ИНСТРУМЕНТ И СПОСОБ ДЛЯ НЕШТАТНОГО ОТСОЕДИНЕНИЯ ЗАЖИМНОГО СОЕДИНИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ПОД ВОДОЙ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в общем, относится к инструменту для нештатного отсоединения соединительного устройства, сконструированному для работы под водой, и к способу нештатного отсоединения такого зажимного соединительного устройства с помощью этого инструмента.

В особенности, изобретение относится к инструменту для нештатного отсоединения зажимного соединительного устройства, приспособленному для работы под водой, каковой инструмент применяется, когда отсоединение подводного соединительного устройства штатным механизмом невозможно.

В частности, изобретение относится к инструменту для нештатного отсоединения согласно преамбуле пункта 1 и к способу отсоединения подводного зажимного соединительного устройства согласно преамбуле пункта 9 формулы.

Инструмент для нештатного отсоединения зажимного соединительного устройства приспособлен для работы с дистанционным управлением при посредстве ТПА рабочего класса (ROV, remotely operated vehicle - ТПА, телеуправляемый подводный аппарат).

Уровень техники

В прибрежных и морских работах, например, при разведке и добыче углеводородов использование подводных зажимных соединительных устройств распространено очень широко. Эти соединительные устройства применяются для крепления различных подводных узлов. В качестве примеров можно указать морские вертикальные трубопроводы, промысловые трубопроводы, прикрепленные к устью скважины, и т.д.

Общеизвестно также, что подводные узлы необходимо извлекать по окончании требуемой операции или в случае возникновения каких-то неполадок, связанных с трубопроводом. Для этого зажимные соединительные устройства, крепящие трубопровод, необходимо разблокировать/отсоединить в подводных условиях. Это должно быть сделано дистанционно с помощью ТПА, несущего управляемый ТПА-инструмент.

После длительной эксплуатации зажимное соединительное устройство может заесть и штатное отсоединение соединительного устройства с помощью обычного откручивающего инструмента может оказаться невозможным. В этом случае должен быть применен инструмент для нештатного отсоединения, и это должно быть осуществимо в ходе подводной работы ТПА.

Уже в течение ряда лет существует потребность в таком инструменте для нештатного отсоединения зажимных соединительных устройств, способном телеуправляемо работать под водой так, чтобы безопасно отсоединять соединительное устройство, обеспечивая надлежащее разъединение соответствующих подводных узлов. Однако в этом отношении еще должны быть сделаны значительные успехи.

Настоящее изобретение относится к сконструированному для работы под водой инструменту для нештатного отсоединения зажимного соединительного устройства, когда штатное отсоединение зажимного соединительного устройства невозможно, каковой инструмент управляется ТПА рабочего класса, способным вырезать отжимной винт зажимного соединительного устройства, с тем чтобы вскрыть зажимное соединительное устройство.

В выданном патенте США 5273376 раскрыт инструмент для нештатного отсоединения при силовом извлечении морского узла из состава подводного узла. В морском узле имеется первый фланец, а в подводном узле - второй фланец. Инструмент включает U-образную раму, которую ТПА переносит и помещает между фланцами. На раме смонтировано гидравлическое устройство. Это гидравлическое устройство, приведенное в действие гидравлической жидкостью, оказывает давление на фланцы. Гидравлическая жидкость подается из устройства, находящегося в ТПА. Таким образом гидравлическое устройство создает силу, нормальную к раме, и расталкивает фланцы.

Из вышеприведенного абзаца должно быть понятно, что в этом патенте США авторы выходят за границы нарушения работы проблемного устройства и применяют технологию, которая использует силовое вмешательство и разрушение открываемых зажимов. Это требует значительно большей силы, чем прорезка зажима. Следовательно, безопасное нештатное отсоединение, позволяющее произвести отсоединение гарантированно и четко, не достигнуто.

