СПОСОБ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЙ КАМЕРЫ С ПОДГОННОЙ РАМОЙ
PIPELINE REPAIR METHOD USING SEALING CHAMBER WITH A FIT FRAME

Изобретение относится к области строительства и обслуживания нефтепроводов и нефтепродуктопроводов (далее трубопроводов), в частности к способам ремонта трубопроводов, проходящих через водные преграды.
Известен способ ремонта трубопровода с использованием герметизирующей камеры (патент RU 2554693, МПК F16L 1/26. E02D 23/00. F16L 55/18. оп. 10.07.2014), состоящей из верхней части и нижней поворачиваемой части, соединяемых друг с другом посредством соответствующих соединительных разъемов, содержащей погружной насос и устанавливаемой на месте дефекта трубопровода для исключения контакта трубопровода с окружающей средой, включающий закрепление на нижней поворачиваемой части герметизирующей камеры грузовых расчалок для исключения ее вращения и раскачивания, спуск нижней поворачиваемой части герметизирующей камеры соединительным разъемом вниз до контакта упоров с трубопроводом, крепление нижней поворачиваемой части герметизирующей камеры хомутами к трубопроводу, проворачивание нижней поворачиваемой части герметизирующей камеры на 180°, распорку и замыв нижней поворачиваемой части герметизирующей камеры, установку верхней части герметизирующей камеры на нижней поворачиваемой части герметизирующей камеры и закрепление их друг с другом болтами через герметизирующие прокладки, закрепление герметизирующей камеры на грунте с помощью балластных пригрузов и подсыпки, установку на верхнюю часть герметизирующей камеры шахты необходимой длины с креплением болтами через герметизирующие прокладки, причем шахту устанавливают вертикально с учетом продольного наклона трубопровода на участке монтажа шахты, а необходимое количество и длину секций шахты выбирают с учетом возможного подъема уровня воды, уплотнение стенок герметизирующей камеры по фланцам, уплотнение зазоров в кольцевых отверстиях герметизирующей камеры, очистку от грунта, откачку воды из герметизирующей камеры погружным насосом, причем обеспечивают регулярную откачку воды из герметизирующей камеры в течение всего времени производства работ, проведение контроля герметичности герметизирующей камеры и проведение ремонтных работ.
Данным способом можно устранять дефекты трубопроводов протяженностью до 11,5 м в подводных условиях методом установки ремонтных конструкций (муфт КМТ, приварных муфт), шлифовки. В то же время, данная конструкция не пригодна для ремонта путем замены дефектного участка трубопровода (вырезки катушки). Фактически, при многих видах дефектов подводные переходы подлежали переукладке.
В качестве прототипа взят способ ремонта трубопровода с использованием герметизирующей камеры с подгонной рамой, раскрытый в описании полезной модели к патенту RU 188233 (МПК F16L 55/18, F16L 1/26, E02D 23/00, В63С 11/38, опубл. 03.04.12). Данный способ содержит следующие этапы. Предварительно разрабатывают (размывают) котлован. На подготовленное дно устанавливают железобетонные плиты, например, ПАГ-18 по ГОСТ 25912-2015. Плиты устанавливаются симметрично относительно оси трубопровода. Угол отклонения горизонтального положения плит относительно оси трубопровода должен обеспечивать работу регулируемых опор (аутригеров). Далее осуществляют подвод под трубу и монтаж нижней части обечайки с торцевыми элементами и со снятыми с одной продольной стороны (подводимой под трубопровод) регулируемыми опорами. Поднимают нижнюю часть обечайки к трубе и устанавливают на инвентарные подставки. Осуществляют монтаж двух снятых регулируемых опор. Далее устанавливают верхнюю часть обечайки. После сборки корпуса устанавливают предварительно собранную подгонную раму с разведенными створками на ложементы (прочность пространственной конструкции обеспечивают поперечины), совместив плоскости ферм с отбойниками. Далее сводят створки, и обечайки каждого захвата стягиваются вокруг трубы болтовыми соединениями, винты