RU70681U1 - Устройство для взрывной резки трубчатых конструкций (варианты) - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к взрывным устройствам, применяемым при обслуживании нефтяных и газовых месторождений, в частности для резки свай морских нефтяных платформ при их демонтаже по завершении эксплуатации и может быть использована также для дистанционной взрывной резки труб в других отраслях промышленности. Устройство для взрывной резки трубчатых конструкций по первому варианту содержит несущий элемент с продольной осью, взрывной механизм в виде взрывных генераторов ударных волн разрежения, каждый из которых состоит из заряда взрывчатого вещества в форме кольцевого сегмента и устройства встречно-направленного многоточечного по всей длине заряда одновременного инициирования, а также устройства перевода взрывного механизма из исходного в рабочее положение. Вдоль продольной оси несущего элемента на различных уровнях закреплены упоры для предварительного нахождения боковой поверхности трубчатой конструкции и разъемные захваты для закрепления устройства на ней со средством регулирования по диаметру. Между захватами на оси закреплен разъемный ложемент для взрывного механизма, выполненный с возможностью полного обхвата по окружности трубчатой конструкции с помощью устройства перевода взрывного механизма из исходного в рабочее положение. Заряды выполнены с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью. Между каждым взрывным генератором и внутренней поверхностью ложемента установлен упругий элемент. Устройство перевода взрывного механизма в рабочее положение и средство регулирования захватов по диаметру выполнены каждое в виде рабочего цилиндра с подвижным поршнем. Устройство по второму варианту содержит взрывные генераторы ударных волн разрежения, каждый из которых состоит из заряда взрывчатого

вещества в форме кольцевого сегмента и устройства встречно-направленного многоточечного по всей длине заряда одновременного инициирования. Взрывные генераторы объединены в группы не менее двух генераторов, группы соединены упругими элементами, а заряды выполнены с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью. Технический результат от использования устройства заключается в освобождении морского шельфа от использованных нефтяных и газовых платформ без нарушения биосферы моря и ухудшения экологической обстановки. 2 н.п. ф-лы., 1 з п. ф-лы, 3 ил.

Description

Полезная модель относится к взрывным устройствам, применяемым при обслуживании нефтяных и газовых месторождений, в частности для резки толстостенных свай морских нефтяных платформ при их демонтаже по завершении эксплуатации, и может быть использована также для дистанционной взрывной резки трубчатых конструкций в других отраслях промышленности.

В настоящее время, при проведении демонтажных работ на морских платформах, для разрезки толстостенных опорных свай ниже уровня моря применяют взрывные устройства с массой взрывчатого вещества (ВВ) до 20 кг. Учитывая число свай на платформе, масса применяемого ВВ может превышать 100 кг. Взрыв такого количества ВВ разрушает биосферу моря, загрязняет и делает его безжизненным.

Известно устройство для разрезания трубчатой детали по пат. US 6076601. от 1998 г. Оно содержит первую группу дистанционно взрываемых зарядов, которые шарнирно связаны относительно продольной оси таким образом, что названная первая группа дистанционно взрываемых зарядов может раздвигаться относительно названной продольной оси из ходового положения, и вторую группу дистанционно взрываемых зарядов, которые шарнирно связаны относительно продольной оси и расположены отдельно от названной первой группы дистанционно взрываемых зарядов, причем вторая группа зарядов может раздвигаться относительно названной продольной оси из ходового положения, и первая и вторая группы зарядов соосно сведены во взаимное зацепление в развернутом положении, при котором названные первая и вторая группы зарядов позволяют установить практически непрерывный профиль реза.

Недостаток указанного устройства состоит в том, что резка производится плоской кумулятивной струей, толщина стенки разрезаемой трубы для которой не превышает 20 мм. Это объясняется тем, что при внедрении струи в стенку трубы имеет место расходимость струи, вызванная увеличением текущего радиуса реза и приводящая к растяжению и разрывам и быстрому ее разрушению. Кроме того, резка кумулятивной струей требует большой энергии для перемещения вещества стенки, и, соответственно, больших затрат ВВ.

