RU2690111C1

RU2690111C1 - Automated cleaning device starting chamber

Info

Publication number: RU2690111C1
Application number: RU2018133962A
Authority: RU
Inventors: Роман Александрович Питьев; Денис Эдуардович Кашапов; Михаил Вильгельмович Бельснер; Василий Анатольевич Волгарев; Сергей Сергеевич Ломаев
Original assignee: Акционерное общество "Самаранефтегаз"; Общество с ограниченной ответственностью "СИНЕРГИЯ-ЛИДЕР"
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2019-05-30

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: automated launching chamber of treatment devices relates to oil and gas industry, oil and gas production, in particular, to cleaning of internal cavity of pipelines, and can be used for improvement of reliability and safe operation of pipeline park at automation of technological processes. Set task is solved due to that automated cleaning device starting chamber, comprising expansion chamber, end gate, cleaning devices, shutoff valves equipped with electric drive with possibility of remote control, pressure gauge with pressure sensor, additionally contains movement device of cleaning device movement, and expansion chamber is inclined to pipeline and is equipped with rods of alternate start of cleaning devices, which are equipped with electric drive with possibility of remote control.EFFECT: reduced risk of possible shutdown of pipelines due to critical pressure increase, as well as increased safety of pipeline operation in oil and gas production due to automation of cleaning of internal cavity of pipelines.1 cl, 4 dwg

Description

Автоматизированная камера запуска очистных устройств, относится к области нефтегазовой, газовой промышленности, нефтегазодобычи, в частности, к способам очистки внутренней полости трубопроводов и может быть использована для повышения надежности и безопасной эксплуатации трубопроводного парка, при автоматизации технологических процессов. В процессе эксплуатации трубопроводов происходит постепенное уменьшение их пропускной способности. Уменьшение пропускной способности ведет к резкому снижению эффективности работы трубопроводов, существенному увеличению затрат на прокачку нефтесодержащей жидкости, кроме этого приводит к ухудшению качества перекачиваемых продуктов из-за загрязнения их механическими примесями. С целью поддержания пропускной способности трубопроводов в работоспособном состоянии проводится очистка внутренней полости, путем пропуска очистных устройств. Это позволяет повысить их надежность и гидравлическую эффективность, а также снизить износ оборудования и поддерживать его функционирование на протяжении достаточно длительного периода времени.Automated chamber for start-up of cleaning devices, relates to the field of oil and gas, gas industry, oil and gas production, in particular, to methods of cleaning the internal cavity of pipelines and can be used to improve the reliability and safe operation of the pipeline fleet, in the automation of technological processes. During the operation of pipelines there is a gradual decrease in their throughput. The reduction in throughput leads to a sharp decrease in the efficiency of the pipelines, a significant increase in the cost of pumping oil-containing liquids, in addition to this leads to a deterioration in the quality of the pumped products due to contamination by mechanical impurities. In order to maintain the carrying capacity of pipelines in working condition, the internal cavity is cleaned by skipping cleaning devices. This allows increasing their reliability and hydraulic efficiency, as well as reducing equipment wear and maintaining its operation for a sufficiently long period of time.

Известно устройство запуска и приема внутритрубных поточных средств очистки и диагностики в трубопровод, которое содержит камеры запуска и приема со штуцерами подачи и отвода продукта, снабженные узлом гибкой связи с линейной частью трубопровода, обеспечивающими их перемещение и поворот в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и вдоль оси камеры, причем камеры с одного торца снабжены концевым затвором, состоящим из откидной крышки и полухомутов, шарнирно соединенных между собой на одной оси в нижней части откидной крышки, а в верхней части соединены с одним винтом [Патент РФ №2103597, МПК F17D 3/08, с приоритетом от 28.05.1997].A device for launching and receiving in-line in-line cleaning and diagnostic tools into a pipeline is known, which contains start-up and receiving chambers with product supply and withdrawal nozzles, equipped with a flexible connection node with the linear part of the pipeline, ensuring their movement and rotation in the horizontal and vertical planes, and along the axis chambers, the chambers from one end are provided with an end closure consisting of a hinged lid and half-hinges pivotally interconnected on the same axis in the lower part of the hinged lid, and in the upper parts are connected with one screw [RF patent №2103597, IPC F17D 3/08, with priority of 28.05.1997].

