внутренней поверхности трубопровода, устройство (фиг. 1) вводится в полость очищаемого трубопровода через специальные узлы запуска и приема очистного устройства, далее для обеспечения перемещения внутри трубопровода в него подают под давлением технологическую среду (очищенный, пластовый газ и т.п.). При движении устройства в очищаемом трубопроводе, отбойный диск 2 счищает крупные образования или мусор находящийся в трубопроводе, при этом, очистные манжеты 3, прижимные поверхности 8 которых плотно прилегают к стенкам трубопровода за счет давления технологической среды, подаваемой сзади устройства, очищают трубопровод от остальных отложений. В процессе работы, прижимные поверхности 8, контактирующие со стенкой трубопровода, истираются, а радиальные ступеньки 9 и проточка 10 за счет обеспечения снижения нагрузки на рабочую часть прижимной поверхности 8 повышают упругость, а также пластические свойства очистной манжеты 3, тем самым увеличивая эксплуатационный ресурс работы всего устройства, гарантируя при этом полную и качественную очистку внутренней поверхности трубопровода на всем участке от узла запуска до узла приема очистного устройства.
При проведении работ по очистке внутренней поверхности трубопровода с формированием жидкостной пробки, способствующей растворению и удалению с внутренней поверхности промыслового трубопровода парафино-смолистых отложений, а также для нанесения ингибиторной пленки на внутреннюю поверхность трубопровода в процессе его коррозионной защиты при эксплуатации в агрессивной среде, после запасовки в трубопровод первого устройства далее его заполняют или промывочной жидкостью, или ингибитором коррозии, продавливая тем самым первое устройство внутри трубопровода, далее производят запасовку в трубопровод второго устройства, после чего осуществляют продавку по трубопроводу жидкостной пробки, ограниченной с двух сторон устройствами, путем подачи в трубопровод под давлением очищенного газа или иной технологической среды.
Таким образом, при осуществлении изобретения получен технический результат, заключающийся в создании простого, качественного, надежного и долговечного устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода.
Из патентной литературы не известны конструкции устройств, обеспечивающих повышение качества очистки внутренней поверхности трубопровода совместно с возможностью их использования в процессе очистки внутренней поверхности трубопровода с формированием жидкостной пробки, способствующей растворению и удалению с внутренней поверхности промыслового трубопровода парафино-смолистых отложений, а также для нанесения ингибиторной пленки на внутреннюю поверхность трубопровода в процессе его коррозионной защиты при эксплуатации в агрессивной среде.
Совокупность изложенных выше существенных признаков необходима и достаточна для реализации задачи заявляемого решения. При этом между совокупностью существенных признаков и задачей, поставленной и решаемой изобретением, существует причинно-следственная связь, при которой сама совокупность признаков является причиной, а решаемая ими задача является следствием. Исходя из этих доводов, правомерен вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует установленному критерию - изобретательский уровень (неочевидность).
Заявляемое техническое решение может быть неоднократно реализовано с получением указанного выше технического результата.
Предлагаемое решение в качестве изобретения применяется в промышленных масштабах для собственных нужд в Газопромысловом управлении ООО «Газпром добыча Астрахань» при производстве работ по очистке и ингибированию газоконденсатных шлейфов, газо- и конденсатопроводов, продувочных трубопроводов подземных емкостей и иных промысловых трубопроводов, работающих в агрессивной среде, с использованием заявляемого устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода, изготовленного в соответствии с предлагаемым изобретением согласно разработанной спецификации.
Решение, таким образом, соответствует критерию «промышленная применимость».
Технико-экономическое преимущество заявляемого изобретения заключается в изготовлении и применении устройства для очистки внутренней поверхности трубопровода, не уступающего, по своим технико-эксплуатационным свойствам, предлагаемым на рынке отечественным и импортным очистным поршням, при значительно меньших производственных затратах.