СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD AND DEVICE FOR CONNECTING UNDERWATER PIPELINES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройству, предназначенному для соединения подводных трубопроводов, а также способу соединения подводных трубопроводов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Используемые для соединения подводных трубопроводов устройства раскрыты, например, в документе RU 2499939 С2 (опубликован 27.11.2013), а также в документах RU 2471108 С2 (опубликован 27.12.2012) и RU 2539413 С2 (опубликован 20.01.2015).
Устройство для соединения труб, известное из документа RU 2499939 С2, предназначено для соединения конца первого трубопровода с раструбным концом трубы, поддерживаемой подводной конструкцией. Подводная конструкция содержит, по меньшей мере, два направляющих элемента. Первый трубопровод имеет первое анкерное средство. Раструбный конец трубы имеет второе анкерное средство. Устройство содержит приводной инструмент для соединения трубопроводов, приемную часть, две отходящие от приемной части направляющие и регулировочные секции, привод. Приемная часть имеет U-образный профиль с прорезью для взаимодействия с первым анкерным средством и поддерживает, с возможностью скользящего перемещения, конец первого трубопровода. Концы направляющих и регулировочных секций снабжены присоединительными частями, сопрягающимися с направляющими элементами. Привод известного устройства имеет первое и второе крепежные средства для сопряжения со вторым и первым анкерными средствами.
Известное из упомянутого документа устройство позволяет обеспечивать соединение подводных трубопроводов с одновременным обеспечением уменьшения количества конструктивных деталей и упрощением функционирования. Вместе с тем, направляющая рама известного устройства остается на дне при эксплуатации, что увеличивает статическую нагрузку на оборудование и приводит к необходимости размещения анодов системы защиты от коррозии на раме. Также, инструмент подтягивания выполнен съемным, что приводит к появлению дополнительной технологической операции по его установке и, соответственно, дополнительным временным затратам.
Соединительное устройство, раскрытое в документе RU 2471108 С2, содержит первый соединительный узел, удерживающий конец первого трубопровода. Первый соединительный узел и первый трубопровод предназначены для опускания и укладки на морском дне заблаговременно, до выполнения соединения. Устройство содержит также погружаемый второй соединительный узел, удерживающий конец второго трубопровода. Второй соединительный узел и второй трубопровод предназначены для опускания с поверхности воды к первому соединительному узлу. Соединительные узлы содержат средства, которые взаимодействуют при движении упомянутых узлов друг относительно друга и шарнирно поворачивают второй соединительный узел в результате принудительного движения с обеспечением установки второго трубного конца соосно с первым трубным концом.
Конструкция известного из документа RU 2471108 С2 соединительного устройства позволяет обеспечить снижение затрат на транспортировку, монтаж, текущий ремонт и обслуживание данного устройства. Тем не менее, необходимость поворота известной конструкции усложняет процесс установки по сравнению с вертикальным спуском. Также, инструмент подтягивания известного соединительного устройства выполнен съемным, что ведет к появлению дополнительной технологической операции по его установке и затратам времени. И наконец, сварная рама, выполняющая функцию опоры для направляющей, является частью установленного оборудования, по этой причине эксплуатационная масса оборудования велика, что увеличивает число анодов системы защиты от коррозии.
Соединительное устройство для горизонтального соединения, известное из документа RU 2539413 С2, содержит первую соединительную часть, удерживающую конец первого трубопровода; вторую погружаемую соединительную часть, удерживающую конец второго трубопровода и соединитель, расположенный между соединительными частями для окончательного соединения между собой концов труб. Направляющее устройство взаимодействует с направляющей конструкцией в процессе опускания второй соединительной части к первой соединительной части и поворачивает вторую соединительную часть для предварительного выравнивания конца второго трубопровода по направлению к концу первого трубопровода, таким образом, что первый и второй трубопроводы доводятся до выравнивания друг с другом на морском дне. Вспомогательная наклонная конструкция с упорными поверхностями и направляющими средствами взаимодействуют со второй соединительной частью и способствуют точному выравниванию концов труб.
Раскрытое в упомянутом документе устройство позволяет обеспечить возможность выравнивания соединительных частей относительно друг друга так, чтобы расположить концы труб в линию прежде, чем само соединение будет завершено, и в то же самое время не позволить подвижной соединительной части, удерживающей присоединенный гибкий шланг, отклониться или уйти в сторону. Вместе с тем, необходимость поворота конструкции известного устройства также усложняет процесс установки по сравнению с вертикальным спуском. И наконец, инструмент подтягивания известного устройства также выполнен съемным, что ведет к появлению дополнительной технологической операции по его установке и, соответственно, дополнительным временным затратам.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа соединения подводных трубопроводов и устройства для его реализации, посредством которых обеспечивается сокращение количества технологических операций, следовательно, сокращение времени установки, снижение веса оборудования, а также снижение нагрузки на постоянно установленное оборудование.
Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в сокращении количества технологических операций, следовательно, сокращении времени установки, снижении веса оборудования, а также снижении нагрузки на постоянно установленное оборудование.
Указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что способ соединения подводных трубопроводов содержит этапы, на которых:
устанавливают направляющую на один из силовых элементов основания с размещенной на нем соединительной втулке первого трубопровода;
опускают конструкцию для соединения с соединительной втулкой первого трубопровода, причем указанная конструкция содержит соединительную втулку второго трубопровода, хомут, первую и вторую крепежные секции, первое и второе средства направления, гидравлический привод, выполненный с возможностью телескопического удлинения;
при этом хомут выполнен с возможностью размещения вокруг соединительной втулки второго трубопровода и крепления ко второй крепежной секции через средства крепления,
каждое из первого и второго средств направления содержит крепеж, выполненный с возможностью стыковки с корреспондирующим ему силовым элементом,
вторая крепежная секция выполнена с возможностью крепления вокруг соединительной втулки второго трубопровода посредством замка, а каждая из первой и второй крепежных секций содержит центральную и боковые части, причем каждая из боковых частей содержит внутреннюю полость, указанные внутренние полости боковых частей первой крепежной секции выполнены так, чтобы удерживать первое средство направления и второе средство направления, а внутренние полости боковых частей второй крепежной секции выполнены таким образом, чтобы первое средство направления и второе средство направления через них проходили, причем указанное прохождение обеспечивается преимущественно параллельно соединительной втулке второго трубопровода,
гидравлический привод выполнен с возможностью размещения вдоль соединительной втулки второго трубопровода на центральных частях первой и второй крепежных секций;
фиксируют крепежи первого и второго средств направления на корреспондирующих силовых элементах основания;
перемещают посредством гидравлического привода соединительную втулку второго трубопровода вместе с хомутом и второй крепежной секцией вдоль первого и второго средств направления, из положения, в котором гидравлический привод находится в закрытом состоянии, в положение, в котором обеспечено его телескопическое удлинение с обеспечением прилегания хомута к соединительной втулке первого трубопровода;
затягивают хомут посредством крутящего момента при помощи инструмента вращения;
переводят замок из положения, в котором обеспечено крепление второй крепежной секции к соединительной втулке второго трубопровода, в положение, в котором вторая крепежная секция освобождена от указанного крепления;
перемещают посредством гидравлического привода вторую крепежную секцию вдоль соединительной втулки второго трубопровода с обеспечением разъединения второй крепежной секции от средств крепления, размещенных на хомуте, разъединения крепежей первого и второго средств направления и силовых элементов основания;
поднимают первую и вторую крепежные секции, первое и второе средства направления, гидравлический привод.
Также, указанная проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что устройство для соединения подводных трубопроводов содержит:
основание с размещенной на нем соединительной втулкой первого трубопровода, причем основание содержит по меньшей мере два силовых элемента с размещенной на одном из них съемной направляющей; соединительную втулку второго трубопровода,
хомут, выполненный с возможностью размещения вокруг соединительной втулки второго трубопровода и крепления ко второй крепежной секции через средства крепления,
первую и вторую крепежные секции, первое и второе средства направления; при этом каждое из первого и второго средств направления содержит крепеж, выполненный с возможностью стыковки с корреспондирующим ему силовым элементом;
вторая крепежная секция выполнена с возможностью крепления вокруг соединительной втулки второго трубопровода посредством замка, а каждая из первой и второй крепежных секций содержит центральную и боковые части, причем каждая из боковых частей содержит внутреннюю полость, указанные внутренние полости боковых частей первой крепежной секции выполнены так, чтобы удерживать первое средство направления и второе средство направления, а внутренние полости боковых частей второй крепежной секции выполнены таким образом, чтобы первое средство направления и второе средство направления через них проходили, причем указанное прохождение обеспечивается преимущественно параллельно соединительной втулке второго трубопровода,
гидравлический привод, выполненный с возможностью размещения вдоль соединительной втулки второго трубопровода на центральных частях первой и второй крепежных секций; при этом
соединительная втулка второго трубопровода вместе с хомутом и второй крепежной секцией выполнены с возможностью линейного перемещения вдоль первого и второго средств направления, инициируемого гидравлическим приводом, из положения, в котором обеспечено крепление второй крепежной секции к соединительной втулке второго трубопровода, прилегание хомута к соединительной втулке первого трубопровода и фиксация крепежей первого и второго средств направления на корреспондирующих силовых элементах основания, в положение, в котором обеспечено освобождение второй крепежной секции от крепления к соединительной втулке второго трубопровода, разъединение второй крепежной секции от средств крепления, размещенных на хомуте, и разъединение крепежей первого и второго средств направления и силовых элементов основания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные преимущества заявленного изобретения иллюстрируются чертежами, на которых:
на фиг. 1. показан общий вид устройства для соединения подводных трубопроводов в разъединенном состоянии;
а на фиг. 2-5 показаны этапы реализации способа соединения подводных трубопроводов посредством заявленного устройства.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на фиг. 1, устройство для соединения подводных трубопроводов содержит основание (1), устанавливаемое на морском дне, на котором размещена соединительная втулка (2) первого трубопровода. Основание (1) также содержит первый силовой элемент (3) и второй силовой элемент (4), причем указанные первый и второй силовой элемент (3) и (4) размещены в выполненных в основании (1) углублениях так, чтобы между ними располагалась соединительная втулка (2) первого трубопровода, и преимущественно перпендикулярно относительно указанной соединительной втулки (2) первого трубопровода. На одном из указанных силовых элементов (3) или (4) размещена съемная направляющая (5), выполненная предпочтительно в виде стойки конической формы.