Документ US 2005145389 А1 раскрывает инструмент для отрезки подводной обсадной трубы, включающий устройство захвата обсадной трубы и узел привода вращающегося режущего инструмента. В документе раскрыто лишь устройство для непосредственной отрезки подводной обсадной трубы и извлечения ее, например, когда она эвакуируется. Это не имеет прямого отношения к подводному нештатному отсоединению зажимного соединительного устройства, используемого для закрепления подводных узлов.

Комментарии, аналогичные вышеприведенным, можно сделать относительно выданного патента США 4557628 A, который раскрывает устройство и способ телеуправляемой отрезки сломанных частей подводной вертикальной конструкции для нештатного удаления таких сломанных частей. Следовательно, это также не имеет прямого отношения к подводному нештатному отсоединению зажимного соединительного устройства, используемого для закрепления подводных узлов.

Аналогично, документ US 2008/0304915 А1 раскрывает способ и устройство для крепления режущего узла на морском дне, при этом режущий узел включает раму для удержания объекта, подлежащего отрезке, и режущую головку.

Все вышеприведенные известные решения относятся к подводным работам и включают операцию отрезки, при которой используется привод режущего инструмента. Ничего подобного не используется в настоящем изобретении, описанном в данном документе и заявленном в прилагаемой формуле изобретения.

Раскрытие изобретения

Главная задача изобретения заключается в том, чтобы предложить инструмент для нештатного отсоединения, способный отсоединить заевшее зажимное соединительное устройство и пригодный для работы под водой при посредстве ТПА рабочего класса таким образом, чтобы соединительное устройство отсоединялось безопасно, позволяя произвести четкое нештатное отсоединение зажатых подводных узлов.

Следующая задача изобретения заключается в том, чтобы предложить инструмент для нештатного отсоединения, используемый на зажимном соединительном устройстве, пригодный для работы под водой при посредстве ТПА рабочего класса и работающий, когда обычный способ с использованием откручивающего инструмента не срабатывает.

Еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы предложить инструмент для нештатного отсоединения, используемый на зажимном соединительном устройстве и приспособленный для применения в нештатных ситуациях для отсоединения «горизонтального соединительного модуля» (НСМ) от «зажимного соединительного устройства" (СС), когда обычный способ с использованием традиционного откручивающего инструмента не срабатывает.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить инструмент для нештатного отсоединения, используемый на зажимном соединительном устройстве, пригодный для работы под водой при посредстве ТПА рабочего класса, простой в применении и по конструкции и не использующий сложных технологических операций или компонентов.

И еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы предложить способ отсоединения подводного зажимного соединительного устройства с помощью инструмента для нештатного отсоединения при посредстве ТПА рабочего класса таким образом, чтобы соединительное устройство отсоединялось бережно, позволяя произвести четкое нештатное отсоединение зажатых подводных узлов.

Как решаются вышеуказанные задачи и достигаются некоторые другие преимущества благодаря особенностям, еще не раскрытым в известных решениях, станет ясно из нижеследующего неограничивающего описания.

Как может быть ясно специалистам, во всем описании, включая формулу изобретения, слова "соединительное устройство", "зажимное соединительное устройство", "гидравлическая жидкость", "ТПА рабочего класса", "поршень", "узел цилиндра", "трубчатая пила", "гидравлический цилиндр", "отжимной винт" должны интерпретироваться в самом широком смысле соответствующих терминов и охватывают все аналогичные отраслевые объекты, известные под другими названиями. Ограничения в настоящем описании, если таковые имеются, введены только для примера и понимания настоящего изобретения.

Соответственно, в настоящем изобретении предлагается сконструированный для работы под водой инструмент для нештатного отсоединения зажимного соединительного устройства, когда штатное отсоединение подводного зажимного соединительного устройства невозможно. Этот инструмент работает с дистанционным управлением при посредстве ТПА рабочего класса. Инструмент согласно настоящему изобретению включает кожух-держатель зажимного соединительного устройства, выполненный для сцепления и соединения с корпусом зажимного соединительного устройства, поворотную трубчатую пилу, смонтированную на кожухе-держателе, вращающий приводной двигатель, соединенный с поворотной трубчатой пилой, и узел цилиндра с поршнем, выполненный, чтобы подавать поворотную трубчатую пилу в корпус зажимного соединительного устройства в процессе вырезки отжимного винта зажимного соединительного устройства, с тем чтобы отделить отжимной винт вместе с нарезной частью корпуса зажимного соединительного устройства от остающейся части корпуса зажимного соединительного устройства для их полного отсоединения.

