RU2778357C1 - Frame of joining the tool for connecting the pipeline with the possibility of its output to the middle position (options) - Google Patents

Frame of joining the tool for connecting the pipeline with the possibility of its output to the middle position (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2778357C1
RU2778357C1 RU2021133070A RU2021133070A RU2778357C1 RU 2778357 C1 RU2778357 C1 RU 2778357C1 RU 2021133070 A RU2021133070 A RU 2021133070A RU 2021133070 A RU2021133070 A RU 2021133070A RU 2778357 C1 RU2778357 C1 RU 2778357C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic
frame
springs
tool
hydraulic cylinder
Prior art date
Application number
RU2021133070A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анна Владимировна Нимаева
Дмитрий Геннадьевич Сидоров
Дмитрий Сергеевич Калашников
Алексей Андреевич Казаков
Николай Петрович Довгулев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
Application granted granted Critical
Publication of RU2778357C1 publication Critical patent/RU2778357C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: inventions group relates to the oil and gas industry, namely to methods for underwater connection of pipelines. The interface frame of the tool for connecting the pipeline with the possibility of its output to the middle position consists of a receiving frame for the tool, a frame with guides fixed on it with a hydraulic connector for connection with a remote-controlled uninhabited underwater vehicle. The hydraulic system contains hydraulic cylinders mounted on rails. The hydraulic system additionally comprises a four-way three-position valve with a fixed central position connected in series by means of springs, at least two flow rate dividers and at least two double-acting hydraulic cylinders for moving the receiving frame. Each of the hydraulic cylinders has a pair of equal force springs inside the rod end and inside the piston end of the hydraulic cylinder, respectively, and connecting the piston and the hydraulic cylinder body. The maximum components of the force action vectors of the springs are coaxial with the displacement vector of the hydraulic cylinder piston and are multidirectional for a pair of springs of one hydraulic cylinder. According to the second version, equal force springs are installed outside the rod end and outside the piston end of the hydraulic cylinder, respectively.
EFFECT: reducing the risk of jamming of replaceable products and the risk of damage to the sealing zones of the end bushings of pipelines due to the possibility of bringing the frame to the middle position.
2 cl, 17dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к способам подводного подсоединения трубопроводов, и может использоваться для минимизации риска заклинивания сменных изделий, продольно перемещаемых рамой сопряжения системы соединения оборудования (далее - ССО) в оконечных втулках трубопровода.The invention relates to the oil and gas industry, namely to methods of underwater connection of pipelines, and can be used to minimize the risk of jamming of replaceable products longitudinally moved by the interface frame of the equipment connection system (hereinafter referred to as CCO) in the end sleeves of the pipeline.

Подводные процедуры по подсоединению втулок трубопроводов являются длительными, дорогостоящими мероприятиями с высоким риском для жизни и техники, выполняемыми в рамках обустройства подводных месторождений, что обусловлено привлечением значительного ресурса персонала и морской техники в условиях открытого моря. Подводные операции по подсоединению втулок трубопроводов, в общем случае, включают в себя последовательность следующих операций, выполняемых с помощью набора специализированных инструментов:Subsea procedures for connecting pipeline bushings are lengthy, expensive activities with a high risk to life and equipment, carried out as part of the development of underwater fields, which is due to the involvement of a significant resource of personnel and marine equipment in the open sea. Subsea operations for connecting pipeline bushings, in general, include a sequence of the following operations performed using a set of specialized tools:

- установка и монтаж на дне единиц оборудования системы подводной добычи (далее - СПД), в состав которых входят трубопроводы с вмонтированными оконечными втулками трубопроводов;- installation and installation at the bottom of equipment units of the subsea production system (hereinafter referred to as SPD), which include pipelines with built-in pipeline end bushings;

- позиционирование оконечных втулок трубопроводов;- positioning of pipeline end sleeves;

- снятие консервационных заглушек и, если требуется, сменных уплотнительных элементов с оконечных втулок трубопроводов;- removal of conservation plugs and, if required, replaceable sealing elements from the end bushings of pipelines;

- подводное обслуживание уплотнительных зон оконечных втулок трубопроводов;- underwater maintenance of the sealing zones of the end bushings of pipelines;

- контроль уплотнительных зон оконечных втулок трубопроводов;- control of sealing zones of pipeline end bushings;

- установка сменных уплотнительных элементов в оконечные втулки трубопроводов;- installation of replaceable sealing elements in the end bushings of pipelines;

- стягивание оконечных втулок трубопроводов друг к другу;- tightening the end bushings of pipelines to each other;

- обжатие стянутых оконечных втулок трубопроводов замковыми устройствами для достижения герметичного соединения, работоспособного на срок эксплуатации трубопровода.- compression of the tightened end bushings of pipelines with locking devices to achieve a tight connection that is operable for the life of the pipeline.

Во время выполнения указанных операций существует значительный риск заклинивания инструментов ввиду неточности изготовления, ударного воздействия подводных объектов, коррозии и биологического обрастания. В целях обеспечения экологической безопасности, а также из-за дороговизны инструментов и трубопроводов, все сменное оборудование и инструменты необходимо извлекать на поверхность. В случае заклинивания необходимо привлекать дополнительные технические и трудовые ресурсы для выполнения расклинивания и извлечения инструментов, что приводит к увеличению перечня операций для выполнения процедуры подводного подсоединения трубопроводов и, следовательно, к увеличению общего времени выполнения процедуры подсоединения.During these operations, there is a significant risk of tool jamming due to manufacturing inaccuracies, impact from underwater objects, corrosion and biofouling. In order to ensure environmental safety, as well as due to the high cost of tools and pipelines, all replacement equipment and tools must be retrieved to the surface. In the event of jamming, it is necessary to attract additional technical and labor resources to perform wedging and retrieval of tools, which leads to an increase in the list of operations for performing the underwater pipeline connection procedure and, consequently, to an increase in the total time to complete the connection procedure.