Другим недостатком упомянутого устройства является необходимая фаза трения зарядных трубок о внутреннюю поверхность разрезаемой трубы при перемещении взрываемых зарядов на линию реза.

Наиболее близким техническим решением является устройство для взрывной резки труб по пат. RU 2204689, опубл. Бюл №14, 2003 г. Оно содержит несущий элемент с продольной осью, взрывной механизм, устройство перевода взрывного механизма из сложенного положения в рабочее разложенное, устройство инициирования взрывного механизма, который выполнен в виде группы взрывных генераторов ударных волн разрежения, закрепленных по периферии несущего элемента на различных уровнях вдоль его продольной оси с возможностью перемещения в рабочее положение на один уровень на предполагаемую линию реза, при этом каждый генератор ударных волн разрежения состоит из заряда ВВ в форме кольцевого сегмента с выпукло-цилиндрической рабочей поверхностью, заряд помещен в матрицу, способствующую формированию волн разрежения, и устройства встречно-направленного многоточечного по всей длине заряда одновременного инициирования, а несущий элемент снабжен направляющими для радиального и продольного перемещений взрывных генераторов ударных волн разрежения. Это устройство принято в качестве прототипа.

С помощью устройства по пат. 2204689 очень эффективно производится резка свай отработавших морских платформ с внутренней стороны. В этом

случае сама внутренняя поверхность трубы определяет направление перемещения устройства вдоль сваи и служит опорой для него в рабочем положении. Но его конструкция не позволяет производить резку с наружной стороны трубчатых конструкций, что представляется целесообразным в определенных ситуациях.

Решаемой технической задачей является разработка вариантов устройства для взрывной резки трубчатых конструкций с наружной стороны как ниже уровня моря, так и на суше, при сохранении эффективности резания, т.е. использовании минимального количества ВВ.

Ожидаемым техническим результатом решения этой задачи является сохранение экологической обстановки окружающей среды при освобождении морского шельфа от старых неиспользуемых нефтяных платформ.

Для проведения работ ниже уровня моря разработан первый вариант устройства, а для работ на суше-второй вариант.

В первом варианте устройства для взрывной резки трубчатых конструкций, содержащем несущий элемент с продольной осью, взрывной механизм в виде взрывных генераторов ударных волн разрежения, каждый из которых состоит из заряда взрывчатого вещества в форме кольцевого сегмента и устройства встречно-направленного многоточечного по всей длине заряда одновременного инициирования, а также устройства перевода взрывного механизма из исходного в рабочее положение, предложено вдоль продольной оси несущего элемента на различных уровнях закрепить упоры для предварительного нахождения боковой поверхности трубчатой конструкции и разъемные захваты для закрепления устройства на ней со средством регулирования по диаметру, между захватами закрепить разъемный ложемент для взрывного механизма, выполненный с возможностью полного обхвата по окружности трубчатой конструкции с помощью устройства перевода взрывного механизма в рабочее положение, заряды выполнить с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью, а

между каждым взрывным генератором и внутренней поверхностью ложемента установить упругие элементы.

В устройстве для взрывной резки устройство перевода взрывного механизма в рабочее положение и средство регулирования захватов по диаметру могут быть выполнены каждое в виде рабочего цилиндра с подвижным поршнем.

Второй вариант устройства для взрывной резки трубчатых конструкций содержит взрывные генераторы ударных волн разрежения, каждый из которых состоит из заряда взрывчатого вещества в форме кольцевого сегмента и устройства инициирования. В нем предложено взрывные генераторы объединить в группы не менее двух генераторов, группы соединить между собой упругими элементами, а заряды выполнить с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью.