Предпочтительно вращающий двигатель управляется и приводится гидравлически и узел цилиндра с поршнем приводится в действие гидравлически.

Предпочтительно инструмент также включает верхний сальник и нижний сальник, образующие уплотнительное устройство для гидравлической жидкости.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления инструмент включает индикатор для указания положения зацепления и положения расцепления трубчатой пилы относительно корпуса зажимного соединительного устройства.

Кроме того, инструмент может включать рукоятку ТПА, расположенную на гидравлическом цилиндре с поршнем.

Предпочтительно инструмент включает направляющие, выполненные на кожухе-держателе зажимного соединительного устройства для облегчения его посадки на корпус зажимного соединительного устройства.

Более предпочтительно инструмент включает индикатор посадки для указания правильной посадки кожуха на корпус зажимного соединительного устройства.

В одном из вариантов осуществления зажимное соединительное устройство включает два шарнира и три звена.

В настоящем изобретении также предлагается способ нештатного отсоединения находящегося под водой зажимного соединительного устройства с помощью инструмента для нештатного отсоединения зажимного соединительного устройства, когда штатное отсоединение зажимного соединительного устройства невозможно, каковой инструмент управляется ТПА рабочего класса. Способ включает управление инструментом и подачу его в корпус зажимного соединительного устройства путем вырезания части корпуса зажимного соединительного устройства, примыкающей к его отжимному винту. Это обеспечивает полное вырезание отжимного винта вместе с нарезной частью корпуса зажимного соединительного устройства для отделения отжимного винта от корпуса зажимного соединительного устройства. Таким образом, гарантировано полное отсоединение подводного зажимного соединительного устройства.

Предпочтительно операция вырезания, описанная в предыдущем абзаце, производится с помощью трубчатой пилы, которую приводит вращающий двигатель и подает гидроцилиндр с поршнем.

Краткое описание чертежей

Выше описаны главные особенности настоящего изобретения; далее дается более подробное и неограничивающее описание предпочтительного варианта его осуществления со ссылкой на чертежи, на которых представлены:

На ФИГ.1А и 1B показаны соответственно аксонометрическая проекция и разрез инструмента для нештатного отсоединения согласно настоящему изобретению.

На ФИГ.2A показан инструмент для нештатного отсоединения согласно настоящему изобретению, смонтированный на зажимном соединительном устройстве.

На ФИГ.2B показана с увеличением деталь положения, представленного ФИГ.2A, для ясного изображения индикатора посадки.

На ФИГ.3 более подробно показано положение индикатора инструмента для нештатного отсоединения согласно настоящему изобретению.

На ФИГ.4A показан продольный разрез инструмента для нештатного отсоединения и зажимное соединительное устройство согласно настоящему изобретению.

На ФИГ.4B показана с увеличением часть, представленная на ФИГ.4A, для ясного изображения положения трубчатой пилы на корпусе зажимного соединительного устройства.

На ФИГ.5A показана стадия подачи инструмента для нештатного отсоединения, изображенного на ФИГ.4A, в корпус зажимного соединительного устройства.

На ФИГ.5B показана с увеличением деталь ФИГ.5A, изображающая стадию, на которой трубчатая пила уже прорезала главную часть зажима.

На ФИГ.6 более подробно показано положение индикатора инструмента для нештатного отсоединения согласно настоящему изобретению, когда индикатор находится в положении зацепления.

На ФИГ.7A показан инструмент для нештатного отсоединения, смонтированный на зажимном соединительном устройстве, как на ФИГ.2A, при взгляде спереди.

На ФИГ.7B показана с увеличением часть, представленная на ФИГ.7A, для ясного изображения положения индикатора, когда индикатор находится в положении расцепления.

