ГЕРМЕТИЧНАЯ ПРОХОДКА ТРУБОПРОВОДА (ВАРИАНТЫ)
PRESSURE TIGHT PIPELINE DRIVING (VERSIONS)

Изобретение относится к трубопроводам и может быть использовано при прокладке нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, газопроводов и водопроводов через реки, водохранилища и другие водные преграды.
Наиболее известные подводные трубопроводы представляют собой стальную трубу, проложенную в траншее по дну водоема и засыпанную грунтом / Левин С.И. "Проектирование и строительство подводных трубопроводов", Москва, 1960, стр.69, рис.18. / Такой трубопровод недостаточно надежен, так как он может быть поврежден якорями судов и другими техническими средствами и требует достаточно долгосрочного ремонта. Поэтому, как правило, прокладываются две нитки трубопровода, одна из которых является резервной.
Известен подводный трубопровод типа "труба в трубе", в котором внутренняя труба предназначена для пропуска по ней нефти или других продуктов (в т.ч. газа), а наружная труба является защитным кожухом (Бородавкин П.П. и др. "Подводные трубопроводы", Москва, 1989, стр.12, рис.1.5 и рис.1.6). При этом пространство между кожухом и рабочим трубопроводом (межтрубное пространство), как правило, не герметизируется или герметизируется с использованием сальниковых уплотнителей, которые позволяют трубе деформироваться (удлиняться и укорачиваться) под действием температурных напряжений.
Недостатком такого трубопровода является то, что заглубленный в дно водоема кожух вследствие трения его о грунт защемлен в нем (неподвижен), а внутренняя труба при изменении ее температуры удлиняется или укорачивается, при этом величина деформаций может достигать нескольких метров. В случае жесткого защемления рабочего трубопровода с кожухом, например, посредствам обетонирования концевых участков кожуха (устройство пробок из бетона) в рабочем трубопроводе могут возникнуть напряжения, превышающие предельные, что может повлечь за собой аварийную ситуацию. Для предотвращения защемления трубопровода используются сальниковые уплотнители, которые позволяют трубопроводу деформироваться. В этом случае для предотвращения выпучивания примыкающих к подводному переходу береговых участков необходимо устанавливать громоздкие и трудоемкие «П-образные» компенсаторы.
Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению, т.е. прототипом, является «Герметичная проходка трубопровода через защитные оболочки» (патент RU 2304738, F16L 5/00 (2006.01), опубликован 2007.08.20), в котором трубопровод коаксиально установлен в обечайках переходного фланца, связывающего обечайку внутренней защитной оболочки с трубопроводом и герметично закрывающего зазор между ними. Защитная труба установлена снаружи трубопровода коаксиально ему и закрывает участок трубопровода в межоболочном пространстве. Сильфонный компенсатор установлен снаружи защитной трубы коаксиально ей. Защитная труба выполнена съемной за счет ее разъемных фланцевых соединений с обечайкой внутренней оболочки и сильфонным компенсатором, соединяющим ее с обечайкой внешней оболочки. Конструкция герметичной проходки трубопровода через двойные защитные оболочки обеспечивает необходимое снижение температуры, передаваемой на бетонную оболочку, уменьшает габариты проходки и упрощает ее конструкцию. Съемная защитная труба обеспечивает защиту межоболочного пространства от попадания транспортируемой среды при разрыве трубопровода. Обеспечивает эксплуатационный контроль за состоянием трубопровода в межоболочном пространстве.
Недостатком указанной проходки является невозможность применения для эксплуатации в грунтовой среде и наличие сварного шва между переходным фланцем и трубопроводом. В связи с тем что проходка является неподвижной опорой трубопровода, в указанном шве возникает наибольшая концентрация напряжений.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является, во-первых, упрощение конструкции герметичной проходки трубопровода и привязка конструкции к работе в условиях засыпки грунтом, во-вторых, повышение надежности конструкции путем исключения необходимости применения сварного соединения между рабочим трубопроводом и кожухом, т.к. в указанном шве возникает наибольшая концентрация напряжений.
