RU2456540C2 - Способ и устройство для тестирования труб - Google Patents
Способ и устройство для тестирования труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456540C2 RU2456540C2 RU2009138434/28A RU2009138434A RU2456540C2 RU 2456540 C2 RU2456540 C2 RU 2456540C2 RU 2009138434/28 A RU2009138434/28 A RU 2009138434/28A RU 2009138434 A RU2009138434 A RU 2009138434A RU 2456540 C2 RU2456540 C2 RU 2456540C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annular
- chamber
- pressure
- annular area
- sections
- Prior art date
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000565 sealant Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances data:image/svg+xml;base64,PD94bWwgdmVyc2lvbj0nMS4wJyBlbmNvZGluZz0naXNvLTg4NTktMSc/Pgo8c3ZnIHZlcnNpb249JzEuMScgYmFzZVByb2ZpbGU9J2Z1bGwnCiAgICAgICAgICAgICAgeG1sbnM9J2h0dHA6Ly93d3cudzMub3JnLzIwMDAvc3ZnJwogICAgICAgICAgICAgICAgICAgICAgeG1sbnM6cmRraXQ9J2h0dHA6Ly93d3cucmRraXQub3JnL3htbCcKICAgICAgICAgICAgICAgICAgICAgIHhtbG5zOnhsaW5rPSdodHRwOi8vd3d3LnczLm9yZy8xOTk5L3hsaW5rJwogICAgICAgICAgICAgICAgICB4bWw6c3BhY2U9J3ByZXNlcnZlJwp3aWR0aD0nMzAwcHgnIGhlaWdodD0nMzAwcHgnIHZpZXdCb3g9JzAgMCAzMDAgMzAwJz4KPCEtLSBFTkQgT0YgSEVBREVSIC0tPgo8cmVjdCBzdHlsZT0nb3BhY2l0eToxLjA7ZmlsbDojRkZGRkZGO3N0cm9rZTpub25lJyB3aWR0aD0nMzAwJyBoZWlnaHQ9JzMwMCcgeD0nMCcgeT0nMCc+IDwvcmVjdD4KPHRleHQgeD0nMTAwLjUwMScgeT0nMTcwJyBjbGFzcz0nYXRvbS0wJyBzdHlsZT0nZm9udC1zaXplOjQwcHg7Zm9udC1zdHlsZTpub3JtYWw7Zm9udC13ZWlnaHQ6bm9ybWFsO2ZpbGwtb3BhY2l0eToxO3N0cm9rZTpub25lO2ZvbnQtZmFtaWx5OnNhbnMtc2VyaWY7dGV4dC1hbmNob3I6c3RhcnQ7ZmlsbDojRTg0MjM1JyA+SDwvdGV4dD4KPHRleHQgeD0nMTI2LjExNCcgeT0nMTg2JyBjbGFzcz0nYXRvbS0wJyBzdHlsZT0nZm9udC1zaXplOjI2cHg7Zm9udC1zdHlsZTpub3JtYWw7Zm9udC13ZWlnaHQ6bm9ybWFsO2ZpbGwtb3BhY2l0eToxO3N0cm9rZTpub25lO2ZvbnQtZmFtaWx5OnNhbnMtc2VyaWY7dGV4dC1hbmNob3I6c3RhcnQ7ZmlsbDojRTg0MjM1JyA+MjwvdGV4dD4KPHRleHQgeD0nMTM4JyB5PScxNzAnIGNsYXNzPSdhdG9tLTAnIHN0eWxlPSdmb250LXNpemU6NDBweDtmb250LXN0eWxlOm5vcm1hbDtmb250LXdlaWdodDpub3JtYWw7ZmlsbC1vcGFjaXR5OjE7c3Ryb2tlOm5vbmU7Zm9udC1mYW1pbHk6c2Fucy1zZXJpZjt0ZXh0LWFuY2hvcjpzdGFydDtmaWxsOiNFODQyMzUnID5PPC90ZXh0Pgo8L3N2Zz4K data:image/svg+xml;base64,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 O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 6
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 231100000817 safety factor Toxicity 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
- G01N3/12—Pressure testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/026—Specifications of the specimen
- G01N2203/0262—Shape of the specimen
- G01N2203/0274—Tubular or ring-shaped specimens
Abstract
Изобретение относится к способам тестирования труб, используемых при строительстве подводных трубопроводов. Сущность: способ включает вырезание кольцевого участка из одной или нескольких труб того типа, который используется для строительства трубопровода; формирование плоских практически параллельных поверхностей на торцах кольцевого участка; обеспечение приборов для измерения растяжения и деформации кольцевого участка; установку кольцевого участка в камеру высокого давления так, чтобы его торцы формировали прокладки с противоположными стенками камеры для изоляции внутренней части кольцевого участка от воздействия извне; увеличение давления за пределами кольцевого участка так, что давление может воздействовать только на внешнюю поверхность кольцевого участка, и измерение его растяжения и деформации по мере возрастания давления; и использование результатов измерений деформации и растяжения для определения толщины стенок труб, которые должны использоваться для строительства трубопровода. Устройство включает первую и вторую секции камеры тестирования, которые, будучи размещены вместе, образуют камеру тестирования для размещения в ней тестируемого кольцевого участка; один или более датчиков для измерения растяжения и деформации кольцевого участка; уплотняющие средства, размещенные в камере для создания прокладки по краям кольцевого участка, установленного в камере; средства для скрепления первой и второй секций между собой для образования камеры и сцепления уплотняющих средств с кольцевым участком, установленным в камере, для создания прокладки противодействия напору давления между внутренней и внешней частями кольцевого участка; и впускное отверстие для текучей среды в одной из секций камеры для возможности подачи находящейся под давлением текучей среды в камеру вне пределов кольцевого участка, установленного в этой камере. Технический результат: обеспечение воспроизводимости воздействия внешнего давления, способного разрушить трубопроводы большой протяженности, а также простоты в планировании и выполнении. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Область техники
Данное изобретение относится к способам и устройству для тестирования труб, которые используются при строительстве подводных трубопроводов.