Осуществление изобретения

Ниже исключительно для примера дается подробное неограничивающее описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения.

Настоящее изобретение раскрывает сконструированный для работы под водой инструмент для нештатного отсоединения зажимного соединительного устройства, когда штатное отсоединение зажимного соединительного устройства невозможно. Этот инструмент управляется ТПА рабочего класса так, чтобы зажимное соединительное устройство отсоединялось путем вырезания части корпуса зажимного соединительного устройства вокруг отжимного винта, с тем чтобы вскрыть зажимное соединительное устройство.

Инструмент для нештатного отсоединения конструктивно прост и может применяться в подводных условиях при посредстве ТПА для вырезания части корпуса вокруг отжимного винта, как объяснено в предыдущем абзаце. В этом заключается уникальность инструмента для нештатного отсоединения согласно настоящему изобретению, который обеспечивает бережное отсоединение зажимного соединительного устройства в подводных условиях таким образом, что зажатые узлы могут быть извлечены.

Настоящее изобретение также относится к способу отсоединения находящегося под водой зажимного соединительного устройства с помощью инструмента для нештатного отсоединения зажимного соединительного устройства, когда штатное отсоединение зажимного соединительного устройства невозможно. Это может случиться после продолжительной работы под водой, когда зажимное соединительное устройство заело.

Таким образом, инструмент для нештатного отсоединения согласно настоящему изобретению может эффективно применяться в нештатных ситуациях для отсоединения «горизонтального соединительного модуля» (НСМ) от «зажимного соединительного устройства», когда обычный способ с использованием традиционного "откручивающего инструмента" не срабатывает.

Уникальные конструктивные особенности инструмента для нештатного отсоединения и способ его работы подробно объясняются ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи. Как известно - и было указано в разделе «Предшествующий уровень техники» описания настоящего изобретения, подводные зажимные соединительные устройства применяются для крепления подводных узлов.

Зажимное соединительное устройство 14 (лучше всего видно на ФИГ.2A) этого типа включает три арочных звена 14′, шарнирно соединенных друг с другом. Каждое звено 14′ образовано парой элементов арочного звена, расположенных параллельно на расстоянии друг от друга и соединенных осями, обеспечивающими шарнирное соединение между соответствующими звеньями 14′. Такие зажимные соединительные устройства, когда их приводят в действие, заставляют два трубных фланца двигаться в осевом направлении друг к другу. Привод осуществляется вращением отжимного винта с помощью обычного откручивающего инструмента.

Отжимной винт 15 (лучше всего виден на ФИГ.4A) это просто мощный болт с наружной резьбой на большей части его длины, оканчивающийся квадратной или шестигранной болтовой головкой, которая обычно не шире тела болта. Как сказано выше, такие зажимные соединительные устройства 14 в общем случае состоят из двух шарнирных конструкций 14″ с тремя звеньями 14′ и могут открываться для извлечения из стыка труб или закрываться для затяжки вокруг стыка труб. Соединительное устройство 14 способно удерживать уплотнение контакта металл-металл, которое должно находиться между трубными фланцами.

Отжимной винт 15 проходит сквозь расположенную по центру уплотнительную пластину и поперечно идущие блоки, находящиеся на соответственных концах звеньев зажимного соединительного устройства, причем блоки обращены друг к другу, когда зажимное соединительное устройство закрывается. На одном из блоков имеется внутренняя левая резьба, в то время как на другом - внутренняя правая резьба, и эти резьбы входят в зацепление с ответными резьбами на отжимном винте 15. Отжимной винт 15 может вращаться в уплотнительной пластине, но при этом удерживается пластиной. Это то место, в котором сходятся правая и левая резьбы отжимного винта 15. Таким образом, вращением отжимного винта 15 в одном направлении блоки сдвигаются друг к другу, затягивая зажимное соединительное устройство 14. Вращением отжимного винта 15 в другом направлении зажимное соединительное устройство 14 открывается и отсоединяется. Конструкция зажимного соединительного устройства 14 не показана подробнее, так как эта конструкция не является частью настоящего изобретения и сама по себе известна специалистам.