Таким образом существует производственная необходимость сокращать общее время выполнения процедуры подсоединения, в том числе путем минимизации рисков возникновения внештатных ситуаций, при которых операции по установке, изъятию, подъему сменного оборудования (например, инструментов) при помощи штатного набора инструментов становятся невыполнимы.Thus, there is a production need to reduce the total time of the connection procedure, including by minimizing the risks of emergency situations in which operations to install, remove, lift replacement equipment (for example, tools) using a standard set of tools become impossible.

Известны решения систем подводного соединения трубопровода, где в перечень штатных инструментов для выполнения подводных операций включены инструмент очистки уплотнительных зон втулок и инструмент установки уплотнительного элемента, пример такой системы указан в патенте GB 2323907 А (опубл. 03.06.1998) Для продольного перемещения указанных сменных инструментов может применяться рама сопряжений, которая устанавливается на опорные компоненты оконечных втулок трубопровода, в которую поочередно устанавливают сменный инструмент очистки уплотнительных зон втулок и сменный инструмент установки уплотнительного элемента. Данная система иллюстрирует общую картину соединения трубопроводов, и, в силу своей масштабности, не может выступать в качестве аналога.There are known solutions for underwater pipeline connection systems, where the list of standard tools for performing underwater operations includes a tool for cleaning the sealing zones of the bushings and a tool for installing a sealing element, an example of such a system is indicated in the patent GB 2323907 A (publ. 06/03/1998) For the longitudinal movement of these replaceable tools a mating frame can be used, which is installed on the supporting components of the end bushings of the pipeline, in which a replaceable tool for cleaning the sealing zones of the bushings and a replaceable tool for installing the sealing element are alternately installed. This system illustrates the general picture of the connection of pipelines, and, due to its scale, cannot act as an analogue.

Из существующего уровня техники известен патент компании «Cameron International Corp» - «Гидравлический инструмент и сборочный уплотнительный узел» (патент US 10550657 В2, опубл. 04.02.2020).The patent of the company "Cameron International Corp" - "Hydraulic tool and assembly sealing unit" (patent US 10550657 B2, publ. 04.02.2020) is known from the existing state of the art.

Инструмент фиксируют в оборудовании системы подводной добычи (в данном случае в системе подводных колонных головок (далее - СПКГ) с помощью замкового механизма. Инструмент устанавливает и фиксирует металлическое уплотнение продольным усилием, создаваемым, в том числе, с помощью воздействия гидравлики на поршни, входящие в состав инструмента. После установки уплотнения в СПКГ, инструмент отсоединяют от уплотнения вращательным движением, затем инструмент поднимают из оборудования системы подводной добычи.The tool is fixed in the equipment of the subsea production system (in this case, in the system of subsea string heads (hereinafter referred to as SPCH) using a locking mechanism. The tool installs and fixes the metal seal with a longitudinal force created, among other things, by hydraulic action on the pistons included in Composition of the tool After the seal is installed in the SPCG, the tool is disconnected from the seal by a rotational movement, then the tool is lifted from the equipment of the subsea production system.

Недостатки данного устройства:Disadvantages of this device:

1) между продольными перемещениями инструмент необходимо проворачивать для корректного выполнения операций по установке уплотнений, что требует непрерывной связи с дополнительными устройствами или платформой через бурильные трубы;1) between longitudinal movements, the tool must be rotated to correctly perform seal installation operations, which requires continuous communication with additional devices or a platform through drill pipes;

2) в случае механического повреждения порта подачи гидравлики, высок риск повреждения места силового сопряжения с механизмами подъема, что значительно затруднит подъем инструмента на поверхность.2) in case of mechanical damage to the hydraulic supply port, there is a high risk of damage to the place of power interface with the lifting mechanisms, which will greatly complicate the lifting of the tool to the surface.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является Устройство для соединения труб (патент AU 2008341224 В2, опубл. 02.07.2009) компании «FMC Kongsberg Subsea AS».The closest analogue, taken as a prototype, is a device for connecting pipes (patent AU 2008341224 B2, publ. 07/02/2009) of the company "FMC Kongsberg Subsea AS".

Инструмент фиксируют на головке соединительного устройства трубной вставки. Устройство служит для продольного перемещения кольцевого компонента цангового замкового устройства оконечной втулки трубопровода: инструмент продольно перемещает упорное кольцо, которое при перемещении выдвигает и сжимает пальцы цангового замкового устройства на соединительной втулке. Инструмент обеспечивает продольное перемещение упорного кольца с помощью гидравлических цилиндров, на которые подача гидравлики происходит с телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (далее - ТНПА).The tool is fixed on the head of the connecting device of the pipe insert. The device serves for longitudinal movement of the annular component of the collet locking device of the pipeline end sleeve: the tool longitudinally moves the thrust ring, which, when moving, extends and compresses the fingers of the collet locking device on the connecting sleeve. The tool provides longitudinal movement of the thrust ring using hydraulic cylinders, to which hydraulics are supplied from a remote-controlled uninhabited underwater vehicle (hereinafter referred to as ROV).

