Результат интеллектуальной деятельности: Герметизатор для перекрытия патрубков вантузных задвижек и способ перекрытия патрубков вантузных задвижек

Изобретение относится к средствам для герметизации нефтепроводного вантуза и может найти применение в трубопроводном транспорте нефти и/или нефтепродуктов для осуществления перекрытия патрубков вантузных задвижек при их ликвидации методом установки эллиптической заглушки. Герметизатор возможно использовать при проведении ремонтных и аварийно-восстановительных работах на линейной части магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов и технологических трубопроводах.

Из уровня техники известно устройство для перекрытия отвода трубопровода, содержащее заглушку, состоящую из двух корпусов, соединенных стяжным винтом, и уплотнительно-удерживающего узла, и приводной ключ со штоком, штурвалом и головкой, взаимодействующей со стяжным винтом, отличающееся тем, что уплотнительно-удерживающий узел выполнен в виде эластичного уплотнительного, металлического прижимного и раздвижного удерживающего колец, имеющих взаимодействующие конические поверхности, причем раздвижное удерживающее кольцо выполнено из отдельных металлических сегментов с наружной мелкоребристой упрочненной поверхностью, стянутых утопленным в тело сегментов резиновым шнуром, корпуса заглушки выполнены по торцам с коническими поверхностями, взаимодействующими с коническими поверхностями колец уплотнительно-удерживающего узла, и зафиксированы от прокручивания один относительно другого посредством пазов и штифтов, в одном из корпусов выполнены кольцевая проточки и цилиндрическая расточка с внутренней зубчатой поверхностью, а приводной ключ снабжен установленным с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движения относительно основного штока дополнительным полым штоком с дополнительным штурвалом, стопорными полукольцами, входящими в кольцевую проточку корпуса, и зубчатым цилиндром, входящим в зацепление с зубчатой поверхностью корпуса (патент RU 2042871 C1, дата публикации 27.08.1995).

Известно устройство, типа "ПАКЕР", для перекрытия и ликвидации вантузов, устройство для перекрытия вантузов, включающее в себя приспособление, содержащее полый цилиндрический корпус, в основании которого установлен фланец, в полости корпуса с возможностью вращения при помощи независимого ручного привода установлена пиноль, снабженная центральным штоком, на конце которого размещена отделяемая заглушка, отличающееся тем, что отделяемая заглушка выполнена в виде перекрывающей головки, которая содержит прижим, неподвижно установленный на резьбовой оси, герметизатор, подвижный упор в форме клина, пружину, установленную в полости прижима, сухари и верхнюю чашку, посаженную на гайку, установленную на оси прижима, причем прижим выполнен в виде втулки с буртиком, а на цилиндрическую поверхность втулки прижима с упором в указанный буртик посажен упругий герметизатор и подвижный упор, сопряженный по внутренней поверхности с внешней поверхностью втулки прижима с возможностью скольжения, при этом внешняя поверхность подвижного упора выполнена конической формы в виде клина, на конической поверхности подвижного упора размещены сухари, прижатые к подвижному упору резиновым кольцом, сухари расположены в пазах подпружиненной чашки с возможностью перемещения по внешней поверхности подвижного упора (патент №125671 U1, дата публикации 10.03.2013).

Известно устройство перекрытия отвода, включающее заглушку, стоящую из двух соосных усеченных конусов с разными уклонами их образующих и имеющих равные диаметры оснований, соединенных стяжной шпилькой, конические поверхности эластичного кольца взаимодействуют с наружной поверхностью усеченных конусов, при этом усеченные конусы и кольцо зафиксированы от прокручивания один относительно другого посредством шпилек, часть наружной поверхности эластичного кольца снабжена абразивным материалом, а другая часть выполнена ребристой (патент RU 2267050 С1, дата публикации 27.12.2005).

Недостатки существующих устройств для перекрытия и ликвидации вантузов заключаются в необходимости использования специальных материалов и приспособлений для установки герметизатора, что увеличивает трудоемкость выполняемых ремонтных работ.

Известен способ герметизации патрубков вантузных задвижек, включающий обеспечение давления в трубопроводе величиной от 0,02 до 2,5 МПа; установку прокладки на фланец задвижки, установку пакера на фланец задвижки, при этом пакер имеет установленную на конце пиноли перекрывающую головку, включающую корпус, в нижней части которого установлен резиновый герметизатор с зубчатой поверхностью, а в верхней - металлические сухари с зубчатой поверхностью, имеющие механизм их выдвигания относительно поверхности корпуса; открытие задвижки; ввод перекрывающей головки в патрубок за задвижку; выдвигание сухарей перекрывающей головки с помощью механизма выдвигания с фиксацией перекрывающей головки в патрубке; освобождение перекрывающей головки от пиноли пакера; отрезание задвижки от патрубка; приваривание к патрубку эллиптической заглушки (патент RU 2522278 C1, дата публикации 10.07.2014).

Недостаток известного способа герметизации вантузных задвижек заключается в необходимости использования специальных материалов и приспособлений для установки герметизатора, что увеличивает трудоемкость выполняемых ремонтных работ.