Уровень техники в предметной области
Объем строительства резервуаров для хранения газа и/или нефти очень глубоко под водой нарастает по всему миру. Еще приблизительно 10 лет тому назад термин «очень глубоко под водой» означал любую глубину свыше примерно 1000 м. Однако в настоящее время на глубинах, превышающих величину, указанную в определении «очень глубоко под водой», уложено столь значительное количество трубопроводов, что это определение теперь соответствует глубине приблизительно 2000 м. Развитие технологии глубоководной укладки труб продолжается и теперь на повестке дня - планирование строительства трубопроводов на глубине 3500 м.
Трубопроводы обычно укладываются пустыми, т.е. заполненными воздухом под давлением окружающей среды, и наполняются поступающей под давлением нефтью или газом только после завершения их строительства. Причиной основного риска, сопутствующего процессу укладки глубоководных трубопроводов, является давление, оказываемое водой и приводящее к деформации трубы, которая меняет свою цилиндрическую первоначальную форму и деформируется в почти плоскую конфигурацию. Это явление называется разрушением под воздействием внешнего давления и, если его не контролировать, может привести к полной потере трубопровода. Следовательно, размеры, т.е. диаметр трубы, толщина стенок и в меньшей степени свойства материалов трубопровода, уложенного очень глубоко под водой, определяются с учетом его возможного разрушения под воздействием внешнего давления.
Такой подход представляет собой полную противоположность проектированию обычных трубопроводов, укладываемых на мелководье или в прибрежной зоне, где размер толщины стенок определяется сопротивлением внутреннему давлению проходящей внутри трубы текучей среды, а не внешним давлением.
Были выполнены различные теоретические исследования разрушения под воздействием внешнего давления, а для вычисления максимальной глубины воды, на которой можно безопасно установить трубопровод указанных размеров, было проведено цифровое моделирование. Однако последствия прогиба, вызванного разрушением под воздействием внешнего давления, оказались настолько значительны, что результатов таких теоретических исследований оказалось недостаточно для доверительного управления риском. К тому же, наиболее важный способ снижения потенциальной возможности такого местного разрушения путем увеличения толщины стенки трубы оказался настолько дорогостоящим и вполне возможно технически неосуществимым, что строительство предлагаемого трубопровода также может оказаться экономически неоправданным. Такой результат в свою очередь не исключает возможности отказа от эксплуатации газовых или нефтяных резервуаров.
Альтернативой определению всех расчетов по результатам теоретических вычислений является дополнительное проведение тестов. Несомненно, дополнительно было проведено несколько тестов для определения диапазона изменения толщины стенок труб. Эти тесты заключаются в размещении длинных прогонов специально изготовленной трубы в особых камерах высокого давления и повышении внешнего давления до их разрушения. Только одна или две лаборатории обладают необходимым для этого оборудованием, а сами тесты оказались чрезвычайно дорогостоящими - порядка 100000 долларов США за одно тестирование.
Были составлены коды с целью формирования базы для проведения вычислений размеров труб, которые требуются для работы трубопровода на конкретных высоких глубинах. Эти коды включают значения коэффициентов запасов прочности, которые предназначены для гарантирования того, чтобы естественные изменения размеров труб и свойств материалов, происходящие в процессе строительства трубопровода, длина которого может составить 1000 км, не ухудшали способность такого трубопровода противостоять внешнему давлению без возникновения разрушений. Однако эти коэффициенты запаса прочности основываются на доступных результатах нескольких предыдущих тестов; возможность проведения таких тестов в отношении полностью готовых трубных соединений в процессе производства таких труб нереальна, поскольку их планирование и выполнение требует значительного периода времени.
Для затопления всей линии трубопровода достаточно разрушения лишь одного входящего в его состав трубного соединения. Следовательно, не требует доказательства тот факт, что глубоководный трубопровод большой протяженности более подвержен разрушению, чем аналогичный трубопровод малой протяженности, исключительно по причине более высокой статистической вероятности появления на линии трубопровода большой протяженности отдельного соединения, изготовленного по существу с нарушением спецификации, что ускоряет проявление разрушения. Это прямая аналогия понятия «самое слабое звено в цепи» в отношении неисправности трубопровода, возникшей вследствие разрушения под воздействием внешнего давления. При условии, что коды для практического применения составлялись на основе результатов тестирования на разрушение небольшого ограниченного количества трубных соединений, взятых по линии трубопровода, то в коды для проектирования следует ввести коэффициент запаса прочности, полученный с учетом всей протяженности трубопровода и предназначенный для определения увеличения толщины стенки труб вдоль всего маршрута укладки трубопровода просто для принятия во внимание повышенного статистически рассчитанного воздействия большой протяженности линии трубопровода на отдельное трубное соединение, изготовленное с нарушением спецификации.
