Устройство для удаления жидкости из донной части трубопровода

 

Устройство предназначено для удаления жидкости, в частности нефти, из донной части трубопровода и может быть использовано при ремонте или демонтаже участка трубопровода. Устройство содержит трубу, опускаемую одним концом на дно трубопровода и имеющую уплотнение, корпус, герметично соединенный с трубопроводом, и патрубок на корпусе. Корпус может быть снабжен съемной крышкой. Устройство может быть также выполнено содержащим винт, расположенный внутри трубы с возможностью вращательного движения и закрепленный в корпусе от поступательного движения. Винт соединен через сальниковое уплотнение с приспособлением для его вращения. Это приспособление расположено с внешней стороны корпуса. На винте находится гайка, соединенная с верхним концом трубы. Труба закреплена от вращательного движения и имеет в верхней части по меньшей мере одно отверстие. Нижний конец трубы выполнен рельефным, а сумма площадей сечений впадин рельефа равна площади сечения трубы. Технический результат - повышение герметичности уплотнений, удобство в эксплуатации. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройству для удаления жидкости, в частности нефти, из донной части трубопровода и может быть использовано при ремонте или демонтаже участка трубопровода.

Известно устройство [1] для удаления жидкости, а именно подтоварной воды, из донной части нефтепровода. Устройство содержит трубу, опускаемую одним концом на дно трубопровода. К другому концу трубы герметично крепят откачивающий трубопровод. Между трубой и основным трубопроводом существует уплотнение, обеспечивающее герметичное соединение. Подвижность трубы достигается за счет ее закрепления хомутом на перемычке между стержнями. Перемычку вместе с трубой передвигают по стержням с помощью цепных и конических передач, вращая соединенную с ними ручку.

Устройство [1] устанавливают на стандартную задвижку и приваренный к трубопроводу патрубок. Задвижку открывают. Вращая ручку устройства, опускают один конец трубы на дно трубопровода. Через другой конец трубы по откачивающему трубопроводу производят удаление жидкости.

Труба скользит в уплотнении и поэтому должна иметь хорошо обработанную внешнюю поверхность.

Недостатками прототипа являются следующие.

Во-первых, ненадежность уплотнения между трубой и трубопроводом, что приводит к утечке жидкости, загрязняет окружающую среду и опасно для обслуживающего персонала. Данное уплотнение должно быть надежным, даже если донную откачку начинают при падении давления на отсеченном участке до атмосферного, так как во время удаления жидкости на донной части давление может возрасти. Причиной повышения давления является следующее. Из-за изогнутости трубопровода в нем образуются газовые пробки, задерживающие часть основной массы жидкости в определенных точках. При принудительной откачке с помощью насоса из донной части эти пробки ликвидируются, что и приводит к повышению давления. Подъем давления может также возникнуть из-за неисправности задвижек, отсекающих откачиваемый участок трубопровода.

Во-вторых, из-за давления внутри трубопровода в устройстве [1] подвижная труба имеет малый диаметр (35 мм) и, следовательно, низкую производительность по удалению жидкости. Увеличение диаметра трубы приведет к увеличению уплотнительного узла и усилия затяжки.

В-третьих, при удалении жидкости из отсеченного участка трубопровода основную массу жидкости откачивают через приваренный к трубопроводу патрубок, соединенный через задвижку с откачивающим трубопроводом. Для удаления же жидкости из донной части на дно трубопровода одним концом опускают трубу. При этом производят перемонтаж откачивающего трубопровода на верхний конец трубы, что требует дополнительных затрат труда и времени.

В-четвертых, в прототипе откачивающий трубопровод перемещается вместе с опускаемой на дно трубопровода трубой. Это неудобно в эксплуатации, приводит к нарушению герметичности и утечке жидкости в месте соединения трубы и откачивающего трубопровода.

В-пятых, подвижность трубы в прототипе обеспечивается сложной конструкцией передач, стержней и других элементов.

