ВЫДВИЖНОЙ СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ УГЛЕВОДОРОДНОЙ СИСТЕМЫ
PULL-OUT CONNECTOR FOR HYDROCARBON SYSTEM

Настоящее изобретение относится к соединителю для углеводородной системы.
При морской добыче углеводородов плавучие системы добычи, хранения и выгрузки (ПСДХВ) крепят к морскому дну посредством буя, поддерживающего водоотделяющую колонну, соединяющую морскую платформу с морским месторождением, который зафиксирован в конической полости на дне турели. Турель поддерживается с возможностью вращения в буровой шахте судна и разъемно соединена с буем. Водоотделяющие колонны проходят от подводной скважины до буя и через буй - к трубопроводам турели. Стационарные трубопроводы турели соединены с трубопроводами судна так, чтобы турель могла вращаться относительно стационарных водоотделяющих колонн вместе с судном, на которое воздействуют погодные условия. К бую прикреплены якорные линии для швартовки судна.
В сложных погодных условиях причальный буй отсоединяют от судна и заглубляют на заранее определенную глубину ниже активной волновой зоны. После восстановления соединения буй затягивают в полость ПСДХВ и фиксируют на месте. Когда концы водоотделяющих колонн совмещены с трубопроводами судна, эти водоотделяющие колонны можно соединять с трубами и подавать углеводороды из морской скважины по водоотделяющим колоннам, трубопроводам турели на перерабатывающие установки судна или в танки для хранения.
Целью настоящего изобретения является создание компактного соединителя, который может быстро и надежно соединять два трубопровода для углеводородов, в частности, трубопроводы для углеводородов на буе, поддерживающем водоотделяющую колонну, с трубопроводами на турели в приемной полости.
Для достижения указанной цели соединитель согласно настоящему изобретению содержит первую секцию трубопровода, первую соединительную часть, прикрепленную с возможностью скольжения к первой секции трубопровода для соединения с ответной соединительной частью, прикрепленной ко второй секции трубопровода, и выдвижной элемент для перемещения первой соединительной части в осевом направлении между выдвинутым положением и отведенным положением.
Трубопроводы согласно настоящему изобретению можно подводить в непосредственную близость друг к другу и выравнивать для соединения, и после этого переводить в фиксированное положение. Затем можно активировать выдвижной элемент для выдвижения в осевом направлении одной соединительной части для соединения с ответной соединительной частью и создания соединения для текучей среды между трубопроводами. Поскольку выравнивание трубопроводов осуществляется, когда эти трубопроводы находятся на достаточном расстоянии друг от друга, уменьшается риск столкновения трубопроводов и их повреждения.
Соединитель по настоящему изобретению в одном варианте выполнения может содержать по существу Т-образный сердечник, имеющий цилиндрическую часть, поперечную часть и центральный канал, соединенный с первой секцией трубопровода для транспортировки углеводородов, муфту, установленную с возможностью скольжения вокруг сердечника, имеющую верхнюю и нижнюю поперечные стенки, контактирующие с сердечником, продольную стенку, проходящую между поперечными стенками и образующую на нижнем конце коническую полость для размещения соединительной головки второй соединительной части, имеющей форму усеченного конуса, по меньшей мере один приводимый в действие давлением элемент, соединенный одним концом с муфтой и другим концом - с сердечником.
Соединитель имеет компактную конструкцию и может устанавливаться в верхней части приемной полости судна. Скользящая муфта позволяет создать соединение относительно небольшого размера, обладающее механической жесткостью и непроницаемое для жидкости. В каждую часть трубопровода рядом с соответствующей соединительной частью можно компактно встроить клапанный узел, например двойной блокирующий и спускной шаровой клапан.
В предпочтительном варианте выполнения вокруг сердечника между поперечными стенками установлено уплотнительное кольцо. Когда уплотнительное кольцо прижато к поперечной части Т-образного сердечника в соединенном состоянии, обеспечивается эффективное уплотнение, предотвращающее утечку текучей среды по внешней поверхности цилиндрической части сердечника. Можно создать двойной барьер, используя второе уплотнение на внешней поверхности нижней поперечной стенки для контакта с соединительной головкой второй соединительной части.
В еще одном варианте выполнения соединительная часть содержит запирающий элемент, прикрепленный к нижней части муфты, выполненный с возможностью перемещения в направлении, поперечном осевому направлению, и имеющий палец, проходящий через отверстие в продольной стенке, при этом соединительная головка второй соединительной части имеет канавку для зацепления с пальцем.
Запирающий элемент имеет сравнительно простую и компактную конструкцию и удерживает трубопроводы в непроницаемом для текучей среды состоянии даже под влиянием внешних сил, например при качке, вызванной волнами. Для аварийного расцепления запирающие пальцы можно быстро втянуть для разъединения секций трубопровода судна и секций трубопровода буя.