Но конструктивная сложность исполнения устройства препятствует широкому применению устройства.But the structural complexity of the device prevents the widespread use of the device.

Известно устройство камер запуска и приема на газопроводах, предназначенных для запуска в газопровод и приема из него очистных поршней. Устройство содержит узлы (камеры) пуска и приема очистных устройств-поршней. При этом, на начальном участке трубопровода монтируют узел пуска очистных поршней, на конечном - камеру приема. Камеры пуска и приема очистных поршней подключаются к основному трубопроводу через запорные устройства [Мустафин Ф.М., Гумеров А.Г., Мугаллимов Ф.М. «Трубопроводная арматура», Уфа, 2010 г., с. 245-249].A device is known for launching and receiving chambers on gas pipelines designed to run into the gas pipeline and receive cleaning pistons from it. The device contains the nodes (camera) start and receive cleaning devices-pistons. At the same time, in the initial section of the pipeline, the start-up assembly of the cleaning pistons is mounted, on the final section - the receiving chamber. Chambers of start-up and reception of cleaning pigs are connected to the main pipeline through shut-off devices [Mustafin FM, Gumerov AG, Mugallimov FM. "Pipeline valves", Ufa, 2010, p. 245-249].

Недостатком известного устройства является ограниченность применения, в связи с тем, что при проведении работ по очистке внутренней полости трубопроводов с помощью вышеописанных узлов и камер пуска и приема очистных устройств отсутствует возможность удаленного автоматического запуска и приема очистного устройства-поршня.A disadvantage of the known device is the limited application, due to the fact that when working on cleaning the internal cavity of pipelines using the above described nodes and chambers for starting and receiving cleaning devices there is no possibility of remote automatic start and reception of a cleaning device-piston.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для пуска и приема очистных устройств, содержащее камеры пуска и приема очистных устройств, которые размещены на начальном и конечном участках основного трубопровода, подвергаемого очистке. Камеры пуска и приема очистных устройств, в одной из которых размещено очистное устройство, подключены к основному трубопроводу через запорные устройства, при этом камеры пуска и приема снабжены затворами. [Богданов Е.А., «Основы технической диагностики и эксплуатации нефтепроводов», Москва, 2006., с. 115-117].Closest to the claimed technical solution is a device for starting and receiving cleaning devices, containing the camera start and receive cleaning devices, which are located on the initial and final sections of the main pipeline, subjected to cleaning. Chambers of start-up and reception of cleaning devices, in one of which a cleaning device is placed, are connected to the main pipeline through shut-off devices, while the cameras of start-up and reception are provided with valves. [Bogdanov EA, “Fundamentals of technical diagnostics and operation of oil pipelines”, Moscow, 2006., p. 115-117].

Техническим результатом, предлагаемого изобретения является сокращение риска возможной остановки трубопроводов из-за критичного роста давления, а так же повышение безопасности эксплуатации трубопровода при нефтегазодобычи, за счет автоматизации проведения очистки внутренней полости трубопроводов.The technical result of the invention is to reduce the risk of possible pipeline shutdown due to a critical increase in pressure, as well as improving the safety of operating the pipeline during oil and gas production, due to the automation of cleaning the internal cavity of pipelines.