В-шестых, в прототипе, по всей внешней поверхности трубы предъявляются высокие требования к обработке, так как труба должна беспрепятственно скользить в уплотнении.

В-седьмых, в прототипе срез трубы выполнен под углом 45 градусов, для того чтобы высота заборного отверстия, образуемого между верхней точкой среза и дном трубопровода, была равна диаметру трубы. Удаление жидкости со дна будет происходить до тех пор, пока уровень жидкости не опустится до верхней точки среза. При дальнейшем опускании уровня жидкости в трубу будет попадать газ. Насос, захватывающий газ, прекратит откачку. Этот недостаток особенно проявится, если увеличить диаметр трубы, и верхняя точка среза будет находиться выше. Тогда на дне трубопровода будет оставаться большее количество жидкости. Если же уменьшить угол среза, для того чтобы работа насоса прекращалась на более низком уровне жидкости в трубе, то уменьшится высота заборного отверстия, и следовательно, площадь, по которой происходит захват жидкости. На откачку понадобится большее количество времени.

Задачей данного изобретения является создание устройства, исключающего возможность утечек жидкости при удалении жидкости из донной части трубопровода, более производительного, эффективного, удобного в эксплуатации и простого по конструкции. Эта задача может быть решена за счет изменения конструкции устройства, приводящего к повышению его герметичности, пропускной способности.

Как и в прототипе, заявляемое устройство содержит трубу, опускаемую одним концом на дно трубопровода. Труба снабжена уплотнением.

В отличие от прототипа, устройство содержит корпус, герметично соединенный с трубопроводом, и патрубок на корпусе.

Корпус может содержать съемную крышку.

Устройство может также содержать винт, расположенный внутри трубы с возможностью вращательного движения, но закрепленный в корпусе от поступательного движения. Винт соединен через сальниковое уплотнение с приспособлением для вращения винта. Приспособление для вращения винта расположено с внешней стороны корпуса. Кроме того, устройство содержит находящуюся на винте гайку, соединенную с верхним концом трубы, при этом труба закреплена от вращательного движения и имеет в верхней части по меньшей мере одно отверстие.

Нижний конец трубы может быть выполнен рельефным.

Сумма площадей сечений впадин рельефа равна площади сечения трубы.

Устройство изображено на фиг. 1 и 2 со следующими обозначениями: 1 - труба, опускаемая одним концом на дно трубопровода, 2 - трубопровод, 3 - уплотнение трубы, 4 - корпус, 5 - патрубок на корпусе, 6 - съемная крышка корпуса, 7 - винт, 8 - сальниковое уплотнение винта, 9 - приспособление для вращения, 10 - гайка, 11 - откачивающий трубопровод.

Труба 1, опускаемая одним концом на дно трубопровода 2, снабжена уплотнением 3 (фиг. 1). Корпус 4 герметично соединен с трубопроводом 2 стандартным соединением: фланцами, через стандартную задвижку и патрубок на трубопроводе (на фиг. 1 и 2 позициями не обозначены). На корпусе 4 находится патрубок 5. Патрубок 5 может находиться в любой части корпуса. Корпус 4 может иметь съемную крышку 6.

Устройство может содержать винт 7 (фиг. 2), который расположен внутри трубы 1 с возможностью вращательного движения и закрепленный в корпусе 4 от поступательного движения, например, кольцевым уступом и т.п. (на фиг. 2 позицией не обозначен). Винт 7 соединен через сальниковое уплотнение 8 с приспособлением 9 для вращения винта 7. Приспособление 9 расположено с внешней стороны корпуса 4 и может быть выполнено в виде маховика, кольца с вставляемой в него рукояткой, плоского выступа и т.п. На винте 7 находится ответная к нему гайка 10. Гайка 10 соединена с верхним концом трубы 1. Соединение может быть выполнено перемычками, шайбой или иным образом (на фиг. 2 позицией не обозначены). Труба 1 закреплена от вращения.