упоров ввинчивают до упора насадок упоров в трубу. Затем производится монтаж шахты обслуживания, подводится шахтный понтон и скрепляется с оголовком шахты через демпфирующие устройства. В процессе монтажа устанавливаются необходимые герметизирующие и уплотняющие элементы. На подгонную раму по направляющим опускаются пригрузы и устанавливаются на посадочные места. После завершения монтажа герметизирующей камеры проводят откачку воды из нее, монтируют и подключают системы жизнеобеспечения (системы приточно-вытяжной вентиляции, системы освещения, системы связи, системы видеонаблюдения и видеофиксации, системы контроля загазованности, системы контроля крена корпуса и шахты герметизирующей камеры, первичных средств пожаротушения, средств эвакуации, средств индивидуальной защиты, средств защиты органов дыхания, системы аварийной эвакуации персонала). Внутри корпуса на трубу, по предварительной разметке, устанавливают комплекты системы фиксации трубы, при этом домкраты устанавливаются не менее чем в 700 мм от линии реза (для обеспечения возможности третьего реза, в случае заклинивания вырезанной катушки между кромками трубопровода).
Данный способ является только первым этапом ремонтных работ на подводных переходах. После монтажа герметизирующая камера обеспечивает создание рабочего пространства вокруг подводного трубопровода и фиксацию ремонтируемого трубопровода, для исключения его смещения при ремонте методом вырезки катушки (дефектного участка трубопровода). Собственно, работы по вырезке катушки и установке новой не раскрыты в указанном источнике информации. Между тем, данные работы характеризуются высоким уровнем сложности и опасности. Отсутствие подробной проработки деталей (этапов) способа может привести к повышенному травматизму и некачественному проведению работ.
Задачей изобретения являлось развитие способа-прототипа, позволяющее исключить большую часть опасных для персонала ситуаций и обеспечение качественного проведения ремонта подводных трубопроводов на подводных переходах.
Указанная задача достигается способом ремонта трубопровода с использованием герметизирующей камеры с подгонной рамой, включающим предварительную разработку котлована под ремонтируемым участком трубопровода, установку на подготовленное дно железобетонных плит, установку на железобетонные плиты и монтаж корпуса герметизирующей камеры вокруг ремонтируемого участка трубопровода, монтаж подгонной рамы на корпус герметизирующей камеры и фиксацию трубопровода подгонной рамой, монтаж шахты обслуживания и ее подсоединение к герметизирующей камере и шахтному понтону с технологическим оборудованием, установку герметизирующих и уплотняющих элементов, установку пригрузов на посадочные места на подгонной раме герметизирующей камеры, откачку воды из герметизирующей камеры, монтаж и подключение систем жизнеобеспечения, системы видеонаблюдения, фиксацию ремонтируемого участка трубопровода посредством системы фиксации трубы, установленной внутри корпуса герметизирующей камеры, вырезку дефектной катушки ремонтируемого участка трубопровода, врезку в трубопровод новой катушки, в котором, согласно предложению, корпус герметизирующей камеры выполняют с настилом и силовыми фланцами, до фиксации ремонтируемого участка трубопровода системой фиксации, установленной внутри корпуса герметизирующей камеры, выполняют снятие изоляционного покрытия с данного участка трубопровода, через шахту обслуживания с помощью грузоподъемного механизма шахтного понтона в корпус герметизирующей камеры подают по меньшей мере одну ручную таль и монтируют ее в корпусе, затем через шахту обслуживания с помощью грузоподъемного механизма шахтного понтона в корпус герметизирующей камеры подают по меньшей мере одну машину для безогневой резки, монтируют ее на трубопровод посредством ручной тали, перед вырезкой дефектной катушки ее закрепляют по меньшей мере одной ручной талью, после чего удаляют рабочий персонал из герметизирующей камеры и проводят