Задача решается за счет того, автоматизированная камера запуска очистных устройств, содержащая расширительную камеру, концевой затвор, очистные устройства, запорную арматуру снабженную электроприводом с возможностью удаленного управления, манометр с датчиком давления, дополнительно содержит сигнализатор хода движения очистного устройства, а расширительная камера выполнена наклонной к трубопроводу и снабжена штоками поочередного запуска очистных устройств, которые оснащены электроприводом с возможностью удаленного управления. Очистное устройство, в трубопроводе выполняет роль поршня. Расширительная камера выполнена наклонной к трубопроводу, для того, что бы при запуске очистного устройства в камере, помимо силы потока жидкости на него действовала сила тяжести, что способствует его беспрепятственному ходу. Очистное устройство за счет своей конструкции способно проходить 90 градусные отводы, в связи с чем, преодоление изгиба между расширительной камерой и запорной арматурой не затрудняет его ход. Внутренний диаметр расширительной камеры позволяет потоку жидкости беспрепятственно проходить через очистные устройства находящиеся внутри расширительной камеры, за счет того, что диаметр очистного устройства – поршня - меньше внутреннего диаметра расширительной камеры. Расширительная камера снабжена штоками, которые в опущенном состоянии являются ограничителями запуска очистных устройств. Оснащение штоков электроприводами с возможностью удаленного управления позволяют дистанционно осуществлять поочередный запуск очистных устройств путем поочередного поднятия штока, а при срабатывании сигнализатора хода движения очистного устройства производится перевод потока жидкости на байпасную линию.The task is solved due to the fact that the automated chamber for launching cleaning devices containing an expansion chamber, an end valve, cleaning devices, valves fitted with an electric drive with remote control, a pressure gauge with a pressure sensor, additionally contains a motion indicator of the cleaning device, and an expansion chamber inclined to pipeline and equipped with rods alternately run cleaning devices that are equipped with an electric drive with remote control. The cleaning device in the pipeline acts as a piston. The expansion chamber is inclined to the pipeline, so that when the cleaning device is started up in the chamber, in addition to the force of the fluid flow, it is acted upon by gravity, which contributes to its smooth progress. The cleaning device due to its design is able to pass 90 degree bends, in connection with which, overcoming the bend between the expansion chamber and the stop valve does not complicate its course. The internal diameter of the expansion chamber allows the flow of fluid to freely pass through the cleaning devices inside the expansion chamber, due to the fact that the diameter of the cleaning device - the piston - is less than the internal diameter of the expansion chamber. The expansion chamber is equipped with rods, which in the lowered state are the limiters for the start of cleaning devices. Equipping the rods with electric actuators with remote control allows you to remotely perform the alternate start of cleaning devices by alternately raising the rod, and when the signaling device of the movement of the cleaning device triggers, the fluid flow is transferred to the bypass line.

Достичь заявленный технический результат позволяет периодический автоматический запуск процесса очистки внутренней полости трубопровода по превышению заданного рабочего давления, без остановки перекачки и без присутствия персонала. Конструкция камеры с возможностью удаленного управления с станции управления, обеспечивает автоматизацию периодических процессов эффективной очистки внутренней поверхности трубопровода без остановки перекачки и без присутствия персонала, что позволяет снизить до минимума риски при производстве газоопасных работ и повысить безопасность труда на производстве, а также предотвратить остановки трубопроводов из-за асфальтосмолопарафиновых отложений. Отсутствие отложений минимизирует риски нарушения целостности трубопроводов по причине превышения критического давления. Применение автоматизированной камеры запуска очистных устройств позволяет заменить труд человека при производстве работ на автоматизацию технологических процессов.To achieve the stated technical result allows periodic automatic start of the process of cleaning the internal cavity of the pipeline to exceed the specified working pressure, without stopping the transfer and without the presence of personnel. The camera design with remote control from the control station, provides automation of periodic processes for effective cleaning of the internal surface of the pipeline without stopping the transfer and without the presence of personnel, which minimizes the risks in the production of gas-hazardous works and increases labor safety in production, as well as prevents pipelines from stopping - for asphalt-resin-paraffin deposits. The absence of deposits minimizes the risks of pipeline integrity problems due to exceeding the critical pressure. The use of an automated chamber for launching cleaning devices allows replacing human labor in the production of works for the automation of technological processes.

