Способ и система очистки трубы
Изобретение относится к области очистки трубопроводов и касается способа и системы очистки трубы. Способ включает: соединение очистительного устройства с одним концом трубы или звена трубы; перемещение звена трубы в трубопроводе в первом направлении от первого отверстия трубопровода к участку, расположенному на расстоянии от него, так что труба или звено трубы проходит, по меньшей мере, от первого отверстия трубопровода до указанного участка, конец которого расположен на указанном участке; перемещение трубы или звена трубы в трубопроводе во втором направлении, противоположном первому направлению; при этом очистительное устройство перемещают от участка к первому отверстию трубопровода. На указанном участке предусмотрено второе отверстие трубопровода, и очистительное устройство соединено на участке второго отверстия трубопровода с трубой или звеном трубы и проходит между первым и вторым отверстием трубопровода. Труба или звено трубы в течение, по меньшей мере, части перемещения во втором направлении поворачивается, по меньшей мере, на часть оборота очистительного устройства вокруг продольной оси трубопровода. Изобретение обеспечивает эффективную очистку трубопроводов с обширными и затвердевшими отложениями. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 19 ил.
Настоящее изобретение относится к способу и системе для очистки трубопровода, такого как подземный или наземный трубопровод.
В трубопроводах, которые применяются для транспортировки газов, жидкостей и их смесей с твердыми частицами (суспензии, шламы и т.п.), через некоторое время могут возникать загрязнения в результате отложений компонентов транспортируемого материала на внутренней стенке трубопровода. Такие отложения препятствуют прохождению материала по трубопроводу, а следовательно, требуют при нормальной эксплуатации периодического удаления для обеспечения оптимальной работы трубопровода. Традиционный метод удаления отложений состоит в проталкивании чушки или протаскивании чушки на кабеле или цепи через трубопровод ("очистка посредством чушки"). При использовании чушки для очистки трубопровод должен быть в определенной степени пригоден для такого способа очистки. Это означает, в общих чертах, что поперечное сечение трубопровода должно быть в существенной степени постоянным по его длине для возможности использования чушки, а траектория трубопровода должна быть лишь ограниченно искривленной, чтобы предотвратить застревание чушки в трубопроводе. В случае протаскивемой чушки длина кабеля или цепи, а следовательно длина очищаемого участка трубопровода, должна быть ограничена некоторой величиной.
Для трубопроводов, которые из-за протяженности и (или) характера отложения или их конструкции не могут быть очищены экономичным образом с помощью традиционных способов, таких как внутренняя очистка чушкой, необходимо найти другое решение для восстановления и поддержания их первоначальной работоспособности. В таких случаях ввиду отсутствия пригодных способов очистки применяется новый подход (первоначальный трубопровод выводится из эксплуатации).
В трубопроводах, которые были выведены из эксплуатации, но не могут быть удалены из-за недопустимо высоких затрат, отложения, присутствовавшие в трубопроводе на тот момент, остаются в нем, а кроме того, присутствующий в трубопроводе остаточный материал может осаждаться на нижней стенке и портиться со временем. Таким образом, в трубопроводе могут оставаться вредные для окружающей среды вещества, которые должны быть безотлагательно удалены до того, как трубопровод дегенерирует до точки разрушения, когда вредные для окружающей среды вещества проникнут в нарушение экологических требований из трубы наружу.
В данном описании удаление нежелательных отложений в трубах определяется термином "очистка".
Согласно существующей технологии, известно далее применение для очистки труб очистительных элементов, которые продвигаются путем их вытягивания с помощью штанги или звена трубы. Очистительный элемент может быть реализован так, чтобы с помощью соответствующих средств скрести, сглаживать, зашлифовывать, сметать или развертывать подлежащую очистке внутреннюю стенку трубопровода.