резку трубопровода по меньшей мере одной машиной для безогневой резки под контролем с использованием камер системы видеонаблюдения, после выполнения всех резов рабочий персонал возвращают в герметизирующую камеру, дефектную катушку посредством по меньшей мере одной ручной тали опускают на настил корпуса герметизирующей камеры и отсоединяют от по меньшей мере одной ручной тали, затем выполняют монтаж герметизирующих устройств на концах разрезанного трубопровода, выполняют демонтаж по меньшей мере одной машины для безогневой резки и выводят ее из герметизирующей камеры через шахту обслуживания с помощью грузоподъемного механизма шахтного понтона, после чего закрепляют вырезанную дефектную катушку четырехветвевым стропом, надетым на крюк грузоподъемного механизма шахтного понтона, пропустив все четыре ветви четырехветвевого стропа внутри дефектной катушки и закрепив крюки четырехветвевого стропа на торцы дефектной катушки, выполняют демонтаж дефектной катушки из корпуса герметизирующей камеры через шахту обслуживания, закрепляют новую катушку четырехветвевым стропом, надетым на крюк грузоподъемного механизма шахтного понтона, подают ее в герметизирующую камеру через шахту обслуживания и опускают продольно на настил герметизирующей камеры, отсоединяют четырехветвевой строп от новой катушки, закрепляют новую катушку по меньшей мере одной ручной талью, выполняют ее подъем и подведение к торцам трубопровода, в корпус герметизирующей камеры через шахту обслуживания подают цепной наружный звеньевой центратор, с помощью которого выполняют установку новой катушки, проводят приварку новой катушки к ремонтируемому трубопроводу и выполняют контроль качества сварных швов, после чего выполняют демонтаж герметизирующих устройств трубопровода, выполняют изоляцию новой катушки и сварных стыков, выполняют демонтаж герметизирующей камеры и осуществляют замыв котлована.
При этом фиксацию ремонтируемого участка трубопровода выполняют в четырех точках, по две точки на каждом конце разрезанного трубопровода.
Кроме того, системы жизнеобеспечения выбирают из группы, состоящей из системы приточно-вытяжной вентиляции, системы освещения, системы связи, системы контроля загазованности, системы контроля крена корпуса и шахты герметизирующей камеры, первичных средств пожаротушения, средств эвакуации, средств индивидуальной защиты, средств защиты органов дыхания, системы аварийной эвакуации персонала или их комбинаций.
Предпочтительно, система фиксации трубы содержит домкраты, причем домкраты устанавливают не менее чем в 700 мм от линии реза и после демонтажа дефектной катушки определяют соосность концов разрезанного трубопровода и при помощи домкратов системы фиксации, установленных внутри корпуса герметизирующей камеры, доводят величину отклонения продольных осей концов разрезанного трубопровода до величины не более 1,5°.
Кроме того, ручные тали крепят на силовых фланцах корпуса герметизирующей камеры.
А также камеры системы видеонаблюдения направляют на участки реза, исключив образования «слепых» зон.
Причем после выполнения всех резов из герметизирующей камеры удаляют остатки нефти или нефтепродуктов, вытекших из разгерметизированного трубопровода посредством системы откачки протечек.
Способ реализуем с помощью известных машин и оборудования. Подробное устройство герметизирующей камеры с подгонной рамой известно из патента RU188233. Машины для безогневой резки также широко известны (см., например, http://volzhankamrt.ru/mrt-volzhanka.html).
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан вид сверху на герметизирующую камеру, установленную на ремонтируемом участке трубопровода.
На фиг. 2 показан вид с торца герметизирующей камеры.
На фиг. 3 показано внутреннее устройство герметизирующей камеры, установленной на ремонтируемый участок трубопровода, вид сверху.
На фиг. 4 показано внутреннее устройство герметизирующей камеры, установленной на ремонтируемый участок трубопровода, вид с торца.
