Способ укладки трубопровода в криволинейную скважину и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к строительству магистральных трубопроводов под препятствиями, преимущественно под водными и предусматривает применение спусковой роликовой дорожки, состоящей из нескольких отдельных звеньев. Способ укладки трубопроводов включает сборку отдельных труб в секции, установку секций на спусковую дорожку, продвижение их по спусковой дорожке в сторону скважины 3 в плоскости, проходящей через продольные оси скважины 3 и подаваемой секции 9, соединение подаваемой секции 9 с концом трубопровода в скважине 3 и протаскивание трубопровода в скважине на длину присоединенной секции. В устье скважины 3 роют котлован. В качестве ближайшего к скважине 3 звена спусковой дорожки применяют поворотное звено 7 в виде разноплечего коромысла с возможностью поворота его вокруг оси 11, перпендикулярной продольной оси спусковой дорожки, и устанавливают его на берме котлована 10. Каждую секцию труб подают на поворотное звено 7 спусковой дорожки последовательно и перед соединением ее с трубопроводом поворачивают вместе с поворотным звеном 7 на угол α, равный углу наклона устья скважины. Поворотное звено 7 спусковой дорожки после протаскивания присоединенной секции в скважине 3 возвращают в исходное положение, при этом меньшее плечо 12 коромысла размещают со стороны устья скважины 3, а длину каждой секции труб принимают меньшей удвоенной длины указанного плеча коромысла. Устройство для осуществления способа состоит из отдельных звеньев, содержащих прямолинейную раму, установленную на основании с размещенными на ней роликами. Одно из звеньев установлено на основании шарнирно и выполнено в виде разноплечего коромысла с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Основание поворотного звена 7 со стороны меньшего плеча 12 выполнено со скосом для ограничения угла поворота рамы этого звена. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к строительству и может найти применение при прокладке трубопровода под препятствиями, преимущественно водными.

Известен способ укладки трубопровода в криволинейную скважину, при котором производят сборку на спусковой роликовой дорожке, состоящей из отдельных регулируемых по высоте опор, участка трубопровода, а в устье скважины устанавливают и закрепляют под заданным углом направляющую трубу, соединяют участки, размещенные на спусковой дорожке и в скважине, между собой, придавая полученному трубопровода вид S-образно изогнутой линии с кривизной, равной кривизне скважины, и протаскивают трубопровод в скважину на длину участка [1] Однако, обеспечивая прочность трубопровода благодаря S-образной изогнутости его формы, способ весьма материалоемок, особенно для трубопроводов больших диаметров (1020-1420 мм) и жесткости, поскольку нуждается в монтаже весьма высоких опор под спусковую роликовую дорожку.

При другом способе укладки трубопровода в криволинейную скважину, принятом за прототип, где предусмотрено применение спусковой роликовой дорожки, состоящей из нескольких отдельных звеньев, производят сборку отдельных труб в секции, установку секций на спусковую дорожку, продвижение их по спусковой дорожке в сторону скважины в плоскости, проходящей через продольные оси скважины к подаваемой секции, соединение подаваемой секции с концом трубопровода в скважине и протаскивание трубопровода в скважине на длину присоединенной секции [2] Недостатком этого технического решения, не нуждающегося в использовании весьма высоких опор, остается необходимость упругого изгиба участка трубопровода вне скважины, для чего требуется расширение устья и подкоп скважины для ее уполаживания.

Целью изобретения является исключение необходимости упругого изгиба участка трубопровода, располагающегося на спусковой роликовой дорожке, а также необходимости земляных, в том числе подводных, работ по расширению устья скважины для протаскивания трубопровода или возведения эстакад.

Для этого при способе укладки трубопровода в скважину, предусматривающем применение спусковой роликовой дорожки, состоящей из нескольких отдельных звеньев, и включающем сборку отдельных труб в секции, установку секций на спусковую дорожку, продвижение их по спусковой дорожке в сторону скважины, соединение подаваемой секции с концом трубопровода в скважине в плоскости, проходящей через продольные оси скважины и подаваемой секции, и протаскивание трубопровода в скважине на длину присоединенной секции, в устье скважины роют котлован, в качестве ближайшего к скважине звена спусковой дорожки применяют звено в виде разноплечего коромысла с возможностью поворота его вокруг оси, перпендикулярной продольной оси спусковой дорожки, и устанавливают его на берме котлована, каждую секцию труб подают на поворотное звено спусковой дорожки последовательно и перед соединением ее с трубопроводом поворачивают вместе с поворотным звеном на угол, равный углу наклона устья скважины, поворотное звено спусковой дорожки после протаскивания присоединенной секции в скважине возвращают в исходное положение, при этом меньшее плечо коромысла размещают со стороны устья скважины, а длину каждой секции труб принимают меньшей удвоенной длины указанного плеча коромысла.