Таким образом, возникает потребность в создании такого способа тестирования, который может воспроизводить воздействие внешнего давления, способного разрушить трубопроводы большой протяженности, а также является простым в планировании и выполнении.
Это изобретение основано на признании того факта, что деформации, ведущие к разрушению под воздействием внешнего давления, равномерно распределены по всей длине трубы, и, следовательно, процессы разрушения под воздействием внешнего давления будут одинаковыми как на кольцевом участке, вырезанном из трубы, так и по всему трубному сочленению, которое подвергается воздействию внешнего давления исключительно.
Сущность изобретения
Первый аспект изобретения охватывает способ тестирования труб, используемых при строительстве подводных трубопроводов, включающий:
- вырезание кольцевого участка из одной или нескольких труб того типа, который используется для строительства трубопровода;
- формирование плоских практически параллельных поверхностей на торцах кольцевого участка;
- обеспечение приборов для измерения растяжения и деформации кольцевого участка;
- установку кольцевого участка в камеру высокого давления так, чтобы его торцы формировали прокладки с противоположными стенками камеры для изоляции внутренней части кольцевого участка от воздействия извне;
- увеличение давления за пределами кольцевого участка и измерение его растяжения и деформации по мере возрастания давления; и
- использование результатов измерений деформации и растяжения для определения толщины стенок труб, которые должны использоваться для строительства трубопровода.
Желательно, чтобы приборами для измерения деформации и растяжения были датчики, которые подключаются к кольцевому участку. Особенно желательно, чтобы они устанавливались на внутренней поверхности кольцевого участка.
Этап установки кольцевого участка в камере давления предпочтительно включает вставку прокладок между торцами кольцевого участка и стенками камеры.
Этап увеличения давления включает закачивание находящейся под давлением текучей среды в камеру вокруг внешней поверхности кольцевого участка.
Способ также может включать сравнение поданного давления и значения максимального растяжения, измеренного для выявления начала процесса ускорения нелинейного уменьшения диаметра кольцевого участка по мере увеличения давления.
Длину кольцевого участка, вырезанного из труб, желательно выбирать таким образом, чтобы длина трубы, по-прежнему, оставалась в пределах тех допусков, которые делают возможным ее использование при строительстве трубопровода. Она обычно выбирается приблизительно равной двойной толщине стенки.
Второй аспект изобретения включает создание устройства для тестирования кольцевых участков, вырезанных из труб, используемых при строительстве подводных трубопроводов, включающее:
- первую и вторую секции камеры тестирования, которые, будучи размещены вместе, образуют камеру тестирования для размещения в ней тестируемого кольцевого участка;
- один или более датчиков для измерения растяжения и деформации кольцевого участка;
- уплотняющие средства, размещенные в камере для создания прокладки по краям кольцевого участка, установленного в камере;
- средства для скрепления первой и второй секций между собой для образования камеры и сцепления уплотняющих средств с кольцевым участком, установленным в камере, для создания прокладки противодействия напору давления между внутренней и внешней частями кольцевого участка; и
- впускное отверстие для текучей среды в одной из секций камеры для возможности подачи находящейся под давлением текучей среды в камеру вне пределов кольцевого участка, установленного в этой камере.
В одном желательном варианте исполнения изобретения первая секция имеет углубление, которое закрывается второй секцией для образования камеры. Впускное отверстие для текучей среды желательно проделывается в стенке первой секции.
Первая и вторая секции могут включать взаимно сцепляющиеся конструкции, такие как втулочные соединения и углубления, для точного расположения этих секций одна относительно другой при образовании камеры.
Также можно установить прокладки для сцепленных поверхностей первой и второй секций.
В первой или второй секции можно проделать выпускное отверстие для возможности выравнивания давления во внутренней части кольцевого участка и окружающей среды во время тестирования.
В одном варианте выполнения изобретения средства крепления включают один или несколько винтов, которые проходят через отверстия одной секции для прохождения через камеру внутрь кольцевого участка и вставляются в расточенные отверстия другой секции.
В другом варианте выполнения изобретения средства крепления включают цилиндр, установленный в одной секции, в которой находится поршень, проходящий от цилиндра через камеру внутрь кольцевого участка и прикрепляющийся своим торцом к другой секции, при этом управляющий поток текучей среды поступает через подвод, подсоединенный к работающему цилиндру, для вытягивания прикрепленного торца поршня в направлении цилиндра и скрепления двух секций между собой.
Способ и устройство, созданные в соответствии с изобретением, обладают рядом преимуществ, включая:
- возможность проведения тестов за приемлемую стоимость для формирования более всесторонней информации по составлению кодов и проведению вычислений;
- возможность проведения большого количества тестов для определения влияния изменений свойств материала и конфигурации трубы до проектирования конкретного трубопровода;
- обеспечение основы для оптимизации толщины стенок труб, предназначенных для прокладки на конкретных глубинах и установки конкретного оборудования, позволяющего снизить стоимость; и
- возможность проведения тестов во время изготовления конкретной трубы для гарантии обеспечения уровней безопасности с целью исключения разрушения конструкции под воздействием внешнего давления.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан трубопровод, предназначенный для тестирования в соответствии с изобретением;
На фиг. 2 показано поперечное сечение тестируемого кольцевого участка, вырезанного из трубы, представленной на фиг. 1;
На фиг. 3 показано поперечное сечение устройства для тестирования, созданного в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения;
На фиг. 4 показано сечение по линии А-А на фиг. 3;
На фиг. 5 показано поперечное сечение устройства для тестирования, созданное в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения.