Недостатком аналога является то, что в случае механического повреждения порта подачи гидравлики во время выполнения операции обжатия цангового замкового устройства, высок риск заклинивания упорного кольца на цанге, что может потребовать использования специализированного оборудования для аварийного снятия инструмента или оконечной втулки трубопровода, и, как следствие, временных затрат.The disadvantage of analogue is that in case of mechanical damage to the hydraulic supply port during the operation of crimping the collet locking device, there is a high risk of jamming of the thrust ring on the collet, which may require the use of specialized equipment for emergency removal of a tool or a pipeline end sleeve, and, as a result, time costs.

Задачей изобретения является снижение риска аварийного заклинивания инструментов в оконечной втулке трубопровода.The objective of the invention is to reduce the risk of emergency jamming of tools in the end sleeve of the pipeline.

Техническим результатом изобретения является снижение риска повреждения уплотнительных зон оконечных втулок трубопроводов, уменьшение трудовых и временных затрат на выполнение операций по изъятию инструментов, отсутствие необходимости затрат на разработку специализированного инструмента по изъятию заклинивших инструментов за счет логики гидравлической схемы рамы сопряжения, позволяющей при потере питания с телеуправляемого необитаемого подводного аппарата выдвинуть раму в серединное положение.The technical result of the invention is to reduce the risk of damage to the sealing zones of the end bushings of pipelines, reduce labor and time costs for performing operations to remove tools, no need to spend on developing a specialized tool for removing jammed tools due to the logic of the hydraulic circuit of the interface frame, which allows, in case of loss of power from the remotely controlled uninhabited underwater vehicle, push the frame to the middle position.

Рама сопряжения инструмента с выводом в серединное положение применяется для продольного перемещения сменных изделий ССО к оконечным втулкам трубопроводов для выполнения штатных процедур.The tool mating frame with output to the middle position is used for longitudinal movement of replaceable CCO products to the end bushings of pipelines to perform standard procedures.

Решение задачи заключается в том, что в раме сопряжения инструмента с выводом в серединное положение, состоящей из приемной рамы, каркаса с направляющими, неподвижно зафиксированными на нем гидравлическим разъемом для соединения с ТНПА, гидравлической системой, содержащей гидроцилиндры, закрепленные на направляющих, согласно изобретению, гидравлическая система дополнительно содержит последовательно соединенные четырехходовой трехпозиционный клапан с фиксированным центральным положением, как минимум, два делителя расхода потока, и, как минимум, два гидроцилиндра перемещения приемной рамы, имеющих пружины.The solution of the problem lies in the fact that in the tool interface frame with output to the middle position, consisting of a receiving frame, a frame with guides fixed on it with a hydraulic connector for connection with ROV, a hydraulic system containing hydraulic cylinders mounted on guides, according to the invention, the hydraulic system additionally comprises a four-way three-position valve with a fixed central position connected in series, at least two flow rate dividers, and at least two hydraulic cylinders for moving the receiving frame, having springs.

При этом конструктивно пружины могут располагаться в следующих вариантах исполнения:At the same time, structural springs can be located in the following versions:

1) пружины внутри штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров, при этом пружины соединяют поршень и корпус гидроцилиндра;1) springs inside the rod and piston cavities of the hydraulic cylinders, while the springs connect the piston and the hydraulic cylinder body;

2) пружины снаружи штоковой и поршневой полостях гидроцилиндров, при этом пружины соединяют подвижную часть гидроцилиндра с каркасом рамы сопряжения.2) springs outside the rod and piston chambers of the hydraulic cylinders, while the springs connect the movable part of the hydraulic cylinder with the interface frame frame.

Операция проворачивания для корректного выполнения операций в раме сопряжения инструмента исключается за счет отсутствия в конструкции срезного штифта.The turning operation for the correct execution of operations in the tool interface frame is excluded due to the absence of a shear pin in the design.

Конструктивное решение гидравлической системы и работы гидроцилиндров помимо выполнения штатных задач рамы сопряжения, позволяет во время внештатной потери питания на разъеме перевести раму сопряжения в серединное положение, позволяющее произвести штатное извлечение сменного инструмента, в том числе и без повреждений.The constructive solution of the hydraulic system and the operation of the hydraulic cylinders, in addition to performing the standard tasks of the interface frame, allows, during an emergency power loss at the connector, to transfer the interface frame to the middle position, which allows for the standard extraction of a replaceable tool, including without damage.

Рама сопряжения инструмента с выводом в серединное положение поясняется следующими чертежами:The tool interface frame with output to the middle position is illustrated by the following drawings:

на фиг. 1 изображен общий вид устройства;in fig. 1 shows a general view of the device;

на фиг. 2 изображен общий вид устройства со сменным инструментом и оконечными втулками трубопровода;in fig. 2 shows a general view of the device with a replaceable tool and end bushings of the pipeline;

на фиг. 3 показана гидравлическая система со серединным положением приемной рамы (без сменного инструмента);in fig. 3 shows the hydraulic system with the receiving frame in the middle position (without tool change);

на фиг. 4 показана гидравлическая система с приемной рамой в первичном крайнем положении (без сменного инструмента);in fig. 4 shows the hydraulic system with the take-up frame in the primary end position (without tool change);

на фиг. 5 показана гидравлическая система с приемной рамой во вторичном крайнем положении (без сменного инструмента);in fig. 5 shows the hydraulic system with the take-up frame in the secondary end position (without tool change);

на фиг. 6 изображена приемная рама с установленным инструментом в серединном положении;in fig. 6 shows the receiving frame with the tool installed in the middle position;

на фиг. 7 изображена приемная рама с установленным инструментом в первичном крайнем положении;in fig. 7 shows the receiving frame with the tool installed in the primary end position;

на фиг. 8 изображена приемная рама с установленным инструментом во вторичном крайнем положении;in fig. 8 shows the receiving frame with the tool installed in the secondary end position;

