УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРУБОПРОВОДА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРУБОПРОВОДА Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к устройствам для зануска-приема поточных очистных элементов в трубопровод с цельюудаления
асфальтеносмолопарафинистых отложений (АСПО) из трубопроводов системы сбора нефти с помощью очистных элементов, в частности, шаров.
Устройство также может быть использовано для запуска-приема разделителей, дефектоскопов и других поточных устройств.
Известно устройство для запуска и приема очистного снаряда, содержащее корпус в виде тройника с наклонно расположенным патрубком, на конце которого установлена запорная арматура, и прямым участком с узлами для присоединения прямого участка тройника к очищаемому трубопроводу, цилиндрическую капсулу для размещения в ней поточного снаряда, 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 (см. а.с. СССР № 1683831, кл. В 08В 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 является устройство для очистки трубопровода от АСПО с помощью очистных элементов в виде эластичных щаров, включающее камеру пуска и приемную камеру, встроенные посредством фланцевых соединений в очищаемый трубопровод. 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 крыщкой, образующего накопитель щаров, при этом накопитель снабжен датчиком-сигнализатором поступления щара 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 (см. Справочная книга по добыче нефти под редакцией Ш.К. Гиматудинова. М., Недра, 1974, с.с. 605,606, рис. XIV.64).
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 следуюп ;его 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 техническая задача повышения производительности и снижения трудоемкости проведения работ по очистке трубопроводов от АСПО за счет обеспечения проведения запуска и приема шаров камерами запуска и приема без перекрытия потока жидкости в трубопроводе, а также за счет упрош,ения технологической схемы включения устройства.
Дополнительной задачей является исключение застревания шара в трубопроводе в процессе работы устройства.
Еще одной дополнительной задачей является обеспечение возможности обнаружения места нахождения шара в трубопроводе .
Для достижения технического результата в известном устройстве для очистки трубопровода, включающем встроенные посредством фланцевых соединений в очищаемый трубопровод камеру пуска с загрузочной емкостью для очистных элементов в виде эластичных шаров и камеру приема с накопителем очистных элементов и датчиком, предлагается корпус камеры пуска выполнить в виде двух сообщающихся взаимно перпендикулярных патрубков, один из которых образует переходную камеру, герметично перекрытую по торцам, а другой патрубок образует подстыковочную камеру, которую по фланцам
УУ
подключить к очищаемому трубопроводу, при этом загрузочную емкость для очистных элементов выполнить в виде цилиндра с герметичной съемной крышкой, разместить над переходной камерой и сообщить с ней, на входе в подстыковочную камеру установить тарельчатый клапан, включающий седло и подвижный поршень, шток которого завести внутрь переходной камеры с торца, расположенного со стороны подстыковочной камеры, свободный конец штока жестко связать посредством тяги с толкателем, заведенным в переходную камеру с другого ее торца и установленного в ней с возможностью ноступательного перемещения в месте с поршнем, нри этом в поршне тарельчатого клапана выполнить перепускной клапан, камеру приема очистных элементов предлагается выполнить в виде патрубка, фланцевыми соединениями подключенного в очищаемый трубопровод, накопитель очистных элементов в камере приема выполнить в виде цилиндра с герметичной съемной крышкой, разместить перпендикулярно патрубку и сообщить с ним, при этом предлагается соосно с накопителем выполнить дополнительный патрубок, герметично перекрытый со свободного торца, внутри которого разместить с возможностью поступательного перемещения поршень со щтоком, причем седло поршня установить на входе в накопитель, в поршне выполнить перепускной клапан, при этом в патрубке камеры приема за входом в накопитель установить ограничитель.
Толкатель в камере пуска может быть дополнительно связан с рычагом.
Загрузочная емкость и накопитель снабжены кранами сброса давления.
Шток поршня в камере приема может быть связан через червячную передачу со штурвалом.
.
Для исключения застревания шаров в трубопроводе шары в загрузочной емкости размеш;ены с возрастающей степенью твердости материала шаров.
Для установления нахождения шара в трубопроводе внутри шара может быть размещен постоянный магнит.
Ограничитель в камере приема может быть выполнен в виде решетки.
Наибольший диаметр шара выполнен меньше диаметра проходного сечения седла клапана.
Благодаря тому, что камера пуска выполнена из сообщающихся между собой и расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях камер: загрузочной емкости, переходной камеры, подстыковочной камеры, а также благодаря тому, что в камере пуска установлен тарельчатый клапан предлагаемой конструкции, появилась возможность в требуемые моменты времени разобщать загрузочную емкость от подстыковочной камеры и тем самым производить работы по загрузке шаров в емкость без перекрытия потока жидкости в очищаемом трубопроводе, а также упрощается технологическая схема подключения камеры в трубопровод.. Выполнение в поршне перепускного клапана обеспечивает условия выравнивания давления в очищаемом трубопроводе (подстыковочной камере) и загрузочной емкости, что позволяет облегчить работу толкателя и продвижение шаров в трубопровод, а также создать условия для проталкивания в одном рабочем цикле большого количества очистных элементов - не менее трех, что повышает производительность работы устройства, повышает эффективность очистки трубопровода.