Режим (режимы) реализации изобретения
Результаты тестов длинных секций отдельных трубных соединений показали, что деформации, которые ведут к разрушению под воздействием внешнего давления, равномерно распределены по всей длине трубы. Это наблюдение поддерживается результатами теоретических исследований и цифрового моделирования. Логический вывод состоит в том, что возникновение разрушения под воздействием внешнего давления будет одинаковым как на кольцевом участке, вырезанном из трубы, так и по всей длине трубного соединения, которое подвергается только внешнему давлению. Следовательно, подход к проведению тестирования согласно изобретению основан на вырезывании коротких секций из трубы и на механической обработке кольцевого участка до однородно выбранной длины. Кольцевой участок располагается в жесткой раме, которая позволяет его торцевым поверхностям, подвергнутым механической обработке, быть герметизированными так, что давление может воздействовать только на внешнюю цилиндрическую поверхность кольцевого участка. На внутренней цилиндрической поверхности кольцевого участка поддерживается давление окружающей среды, что делает возможным подсоединение устройств измерения растяжений и деформаций, вызванных давлением на внешнюю цилиндрическую поверхность кольца.
Прокладки на обеих торцевых поверхностях кольцевого участка, прошедших механическую обработку, скомпонованы таким образом, что воздействие давления ограничено только внешней цилиндрической поверхностью кольцевого участка и не распространяется на торцевые поверхности, прошедшие механическую обработку. Прокладки созданы таким образом, что кольцевой участок не подвергается воздействию значительных сил, направленных параллельно торцевым поверхностям, прошедшим механическую обработку, что препятствует появлению деформаций цилиндрических поверхностей кольцевого участка.
Установленный извне насос нагнетает давление таким образом, что оно возрастает или уменьшается в результате добавления или убывания заданного объема текучей среды в пространство, окружающее внешнюю цилиндрическую поверхность кольцевого участка, или из него. Такая конструкция в управляемом режиме позволяет увеличивать или уменьшать радиальные деформации кольцевого участка, вызванные подачей давления на внешнюю цилиндрическую поверхность.
Действие, оказываемое прокладками на торцевые поверхности кольцевого участка, прошедшие механическую обработку, может быть достигнуто вставкой вышеупомянутого кольцевого участка в жесткий блок, которому придается форма, обеспечивающая отсутствие деформации прокладок. Альтернативная конструкция заключается в выделении пространства, в пределах которого работу прокладок регулирует и контролирует усилие поршня, который подвергается воздействию того же (или другого) давления, как и то, что подается на внешнюю цилиндрическую поверхность кольцевого участка.
Типичный тест будет состоять из следующих этапов:
а) вырезание кольцевого участка из трубы и механическая обработка его торцов так, чтобы они стали плоскими и параллельными друг другу в пределах предписанных допусков;
б) подгонка приспособлений для измерения растяжений и деформаций кольцевого участка;
в) подгонка кольцевого участка в каркас с помощью установленных прокладок;
г) подача давления и обеспечение активного действия и эффективности применения прокладок;
д) увеличение давления, регистрация результатов измерений растяжения и деформации; и
е) продолжение увеличения давления до достижения его максимального значения.
Также может оказаться полезным вычерчивание кривой значения поданного давления относительно величины максимального растяжения, измеренного для определения начала ускорения в процессе нелинейного уменьшения диаметра кольцевого участка по мере увеличения давления, которое не зависит от какого-либо просачивания гидравлической жидкости мимо прокладок.
На фиг. 1 показана труба 10, используемая для укладки подводных морских трубопроводов. Длина трубы, взятой в качестве типичного примера, будет составлять приблизительно 12,2 м, ее внешний диаметр 508 мм, а толщина стенки 35 мм. Тестируемый кольцевой участок 12 (также показанный на фиг. 2) вырезан из конечной части трубы и имеет длину 70 мм, которая равняется приблизительно удвоенной толщине трубы. Даже после отрезания кольцевого участка такой длины трубу 10, по-прежнему, можно использовать для строительства трубопровода. Торцевые поверхности 14 кольцевого участка 12 проходят машинную обработку с тем, чтобы стать практически плоскими и параллельными друг другу, при этом типичным является допуск, изменяющийся, к примеру, в пределах от +0 до -0,01 мм по всей длине кольцевого участка.