Далее приведено более подробное описание некоторых вариантов настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 изображает частичное сечение ПСДХВ, содержащей буй поддержки водоотделяющей колонны и соединителя по настоящему изобретению;
фиг.2 - в увеличенном масштабе соединенные трубопроводы для текучей среды в верхней части буя;
фиг.3а и 3b - соединительные части в соединенном и разъединенном состоянии, соответственно.
На фиг.1 показано судно для добычи углеводородов (ПСДХВ) 3, поставленное на якорь на дне моря посредством якорных канатов 10, присоединенных к бую 11, поддерживающему водоотделяющую колонну. Буй 11 соединен с конической полостью 1 в дне турели 2 и зафиксирован относительно судна запирающим элементом 6. Судно 3 под действием погодных условий может поворачиваться вокруг турели 2, ориентируясь в соответствии с направлением ветра и течения. Водоотделяющие колонны 12 проходят от подводной углеводородной скважины до поддерживающего колонну буя 11 и через трубы 14 в буе к концевому соединителю 15, расположенному у верхней части 16 буя 11. Концевые соединители 15 разъемно соединены с трубопроводами 17 для углеводородов на турели, а трубопроводы 17 соединены с вертлюгами 8 и посредством вертлюгов - с трубопроводами судна 3.
После отсоединения буя 11, например, в сложных погодных условиях, соединитель 15 освобождается, и водоотделяющие колонны 12 можно опустить вместе с буем 11 на требуемую глубину под активную зону волн.
На фиг.2 в увеличенном масштабе показаны буй 11, поддерживающий водоотделяющие колонны, и соединитель 15. Соединитель 15 содержит первую соединительную часть 20, прикрепленную к верхней 21 секции трубопровода, и вторую соединительную часть 22, прикрепленную к нижней секции 23 трубопровода. Первая соединительная часть 20 содержит выдвижную секцию, прикрепленную к выдвижному элементу 25, например, гидравлическим цилиндрам для перемещения выдвижной секции соединителя в осевом направлении (т.е. в направлении длины трубопроводов 17).
На фиг.3а показаны соединительные части 20, 22 в соединенном состоянии. Первая соединительная часть 20 содержит Т-образный сердечник 26 с цилиндрической частью 27, поперечной частью 28 и центральным каналом 29. На сердечнике 26 с возможностью скольжения установлена муфта 30. Муфта 30 имеет верхнюю поперечную стенку 32 и нижнюю поперечную стенку 34, при этом обе эти стенки упираются во внешнюю стенку 35 цилиндрической части 27. Продольная стенка 37 проходит за нижнюю поперечную стенку 34 на нижнем конце 40 первой соединительной части 20 так, чтобы образовать коническую полость 39, как показано на фиг.3b. В полости 39 размещена соединительная головка 43 второй соединительной части 22 в форме усеченного конуса. К каждой секции 21, 23 трубопровода прикреплен двойной блокирующий и спускной клапан 44, 45.
Первое уплотнительное кольцо 46 прижато к внутренней поверхности верхней поперечной стенки 32 муфты 30, контактирует с уплотнением с внешней стенкой 35 цилиндрической части 27 Т-образного сердечника 26 и выполнено с возможностью скольжения вместе с муфтой 30 вверх и вниз по цилиндрической части. Второе уплотнение 47 установлено в канавке в нижней поперечной стенке 34 муфты 30 так, чтобы контактировать с соединительной головкой 22 и уплотнять ее.
В соединенном состоянии, как показано на фиг.3а, муфта 37 выталкивается вниз гидравлическими цилиндрами 25 так, чтобы первое уплотнение 46 прижалось верхней поперечной стенкой 32 к поперечной части 28 для создания уплотнения. Верхние запирающие пальцы 50 проходят через отверстия в продольной стенке 37 в отверстия 52 в поперечной части 28. Нижние запирающие пальцы 51 проходят через отверстия в нижнем конце продольной стенки 37 муфты 30 в канавки 53 соединительной части 22. Запирающие пальцы 50, 51 могут перемещаться гидравлическим или пневматическим приводом.
После отсоединения буя 11 от полости 1 подача углеводородов по водоотделяющим колоннам 12 останавливается. Изолирующие клапаны 44, 45 на обеих сторонах соединительных частей закрываются, в секции трубопровода между клапанами 44, 45 снижается давление, и эта секция продувается азотом. Верхняя и нижняя запирающие системы 50, 51 открываются, и муфта 30 отводится, как показано на фиг.3b.
Для соединения буя с полостью буй втягивают на место лебедкой, и запирающий элемент 6 срабатывает, фиксируя буй на месте. Далее концы водоотделяющих колонн совмещают с трубопроводом 17 на судне при отведенной муфте 30, как показано на фиг.3b. Затем муфту 30 опускают, приводя в действие гидравлические цилиндры 25, и верхние и нижние пальцы 50, 51 одновременно вводят в зацепление. Затем проверяют функцию уплотнения обоих уплотнений 46, 47, открывают клапаны 44, 45 и начинают подачу углеводородов.