Пример применения бурильной колонны для протягивания скребкового устройства через трубопровод представлен в описании WO 03/022117. В этом случае задача состоит в том, чтобы сменить покрытие внутренней стенки трубопровода путем втягивания следом за скребковым элементом новой трубы в старую трубу, когда остаток отложений оказывается зажатым в кольцевом пространстве между новым и старым трубопроводом. Этот способ пригоден только для относительно коротких участков и таких, на которых отложения могут быть смещены сравнительно легко.
Для трубопроводов, которые не могут быть очищены с помощью скребка, например, из-за сильно изменяющегося диаметра, известно применение дополнительно к чушке и другим очистительным устройствам таких средств, как например, струй жидкости под высоким давлением для освобождения отложений на внутренней стенке труб. При таком способе через трубопровод перемещается струйное устройство. Нормальные давления жидкости могут находиться в пределах от 80 до 2500 бар. Жидкость подается по отдельной линии питания, которая вводится в очищаемый трубопровод и следует за струйным устройством.
Очистка струями жидкости непригодна, если очищаемый трубопровод имеет большую длину, если отложения в трубопроводе имеют неудобные характеристики или если целостность трубопровода может нарушиться под действием струй жидкости.
Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ и устройство, которые, в частности, пригодны для очистки неиспользуемого (возможно, временно) трубопровода в случаях, когда отложения уже могли затвердеть, когда отложения могут быть относительно обширными, когда поперечное сечение трубопровода может быть неправильной формы, когда стойкость трубопровода под давлением, прикладываемым к внутренней стенке, может быть ограниченной, когда длина трубопровода может быть большой, когда траектория трубопровода может быть искривленной в значительной степени и (или) когда доступ к одному из концов трубопровода невозможен.
В одном варианте изобретение обеспечивает способ очистки трубопровода, включающий:
подсоединение очистительного устройства к одному концу трубы или тюбинга;
перемещение трубы или звена трубы в первом направлении от первого отверстия трубопровода к участку, расположенному на некотором расстоянии от него, так что труба или звено трубы проходит, по меньшей мере, от первого отверстия трубопровода до указанного участка, и указанный конец расположен на указанном участке; и
перемещение трубы или звена трубы в трубопроводе во втором направлении, противоположном первому направлению, так что очистительное устройство перемещается от указанного участка к первому отверстию трубопровода,
при этом труба или звено трубы, по меньшей мере, на части перемещения во втором направлении поворачивается, по меньшей мере, на часть оборота очистительного устройства вокруг продольной оси трубопровода.
В другом варианте изобретение обеспечивает способ очистки трубопровода, включающий:
перемещение трубы или звена трубы в первом направлении от первого отверстия трубопровода ко второму отверстию трубопровода, расположенному на некотором расстоянии от него, так что труба или звено трубы проходит, по меньшей мере, от первого отверстия трубопровода до второго отверстия трубопровода;
подсоединение очистительного устройства к трубе или звену трубы во втором отверстии трубопровода;
перемещение трубы или звена трубы в трубопроводе во втором направлении, противоположном первому направлению, так что очистительное устройство перемещается от второго отверстия трубопровода к первому отверстию трубопровода,
труба или звено трубы, по меньшей мере, на части перемещения во втором направлении поворачивается на, по меньшей мере, часть оборота очистительного устройства вокруг продольной оси трубопровода.
В следующем варианте изобретение обеспечивает систему для осуществления способа согласно настоящему изобретению.