На фиг. 3 и 4 показан один вариант исполнения устройства согласно данному изобретению, установленного вместе с кольцевым участком в месте для тестирования. Тестируемое кольцо 12 устанавливается между верхней секцией 16 и нижней секцией 18, которые вместе определяют камеру для тестирования. Две половины камеры давления для тестирования 16, 18 оборудованы установочными втулочными соединениями 19, которые располагаются в соответствующих установочных отверстиях вместе с прилагающимися им прокладками 21 для возможности позиционирования двух половинок. Уплотнительное кольцо или управляемые давлением прокладки 20 устанавливаются в верхней и нижней секции. Они сцепляются с тестируемым кольцевым участком 12 для формирования кольцеобразного слоя, на который через соответствующее впускное отверстие 24 под давлением подается используемая для тестирования гидравлическая жидкость. Расположенная по центру внутри тестируемого кольцевого участка 12 полость 26 вентилируется в атмосферу через выпускное отверстие 28, которое имеет достаточно большой диаметр также и для обеспечения доступа любой проводки измерительных приборов к датчикам определения растяжения (не показаны), установленным на внутренней цилиндрической поверхности тестируемого кольца 12.
Две половинки 16, 18 удерживаются вместе с помощью механически герметизирующих винтов 30. Винты 30 проходят через отверстия 32 в верхнюю секцию 16 и затем через полость 26 для входа в расточенные отверстия 34, расположенные в нижней секции 18. Показаны два винта 30, однако, для обеспечения надлежащего закрепления можно использовать их любое применимое количество.
Усилие, с которым две половинки удерживаются вместе, является достаточным для внутренней и внешней герметизации кольцевого слоя 22 с помощью управляемых давлением прокладок 20, 21. Допуск, при котором кольцевой участок 12 отрезается от трубы, таков, что жидкость из кольцеобразного слоя 22 не просачивается в полость 26, и в то же самое время устраняется чрезмерное трение, сдерживающее радиальное смещение внутрь внешнего диаметра кольцевого участка 12, возникающее под воздействием гидравлической нагрузки.
На фиг. 5 представлен второй вариант выполнения устройства для тестирования, в котором крепежные винты, показанные на фиг. 3 и 4, заменены конструкцией гидравлического поршня. Цилиндр 36 скомпонован в нижней секции 18, где располагается скользящий поршень 38. Внешний торец цилиндра закрывается пластиной 40. Просверленное отверстие 42, оборудованное скользящими прокладками, проходит от внутреннего торца цилиндра 36 до полости 26. Соединительный шток 44 проходит от поршня 38 через просверленное отверстие 42 до установочного просверленного отверстия 46, расположенного в верхней секции 16, где и закрепляется к кольцевому зажиму поршня 48. Впускное отверстие 50 проделывается в нижней части цилиндра 36 для разрешения подачи находящейся под давлением текучей среды, которая приводит в движение поршень 38 вдоль цилиндра 36 для крепления верхней секции 16 к нижней секции 18.
Способ и устройство согласно данному изобретению демонстрируют ряд преимуществ над предыдущими технологиями. Они позволяют тестировать репрезентативный образец подлежащих тестированию кольцевых участков, взятых из трубных соединений вдоль всей линии трубопровода, которые при рассмотрении глубоководного трубопровода большой протяженности необходимы для получения непосредственного физически измеряемого доказательства способности каждого из этих образцов противостоять внешнему гидростатическому разрушению. Допуск на разрушение тестируемого кольцевого участка для каждого образца можно с уверенностью полагать соответствующим допуску на разрушение трубного соединения, из которого такой участок был вырезан. Использование изобретения так, как описано, может позволить снизить коэффициент запаса прочности, используемый в настоящее время в процессе проектирования для увеличения толщины стенок труб по всей линии трубопровода и учитывающий растущую уязвимость трубопровода увеличивающейся протяженности перед возрастающей статистической вероятностью появления отдельного трубного соединения, изготовленного с достаточно большим нарушением спецификации, чтобы стать причиной ускорения процесса разрушения. Трубное соединение, из которого вырезается каждый тестируемый кольцевой участок, все еще может использоваться в производстве и не выбрасываться в отходы. Конечным результатом может быть очень значительное снижение толщины стенок трубопровода, что обеспечит его повышенную применимость с коммерческой точки зрения и существенную экономию денежных средств.
Claims (16)
1. Способ тестирования труб, используемых при строительстве подводных трубопроводов, включающий:
- вырезание кольцевого участка из одной или нескольких труб того типа, который используется для строительства трубопровода;
- формирование плоских практически параллельных поверхностей на торцах кольцевого участка;
- обеспечение приборов для измерения растяжения и деформации кольцевого участка;
- установку кольцевого участка в камеру высокого давления так, чтобы его торцы формировали прокладки с противоположными стенками камеры для изоляции внутренней части кольцевого участка от воздействия извне так, что давление может воздействовать только на внешнюю поверхность кольцевого участка;
- увеличение давления за пределами кольцевого участка и измерение его растяжения и деформации по мере возрастания давления и
- использование результатов измерений деформации и растяжения для определения толщины стенок труб, которые должны использоваться для строительства трубопровода.