Ремонт трубопровода с использованием герметизирующей камеры с подгонной рамой начинают с предварительной разработки котлована под ремонтируемым участком трубопровода и укладки на подготовленное дно котлована железобетонных плит. На железобетонные плиты устанавливают герметизирующую камеру 2 (фиг. 1, 2, 3, 4), осуществляя монтаж корпуса герметизирующей камеры вокруг ремонтируемого участка трубопровода 1. При этом корпус 2 герметизирующей камеры выполнен с настилом и силовыми фланцами. Затем монтируют подгонную раму 3 на корпус 2 герметизирующей камеры (фиг. 1, 2) и фиксируют трубопровод 1 (фиг. 1, 2, 3, 4) подгонной рамой 4 герметизирующей камеры (фиг. 1, 2).
Монтируют (собирают) шахту обслуживания и подсоединяют ее к герметизирующей камере 2 и шахтному понтону, оснащенному различным технологическим оборудованием (в том числе грузоподъемным механизмом). Устанавливают необходимые герметизирующие и уплотняющие элементы.
На посадочные места на подгонной раме 3 герметизирующей камеры устанавливают пригрузы, при глубине залегания трубопровода менее 5 метров от поверхности воды монтируют только 4 шт. пригрузов (из 14 шт.). Затем из герметизирующей камеры 2 откачивают воду, монтируют и подключают системы видеонаблюдения и жизнеобеспечения, такие как вентиляция (приточно-вытяжная), освещение, система связи, система контроля загазованности, система контроля крена корпуса и шахты герметизирующей камеры, система откачки протечек, первичные средства пожаротушения, средства эвакуации, средства индивидуальной защиты, средства защиты органов дыхания, система аварийной эвакуации персонала или их комбинации.
Ремонтируемый участок трубопровода 1 освобождают от изоляционного покрытия и фиксируют с использованием системы фиксации трубы 5, установленной внутри корпуса 2 герметизирующей камеры на ремонтируемый трубопровод 1 по предварительной разметке. Система фиксации трубы содержит домкраты 5 (фиг. 3, 4), которые устанавливаются не менее чем в 700 мм от линии реза. При этом фиксацию ремонтируемого участка трубопровода 1 выполняют в четырех точках, по две точки на каждом конце разрезанного трубопровода. Если на ремонтируемом участке трубопровода 1 имеются пригрузы и/или футеровка, то перед его фиксацией выполняют демонтаж указанных пригрузов и/или футеровки. Кроме того, выполняют дополнительный дефектоскопический контроль для точного определения места дефекта.
Через шахту обслуживания с помощью грузоподъемного механизма шахтного понтона, а в случае установки герметизирующей камеры 2 на расстоянии менее 20 метров от берега с помощью автокрана, подают в корпус герметизирующей камеры по меньшей мере одну ручную таль и монтируют ее в корпусе. Затем также через шахту обслуживания с помощью грузоподъемного механизма шахтного понтона в корпус герметизирующей камеры подают по меньшей мере одну машину для безогневой резки и монтируют ее на трубопроводе 1 (например, с использованием строп) посредством ручных талей, закрепленных на силовых фланцах корпуса 2 герметизирующей камеры. Камеры системы видеонаблюдения направляют на участки реза, исключив слепые зоны.
Перед началом реза вырезаемую дефектную катушку закрепляют по меньшей мере одной ручной талью, закрепленной на силовых фланцах корпуса 2 герметизирующей камеры. Затем удаляют рабочий персонал из герметизирующей камеры 2 и проводят резку трубопровода 1 по меньшей мере одной машиной для безогневой резки в отсутствие персонала, контролируя ход выполнения реза посредством камер системы видеонаблюдения. После выполнения всех резов, ремонтный (рабочий) персонал, экипированный средствами индивидуальной защиты органов дыхания (шланговые противогазы) и средствами индивидуальной защиты от падения с высоты с функцией эвакуации, возвращается в герметизирующую камеру. При необходимости, с помощью насосов системы откачки протечек из герметизирующей камеры 2 удаляют нефтепродукты, вытекшие из разгерметизированного трубопровода.