на фиг. 9 приведена схема гидравлической системы рамы сопряжения инструмента с выводом в серединное положение;in fig. 9 shows a diagram of the hydraulic system of the tool interface frame with the output to the middle position;

на фиг. 10 показана гидравлическая схема с приемной рамой в первичном крайнем положении;in fig. 10 shows the hydraulic diagram with the receiving frame in the primary end position;

на фиг. 11 показана гидравлическая схема с приемной рамой в первичном крайнем зафиксированном положении;in fig. 11 shows the hydraulic diagram with the receiving frame in the primary extreme fixed position;

на фиг. 12 показана гидравлическая схема с приемной рамой во вторичном крайнем положении;in fig. 12 shows the hydraulic diagram with the receiving frame in the secondary end position;

на фиг. 13 показана гидравлическая схема с приемной рамой во вторичном крайнем зафиксированном положении;in fig. 13 shows the hydraulic diagram with the receiving frame in the secondary end fixed position;

на фиг. 14 показана гидравлическая схема с приемной рамой в серединном положении;in fig. 14 shows the hydraulic diagram with the receiving frame in the middle position;

на фиг. 15 показана гидравлическая схема с приемной рамой в серединном обесточенном положении;in fig. 15 shows the hydraulic diagram with the receiving frame in the middle de-energized position;

на фиг. 16 приведена схема гидравлической системы рамы сопряжения инструмента с выводом в серединное положение с пружинами гидроцилиндров снаружи штоковой и поршневой полостей;in fig. 16 shows a diagram of the hydraulic system of the tool interface frame with the output to the middle position with the springs of the hydraulic cylinders outside the rod and piston cavities;

на фиг.17 приведено объемное изображение рамы сопряжения инструмента с выводом в серединное положение.Fig.17 shows a three-dimensional image of the tool interface frame with the output to the middle position.

Каркас 1 служит для восприятия суммарных нагрузок от веса рамы сопряжения и усилий от выдвижения органов гидроцилиндров двухстороннего действия, а также для закрепления на нем гидравлической системы 2, транспортирующей гидравлическую жидкость от гидравлического разъема 3 для соединения с ТНПА к, как минимум, двум гидроцилиндрам 4 (фиг. 1). Компоненты гидравлической системы 2 обеспечивают заданные рабочие характеристики рабочей среды и более детально будут рассмотрены далее.The frame 1 serves to absorb the total loads from the weight of the interface frame and the forces from the extension of the bodies of the double-acting hydraulic cylinders, as well as to fix the hydraulic system 2 on it, which transports hydraulic fluid from the hydraulic connector 3 for connection with the ROV to at least two hydraulic cylinders 4 ( Fig. 1). The components of the hydraulic system 2 provide the desired working characteristics of the working environment and will be discussed in more detail below.

Гидравлический разъем 3 является узлом подключения гидравлического питания, осуществляемого с ТНПА (в состав описываемого изделия не входит, на изображениях не показан). Рабочие органы гидроцилиндров двухстороннего действия 4 содержат закрепленную на направляющих 5 приемную раму 6, и выполнены с возможностью перемещения приемной рамы (неподвижно закрепленной на гидроцилиндрах 4) при подаче питания с гидравлического разъема 3 через гидравлическую систему 2.Hydraulic connector 3 is a hydraulic power supply connection unit, carried out with ROV (not included in the described product, not shown in the images). The working bodies of the double-acting hydraulic cylinders 4 contain a receiving frame 6 fixed on the guides 5, and are made with the possibility of moving the receiving frame (fixedly fixed on the hydraulic cylinders 4) when power is supplied from the hydraulic connector 3 through the hydraulic system 2.

Направляющие 5 неподвижно закреплены на каркасе 1, передают поперечные нагрузки от веса рамы сопряжения во время продольного перемещения рабочих органов гидроцилиндров 4 на каркас 1. Приемная рама 6 предназначена для размещения и фиксации в ней сменных изделий ССО (в состав описываемого изделия не входят, на фиг. 1 не показаны) с помощью манипуляторов ТНПА, а также для восприятия суммарных нагрузок от веса сменных изделий ССО и усилий от гидроцилиндров 4.The guides 5 are fixedly fixed on the frame 1, they transmit transverse loads from the weight of the mating frame during the longitudinal movement of the working bodies of the hydraulic cylinders 4 to the frame 1. The receiving frame 6 is designed to accommodate and fix interchangeable CCO products in it (they are not included in the described product, in Fig. . 1 not shown) with the help of TNLA manipulators, as well as for the perception of total loads from the weight of replaceable products of the SSO and efforts from hydraulic cylinders 4.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Раму сопряжений 7 устанавливают на опорные поверхности сборочных узлов оконечных втулок трубопровода 8 (фиг. 2). Инструмент, проводящий очистку втулок 9, или инструмент замены уплотнения устанавливается в приемную раму 6 рамы сопряжений 7 при помощи ТНПА как указано на фиг. 2.The operation of the device is as follows. The mating frame 7 is installed on the supporting surfaces of the assembly units of the end bushings of the pipeline 8 (Fig. 2). The tool that cleans the bushings 9, or the seal replacement tool is installed in the receiving frame 6 of the interface frame 7 using ROV as shown in Fig. 2.