Это закрепление может быть выполнено, например, с помощью выступа по всей длине трубы 1 и выступа (или, наоборот, паза) на внутренней поверхности корпуса 4 (на фиг. 2 не показаны) или же за счет пропорций и формы трубы 1 и корпуса 4, например, круглый корпус 4 и овальная или квадратная труба 1.

Труба 1 имеет в верхней части по меньшей мере одно отверстие. Это отверстие (отверстия) может находиться в верхнем торце трубы 1 (в шайбе или между перемычками, соединяющими трубу 1 и гайку 10) или же в боковой верхней поверхности трубы 1. Нижний конец трубы 1 может быть выполнен рельефным: треугольного, прямоугольного, волнистого и другого рельефа. При этом сумма площадей сечений впадин рельефа равна площади сечения трубы.

Устройство работает следующим образом.

После падения давления в трубопроводе 2 (фиг. 1) до атмосферного, например, после удаления основной массы жидкости на отсеченном участке, в донную часть трубопровода 2 одним концом опускают трубу 1. Корпус 4 герметично соединяют с трубопроводом 2. Жидкость удаляют принудительно, например, с помощью насоса, по трубе 1, через корпус 4 и патрубок 5 на корпус. Уплотнение 3 находится внутри корпуса 4 и подвергается давлению не более 0,01 Мпа.

Уплотнение 3 служит для предотвращения попадания газа из трубопровода 2 в патрубок 5 и захвату газов насосом, чем обеспечивает наиболее полное удаление жидкости из донной части трубопровода 2. Таким образом, по сравнению с прототипом, герметичность предлагаемого устройства выше за счет того, что ненадежное уплотнение между трубой 1 и трубопроводом 2 помещено в корпус 4, а корпус 4 герметично надежно соединен с трубопроводом 2 через стандартную задвижку и патрубок (на фиг. 1 позицией не обозначены). В результате этого, при увеличении давления в трубопроводе до рабочего, которое может возникнуть во время принудительного удаления жидкости из донной части, например, из-за прорыва там газовых пробок, неисправных задвижек на трубопроводе 2 или по другим причинам, в заявляемом устройстве исключена утечка жидкости.

Кроме того, в заявляемом устройстве диаметр трубы 1 может быть увеличен по сравнению с прототипом, так как уплотнение 3 на трубе 1 не подвергается давлению трубопровода 2 и, следовательно, диаметр трубы 1 не ограничен размерами уплотняющего узла. Таким образом, повышена, по сравнению с прототипом, производительность, с которой удаляется жидкость из донной части трубопровода 2.

Если корпус 4 снабжен съемной крышкой 6 (фиг. 1), то устройство работает следующем образом. При необходимости полностью освободить отсеченный участок трубопровода от жидкости, основную массу жидкости удаляют под действием давления в трубопроводе 2 через корпус 4, герметично присоединяемый к трубопроводу 2, и патрубок 5 на корпусе 4.

При падении давления в трубопроводе 2 до атмосферного переходят к удалению жидкости из донной части. Для этого снимают крышку 6, устанавливают в корпусе 4 трубу 1, опускаемую одним концом на дно трубопровода 2, и герметично закрывают крышку 6. Затем производят принудительное удаление жидкости с помощью насоса. Жидкость проходит в трубу 1, корпус 4 и через патрубок 5 на корпусе 4 удаляется по откачивающему трубопроводу 11. В отличие от прототипа, при переходе от удаления основной массы жидкости к донной откачке перемонтаж откачивающего трубопровода 11 не производят, что повышает удобство в эксплуатации.

Если устройство содержит винт 7, сальниковое уплотнение 8, приспособление для вращения 9, гайку 10 (фиг. 2), то устройство работает следующим образом. Сначала удаляют основную массу жидкости. Для этого открывают задвижку, на которой установлено устройство.