Вокруг соединительной втулки (6) второго трубопровода размещен хомут (7). Также, заявленное устройство содержит первую крепежную секцию (8) и вторую крепежную секцию (9). Вторая крепежная секция (9) закреплена относительно хомута (7) посредством средств (10) крепления, размещенных на хомуте (7). Средства (10) крепления показаны на фиг. 5.
Как показано на фиг. 1, вторая крепежная секция (9) закреплена вокруг соединительной втулки (6) второго трубопровода. Указанное крепление осуществлено посредством замка (11).
Каждая из указанных крепежных секций (8) и (9) содержит центральную часть (12) и две боковые части (13). Боковые части (13) первой и второй крепежных секций (8) и (9) содержат внутренние полости преимущественно цилиндрической формы. Указанные внутренние полости боковых частей (13) первой крепежной секции (8) выполнены так, чтобы удерживать первое средство (14) направления и второе средство (15) направления, а внутренние полости боковых частей (13) второй крепежной секции (9) выполнены таким образом, чтобы первое средство (14) направления и второе средство (15) направления через них проходили, причем указанное прохождение обеспечивается преимущественно параллельно соединительной втулке (6) второго трубопровода.
Каждое из первого средства (14) направления и второго средства (15) направления содержит крепеж (16). Крепежи (16) выполнены с возможностью сопряжения с первым силовым элементом (3) и вторым силовым элементом (4) основания (1).
На каждой из центральных частей (12) первой и второй крепежных секций (8) и (9) размещена вилка (17), при этом в упомянутые вилки (17) своими ответными частями крепится гидравлический привод (18), выполненный с возможностью телескопического удлинения, причем указанное крепление осуществляется так, чтобы гидравлический привод (18) проходит преимущественно параллельно соединительной втулке (6) второго трубопровода.
Соединительная втулка (6) второго трубопровода вместе с хомутом (7) и второй крепежной секцией (9) выполнены с возможностью линейного перемещения, инициируемого посредством телескопического удлинения гидравлического привода (18) при подаче в гидравлический привод (18) гидравлической жидкости, вдоль первого и второго средств (14) и (15) направления. Гидравлический привод (18) приводится в действие посредством телеуправляемого необитаемого подводного аппарата.
Конструкцию, предназначенную для соединения с соединительной втулкой (2) первого трубопровода опускают на морское дно посредством рамы для спуска и подъема. Указанная конструкция содержит соединительную втулку (6) второго трубопровода, хомут (7), первую и вторую крепежные секции (8) и (9), первое и второе средства (14) и (15) направления, а также гидравлический привод (18).
Далее, фиксируют крепежи (16) первого и второго средств (14) и (15) направления на корреспондирующих силовых элементах (3) и (4) основания (1), как показано на фиг. 2.
После, посредством гидравлического привода (18) перемещают соединительную втулку (6) второго трубопровода вместе с хомутом (7) и второй крепежной секцией (9) вдоль первого и второго средств (14) и (15) направления. При указанном перемещении гидравлический привод (18) из закрытого состояния переходит в положение, в котором обеспечено его выдвижение с обеспечением прижатия хомута (7) к соединительной втулке (2) первого трубопровода. Указанное прижатие и корректное расположение хомута (7) относительно соединительной втулки (2) первого трубопровода регулируется посредством средств (19) центрирования, расположенных на хомуте (7). Данное перемещение проиллюстрировано на фиг. 3.
Посредством инструмента вращения, приводимого в действие телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом, затягивают хомут (7).
После, также посредством телеуправляемого необитаемого подводного аппарата переводят замок (11) из положения, в котором обеспечено крепление второй крепежной секции (9) к соединительной втулке (6) второго трубопровода, в положение, в котором вторая крепежная секция (9) освобождена от указанного крепления, как показано на фиг. 4.
Посредством гидравлического привода (18) вторую крепежную секцию (9) протягивают обратно вдоль соединительной втулки (6) второго трубопровода с обеспечением разъединения второй крепежной секции (9) от средств (10) крепления, размещенных на хомуте (7), а также обеспечением разъединения крепежей (16) первого и второго средств (14) и (15) направления и первого и второго силовых элементов (3) и (4) основания (1).
После этого, поднимают первую и вторую крепежные секции (8) и (9), первое и второе средства (14) и (15) направления, а также гидравлический привод (18). Таким образом обеспечивается соединение соединительных втулок (2) и (6) первого и второго трубопроводов через хомут (7), как это показано на фиг. 5.
Необходимо понимать, что описанный выше для примера предпочтительный вариант осуществления изобретения не ограничивает объем настоящего изобретения. После ознакомления с настоящим описанием специалисты в данной области техники могут предложить множество изменений и дополнений к описанным вариантам осуществления, все из которых будут попадать в объем патентной защиты изобретения, определяемый нижеследующей формулой изобретения.