Инструмент 1′ для нештатного отсоединения изображен на ФИГ.1А и 1B. Как показано на ФИГ.1А, инструмент 1′ включает гидравлический цилиндр, состоящий из нижнего цилиндрического кожуха 5, охватывающего другой кожух 4 с гидравлическим поршнем 3 (лучше всего видны на разрезе 1B). Рукоятку 8 ТПА устанавливают на цилиндрическом кожухе 5 для манипуляций с помощью ТПА (не показан). Инструмент 1′ также включает на своем нижнем конце кожух-держатель 7 зажимного соединительного устройства. Этот кожух 7 приспособлен для посадки на корпус зажимного соединительного устройства 14 (лучше всего видно на ФИГ.2A, 4A, 5A) и сцепления с ним. Кожух 7 снабжен также индикатором расцепления/сцепления 6/6′, функции которого объясняются ниже.

Как показано на ФИГ.1B, вращающийся стержень 10 оперативно соединен с гидравлическим вращающим двигателем 1. На ФИГ.1А также показан консольный подшипник 2 двигателя. Трубчатая пила 11 соединена с вращающимся стержнем 10, который, в свою очередь, соединен с гидравлическим поршнем 3, в процессе работы отжимающим стержень вниз. Стержень 10 может вращаться двигателем 1, так что стержень 10 действует как вращающий привод трубчатой пилы 11.

На ФИГ.1B показаны также верхний сальник 9 и нижний сальник 9′, которые образуют уплотнительное устройство для гидравлической жидкости, предотвращая ее утечку под давлением. На стенке кожуха-держателя 7 зажимного соединительного устройства, противоположной индикатору расцепления/сцепления 6/6′, помещен индикатор посадки 13, который указывает достижение надлежащей посадки кожуха 7 на корпус зажимного соединительного устройства 14. Направляющие пластины 12 повышают точность выполнения этой посадки.

Функции различных особенностей будут теперь объяснены со ссылкой на ФИГ.2A, 2B, 3, 4A, 4B, 5, 6А, 6В, 7A и 7B, на которых одинаковые ссылочные позиции представляют одинаковые конструктивные особенности, подробно описанные выше в настоящем документе.

Работа начинается с посадки нештатного инструмента на корпус зажимного соединительного устройства 14. Это выполняется с помощью ТПА (не показан). Заметим, что в ходе этой операции ТПА поддерживает инструмент 1′ для нештатного отсоединения в рабочем положении, а также выполняет операцию, как теперь будет объяснено подробно.

На ФИГ.2A показано это положение, когда инструмент 1′ для нештатного отсоединения посажен на корпус зажимного соединительного устройства 14. Индикатор посадки 13, показанный на ФИГ.2B, дает указания для правильной посадки инструмента 1′ при посредстве ТПА (не показан) на корпус зажимного соединительного устройства 14. Положение посадки ФИГ.2A подробно показано на ФИГ.2B.

Следующий шаг включает приведение в движение поршня 3 внутри цилиндра 4 посредством включения гидравлического устройства (не показано), так что трубчатая пила 11 располагается на корпусе соединительного устройства 14 вокруг отжимного винта 15 и соосно с ним. На деталировочной ФИГ.3 показано положение 6 индикатора на этой стадии; индикатор помогает контролировать и осуществлять операцию. На ФИГ.4A показано это положение трубчатой пилы 11 инструмента для нештатного отсоединения: пила располагается вокруг отжимного винта 15. На ФИГ.4B изображена с увеличением часть ФИГ.4A, чтобы точно показать это положение.

Положение, подробно описанное в предыдущем абзаце, - это положение перед вырезкой.

Теперь запускается гидравлический двигатель 1, и привод трубчатой пилы 11, т.е. вращающийся стержень 10, начинает вращать трубчатую пилу 11. Цилиндр 5 приводится в действие гидравлически - подачей гидравлической жидкости в цилиндр 5, так что цилиндр 4 с поршневым штоком 3 продвигается дальше вниз. Тем самым обеспечивается начало врезания трубчатой пилы 11 вниз, в верхний поперечный блок зажимного соединительного устройства 14 вокруг отжимного винта 15, и осуществление врезания. Эта стадия показана на ФИГ.5A.