Автоматизированная камера запуска очистных устройств представлена на фигурах 1, 2, 3 и 4, где на фиг. 1 представлена схема подключения автоматизированной камеры запуска очистных устройств к трубопроводу и байпасной линии. На фиг. 2 представлена схема автоматизированной камеры запуска очистных устройств, на фиг. 3 - представлен вид сверху автоматизированной камеры запуска очистных устройств при направлении движения потока жидкости по байпасной линии, на фиг. 4 - представлен вид сверху автоматизированной камеры запуска очистных устройств при направлении движения потока жидкости при осуществлении технологической операции по запуску очистного устройства.The automated launching chamber of the cleaning devices is shown in figures 1, 2, 3 and 4, where in FIG. 1 is a diagram of the connection of the automated chamber for the start of the cleaning devices to the pipeline and the bypass line. FIG. 2 is a diagram of an automated launching chamber for the cleaning devices; FIG. 3 shows a top view of an automated chamber for the start-up of cleaning devices with the direction of flow of fluid along a bypass line; FIG. 4 shows a top view of an automated chamber for launching the cleaning devices with the direction of flow of the liquid in the process of launching the cleaning device.

На фиг. 1, изображены запорная арматура 1, сигнализатор хода движения очистного устройства 2, манометр 3, очистное устройство 4, расширительная камера 5, шток 6, концевой затвор 7, дренажная емкость 8, опора большая 9, кран шаровой 10, опора малая 11, очищаемый участок трубопровода 12, линия разрядки избыточного давления 13, байпасная линия 15, запорная арматура 16, запорная арматура 17. На фиг. 2 изображены запорная арматура 1, сигнализатор хода движения очистного устройства 2, манометр 3, очистное устройство 4, расширительная камера 5, шток 6, концевой затвор 7, дренажная емкость 8, опора большая 9, кран шаровой 10, опора малая 11, линия разрядки избыточного давления 13, электропривод 19. На фиг. 3 изображены запорная арматура 1, сигнализатор хода движения очистного устройства 2, манометр 3, очистное устройство 4, расширительная камера 5, очищаемый участок трубопровода 12, направление движения потока жидкости по байпасной линии 14, байпасная линия 15, запорная арматура 16, запорная арматура 17, электропривод 19. На фиг. 4 изображены запорная арматура 1, сигнализатор хода движения очистного устройства 2, манометр 3, очистное устройство 4, расширительная камера 5, очищаемый участок трубопровода 12, байпасная линия 15, запорная арматура 16, запорная арматура 17, направление движения потока жидкости через расширительную камеру запуска 18, электропривод 19. Запорная арматура 1, 16 и 17 представляют собой задвижку клиновую литую, очистное устройство 4 представляет собой цельнолитой полиуретановый поршень, байпасная линия 15 представляет собой линейную часть трубопровода, по которой движение потока происходит вне расширительной камеры запуска. Автоматизированная камера запуска очистных устройств содержит расширительную камеру 5 выполненную наклонной к трубопроводу, поэтому при запуске очистного устройства 4 в автоматизированной камере запуска 5, помимо силы потока жидкости на очистное устройство 4, действует сила тяжести, что способствует улучшенному ходу очистного устройства 4. Наклон расширительной