трубопроводу, а также благодаря тому, что накопитель шаров и дополнительно встроенный патрубок размещены соосно, один над другим, появилась возможность в дополнительном патрубке разместить поршень со штоком с возможностью поступательного перемеш;ения до седла поршня, которое установлено на входе в накопитель, и тем самым обеспечить возможность (при установленном ограничителе в виде решетки в камере приема) герметично отсечь накопитель от трубопровода без отключения потока в нем. Выполнение в поршне перепускного клапана выравнивает давление в накопителе и трубопроводе, облегчая тем самым проталкивание шара в накопитель.
Благодаря тому, что поступательное перемеш;ение поршня до седла предложено осуш;ествлять через червячную передачу, обеспечивается герметичность накопителя, в который заведен шар. Герметичность нужна для исключения попадания АСПО обратно в трубопровод, а также для проведения работ по доставанию шара и очистке накопителя от АСПО.
Размеш;ение в загрузочной камере шаров в определенной последовательности по мере их запуска, а именно: с возрастающей степенью твердости эластичного материала шаров, позволяет на начальной стадии очистки запускать шары более эластичные и тем самым исключить застревание шара в сильно запарафиненном трубопроводе.
Чтобы установить нахождение шара в трубопроводе, внутрь шара можно включить постоянные магниты.
Сущность заявляемого устройства поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено заявляемое устройство; на фиг. 2 - схема его обвязки в очищаемый трубопровод.
Устройство для очистки трубопровода содержит камеру 1 пуска и камеру 2 приема, встроенные в очищаемый трубопровод 3 и связанные по указанному трубопроводу 3 между собой.
Корпус камеры 1 пуска выполнен в виде двух сообщающихся взаимно перпендикулярных патрубков, один из которых образует переходную камеру 4, а другой - подстыковочную камеру 5, которая по фланцам 6 подключена к очищаемому трубопроводу 3, Над переходной камерой 4 смонтирована загрузочная емкость 7 для размещения в ней эластичных шаров 8. Загрузочная емкость 7 сообщена через переходную камеру 4 с подстыковочной камерой 5 и далее - с трубопроводом 3, а по торцу закрыта герметично съемными пробкой 9 и крышкой 10. Для фиксации шаров 8 в емкости 7 пробка 9 снабжена пружиной 11. Переходная камера 4 по торцам герметично перекрыта фланцами 12. Внутри этой камеры 4 на входе в подстыковочную камеру 5 размещен тарельчатый клапан, выполненный в виде седла 13, подвижного поршня 14 и связанного с ним штока 15, который посредством тяги 16 жестко связан с толкателем 17, заведенным внутрь камеры 4 с другого ее торца. Поршень 14 со штоком 15 и толкателем 17 перемещаются в переходной камере 4 поступательно, например, с помощью рычага 18. В поршне 14 установлен перепускной клапан 19. Загрузочная емкость 7 снабжена краном 20 для сброса давления.
Камера 2 приема шаров 8 выполнена в виде патрубка 21, который по фланцам 22 встроен в очищаемый трубопровод 3. Над указанным патрубком 21 размещен перпендикулярно и сообщен с ним накопитель 23 в виде цилиндра, по торцу герметично перекрытого пробкой 24 с крышкой 25. Соосно с накопителем 23 шаров 8 на патрубке 21 смонтирован дополнительный патрубок 26, герметично перекрытый с открытого торца. В патрубке 21 за входом в накопитель 23 установлен ограничитель 27 движения шаров 8, выполненный, например, в виде решетки из стержней. А внутри дополнительного патрубка 26 размещен с возможностью поступательного перемещения поршень 28 со штоком 29, причем седло 30 для поршня 28 выполнено в виде уплотнительного
кольца и установлено на входе в накопитель 23. Поршень 28 выполнен с наружным кольцевым уплотнением, соответствующим по форме седлу 30, и имеет перепускной клапан 31. Для обеспечения поступательного перемещения поршня 28 в патрубке 26 шток 29 связан через червячную передачу 32, выполненную в виде винта-гайки, со штурвалом 33. На патрубке 21 при входе в камеру приема 2 установлен механический датчик 34 с сигнализатором 35 в виде флажка. Накопитель 23 снабжен краном 36 для сброса давления.
Загрузочная емкость 7 в камере пуска 1 вмещает по меньшей мере три шара 8, количество их определяется диаметром очищаемого трубопровода 3. Накопитель 23 камеры приема 2 вмещает один шар 8, что обуславливается необходимостью регулярной очистки накопителя 23 после прихода щара.