Из ФИГ.5A можно видеть, что трубчатая пила 11 врезается в корпус зажимного соединительного устройства 14 и вырезает часть корпуса вокруг отжимного винта 15, а также врезается в уплотнительную пластину и прорезает ее. Увеличенная деталь на ФИГ.5B еще более проясняет это.

На ФИГ.6 показано положение 6′ индикатора, которое указывает, что операция вырезания закончена. Это вновь облегчает точный контроль операции и принятие решения об окончании операции. На этой стадии (не показана подробнее) трубчатая пила 11 уже, как отмечалось, прорезала корпус зажимного соединительного устройства 14, уплотнительную пластину и часть корпуса вокруг отжимного винта 15. Удлинив поршневой цилиндр 4, 5, можно врезаться и в нижний блок корпуса зажимного соединительного устройства 14 вокруг отжимного винта 15 и, при необходимости, действительно прорезать корпус насквозь.

Теперь зажимное соединительное устройство 14 полностью отсоединено, так как трубчатая пила вырезала корпус вокруг отжимного винта 15 вместе с нарезной частью блока(блоков) зажимного соединительного устройства 14.

С этого положения начинается вывод из зацепления трубчатой пилы 11. Гидроцилиндры 4, 5 включаются в противоположном направлении, чтобы вытащить трубчатую пилу 11 вверх, и индикатор начинает сдвигаться в положение расцепления 6, как подробно показано на ФИГ.7B. Эта операция осуществляется в порядке, обратном вышеописанному.

Когда индикатор оказывается в положении 6, приводной двигатель 1 отключается и инструмент для нештатного отсоединения готов для вытаскивания вверх из корпуса зажимного соединительного устройства 14. Разумеется, двигатель может быть остановлен сразу после окончания операции вырезания, т.е. до операции вытаскивания трубчатой пилы 11.

Газовая компенсаторная камера (не показана) помогает избежать больших давлений внутри корпуса инструмента в процессе работы. Для этой цели может быть также применен предохранительный клапан (не показан).

На ФИГ.7A показан вид спереди инструмента, вид сбоку которого представлен на ФИГ.2A. Инструмент здесь, как и на ФИГ.2A, полностью выведен из зацепления. Это подробнее показано на ФИГ.7B, на которой, как указывалось выше, изображена с увеличением передняя часть кожуха-держателя 7 зажимного соединительного устройства. Изображенное положение соответствует положению 6 индикатора.

На этой стадии, изображенной на ФИГ.7A, инструмент может быть извлечен из верхней части корпуса зажимного соединительного устройства 14 аппаратом ТПА с использованием рукоятки 8 на цилиндре 5. Когда инструмент 1′ для нештатного отсоединения извлечен, зажимное соединительное устройство 14 расцеплено, так как отжимной винт 15 и нарезная часть зажимного соединительного устройства 14 отделились от остающейся части зажимного соединительного устройства 14. Благодаря весу и шарнирной конструкции звена 14′ нижний поперечный блок нижнего звена 14′ вытащит отжимной винт 15 вниз из верхнего блока и сквозь него.

Таким образом, нештатное отсоединение подводного зажимного соединительного устройства облегчается применением инструмента согласно настоящему изобретению, которым может управлять ТПА.

Инструмент для нештатного отсоединения зажимного соединительного устройства согласно настоящему изобретению и способ применения инструмента, обсужденный выше в настоящем документе, являются, таким образом, уникальными и ранее неизвестными.

Из вышеприведенного описания, а также из прилагаемой формулы изобретения специалистам будет понятно, что все цели настоящего изобретения достигнуты.

Настоящее изобретение описано со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления и чертежи только для понимания настоящего изобретения, и специалистам должно быть понятно, что настоящее изобретение включает все обоснованные модификации в пределах того, что описано выше в настоящем документе и заявлено в прилагаемой формуле изобретения.