Далее ТНПА подключается к разъему 3 для подачи гидравлической жидкости в гидравлическую систему 2 рамы сопряжений 7. Гидравлическая система 2 распределяет гидравлическую жидкость по гидроцилиндрам 4, которые в свою очередь перемещают приемную раму 6 вместе с установленным в ней сменным инструментом 9 из серединного положения (фиг. 3) в первичное крайнее положение (фиг. 4), затем из первичного крайнего положения приемную раму 6 перемещают во вторичное крайнее положение (фиг. 5). Сменный инструмент на изображениях не показан.Next, the ROV is connected to the connector 3 for supplying hydraulic fluid to the hydraulic system 2 of the interface frame 7. The hydraulic system 2 distributes the hydraulic fluid over the hydraulic cylinders 4, which in turn move the receiving frame 6 together with the replaceable tool 9 installed in it from the middle position (Fig. 3) to the primary end position (FIG. 4), then from the primary end position the receiving frame 6 is moved to the secondary end position (FIG. 5). The replacement tool is not shown in the images.

При необходимости, перемещения приемной рамы с установленным инструментом повторяют до завершения операции. По окончании выполнения операций с инструментом 9, приемную раму с установленным инструментом описанными выше методом перемещают в серединное положение (фиг. 6), после чего инструмент 9 и раму сопряжений 7 снимают с оконечных втулок трубопровода вертикально вверх. Снятие инструмента 9 и рамы сопряжений 7 может происходит поочередно или совместно.If necessary, the movements of the receiving frame with the installed tool are repeated until the operation is completed. At the end of the operations with the tool 9, the receiving frame with the installed tool is moved to the middle position by the method described above (Fig. 6), after which the tool 9 and the mating frame 7 are removed from the end bushings of the pipeline vertically upwards. The removal of the tool 9 and the interface frame 7 can take place alternately or together.

Уплотнительные зоны оконечных втулок трубопровода 8 находятся на внутреннем диаметре проходных отверстий втулок, поэтому инструмент 9, устанавливаемый на раму сопряжения 7, во время проведения операций с уплотнительными зонами (что соответствует первичному крайнему (фиг. 7) и вторичному крайнему (фиг. 8) положениям) частично находится внутри оконечных втулок трубопровода 8 на глубине D (фиг. 7, фиг. 8).The sealing zones of the end bushings of the pipeline 8 are located on the inner diameter of the through holes of the bushings, therefore, the tool 9, installed on the interface frame 7, during operations with the sealing zones (which corresponds to the primary extreme (Fig. 7) and secondary extreme (Fig. 8) positions ) is partially located inside the end sleeves of the pipeline 8 at a depth D (Fig. 7, Fig. 8).

Во избежание заклинивания инструмента в оконечных втулках конструктивное решение рамы сопряжения обеспечивает отвод приемной рамы с инструментом в серединное положение (фиг. 3) с помощью подачи гидравлической жидкости в гидроцилиндры 4, а также механическими средствами без подачи гидравлической жидкости в гидроцилиндры 4.In order to avoid jamming of the tool in the end bushings, the design solution of the interface frame ensures that the receiving frame with the tool is retracted to the middle position (Fig. 3) by supplying hydraulic fluid to hydraulic cylinders 4, as well as by mechanical means without supplying hydraulic fluid to hydraulic cylinders 4.

Для выполнения описанных выше штатных операций гидравлическая система 2 рамы сопряжения включает в себя следующие компоненты (фиг. 9):To perform the standard operations described above, the hydraulic system 2 of the interface frame includes the following components (Fig. 9):

- гидравлический разъем 3 для соединения с ТНПА, являющийся узлом подачи гидравлического питания в гидравлическую систему 2;- hydraulic connector 3 for connection with ROV, which is a node for supplying hydraulic power to the hydraulic system 2;

- гидравлические линии 10, представляющие собой трубопровод для транспортировки гидравлической жидкости с заданными рабочими характеристиками, подаваемой от разъема 3, к гидроцилиндрам 4;- hydraulic lines 10, which is a pipeline for transporting hydraulic fluid with specified performance characteristics supplied from connector 3 to hydraulic cylinders 4;

- четырехходовой трехпозиционный клапан 11 с фиксированным с помощью пружин 12 центральным положением, положение которого, в соответствии с фиг.9, определяет наличие или отсутствие перетока гидравлической жидкости между разъемом 3 и полостями гидроцилиндров 4, а также определяет наличие или отсутствие перетока гидравлической жидкости между полостями гидроцилиндров 4;- four-way three-position valve 11 with a central position fixed by means of springs 12, the position of which, in accordance with Fig.9, determines the presence or absence of a hydraulic fluid flow between the connector 3 and the cavities of the hydraulic cylinders 4, and also determines the presence or absence of a hydraulic fluid flow between the cavities hydraulic cylinders 4;

- как минимум, два делителя потока 13, обеспечивающих равный расход гидравлической жидкости, транспортируемой по гидравлическим линиям 10 от разъема 3 к поршневым полостям 14 или штоковым полостям 15 гидроцилиндров 4, а также от поршневых или штоковых полостей гидроцилиндров 4 к разъему 3, а также от поршневых полостей гидроцилиндров 4 к штоковым полостям и от штоковых - к поршневым;- at least two flow dividers 13, providing an equal flow rate of hydraulic fluid transported through hydraulic lines 10 from connector 3 to piston cavities 14 or rod cavities 15 of hydraulic cylinders 4, as well as from piston or rod cavities of hydraulic cylinders 4 to connector 3, as well as from piston cavities of hydraulic cylinders 4 to the rod cavities and from the rod cavities to the piston ones;