Наибольший диаметр шара 8 выполнен меньше диаметра проходного сечения седла клапана.
Очистные элементы - шары 8 - выполнены из пористого полиуретана с водонепроницаемой защитной оболочкой, различной твердости. В загрузочной емкости 7 шары 8 загружаются с возрастающей степенью твердости материала шаров.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии рычаг 18 находится в вертикальном положении, зафиксирован пружиной 37. Поршень 14 прижат к седлу 13, что обеспечивается натяжением пружины 37 через рычаг 18, тягу 16, шток 15 и перепадом давлений в трубопроводе 3 (подстыковочной камере 5) и загрузочной емкости 7. Для осуществления одного рабочего цикла работы устройства в загрузочную емкость 7 камеры пуска 1 размещают три шара 8. С торца емкость 7 закрывают герметкгчно пробкой 9 с
43 г
пружиной 11 и крышкой 10. в исходном состоянии загрузочная емкость 7 с шарами 8 отсечена от трубопровода 3.
В камере приема 2 в исходном положении флажок 35 датчика 34 установлен перпендикулярно трубопроводу 3, (Предварительно датчик 34 настраивается регулировочным винтом на требуемую нагрузку срабатывания, чтобы исключить срабатывание от движения вязкого парафина в потоке жидкости). Поршень 28 выведен из седла 30 и находится в патрубке 26, Пакопитель 23 сообш;ен с трубопроводом 3.
Для запуска шаров 8 перемеш;ают рычаг 18 в крайнее правое положение. В начальный момент движения рычага 18 усилие через тягу 16 передается на шток 15, в результате срабатывает перепускной клапан 19. Как следствие - выравниваются давления в трубопроводе 3 и загрузочной емкости 7, что облегчает дальнейшее перемещение рычага 18 в крайнее правое положение. Дальнейшее движение рычага 18 приводит в движение тягу 16, жестко связанные с ней шток 15, поршень 14 и толкатель 17. Поршень 14 занимает такое положение, при котором толкатель 17 проталкивает нижний шар 8 через проходное сечение седла 13 в подстыковочную камеру 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.
После запуска первого шара рычаг 18 возвраш;ают в исходное положение, чтобы подготовиться к запуску следуюш;его шара 8 через определенный интервал времени. После запуска всех шаров в трубопровод 3 рычаг 18 возвраш;ают в исходное положение. Поршень 14 тарельчатого клапана плотно садится на седло 13 и отсекает загрузочную емкость 7 от подстыковочной камеры 5. Открывают кран 20 на загрузочной емкости 7 и сбрасывают из нее остаточное давление. После
чего камера пуска 1 готова для повторного цикла запуска шаров 8 в трубопровод 3.
Шар 8, пройдя по очищаемому участку трубопровода 3, достигает датчика 34, вызывая срабатывание сигнализатора - флажок 35 отклоняется от вертикального положения и тем самым сигнализирует о поступлении шара 8 в камеру приема 2. Благодаря ограничителю 27, шар 8 останавливается на входе в накопитель 23. Перемеш;ение шара 8 в накопитель 23 осуш;ествляется поршнем 28 при враш;ении винта -гайки 32 и штурвала 33. Перепускной клапан 31 выравнивает давление в накопителе 23 и трубопроводе 3, тем самым обеспечивается уменьшение усилия на штурвале 33. При этом поток жидкости в трубопроводе 3 не перекрывается.
Для извлечения шара 8 из накопителя 23 необходимо, чтобы поршень 28 сел в седло 30, перепускной клапан 31 был закрыт, в этом случае накопитель 23 отсечен от потока в трубопроводе 3. Открывают кран 36 и сбрасывают давление из накопителя 23. После этого отвинчивают крышку 25, открывают пробку 24 и достают шар 8 и чистят накопитель 23 от осадков и парафина, попавших вместе с шаром 8. После этого вновь герметично закрывают накопитель 23, закрывают кран 36, перемещают поршень 28 из седла 30 в патрубок 26, а флажок 35 сигнализатора устанавливают вертикально. Камера приема 2 подготовлена к приему очередного шара 8 в данном цикле работы.
Для очистки трубопровода от АСПО на начальной стадии очистки запускают в трубопровод 3 сначала шары 8 из материала с меньшей твердостью, чтобы обеспечить их лучшую деформацию и прохождение по более загрязненному трубопроводу.
В случае застревания шара в трубопроводе 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 и перезагрузке каждого шара в рабочем цикле. Нет необходимости в большом количестве запорной арматуры, удобно включается в технологическую цепочку системы сбора нефти. Устройство несложное в изготовлении.
14 марта 2001 г.