камере 5 обеспечивают опора большая 9 и опора малая 11. Автоматизированная камера запуска очистных устройств 5 идентично выполнена по размерам с обычной расширительной камерой, используемой на данный момент на объектах нефтяной промышленности, в связи, с чем ее можно устанавливать, как на новые камеры запуска очистных устройств, так и на эксплуатируемые, за счет того, что при демонтаже расширительной камеры со стандартной камеры запуска очистных устройств, путем отсоединения с фланцевых соединений задвижек клиновой литой возможно произвести монтаж автоматизированной камеры на те же фланцевые соединения задвижек клиновой литой, без изменения конструкции и это обеспечит сокращение затрат на монтаж и изменение конструктивной особенности.FIG. 1, shut-off valves 1, motion detector of the cleaning device 2, pressure gauge 3, cleaning device 4, expansion chamber 5, rod 6, terminal closure 7, drainage tank 8, large support 9, ball valve 10, small support 11, section to be cleaned pipeline 12, the discharge line of overpressure 13, bypass line 15, stop valves 16, stop valves 17. In FIG. 2 shows shut-off valves 1, motion detector of the cleaning device 2, pressure gauge 3, cleaning device 4, expansion chamber 5, rod 6, end plug 7, drainage tank 8, large 9 support, ball valve 10, small 11 support, discharge line of excess pressure 13, the actuator 19. FIG. 3 shows shut-off valves 1, motion detector for cleaning device 2, pressure gauge 3, cleaning device 4, expansion chamber 5, pipeline section 12 to be cleaned, direction of flow of fluid through the bypass line 14, bypass line 15, stop valves 16, stop valves 17, electric drive 19. FIG. 4 shows shut-off valves 1, motion detector of the cleaning device 2, pressure gauge 3, cleaning device 4, expansion chamber 5, pipeline section 12 to be cleaned, bypass line 15, stop valves 16, stop valves 17, direction of flow of fluid through the start expansion chamber 18 , electric actuator 19. Shut-off valves 1, 16 and 17 are cast wedge gate valves, the cleaning device 4 is a solid-cast polyurethane piston, bypass line 15 is a linear part of the pipeline, along which the movement of the flow occurs outside the expansion chamber of the launch. The automated launching chamber of the cleaning devices contains an expansion chamber 5 which is inclined towards the pipeline, therefore, when starting the cleaning device 4 in the automated starting chamber 5, in addition to the force of fluid flow, the cleaning device 4 acts by gravity, which contributes to the improved cleaning device 4. Inclination of the expansion chamber 5 provide a large support 9 and a small support 11. The automated launch chamber of the cleaning devices 5 is identical in size with the usual expansion chamber, and currently being used at the oil industry facilities, in connection with which it can be installed both on the new launch chambers of the cleaning devices and on the operated ones, due to the fact that when the expansion chamber is removed from the standard launch chamber of the cleaning devices, by disconnecting wedge cast gate valves flange connections it is possible to install an automated chamber on the same wedge cast valve flange connections, without changing the design and this will reduce installation costs and change the instructive features.