Сопоставительный анализ заявленных вариантов устройства и прототипа выявил следующие отличия:

для первого варианта

- вдоль продольной оси несущего элемента на различных уровнях закреплены упоры для предварительного нахождения боковой поверхности трубчатой конструкции

- и разъемные захваты для закрепления устройства на ней со средством регулирования по диаметру

-между захватами закреплен разъемный ложемент для взрывного механизма, выполненный с возможностью полного обхвата по окружности трубчатой конструкции с помощью устройства перевода взрывного механизма в рабочее положение

- устройство перевода взрывного механизма в рабочее положение и средство регулирования захватов по диаметру выполнены каждое в виде рабочего цилиндра с подвижным поршнем

- заряды выполнены с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью

- между каждым взрывным генератором и внутренней поверхностью

ложемента установлен упругий элемент

Для второго варианта:

- взрывные генераторы ударных волн разрежения объединены в группы не менее двух генераторов

- группы соединены между собой упругими элементами

- заряды выполнены с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью

Закрепление на различных уровнях вдоль продольной оси несущего элемента упоров для предварительного нахождения боковой поверхности трубчатой конструкции и разъемных захватов со средством регулирования по диаметру облегчает установку и надежную фиксацию устройства для взрывной резки на срезаемой конструкции.

Размещение и закрепление между захватами разъемного ложемента для взрывного механизма, выполненного с возможностью полного обхвата по окружности трубчатой конструкции с помощью устройства перевода взрывного механизма в рабочее положение обеспечивает плотное прилегание зарядов взрывчатого вещества в форме кольцевых сегментов к поверхности разрезаемой конструкции, что является необходимым условием формирования ударных волн разрежения, при взаимодействии которых и происходит разрез трубчатой конструкции.

Выполнение зарядов взрывчатого вещества с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью дает возможность установить заряд вплотную к стенке разрезаемой трубчатой конструкции для наибольшей эффективности реза.

Установка упругих элементов между каждым взрывным генератором и внутренней поверхностью ложемента позволяет исключить радиальный зазор между вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью заряда и поверхностью трубчатой конструкции в случае ее отклонения от правильной формы.

Выполнение устройства перевода взрывного механизма в рабочее положение и средства регулирования захватов по диаметру в виде рабочих

цилиндров с подвижным поршнем позволяет расширить диапазон диаметров трубчатой конструкции, обеспечивая в то же время надежную фиксацию устройства взрывной резки в зоне реза при выполнении работ.

Во втором варианте устройства взрывной резки объединение взрывных генераторов ударных волн разрежения в группы не менее двух и соединение их упругими элементами позволяет значительно упростить и облегчить установку и сборку устройства при выполнении работ на суше силами операторов и обеспечивают необходимую плотность и надежность прижима зарядов взрывчатого вещества к поверхности разрезаемой конструкции.

Выполнение зарядов взрывчатого вещества с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью дает возможность установить заряд вплотную к стенке разрезаемой трубчатой конструкции.

На фиг.1 изображен 1й вариант устройства для взрывной резки в аксонометрической проекции.

На фиг.2 изображен взрывной генератор в разрезе.

На фиг.3 изображен 2й вариант устройства для взрывной резки в аксонометрической проекции.

Устройство по 1му варианту содержит несущий элемент 1 с продольной осью 2, взрывной механизм 3, устройство перевода взрывного механизма 3 из исходного положения в рабочее. Взрывной механизм 3 состоит из генераторов 4 ударных волн разрежения. Каждый генератор состоит из зарядов взрывчатого вещества 5 в форме кольцевых сегментов с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью и устройства 6 встречно-направленного многоточечного по всей длине заряда 5 одновременного инициирования. Вдоль продольной оси 2 на различных уровнях закреплены упоры 7 для предварительного нахождения боковой поверхности разрезаемой трубчатой конструкции 8. Также вдоль продольной оси 2 закреплены разъемные захваты 9. Для регулирования по диаметру захваты 9 снабжены средством регулирования 10, например, рабочим цилиндром с подвижным поршнем. Рабочий цилиндр может быть с пневматическим или

гидравлическим приводом. Между захватами 9 закреплен разъемный ложемент 11 для взрывного механизма. Ложемент 11 выполнен с возможностью полного обхвата по окружности трубчатой конструкции 8 с помощью устройства 12 перевода в рабочее положение. Это устройство может быть выполнено в виде рабочего цилиндра с подвижным поршнем, работающего от пневматического или гидравлического привода (не показан). Между каждым взрывным генератором 4 и внутренней поверхностью ложемента 11 установлен упругий элемент 13, например, пружина сжатия.