Данная задача по варианту 1 достигается тем, что в герметичной проходке трубопровода, содержащей трубопровод, состоящий из коаксиально установленных одна внутри другой рабочей и защитной труб, образуя межтрубное пространство, по меньшей мере, один сильфонный компенсатор, узел герметизации, сильфонный компенсатор расположен продольно в составе внутренней трубы, а узел герметизации расположен между защитной трубой и рабочей трубой в межтрубном пространстве.
Кроме того, межтрубное пространство заполнено ингибитором.
Кроме того, поверхности обеих труб покрыты антикоррозийным материалом.
Данная задача по варианту 2 достигается тем, что в герметичной проходке трубопровода, содержащей трубопровод, состоящий из коаксиально установленных одна внутри другой рабочей и защитной труб, образуя межтрубное пространство, по меньшей мере, один сильфонный компенсатор, узел герметизации, сильфонный компенсатор расположен продольно в составе внутренней трубы, а узел герметизации расположен между защитной трубой и рабочей трубой в межтрубном пространстве, заполненном ингибитором.
Кроме того, поверхности обеих труб покрыты антикоррозийным материалом.
На чертеже схематически изображен общий вид герметичной проходки трубопровода (вертикальный продольный разрез).
Герметичная проходка трубопровода (см. чертеж) содержит трубопровод, состоящий из коаксиально установленных одна внутри другой защитной 1 и рабочей 2 труб, образуя межтрубное пространство. Рабочая труба 2 центрируется в защитной трубе 1 (кожухе) посредством опорно-центрирующих колец 3. Рабочая труба может быть выполнена из стали. В составе внутренней рабочей трубы 2 расположен продольно, по меньшей мере, один сильфонный компенсатор 4. Компенсаторы 4 выполнены в виде коротких гофрированных труб - сильфонов. Необходимое количество компенсаторов определяется при проектировании трубопровода, исходя из прогнозируемой величины температурных деформаций. Рабочая труба 2 сопряжена с концами кожуха 1 межтрубными бетонными пробками 7, созданными при помощи нагнетания расширяющегося бетона по раструбу 8 в межтрубное пространство. Длина пробок 7 ограничена задвинутыми в межтрубное пространство фланцами 5 и 6. Для закачки бетона предусмотрен раструб 9. Конструкция, включающая элементы 5-9, образует узел герметизации.
Наружные поверхности обеих труб покрыты антикоррозийным материалом, а межтрубное пространство заполнено ингибитором коррозии, то есть веществом, препятствующим коррозии металла, например водным раствором ингибитора типа «Солинг», выпускаемого ЗАО «Полиэкс», или инертным газом. Устойчивость трубопровода против его всплытия обеспечивается его собственным весом, а при его недостаточности на кожух 1 надеваются обычные чугунные или железобетонные грузы (не показаны). Трубопровод проложен по дну водоема в предварительно вырытой траншее с последующей засыпкой грунтом. Возможно также его протаскивание под дном водоема в скважине, пробуренной специальным буровым оборудованием.
Трубопровод работает следующим образом.
По рабочей трубе 2 пропускается вода, газ, нефть или нефтепродукт, температура которого может изменяться. Изменяется также и температура окружающей грунтовой среды. При этом изменяется и температура труб. При повышении температуры длина рабочей трубы 2 увеличивается, сжимая сильфонные компенсаторы 4, а при уменьшении температуры ее длина уменьшается, растягивая сильфонные компенсаторы 4. В результате общая длина рабочей трубы 2, заключенной в кожухе 1, не меняется. Кожух 1 при изменении ее температуры также стремится изменить свою длину, но этому препятствуют силы трения о грунт. В рабочей трубе 2 не возникают температурные напряжения вследствие установки сильфонных компенсаторов, расположенных продольно в составе внутренней рабочей трубы 2. В случае разгерметизации рабочей трубы 2 (порыва) давление воспринимается кожухом 1 и узлом герметизации, ввиду чего предотвращается аварийный выброс нефти или других продуктов, транспортируемых трубопроводом.
Таким образом, данным изобретением достигается упрощение конструкции герметичной проходки трубопровода и привязка конструкции к работе в условиях засыпки грунтом, исключение необходимости применения сварного соединения между рабочим трубопроводом и кожухом с помощью устройства узла герметизации.