- гидроцилиндры 4, подача гидравлической жидкости в поршневые полости 14 или штоковые полости 15 которых приводит к перемещению подвижной части гидроцилиндра, незафиксированной на каркасе 1 рамы сопряжений 7 и на которой закреплена приемная рама 6 (каркас 1, приемная рама 7 не показаны на фиг. 9). В поршневой полости 14 и в штоковой полости 15 каждого гидроцилиндра 4 размещены пружины 16 и 17, обеспечивающие усилие, достаточное для возврата поршня 18 в положение, соответствующее серединному положению приемной рамы 6, при отсутствии подачи гидравлического питания в гидроцилиндр 4.- hydraulic cylinders 4, the supply of hydraulic fluid into the piston cavities 14 or rod cavities 15 which leads to the movement of the movable part of the hydraulic cylinder, not fixed on the frame 1 of the interface frame 7 and on which the receiving frame 6 is fixed (frame 1, receiving frame 7 are not shown in Fig. 9 ). In the piston cavity 14 and in the rod cavity 15 of each hydraulic cylinder 4, springs 16 and 17 are placed, providing a force sufficient to return the piston 18 to the position corresponding to the middle position of the receiving frame 6, in the absence of hydraulic power supply to the hydraulic cylinder 4.

Во время установки рамы сопряжения 7 на оконечной втулке или втулках трубопровода 8, в гидравлической системе 2 отсутствует гидравлическое питание от ТНПА, из-за чего клапан 11 находится в центральном положении за счет действия пружин 12, гидроцилиндры 4 находятся положении, соответствующем серединному положению приемной рамы, за счет пружин 16 и 17. После установки рамы сопряжений, в приемную раму 6 вертикально опускают инструмент 9.During the installation of the mating frame 7 on the end sleeve or sleeves of the pipeline 8, in the hydraulic system 2 there is no hydraulic supply from the ROV, due to which the valve 11 is in the central position due to the action of the springs 12, the hydraulic cylinders 4 are in a position corresponding to the middle position of the receiving frame , due to the springs 16 and 17. After installing the mating frame, the tool 9 is vertically lowered into the receiving frame 6.

В штатном режиме подсоединения, через разъем 3 рамы сопряжения от ТНПА подают гидравлическое питание на линию Л4 (согласно фиг. 10), преодолевая усилие пружин 12 и обеспечивая перевод клапана 11 в крайнее положение, обеспечивающее переток жидкости заданного давления и расхода от порта линии Л2 разъема 3 до полостей 15 гидроцилиндров, а также стравливание жидкости от полостей 14 до порта линии Л1. Затем подают гидравлическое питание на линию Л2, в полости 15 гидроцилиндров, обеспечивая перемещение приемной рамы 6 из серединного положения до первичного крайнего (выдвинутого) положения. Линии Л1, Л3 служат для стравливания жидкости.In the normal connection mode, through connector 3 of the interface frame, ROV supplies hydraulic power to line L4 (according to Fig. 10), overcoming the force of springs 12 and ensuring that valve 11 is moved to the extreme position, which ensures the flow of fluid of a given pressure and flow rate from the port of line L2 of the connector 3 to the cavities 15 of the hydraulic cylinders, as well as bleeding the liquid from the cavities 14 to the line port L1. Then hydraulic power is supplied to the line L2, in the cavity 15 of the hydraulic cylinders, ensuring the movement of the receiving frame 6 from the middle position to the primary extreme (extended) position. Lines L1, L3 serve to drain the liquid.

Для удержания приемной рамы 6 с установленным в ней инструментом 9 в первичном крайнем (выдвинутом) положении (фиг. 10) (инструмент частично в оконечной втулке трубопровода), подают давление в линию Л3 (линия Л4 служит для стравливания жидкости), переводя клапан 11 в крайнее положение, обеспечивающее закрытый ход гидравлических линий. Гидроцилиндры 4 зафиксированы в текущем положении, рама при этом находится в первичном крайнем зафиксированном положении (фиг. 11).To hold the receiving frame 6 with the tool 9 installed in it in the primary extreme (extended) position (Fig. 10) (the tool is partially in the terminal sleeve of the pipeline), pressure is applied to line L3 (line L4 serves to bleed liquid), turning valve 11 into the extreme position providing the closed course of hydraulic lines. The hydraulic cylinders 4 are fixed in the current position, while the frame is in the primary extreme fixed position (Fig. 11).

После выполнения операций на оконечной втулке трубопровода, для проведения операций на другой втулке необходимо разблокировать гидроцилиндры (согласно фиг. 12-14). Для этого подают давление на линию Л4 (линия Л3 служит для стравливания жидкости), обеспечивая перевод клапана 11 в крайнее положение, обеспечивающее переток жидкости от разъема 3 до соответствующих полостей гидроцилиндров. Затем подают гидравлическое питание на линию Л1, в полости 14 гидроцилиндров, обеспечивая перемещение приемной рамы 6 во вторичное крайнее положение (фиг. 12). Линии Л2, Л3 служат для стравливания. Положение гидроцилиндров 4 фиксируют в текущем положении, переводя клапан 11 в крайнее положение, закрывая ток жидкости, рама при этом находится во вторичном крайнем зафиксированном положении (фиг. 13). После завершения подводной операции клапан 11 переводят в крайнее положение, обеспечивая переток жидкости, затем подают гидравлическое питание на линию Л2, в полости 15 гидроцилиндров, обеспечивая возвращение приемной рамы в серединное положение (фиг. 14).After performing operations on the end sleeve of the pipeline, to perform operations on the other sleeve, it is necessary to unlock the hydraulic cylinders (according to Fig. 12-14). To do this, pressure is applied to line L4 (line L3 serves to bleed liquid), ensuring that valve 11 is moved to the extreme position, which ensures the flow of fluid from connector 3 to the corresponding cavities of the hydraulic cylinders. Then hydraulic power is supplied to the line L1, in the cavity 14 of the hydraulic cylinders, ensuring the movement of the receiving frame 6 to the secondary extreme position (Fig. 12). Lines L2, L3 are used for bleeding. The position of the hydraulic cylinders 4 is fixed in the current position by moving the valve 11 to the extreme position, closing the fluid flow, while the frame is in the secondary extreme fixed position (Fig. 13). After completion of the underwater operation, the valve 11 is moved to the extreme position, ensuring the flow of liquid, then hydraulic power is supplied to the line L2, in the cavity 15 of the hydraulic cylinders, ensuring the return of the receiving frame to the middle position (Fig. 14).