Устройство по 2му варианту содержит взрывные генераторы 4 ударных волн разрежения и упругие элементы 14. Каждый генератор 4 состоит из заряда 5 взрывчатого вещества в форме кольцевого сегмента с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью и устройства 6 встречно-направленного многоточечного по всей длине заряда 5 одновременного инициирования. Взрывные генераторы 4 объединены в группы не менее двух генераторов, группы соединены между собой упругими элементами 14, например, пружинными стяжками.

Устройство по 1му варианту работает следующим образом. С помощью подводного аппарата опускают собранное устройство для взрывной резки в месте расположения сваи, которую необходимо срезать, на нужную глубину. Подводят его к свае, с помощью подводных визуальных средств ориентируют в направлении сваи 8 и упорами 7 предварительно находят ее поверхность. После этого захватами 9 фиксируют положение устройства на свае в заданном месте реза и окончательно закрепляют, зажимая дуги захвата 9 с помощью рабочего цилиндра 10. Далее закрепляют ложемент 11 в месте реза, переводя его дуги в рабочее положение с помощью рабочего цилиндра 12 и обеспечивая контакт поверхности зарядов ВВ 5 с поверхностью сваи 8. Для разрезки сваи подают подрывной импульс на электродетонаторы, которые возбуждают детонацию в устройствах 6 многоточечного по всей длине заряда ВВ 5 одновременного встречно-направленного инициирования.. Детонация, распространяясь по ВВ,

формирует систему ударных волн разрежения в стенке трубчатой конструкции 8. Вследствие действия ударных волн разрежения образуется и развивается раскол, который, перемещаясь внутрь, разрезает трубчатую конструкцию.

Устройство по 2му варианту работает следующим образом.

Группы взрывных генераторов 4 ударных волн разрежения соединяют упругими элементами 14, например пружинными стяжками, и устанавливают на трубчатую конструкцию 8 в месте реза. Таким образом обеспечивают плотное прижатие поверхности зарядов ВВ 5 к поверхности сваи. Подают подрывной импульс на электродетонаторы, которые возбуждают детонацию в устройствах 6 многоточечного по всей длине заряда ВВ 5 одновременного встречно-направленного инициирования. Детонация, распространяясь по ВВ, формирует систему ударных волн разрежения в стенке сваи. 8. Вследствие действия ударных волн разрежения образуется и развивается раскол в материале стенки, который, перемещаясь внутрь, разрезает трубчатую конструкцию.

Таким образом решена задача разрезки свай морских платформ минимальным количеством ВВ.

Claims (3)

1. Устройство для взрывной резки трубчатых конструкций, содержащее несущий элемент с продольной осью, взрывной механизм в виде взрывных генераторов ударных волн разрежения, каждый из которых состоит из заряда взрывчатого вещества в форме кольцевого сегмента и устройства встречно-направленного многоточечного по всей длине заряда одновременного инициирования, а также устройства перевода взрывного механизма из исходного в рабочее положение, отличающееся тем, что вдоль продольной оси несущего элемента на различных уровнях закреплены упоры для предварительного нахождения боковой поверхности трубчатой конструкции и разъемные захваты для закрепления устройства на ней со средством регулирования по диаметру, между захватами закреплен разъемный ложемент для взрывного механизма, выполненный с возможностью полного обхвата по окружности трубчатой конструкции с помощью устройства перевода взрывного механизма в рабочее положение, заряды выполнены с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью, а между каждым взрывным генератором и внутренней поверхностью ложемента установлен упругий элемент.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство перевода взрывного механизма в рабочее положение и средство регулирования захватов по диаметру выполнены каждое в виде рабочего цилиндра с подвижным поршнем.

3. Устройство для взрывной резки трубчатых конструкций, содержащее взрывные генераторы ударных волн разрежения, каждый из которых состоит из заряда взрывчатого вещества в форме кольцевого сегмента и устройства встречно-направленного многоточечного по всей длине заряда одновременного инициирования, отличающееся тем, что взрывные генераторы объединены в группы не менее двух генераторов, группы соединены между собой упругими элементами, а заряды выполнены с вогнуто-цилиндрической рабочей поверхностью.