Технической проблемой, на решение которой направлена группа изобретений, состоит в создании простого герметизатора для ликвидации вантузных задвижек и способа ликвидации вантузных задвижек.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения в отношении устройства, заключается в упрощении конструкции герметизатора для перекрытия патрубков вантузных задвижек и в сокращении времени на проведение ремонтных и аварийных работ на магистральных и технологических трубопроводах.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения в отношении способа, заключается в упрощении способа перекрытия патрубков вантузных задвижек и сокращении времени на проведение ремонтных и аварийных работ на магистральных и технологических трубопроводах.

Технический результат достигается за счет того, что герметизатор для перекрытия патрубков вантузных задвижек состоит из двух соосно расположенных металлических дисков, между которыми установлено упругое кольцо высотой H_m, и соединенных стяжной резьбовой шпилькой, при этом металлические диски выполнены в виде усеченных конусов, у которых образующие конусов имеют угол наклона 45-55°, а наружная поверхность упругого кольца выполнена зубчатой и имеет центральную кольцевую проточку высотой h_m, равной 0,25-0,3H_m.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения упругое кольцо выполнено в форме тора.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения упругое кольцо выполнено из полиуретана.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения зубчатая поверхность упругого кольца выполнена с высотой зубьев 0,875-1,125 мм и шагом между зубьями 0,875-1,125 мм.

Также технический результат достигается за счет того, что способ герметизации патрубков вантузных задвижек характеризуется тем, что в патрубок вантузных задвижек устанавливают заявляемый герметизатор, после чего к патрубку приваривают эллиптическую заглушку, полость патрубка заполняют композитным материалом через технологические отверстия, выполненные в эллиптической заглушке, после чего технологические отверстия заваривают.

Конструкция герметизатора для ликвидации вантузных задвижек поясняется чертежом, на котором показан общий вид герметизатора.

Герметизатор для перекрытия патрубков вантузных задвижек состоит из двух соосно расположенных металлических дисков 1 и 2, выполненных в форме усеченного конуса, соединенных стяжной резьбовой шпилькой 3, упругого кольца 4, имеющего высоту H_m, размещенного между дисками 1 и 2.

В верхнем диске 2 выполнено сквозное отверстие, через которое пропущена стяжная резьбовая шпилька 3, затягиваемая гайкой 5.

Упругое кольцо 4, в предпочтительном варианте реализации изобретения, выполнено из полиуретана или иного упругого материала и имеет форму тора.

Наружная поверхность упругого кольца 4 выполнена зубчатой и имеет центральную кольцевую проточку 6 высотой h_m, которая составляет 0,25-0,3H_m.

Наличие центральной кольцевой проточки 6 обеспечивает образование двух опорных поверхностей герметизатора на поверхность патрубка, при этом в полости кольцевой проточки 6 возникает избыточное давление, способствующее дополнительной защите от прорыва газов при применении герметизатора, что обеспечивает необходимую герметичность отверстия вантуза. Высота кольцевой проточки составляет 0,25-0,3H_m.

Углы а образующих конуса, прилегающих к поверхности упругого кольца 4, составляют 45-55°, что обеспечивают необходимую силу сжатия упругого кольца при стягивании дисков 1 и 2 для обеспечения плотного прилегания герметизатора к поверхности патрубка.

Зубчатая поверхность упругого кольца 4 выполнена с высотой зубьев 0,875-1,125 мм и шагом между зубьями 0,875-1,125 мм.

Герметизатор может быть использован для вантузов диаметром DN 50-200 мм.

Герметизация патрубка осуществляется следующим образом.

Останавливают перекачку нефти/нефтепродукта по трубопроводам путем отключения насосных агрегатов нефтеперекачивающей станции и перекрытия участка производства работ линейными или технологическими задвижками. При выполнении ремонтных работ без остановки перекачки, если возможна перекачка по резервной нитке или лупингу, ремонтируемый участок отключается закрытием линейных задвижек.

Освобождают от нефти/нефтепродукта ремонтируемого участка магистрального трубопровода до верхней образующей трубопровода.

Просверливают технологическое отверстие диаметром 12 мм в верхней образующей нефтепровода на расстоянии не менее 40 м от вантуза для контроля уровня нефти и избыточного давления газов или вакуума в нефтепроводе.

Осуществляют пропарку и зачистку внутренней полости вантуза и патрубка. Устанавливают герметизатор в полость патрубка и при помощи специальных ключей затягивают гайку 5, при этом диски 1 и 2 сжимают упругое кольцо 4, обеспечивая перекрытие технологического отверстия вантуза. Для визуального контроля герметичности в загерметизированный вантуз заливают воду температурой 60-80°С, после чего проводят наблюдение в течение получаса на появление пузырьков газа или уменьшение уровня воды.

Далее производят разделка кромок патрубка под сварку механическим способом и приваривают эллиптическую заглушку, в которой просверлено два технологических отверстия диаметром 12 мм, после чего заполняют оставшуюся часть патрубка композитным материалом через технологические отверстия.

Композитный материал выдавливает из полости патрубка воду через технологические отверстия в эллиптической заглушке. Схватившись, композитный материал не позволит перемещаться гарметизатору по патрубку при подъеме/уменьшении давления. Технологические отверстия заваривают после установки металлических пробок («чопов») перед проведением изоляции наружной поверхности патрубка.