Описанное выше конструктивное решение гидравлической системы 2 и гидроцилиндров 4 помимо выполнения штатных задач рамы сопряжения, позволяет во время внештатной потери питания на разъеме 3 перевести раму сопряжения в серединное положение, позволяющее произвести штатное извлечение сменного инструмента. В случае внештатной потери гидравлического питания на любом этапе операции, центрирующие пружины 12 клапана 11 при отсутствии питания в линиях Л3 и Л4 устанавливают клапан 11 в центральном положении, устанавливая соединение поршневых полостей 14 и штоковых полостей 15 гидроцилиндров 4 рамы сопряжения, через которое происходит переток жидкости и давление в поршневых и штоковых полостях гидроцилиндров уравнивается. В условиях равных давлений в поршневых и штоковых полостях гидроцилиндров и равных усилий, создаваемых указанными давлениями, пружины 16 и 17 гидроцилиндров рамы сопряжения устанавливают поршень 18 в серединное обесточенное положение (фиг. 15).The above-described constructive solution of the hydraulic system 2 and hydraulic cylinders 4, in addition to performing the standard tasks of the interface frame, allows, during an emergency power loss at connector 3, to transfer the interface frame to the middle position, which allows for the regular extraction of a replaceable tool. In the event of an emergency loss of hydraulic power at any stage of the operation, the centering springs 12 of the valve 11, in the absence of power in the lines L3 and L4, set the valve 11 in the central position, establishing the connection of the piston cavities 14 and the rod cavities 15 of the hydraulic cylinders 4 of the interface frame, through which the fluid flows and the pressure in the piston and rod cavities of the hydraulic cylinders is equalized. Under conditions of equal pressures in the piston and rod cavities of the hydraulic cylinders and equal forces created by the indicated pressures, the springs 16 and 17 of the hydraulic cylinders of the mating frame set the piston 18 to the middle de-energized position (Fig. 15).

Устройство может быть выполнено с другим исполнением и расположением пружин 16 и 17 - снаружи штоковой и поршневой полостей гидроцилиндров (соответственно пружины 19 и 20 на фиг. 16 показывают конструктивное исполнение и расположение пружин в данном случае). При этом пара пружин каждого гидроцилиндра соединяет подвижную часть гидроцилиндра с каркасом рамы сопряжения, причем максимальные составляющие векторов силового действия пружин соосны с вектором перемещения поршня гидроцилиндра и разнонаправлены для пары пружин одного гидроцилиндра. Принцип работы системы, последовательность операций и конечный результат при этом сохраняется.The device can be made with a different design and location of the springs 16 and 17 - outside the rod and piston chambers of the hydraulic cylinders (respectively, the springs 19 and 20 in Fig. 16 show the design and location of the springs in this case). In this case, a pair of springs of each hydraulic cylinder connects the movable part of the hydraulic cylinder with the frame of the interface frame, and the maximum components of the vectors of the force action of the springs are coaxial with the displacement vector of the piston of the hydraulic cylinder and are multidirectional for a pair of springs of one hydraulic cylinder. The principle of operation of the system, the sequence of operations and the final result is preserved.

Для наглядности на фиг. 17 приведено объемное изображение рамы сопряжения инструмента с выводом в серединное положение.For clarity, in Fig. 17 shows a three-dimensional image of the tool interface frame with the output to the middle position.

Claims (2)