Автоматизированная камера запуска очистных устройств работает следующим образом. Проверяют закрытие запорной арматуры 1 и 17 расширительной камеры запуска 5 и направление движения потока по байпасной линии 15, затем производят разрядку расширительной камеры запуска 5 открыв кран шаровой 10 через линию разрядки избыточного давления 13 на дренажную емкость 8. Затем производят проверку показаний манометра 3, для контроля отсутствия избыточного давления в расширительной камере запуска 5, и после установления отсутствия избыточного давления в расширительной камере запуска 5 открывают концевой затвор 7. Производят загрузку очистных устройств 4 путем поэтапного опускания штоков 6 контроля очередности запуска очистных устройств, после чего закрывают концевой затвор 7 и шаровой кран 10. Последующие технологические операции на автоматизированной камере запуска 5 очистных устройств производятся автоматизированно, без присутствия персонала, а именно открытие запорной арматуры 1 и 17 представляющей собой задвижки клиновые литые и закрытие запорной арматуры 16, для перевода направления движения потока жидкости 18 через расширительную камеру запуска 5. После выхода очистного устройства 4, согласно очередности срабатывания штоков контроля 6 очередности запуска очистных устройств 4 из расширительной камеры 5, срабатывает сигнализатор 2, и согласно данного сигнала производится перевод потока жидкости на байпасную линию 15, путем открытия запорной арматуры 16 и закрытия запорной арматуры 1 и 17 до и после камеры запуска 5. После прохождения очистного устройства 4 по очищаемому участку трубопровода 12 происходит извлечение очистного устройства 4 и вынесенных отложений на камере приема очистных устройств (на рисунке не показана). Проведение очистки внутренней полости при росте давления в трубопроводе становится возможным в любое время суток, за счет возможности удаленного и поэтапного запуска очистных устройств 4 с определенным интервалом. Внедрение автоматизированной камеры запуска на объектах трубопроводного парка позволяет не допускать избыточного давления в трубопроводе, за счет проведения своевременной очистки внутренней полости трубопроводов, и тем самым повысить надежность трубопроводного парка. Установка на объектах трубопроводного парка автоматизированных камер запуска очистных устройств позволяет своевременно и оперативно очищать полость трубопроводов и исключает риски нарушения пропускной способности из-за асфальтосмолопарафиновых отложений. Отсутствие асфальтосмолопарафиновых отложений минимизирует риски нарушения целостности трубопроводов по причине превышения критического давления. Анализ известных изобретений показал, что из уровня техники, не известно техническое решение обладающих заявленной совокупностью существенных признаков и наличием вышеуказанных свойств и преимуществ, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».Automated camera start cleaning devices works as follows. Check the closure of the valves 1 and 17 of the expansion chamber start 5 and the direction of flow through the bypass line 15, then discharge the expansion chamber start 5 by opening the ball valve 10 through the discharge line of overpressure 13 to the drainage capacity 8. Then check the readings of the pressure gauge 3, control the absence of overpressure in the expansion chamber start 5, and after establishing the absence of overpressure in the expansion chamber start 5 open end valve 7. The loading of the eye stationary devices 4 by gradually lowering the rods 6 of controlling the sequence of starting the cleaning devices, then closing the end valve 7 and the ball valve 10. Subsequent technological operations on the automated launching chamber 5 of the cleaning devices are performed automatically, without the presence of personnel, namely opening the valves 1 and 17 representing the gate valves, wedge cast and closing of the valves 16, for translating the direction of flow of the liquid 18 through the expansion chamber start 5. After exiting The device 4, according to the sequence of actuation of the control rod 6 to the start-up sequence of cleaning devices 4 from the expansion chamber 5, the alarm 2 is triggered, and according to this signal, the fluid flow is transferred to the bypass line 15 by opening the stop valves 16 and closing the valves 1 and 17 and after the start-up chamber 5. After the cleaning device 4 has passed through the cleaned section of the pipeline 12, the cleaning device 4 and removed deposits are removed on the cleaning device receiving chamber ( ke not shown). The cleaning of the internal cavity with increasing pressure in the pipeline becomes possible at any time of the day, due to the possibility of remote and step-by-step start-up of cleaning devices 4 with a certain interval. The introduction of an automated launch chamber at the facilities of the pipeline fleet makes it possible to prevent excessive pressure in the pipeline, due to the timely cleaning of the internal cavity of the pipelines, and thereby increase the reliability of the pipeline fleet. Installation of automated chambers for the start-up of cleaning devices at pipeline facilities allows for timely and prompt cleaning of the pipeline cavity and eliminates the risk of capacity problems due to asphalt-resin-paraffin deposits. The absence of asphalt-resin-paraffin deposits minimizes the risks of violation of the integrity of pipelines due to exceeding the critical pressure. Analysis of the known inventions showed that from the prior art, it is not known technical solution with the claimed set of essential features and the presence of the above properties and advantages, which allows to make a conclusion about the compliance of the claimed invention with the conditions of patentability "novelty" and "inventive step".

Claims

Automated chamber for starting cleaning devices, containing an expansion chamber, end closure, cleaning devices, shut-off valves equipped with an electric drive with remote control, a pressure gauge with a pressure sensor, characterized in that it additionally contains a cleaning progress indicator, and the expansion chamber is inclined to the pipeline and equipped with rods alternately run cleaning devices that are equipped with an electric drive with remote control.