- вырезание кольцевого участка из одной или нескольких труб того типа, который используется для строительства трубопровода;
- формирование плоских практически параллельных поверхностей на торцах кольцевого участка;
- обеспечение приборов для измерения растяжения и деформации кольцевого участка;
- установку кольцевого участка в камеру высокого давления так, чтобы его торцы формировали прокладки с противоположными стенками камеры для изоляции внутренней части кольцевого участка от воздействия извне так, что давление может воздействовать только на внешнюю поверхность кольцевого участка;
- увеличение давления за пределами кольцевого участка и измерение его растяжения и деформации по мере возрастания давления и
- использование результатов измерений деформации и растяжения для определения толщины стенок труб, которые должны использоваться для строительства трубопровода.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап обеспечения приборов для измерения растяжения и деформации включает подключение датчиков к кольцевому участку.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что включает установку датчиков на внутренней поверхности кольцевого участка.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что этап установки кольцевого участка в камере давления включает вставку прокладок между торцами кольцевого участка и стенками камеры.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап увеличения давления включает закачивание находящейся под давлением текучей среды в камеру вокруг внешней поверхности кольцевого участка.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает сравнение поданного давления и значения максимального растяжения, измеренного для выявления начала процесса ускорения нелинейного уменьшения диаметра кольцевого участка по мере увеличения давления.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает выбор длины кольцевого участка, вырезанного из труб, таким образом, чтобы длина трубы по-прежнему оставалась в пределах тех допусков, которые делают возможным ее использование при строительстве трубопровода.
8. Способ по п.7, который включает выбор длины кольцевого участка, значение которой равняется приблизительно двойной толщине стенки трубы.
9. Устройство для тестирования кольцевых участков, вырезанных из труб, используемых при строительстве подводных трубопроводов, включающее:
- первую и вторую секции камеры тестирования, которые, будучи размещены вместе, образуют камеру тестирования для размещения в ней тестируемого кольцевого участка;
- один или более датчиков для измерения растяжения и деформации кольцевого участка;
- уплотняющие средства, размещенные в камере для создания прокладки по краям кольцевого участка, установленного в камере так, что давление может воздействовать только на внешнюю поверхность кольцевого участка;
- средства для скрепления первой и второй секций между собой для образования камеры и сцепления уплотняющих средств с кольцевым участком, установленным в камере, для создания прокладки противодействия напору давления между внутренней и внешней частями кольцевого участка; и
- впускное отверстие для текучей среды в одной из секций камеры для возможности подачи находящейся под давлением текучей среды в камеру вне пределов кольцевого участка, установленного в этой камере.
- первую и вторую секции камеры тестирования, которые, будучи размещены вместе, образуют камеру тестирования для размещения в ней тестируемого кольцевого участка;
- один или более датчиков для измерения растяжения и деформации кольцевого участка;
- уплотняющие средства, размещенные в камере для создания прокладки по краям кольцевого участка, установленного в камере так, что давление может воздействовать только на внешнюю поверхность кольцевого участка;
- средства для скрепления первой и второй секций между собой для образования камеры и сцепления уплотняющих средств с кольцевым участком, установленным в камере, для создания прокладки противодействия напору давления между внутренней и внешней частями кольцевого участка; и
- впускное отверстие для текучей среды в одной из секций камеры для возможности подачи находящейся под давлением текучей среды в камеру вне пределов кольцевого участка, установленного в этой камере.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что первая секция имеет углубление, которое закрывается второй секцией для образования камеры.
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что впускное отверстие для текучей среды образовано в стенке первой секции.
12. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что первая и вторая секции включают взаимно сцепляющиеся конструкции для возможности точного расположения этих секций одна относительно другой при образовании камеры.
13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оснащено прокладками для сцепленных поверхностей первой и второй секций.
14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что дополнительно включает выпускное отверстие в первой или во второй секции для возможности выравнивания давлений во внутренней части кольцевого участка и окружающей среды во время тестирования.