На фиг. 1 изображена скважина под укладываемый трубопровод; на фиг. 2-5 кинограмма укладки трубопровода; на фиг. 6 устройство для осуществления способа укладки трубопровода в криволинейную скважину, вид сбоку; на фиг. 7 сечение А-А на фиг. 6; на фиг. 8 сечение Б-Б на фиг. 6.

Способу непосредственной укладки трубопроводов предшествуют подготовительные работы. С одной из сторон преграды, например реки, закрепляют имеющую штангу 1 буровую установку 2, с помощью которой по известной технологии пробуривают и расширяют до требуемого диаметра криволинейную скважину 3, выходящую на другую от препятствия сторону под углом α к горизонту. Внутри скважины размещают начальный участок трубопровода 4 и его конец соединяют со штангой 1 буровой установки 2. Над начальным участком трубопровода 4 размещают тяговую лебедку 5.

Способ укладки трубопровода в криволинейную скважину предусматривает применение спусковой роликовой дорожки, состоящей из нескольких отдельных звеньев 6 и 7, и включает сборку отдельных труб 8 в секции, установку секций на спусковую дорожку, продвижение их по спусковой дорожке в сторону скважины 3 в плоскости, проходящей через продольные оси скважины и подаваемой секции 9, соединение подаваемой секции 9 с концом трубопровода 4 в скважине и протаскивание трубопровода в скважине штангой 1 на длину присоединенной секции 9. В устье скважины согласно изобретению роют котлован 10, в качестве ближайшего к скважине звена 7 спусковой дорожки применяют звено в виде разноплечего коромысла с возможностью поворота его вокруг оси 11, перпендикулярной продольной оси спусковой дорожки, и устанавливают его на берме котлована 10, при этом меньшее плечо 12 коромысла размещают со стороны устья скважины. Каждую секцию труб подают на поверхностное звено 7 спусковой дорожки последовательно канатом 13 лебедки 5 (см. фиг. 2) и перед соединением ее с трубопроводом поворачивают вместе с поворотным звеном на угол α (см. фиг. 3), равный углу наклона устья скважины. В заключение поворотное звено 7 спусковой дорожки после протаскивания присоединенной секции 9 в скважине возвращают (см. фиг. 4) в исходное горизонтальное положение. В работе длину каждой секции труб принимают меньшей удвоенной длины меньшего плеча 12 коромысла.

Для трубопровода диаметром 1420 х x19,5 мм бурят пионерную скважину диаметром 295 мм, а затем ее расширяют до 1700 мм. При угле наклона устья 9^о к длине перехода 620 м (р. Вятка) усилия протяжки 380 т.

Таким образом, благодаря использованию поворотного звена спусковой дорожки и подаче к устью скважины участков трубопровода, не превышающих длины секции труб, исключена необходимость упругого искривления трубопровода вне скважины или необходимость ведения крупных земляных работ по расширению устья скважины.

Одно из известных средств для укладки трубопровода содержит прямолинейную раму, шарнирно присоединенную концом к корме плавучего средства, с размещенными на ней роликами [3] Однако, несмотря на поворотность рамы, она затрудняет подачу звеньев трубопровода к устью скважины, поскольку не может пpинимать удобное для монтажа секций между собой горизонтальное положение.

Устройство для укладки трубопровода, принятое за прототип, состоит из отдельных звеньев, каждое из которых содержит прямолинейную раму, установленную на основании, с размещенными на ней роликами [2] Недостатком этого устройства для укладки трубопровода в криволинейную скважину, характеризующегося возможностью монтажа секций в горизонтальном положении, является необходимость упругого изгиба участка трубопровода вне скважины, что приводит к расположению звеньев на разных уровнях и использованию этих звеньев в большом количестве для трубопроводов больших диаметров.

В устройстве для укладки трубопровода в криволинейную скважину, состоящем из отдельных звеньев, содержащих прямолинейную раму, установленную на основании, с размещенными на ней роликами, одно из указанных звеньев установлено на основании шарнирно и выполнено в виде разноплечего коромысла с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом основание его со стороны меньшего плеча выполнено со скосом для ограничения угла поворота рамы этого звена. Кроме того, по крайней мере один из его роликов может быть снабжен тормозным механизмом и по крайней мере один из роликов может быть снабжен приводом его вращения.