Дефектную катушку посредством ручных талей опускают на настил герметизирующей камеры 2 и отсоединяют от ручных талей (строп). После этого выполняют герметизацию концов разрезанного трубопровода. С помощью насосов системы откачки протечек, при необходимости, удаляют из герметизирующей камеры остатки нефтепродукта, вытекшего из разгерметизированного трубопровода, а при помощи установки приточно-вытяжной вентиляции производят дегазацию корпуса герметизирующей камеры.
Машину(ы) для безогневой резки демонтируют и выводят из герметизирующей камеры 2 через шахту обслуживания с помощью грузоподъемного механизма шахтного понтона (или автокрана). После этого вырезанную дефектную катушку закрепляют четырехветвевым стропом, надетым на крюк грузоподъемного механизма шахтного понтона (или автокрана), пропустив все четыре ветви четырехветвевого стропа внутри дефектной катушки и закрепив крюки четырехветвевого стропа на торцы дефектной катушки. Демонтаж (подъем) дефектной катушки из корпуса 2 герметизирующей камеры выполняют через шахту обслуживания. Если вырезанная катушка длиной менее 1 метра, ее можно отодвинуть в сторону и демонтировать одновременно с демонтажем корпуса герметизирующей камеры.
После демонтажа дефектной катушки, как правило, определяют соосность концов разрезанного трубопровода. Величина отклонения продольных осей концов разрезанного трубопровода не должна быть не более 1,5°. В противном случае, с помощью домкратов 5 (фиг. 3, 4), установленных внутри корпуса герметизирующей камеры, величину отклонения продольных осей концов разрезанного трубопровода доводят до норматива.
Далее, новую катушку закрепляют четырехветвевым стропом, надетым на крюк грузоподъемного механизма шахтного понтона (или автокрана), подают ее в герметизирующую камеру 2 через шахту обслуживания и опускают продольно на настил герметизирующей камеры 2. Отсоединяют четырехветвевой строп от новой катушки, закрепляют катушку ручными талями, затем новую катушку поднимают и подводят к торцам трубопровода. С помощью цепного наружного звеньевого центратора (опущенного через шахту обслуживания) устанавливают новую катушку и приваривают ее к ремонтируемому трубопроводу 1. После чего выполняют контроль качества сварных швов, демонтаж герметизирующих устройств трубопровода, изоляцию новой катушки и сварных стыков. В заключение выполняют монтаж футеровки и пригрузов (если необходимо), демонтаж герметизирующей камеры, демонтаж железобетонных плит (при необходимости) и замыв котлована.
Технический результат: расширение перечня работ, проводимых по месту выявленного дефекта, увеличение глубин, на которых проводятся ремонтные работы, повышение качества ремонтных работ, непосредственно технологического процесса, включая контроль качества процесса проведения работ и конечного результата, повышение безопасности выполнения ремонтных работ, т.к. часть работ осуществляется дистанционно и, как следствие, сокращение времени работ.
Нарушение последовательности действий или отсутствие каких-либо этапов способа приводит к замедлению работ, дополнительным факторам опасности для обслуживающего персонала.
Заявленный способ был применен при проведении приемочных испытаний в подводных условиях на испытательном стенде (трубопровод Ду 530 мм, толщина; стенки - 16 мм, длина вырезаемой катушки 3 м), установленном на глубине 6 метров в акватории реки Волга в районе села Безводное; на подводном переходе магистрального трубопровода «Салават-Орск» через р. Ташла (Ду 530 мм; толщина стенки - 8.9 мм), Республики Башкортостан, установленном на глубине 2 метров, вырезана катушка длиной 1 метр.