15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средства крепления включают один или несколько винтов, которые проходят через отверстия одной секции для прохождения через камеру внутрь кольцевого участка и вставляются в расточенные отверстия другой секции.
16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средства крепления включают цилиндр, установленный в одной секции, в которой находится поршень, проходящий от цилиндра через камеру внутрь кольцевого участка и прикрепляющийся своим торцом к другой секции, при этом управляющий поток текучей среды поступает через подвод, подсоединенный к работающему цилиндру, для вытягивания прикрепленного торца поршня в направлении цилиндра и скрепления двух секций между собой.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0705306.9A GB2447668B (en) | 2007-03-20 | 2007-03-20 | Method and apparatus for pipe testing |
| GB0705306.9 | 2007-03-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009138434A RU2009138434A (ru) | 2011-04-27 |
| RU2456540C2 true RU2456540C2 (ru) | 2012-07-20 |
Family
ID=38008739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009138434/28A RU2456540C2 (ru) | 2007-03-20 | 2008-03-17 | Способ и устройство для тестирования труб |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8191430B2 (ru) |
| EP (1) | EP2132520B1 (ru) |
| JP (1) | JP5123327B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0809407B1 (ru) |
| CA (1) | CA2681188C (ru) |
| GB (1) | GB2447668B (ru) |
| RU (1) | RU2456540C2 (ru) |
| WO (1) | WO2008114049A2 (ru) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9277969B2 (en) | 2009-04-01 | 2016-03-08 | Covidien Lp | Microwave ablation system with user-controlled ablation size and method of use |
| CN102426142B (zh) * | 2011-09-14 | 2014-01-29 | 西安石油大学 | 管材外压变形的力学实验系统装置及实验方法 |
| US9297219B2 (en) * | 2014-03-15 | 2016-03-29 | Dmar Engineering, Inc. | Umbilical buckling testing |
| US9618435B2 (en) * | 2014-03-31 | 2017-04-11 | Dmar Engineering, Inc. | Umbilical bend-testing |
| GB2524782B (en) * | 2014-04-02 | 2016-04-20 | Verderg Ltd | Turbine assembly |
| JP6589224B2 (ja) * | 2014-07-25 | 2019-10-16 | 国立大学法人鳥取大学 | 管の評価方法、測定装置および管の評価システム |
| CN105466791B (zh) * | 2015-12-02 | 2018-07-06 | 天津大学 | 海底管道复杂载荷联合加载屈曲试验方法 |
| CN105806694B (zh) * | 2016-01-29 | 2018-06-12 | 天津大学 | 海底管道复杂载荷联合加载试验装置 |
| GB2565528A (en) | 2017-06-20 | 2019-02-20 | Verderg Pipe Tech Ltd | Method of designing a pipe joint for use in a subsea pipeline |
| GB2563609B8 (en) * | 2017-06-20 | 2019-08-28 | Verderg Pipe Tech Limited | Pipe testing method and apparatus |
| CN107816924B (zh) * | 2017-10-26 | 2019-11-01 | 泉州市雅情机械科技有限公司 | 一种石油管道定点测厚装置 |
| CN108279162B (zh) * | 2018-01-31 | 2020-09-15 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种橡胶密封圈压力加载装置及压力加载试验方法 |
| CN108489699B (zh) * | 2018-04-16 | 2019-09-03 | 天津大学 | 一种海底管道落物撞击模拟试验系统 |
| CN108680326B (zh) * | 2018-04-16 | 2019-09-03 | 天津大学 | 一种海底管道落物撞击模拟试验方法 |
| CN108593451B (zh) * | 2018-05-30 | 2020-10-09 | 天津赛瑞创享科技有限公司 | 一种水压机新型试压方法 |
| CN109282944B (zh) * | 2018-10-29 | 2020-08-14 | 航天材料及工艺研究所 | 一种超低温环境用复合密封件密封可靠性验证方法 |
| CN109596432A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-09 | 保隆(安徽)汽车配件有限公司 | 一种管材成型极限图的测量模具 |
| GB201820755D0 (en) * | 2018-12-19 | 2019-01-30 | Verderg Pipe Tech Ltd | Method of inspecting pipe joints for use in a subsea pipeline |
| CN110410050A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-05 | 中国海洋石油集团有限公司 | 用于稠油热采实验的高压探针的一孔多线密封装置及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1432539A (en) * | 1972-05-16 | 1976-04-22 | Yorkshire Imperial Plastics | Method of forming pipe |
| US4192194A (en) * | 1978-08-11 | 1980-03-11 | Anamet Laboratories, Inc. | Method and means for biaxially testing material |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3240207A (en) * | 1963-05-31 | 1966-03-15 | North American Aviation Inc | Pressure sensor |
| DE1216633B (de) * | 1964-02-29 | 1966-05-12 | Kocks Gmbh Friedrich | Dicht- und Spannkopf fuer Vorrichtungen zum Abdruecken von Hohlkoerpern, insbesondere Rohren |
| NL6516064A (ru) * | 1965-12-10 | 1967-06-12 | ||
| US3490525A (en) * | 1967-03-27 | 1970-01-20 | Henry D Nettles | Well blow-out preventer and testing apparatus |
| US3960018A (en) * | 1973-07-23 | 1976-06-01 | Pcb Piezotronics, Inc. | Conformal pressure transducer |
| US4290311A (en) * | 1980-02-08 | 1981-09-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Dilatometer |
| SU945734A1 (ru) * | 1980-09-25 | 1982-07-23 | Институт механики сплошных сред Уральского научного центра АН СССР | Устройство дл испытани трубчатых образцов |
| JPH0625719B2 (ja) * | 1985-04-09 | 1994-04-06 | 株式会社日立製作所 | 交番疲労試験機 |
| JPH01165931A (en) * | 1987-12-23 | 1989-06-29 | Nippon Steel Corp | Fatigue tester |
| JPH01167645U (ru) * | 1988-05-13 | 1989-11-24 | ||
| US4911004A (en) * | 1988-08-15 | 1990-03-27 | Liberty Technology Center, Inc. | Devices and methods for determining axial loads |
| GB2252417B (en) * | 1991-02-01 | 1994-07-20 | Univ Heriot Watt | Test cell |