Устройство для укладки трубопровода в криволинейную скважину по описанному способу состоит из звеньев 6 и 7, содержащих прямолинейную раму 14, установленную на основании 15, с размещенными на ней роликами 16. Одно из указанных звеньев установлено на основании посредством шарнирного пальца 17 и выполнено в виде разноплечего коромысла с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Основание 15 звена 7 со стороны меньшего плеча 12 выполнено со скосом 18 для ограничения угла поворота рамы 14 этого звена. По крайней мере один из роликов 16 устройства снабжен тормозным механизмом 19 и один приводом 20 его вращения.

Работает устройство для подачи секции в криволинейную скважину следующим образом.

На звене 6 устройства производят монтаж из труб 8 очередной секции 9, которую подают канатом 13 лебедки 5 на звено 7 устройства, рама 14 которого занимает при этом горизонтальное положение из-за большей длины приемного плеча по сравнению с длиной плеча 12, взаимодействующего с устьем скважины.

Когда большая часть секции 9 переместится на меньшее плечо 12, рама 14 звена 7 самопроизвольно повернется вокруг оси 11 (шарнирного пальца 17) до упора в скос 18 основания 15 и займет наклонное положение под углом α равное углу наклона устья скважины 3. При этом оси секции 9 и устья скважины совпадут. Самопроизвольному скатыванию секции по роликам 16 препятствует работа тормозного механизма 19. Включением привода 20 секцию подают к концу размещенного в скважине трубопровода, где ее стыкуют и приваривают к последнему. Включением тяги буровой установки 2 подают трубопровод на длину приваренной секции, в результате чего звено 7 устройства освобождается от массы секции 9 и в силу малой длины плеча 12 самопроизвольно возвращается в исходное горизонтальное положение. После этого процесс повторяется (см. фиг. 4 и 5) до выхода трубопровода на противоположную от устройства сторону препятствия.

Четкости срабатывания устройства в режиме "наклон-возврат в горизонтальное положение" способствует то обстоятельство, что длину каждой секции 9 принимают меньшей удвоенной длины короткого плеча 12 рамы 14. Когда передний торец движущейся по роликам 16 секции 9 достигает внешней кромки плеча 12, центр массы секции оказывается в зоне длины этого короткого плеча, что и обеспечивает самопроизвольность поворота рамы 14.

При длине большего плеча 17 м и меньшего плеча 16 м целесообразно оперировать с секциями длиной 30-31 м. При угле наклона устья скважины 9^о смещение вниз кромки короткого плеча достигает 2,5 м.

Таким образом, благодаря выполнению одного из звеньев устройства шарнирно поворотным в виде разноплечего коромысла с ограничителем поворота снижена материалоемкость устройства за счет уменьшения числа звеньев, упрощен их монтаж за счет равной высоты расположения относительно горизонта, обеспечена возможность осуществления описанного способа.

Формула изобретения

1. Способ укладки трубопровода в криволинейную скважину, предусматривающий применение спусковой роликовой дорожки, состоящей из нескольких отдельных звеньев, и включающий сборку отдельных труб в секции, установку секций на спусковую дорожку, продвижение их по спусковой дорожке в сторону скважины в плоскости, проходящей через продольные оси скважины и подаваемой секции, соединение подаваемой секции с концом трубопровода в скважине и протаскивание трубопровода в скважине на длину присоединенной секции, отличающийся тем, что в устье скважины роют котлован, в качестве ближайшего к скважине звена спусковой дорожки применяют звено в виде разноплечего коромысла с возможностью поворота его вокруг оси, перпендикулярной продольной оси спусковой дорожки, и устанавливают его на берме котлована, каждую секцию труб подают на поворотное звено спусковой дорожки последовательно и перед соединением ее с трубопроводом поворачивают вместе с поворотным звеном на угол, равный углу наклона устья скважины, поворотное звено спусковой дорожки после протаскивания присоединенной секции в скважине возвращают в исходное положение, при этом меньшее плечо коромысла размещают со стороны устья скважины, а длину каждой секции труб принимают меньшей удвоенной длины упомянутого плеча коромысла.

2. Устройство для укладки трубопровода в криволинейную скважину, состоящее из отдельных звеньев, содержащих прямолинейную раму, установленную на основании, с размещенными на ней роликами, отличающееся тем, что одно из звеньев установлено на основании шарнирно и выполнено в виде разноплечего коромысла с возможностью поворота в вертиальной плоскости, при этом основание его со стороны меньшего плеча выполнено со скосом для ограничения угла поворота рамы этого звена.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что по крайней мере один из роликов снабжен тормозным механизмом.

4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что по крайней мере один из роликов снабжен приводом его вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8