Жидкость, проходя по трубе 1, через отверстие (отверстия) в ее верхней части заполняет корпус 4 и через патрубок 5 удаляется по откачивающему трубопроводу 11. Трубу 1 опускают в толщу жидкости, вращая винт 7. После удаления основной массы жидкости переходят к удалению жидкости из донной части трубопровода.

Для этого опускают трубу 1 на дно трубопровода, вращая винт 7 приспособлением 9, в результате чего гайка 10 движется по винту 7 и передвигает соединенную с ней трубу 1. Затем принудительно удаляют жидкость с помощью насоса.

По сравнению с прототипом, заявляемое устройство удобнее в эксплуатации, так как при опускании трубы 1 на дно трубопровода 2 откачивающий трубопровод 11 не перемещается, соединенный с верхним концом трубы 1, как в прототипе, а присоединен к неподвижному патрубку 5 на корпусе 4, что, кроме того, повышает надежность присоединения откачивающего трубопровода 11 к устройству.

Заявляемое устройство имеет более простую конструкцию для перемещения трубы 1: винт 7 и гайка 10, а в прототипе - стержни, перемычка с хомутом, система цепных и конических передач.

Кроме того, по сравнению с прототипом, уплотнение подвижного контакта в заявляемом устройстве надежнее при меньших размерах.

Это происходит за счет того, что оно уплотняет деталь, совершающую вращательное движение (винт 7), а не поступательное (труба), как в прототипе.

В заявляемом устройстве через уплотнение подвижного контакта проходит небольшая часть винта 7, поэтому только к ней предъявляются особые требования к обработке поверхности. В прототипе же через уплотнение подвижного контакта проходит вся труба 1 в ее движении на дно трубопровода и, следовательно, вся поверхность трубы 1 должна быть хорошо обработана. То есть заявляемое устройство проще изготовить, чем прототип.

Если нижний конец трубы выполнен рельефным (фиг. 1 и 2), то устройство работает следующим образом. Трубу 1 опускают на дно трубопровода 2, так чтобы выступы рельефа нижнего конца трубы 1 упирались в дно трубопровода 2. Удаляемая под действием насоса жидкость будет поступать в отверстия, образуемые впадинами рельефа нижнего конца трубы 1 и дном трубопровода 2.

По сравнению с прототипом, удаление жидкости происходит эффективнее, так как высота впадин выполнена минимальной и ограничена по нижнему пределу условием, чтобы сумма площадей сечений впадин составляла площадь сечения трубы 1.

Чем больше выступов и впадин рельефа, тем меньше их высота, тем ниже уровень жидкости, до которого можно производить откачку насосом.

Таким образом, в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом повышены герметичность уплотнений, удобство в эксплуатации, производительность устройства и эффективность удаления жидкости, упрощена конструкция.

Авторами не обнаружена информация об известности влияния отличительных признаков на указанные технические результаты.

Литература 1. Приспособление для сброса подтоварной воды с нижней образующей нефтепровода. Рекламная информация. Разработка и внедрение новых изделий в производство в 1996 -1997 гг. АООТ "Приволжские магистральные нефтепроводы", ЦБПО. 446200, Новокуйбышевск Самарской обл., п/я 33.

Формула изобретения

1. Устройство для удаления жидкости из донной части трубопровода, содержащее трубу, опускаемую одним концом на дно трубопровода, снабженную уплотнением, отличающееся тем, что устройство содержит корпус, герметично соединенный с трубопроводом, и патрубок на корпусе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен съемной крышкой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит винт, расположенный внутри трубы с возможностью вращательного движения и закрепленный в корпусе от поступательного движения, соединенный через сальниковое уплотнение с приспособлением для его вращения, расположенным с внешней стороны корпуса, а также находящуюся на винте гайку, соединенную с верхним концом трубы, при этом труба закреплена от вращательного движения и имеет в верхней части, по меньшей мере, одно отверстие.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижний конец трубы выполнен рельефным, а сумма площадей сечений впадин рельефа равна площади сечения трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2