| US5339693A (en) * | 1992-12-28 | 1994-08-23 | Sonoco Products Company | Apparatus and method for testing tubular products |
| CN2150552Y (zh) * | 1993-04-08 | 1993-12-22 | 化学工业部北京化工研究院 | 塑料管材内压蠕变试验装置 |
| JP3083432B2 (ja) * | 1993-09-30 | 2000-09-04 | 株式会社クボタ | 管の切断片の搬送および試験装置 |
| JPH08285749A (ja) * | 1995-04-12 | 1996-11-01 | Sekisui Chem Co Ltd | 合成樹脂可撓管の外水圧試験装置 |
| JPH09281019A (ja) * | 1996-04-09 | 1997-10-31 | Mitsubishi Plastics Ind Ltd | 管体の耐圧試験装置 |
| US6253599B1 (en) * | 1999-06-03 | 2001-07-03 | The Aerospace Corporation | Pressure vessel testing fixture |
| EP1269136A1 (de) * | 2000-03-14 | 2003-01-02 | Innovationsagentur Gesellschaft m.b.H. | Differenzdruck-messzelle |
| US6619104B1 (en) * | 2002-06-12 | 2003-09-16 | Kuo Toon International Co., Ltd. | Continuous testing device for water pipe |
| US6854327B2 (en) * | 2002-11-06 | 2005-02-15 | Shell Oil Company | Apparatus and method for monitoring compaction |
| JP2004286586A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高圧気体疲労試験方法及び装置 |
| US7245791B2 (en) * | 2005-04-15 | 2007-07-17 | Shell Oil Company | Compaction monitoring system |
| DE102006023110B4 (de) * | 2006-05-16 | 2011-03-10 | Corenso United Oy Ltd. | Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von rohrförmigen Gegenständen |
-
2007
- 2007-03-20 GB GB0705306.9A patent/GB2447668B/en active Active
-
2008
- 2008-03-17 CA CA2681188A patent/CA2681188C/en active Active
- 2008-03-17 WO PCT/GB2008/050184 patent/WO2008114049A2/en active Application Filing
- 2008-03-17 JP JP2009554086A patent/JP5123327B2/ja active Active
- 2008-03-17 US US12/531,874 patent/US8191430B2/en active Active
- 2008-03-17 RU RU2009138434/28A patent/RU2456540C2/ru active
- 2008-03-17 EP EP08719029.4A patent/EP2132520B1/en active Active
- 2008-03-17 BR BRPI0809407-1A patent/BRPI0809407B1/pt active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1432539A (en) * | 1972-05-16 | 1976-04-22 | Yorkshire Imperial Plastics | Method of forming pipe |
| US4192194A (en) * | 1978-08-11 | 1980-03-11 | Anamet Laboratories, Inc. | Method and means for biaxially testing material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Циммерман Т. и Дегир Д. Испытания образцов сверхглубоководных трубопроводов в больших напорных камерах // Журнал «World Oil», приложение «Глубоководные технологии», август, 1999. Нормы проектирования и строительства морского газопровода», ОАО «Газпром», Ведомственные нормы, ВН 39-1,9-005-98, М.: 1998. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2681188C (en) | 2014-06-10 |
| EP2132520B1 (en) | 2018-06-13 |
| JP2010530957A (ja) | 2010-09-16 |
| GB2447668A (en) | 2008-09-24 |
| BRPI0809407A2 (pt) | 2014-09-16 |
| US20100212405A1 (en) | 2010-08-26 |
| EP2132520A2 (en) | 2009-12-16 |
| WO2008114049A3 (en) | 2010-06-17 |
| WO2008114049A2 (en) | 2008-09-25 |
| BRPI0809407B1 (pt) | 2019-05-28 |
| CA2681188A1 (en) | 2008-09-25 |
| BRPI0809407A8 (pt) | 2017-03-07 |
| GB2447668B (en) | 2012-02-08 |
| RU2009138434A (ru) | 2011-04-27 |
| GB0705306D0 (en) | 2007-04-25 |
| JP5123327B2 (ja) | 2013-01-23 |
| US8191430B2 (en) | 2012-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9921202B2 (en) | Integrated experimental system of hydrofracturing, water jet slotting, seepage and gas displacement under true triaxial stress | |
| Ren et al. | Pipeline corrosion and leakage monitoring based on the distributed optical fiber sensing technology | |
| CN104153760B (zh) | 油气井水泥环密封特性模拟测试装置与实验方法 | |
| AU2013287198B2 (en) | Cement testing | |
| RU2605854C2 (ru) | Система для испытания на герметичность под давлением | |
| CN103995097B (zh) | 一种模拟顶管施工引发地层变形的试验方法及装置 | |
| CN103743633B (zh) | 流固耦合煤岩剪切-渗流试验装置 | |
| CN103926383B (zh) | 隧道突水突泥与注浆处治三维模型试验系统及其试验方法 | |
| US20160356685A1 (en) | Test Device For Determining Three-Dimensional Consolidation Properties Of Soils | |
| CN106353120B (zh) | 模拟隧道内水压力的试验装置及方法 | |
| CA2685021C (en) | Seal for a drill string | |
| CN105547721B (zh) | 双端封堵测漏一体化观测方法 | |
| Netto et al. | The effect of corrosion defects on the burst pressure of pipelines | |
| CA2580095C (en) | Pipeline repair system and method of installation | |
| Ding et al. | Development and application of the integrated sealant test apparatus for sealing gaskets in tunnel segmental joints | |
| EP2867443B1 (en) | Methods and systems for testing the integrity of components of a hydrocarbon well system | |
| EP0328288B2 (en) | Method for externally and internally testing for leaks in connections between tubular members | |
| KR101372063B1 (ko) | 링 셀을 이용하여 하중 지지 용량을 시험하기 위한 방법 및 장치 | |
| US3954288A (en) | Pipe fitting with self-testing seals and method | |
| US7856864B2 (en) | Deriving information about leaks in pipes | |
| CA1123227A (en) | Structural failure detection method | |
| CN103389247B (zh) | 一种用于模拟高水压下混凝土构件水力劈裂的试验系统 | |
| US7523644B2 (en) | Method and apparatus for verifying the integrity of a joint seal | |
| CN102322570B (zh) | 水下输气管道泄漏检测实验平台 | |
| US4081990A (en) | Hydraulic pipe testing apparatus |