1. Рама сопряжения инструмента для соединения трубопровода с возможностью его вывода в серединное положение, состоящая из приемной рамы под инструмент, каркаса с направляющими, неподвижно зафиксированными на нем гидравлическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом, гидравлической системой, содержащей гидроцилиндры, закрепленные на направляющих, отличающаяся тем, что гидравлическая система дополнительно содержит последовательно соединенные четырехходовой трехпозиционный клапан с фиксированным центральным положением с помощью пружин, как минимум, два делителя расхода потока и, как минимум, два гидроцилиндра двухстороннего действия перемещения приемной рамы, каждый из которых имеет пару пружин равных усилий внутри штоковой полости и внутри поршневой полости гидроцилиндра соответственно и соединяющих поршень и корпус гидроцилиндра, причем максимальные составляющие векторов силового действия пружин соосны с вектором перемещения поршня гидроцилиндра и разнонаправлены для пары пружин одного гидроцилиндра.1. Tool interface frame for connecting the pipeline with the possibility of its output to the middle position, consisting of a receiving frame for the tool, a frame with guides, a hydraulic connector fixed on it for connection to a remote-controlled uninhabited underwater vehicle, a hydraulic system containing hydraulic cylinders mounted on guides , characterized in that the hydraulic system additionally comprises a four-way three-position valve with a fixed central position connected in series by means of springs, at least two flow rate dividers and at least two hydraulic cylinders of double-acting displacement of the receiving frame, each of which has a pair of springs of equal effort inside the rod cavity and inside the piston cavity of the hydraulic cylinder, respectively, and connecting the piston and the hydraulic cylinder housing, and the maximum components of the force vectors of the springs are coaxial with the displacement vector of the hydraulic cylinder piston and are different directed for a pair of springs of one hydraulic cylinder. 2. Рама сопряжения инструмента для соединения трубопровода с возможностью его вывода в серединное положение, состоящая из приемной рамы под инструмент, каркаса с направляющими, неподвижно зафиксированными на нем гидравлическим разъемом для соединения с телеуправляемым необитаемым подводным аппаратом, гидравлической системой, содержащей гидроцилиндры, закрепленные на направляющих, отличающаяся тем, что гидравлическая система дополнительно содержит последовательно соединенные четырехходовой трехпозиционный клапан с фиксированным центральным положением с помощью пружин, как минимум, два делителя расхода потока и, как минимум, два гидроцилиндра двухстороннего действия перемещения приемной рамы, каждый из которых имеет пару пружин равных усилий снаружи штоковой полости и снаружи поршневой полости гидроцилиндра соответственно и соединяющих поршень и корпус гидроцилиндра, причем максимальные составляющие векторов силового действия пружин соосны с вектором перемещения поршня гидроцилиндра и разнонаправлены для пары пружин одного гидроцилиндра.2. A tool interface frame for connecting the pipeline with the possibility of its withdrawal to the middle position, consisting of a receiving frame for the tool, a frame with guides, a hydraulic connector fixed on it for connection to a remote-controlled uninhabited underwater vehicle, a hydraulic system containing hydraulic cylinders mounted on guides , characterized in that the hydraulic system additionally comprises a four-way three-position valve with a fixed central position connected in series by means of springs, at least two flow rate dividers and at least two hydraulic cylinders of double-acting displacement of the receiving frame, each of which has a pair of springs of equal effort outside the rod cavity and outside the piston cavity of the hydraulic cylinder, respectively, and connecting the piston and the hydraulic cylinder body, and the maximum components of the force vectors of the springs are coaxial with the displacement vector of the hydraulic cylinder piston and ra are omnidirectional for a pair of springs of one hydraulic cylinder.
RU2021133070A 2021-11-12 Frame of joining the tool for connecting the pipeline with the possibility of its output to the middle position (options) RU2778357C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778357C1 true RU2778357C1 (en) 2022-08-17

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2323907B (en) * 1997-04-03 2001-10-03 Sonsub Internat Ltd Method and apparatus for connecting underwater conduits
AU2008341224A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Fmc Kongsberg Subsea As Tool for connecting pipelines
RU2496044C2 (en) * 2008-02-08 2013-10-20 САИПЕМ С.п.А. Guide device for supporting underwater pipeline, laying ramp containing such guide device, laying vessel equipped with such laying ramp, and control method of ramp for laying of underwater pipeline
US10550657B2 (en) * 2017-03-09 2020-02-04 Cameron International Corporation Hydraulic tool and seal assembly
RU2720045C1 (en) * 2019-04-10 2020-04-23 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Design of mechanical action device for retaining replaceable tool in system for connecting underwater production equipment during operation
RU2749624C1 (en) * 2020-09-29 2021-06-16 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" Method and device for connecting underwater pipelines

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2323907B (en) * 1997-04-03 2001-10-03 Sonsub Internat Ltd Method and apparatus for connecting underwater conduits
AU2008341224A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Fmc Kongsberg Subsea As Tool for connecting pipelines
RU2496044C2 (en) * 2008-02-08 2013-10-20 САИПЕМ С.п.А. Guide device for supporting underwater pipeline, laying ramp containing such guide device, laying vessel equipped with such laying ramp, and control method of ramp for laying of underwater pipeline
US10550657B2 (en) * 2017-03-09 2020-02-04 Cameron International Corporation Hydraulic tool and seal assembly
RU2720045C1 (en) * 2019-04-10 2020-04-23 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Design of mechanical action device for retaining replaceable tool in system for connecting underwater production equipment during operation
RU2749624C1 (en) * 2020-09-29 2021-06-16 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" Method and device for connecting underwater pipelines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7487836B2 (en) Riserless modular subsea well intervention, method and apparatus
US3052299A (en) Underwater wellhead with remotelydetachable flow line
US4768538A (en) Radial seal hydraulic coupler
US3732923A (en) Remote underwater flowline connection
EP3482034B1 (en) Remote fluid grip tong
AU2014333613B2 (en) Intervention system and apparatus
US3332484A (en) Subsea well control tube methods and apparatus
US3640299A (en) Subsea wellhead control system
US11920411B2 (en) Tool coupler with sliding coupling members for top drive
US5868524A (en) Clamp system and method for connecting tubular bodies together
RU2778357C1 (en) Frame of joining the tool for connecting the pipeline with the possibility of its output to the middle position (options)
US3233666A (en) Underwater wellhead with remotelydetachable flow line
RU2780994C1 (en) Coupling frame for longitudinal movement of the replaceable tool to the terminal bushings of pipelines when connecting pipelines
CN112513413B (en) Sliding subsea electronic module infrastructure
US3830526A (en) Apparatus and method for making sub-sea connections
US9732595B2 (en) Fluid connector assembly with automatic flow shut-off and method usable for establishing a fluid connection
MX2013012073A (en) Apparatus and methods for splicing conduits and hoses subsea.
US20230193710A1 (en) Open water recovery system and method
US9228416B2 (en) Apparatus and methods usable for connecting well equipment
US11603716B2 (en) Hydro-pneumatic cylinder with annulus fluid bypass
USRE27340E (en) Connector for underwater pipelines
US20190071947A1 (en) A riserless intervention system and method
Höglund et al. A New Approach to Subsea Intervention
WO2014008421A1 (en) Sealing mechanism for a subsea capping system