Ниже приводится более подробное объяснение изобретения и его вариантов, характеристик и преимуществ на примере чертежей, не ограничивающих вариантов его осуществления, где:
на фиг. 1a, 2a, 3a, 4a и 5a схематически изображены в продольном разрезе различные ступени обработки первой части трубопровода, выполненной из трубных частей, под землей или над землей в подготовке к очистке трубопровода;
на фиг. 1b, 2b, 3b, 4b и 5b схематически изображены в продольном разрезе различные ступени обработки второй части трубопровода согласно фиг. 1a, 2a, 3a, 4a и 5a соответственно, в подготовке к очистке трубопровода;
на фиг. 6 схематически изображена в продольном разрезе последующая обработка для первой части и второй части трубопровода;
на фиг. 7 схематически изображена в продольном разрезе очистка трубопровода;
на фиг. 8 схематически изображены в виде сверху и в увеличенном масштабе различные элементы, используемые при очистке трубопровода;
на фиг. 9a и 9b изображен вид в перспективе варианта выполнения устройства доступа в трубопровод;
на фиг. 10 изображен вид в перспективе варианта выполнения скребкового устройства и устройства центрирования;
на фиг. 11 изображено скребковое устройство согласно фиг. 10 в виде по стрелке XI на фиг. 10;
на фиг. 12 изображен перспективный вид еще одного варианта выполнения скребкового устройства;
на фиг. 13 изображен вид в перспективе устройства центрирования, представленного на фиг. 10, в разобранном состоянии;
на фиг. 14 изображен перспективный вид варианта выполнения устройства закручивания и устройства центрирования;
на фиг. 15 изображен перспективный вид варианта выполнения первой чушки и устройства центрирования;
на фиг. 16 изображены в перспективном виде чушка, устройство центрирования и вариант выполнения промежуточного жидкостно-струйного устройства;
на фиг. 17 изображен в перспективном виде вариант выполнения второй чушки и устройства центрирования;
на фиг. 18 изображено поперечное сечение очистительного инструмента в первой позиции; а
на фиг. 19 изображено поперечное сечение инструмента очистки согласно фиг. 18 во второй, активной позиции.
На разных чертежах ссылки на одинаковые номера относятся к подобным элементам или к элементам, имеющим подобную функцию.
На фиг. 1a и 1b изображены, соответственно, первая часть и вторая часть трубопровода 2, который размещен в земле или в почве 4, где уровень земли обозначен цифрой 6. Трубопровод может быть выполнен из частей трубы 8 или может также представлять собой единое целое с правым концом трубопровода 2 на фиг. 1a и левым концом трубопровода 2 на фиг. 1b, присоединяемыми к взаимно противоположным концам промежуточной части (в деталях не показана) трубопровода 2.
Трубопровод 2 может быть неиспользуемым трубопроводом, в котором на внутренней стенке трубопровода осталось некоторое отложение, требующее удаления ("очистка трубопровода") до того, как трубопровод, возможно, потеряет свою целостность в результате старения или присутствия в отложениях веществ, которые не должны попасть в окружающую среду. Рассматриваемый здесь трубопровод 2 не представляет опасности для окружающей среды и может оставаться в грунте 4 после его очистки. Однако трубопровод может быть также и нормальным работающим трубопроводом, временно выведенным из эксплуатации для очистки.
На следующей стадии, представленной на фиг. 2a и 2b, могут быть выполнены листовые стенки 10 и 14, соответственно, и может быть сформирована нижняя крышка 12 и 16, соответственно. Листовые стенки 10, 14 и нижняя крышка 12, 16 образуют лотки на участке, соответственно, первой и второй части трубопровода 2.
На следующей стадии, как показано на фиг. 3a, первая часть трубопровода 2 может быть просверлена для установки устройства дегазации 18. Как показано на фиг. 3b, вторая часть трубопровода может быть снабжена устройством деаэрации 20.
Как проиллюстрировано на фиг. 4a, в первой части трубопровода 2 может быть установлен люк 22 для эвакуации жидкости, которая может присутствовать в трубопроводе 2. Во второй части трубопровода 2, проиллюстрированной на фиг. 4b, может быть предусмотрена аналогичная конструкция (не показана).
На фиг. 5a и 5b показана ступень, на которой трубопровод 2 на участках его первой и второй частей, соответственно, разрезается, после чего части трубопровода 8, расположенные в соответственных лотках, образованных листовыми стенками 10, 14 и нижней крышкой 12, 16, извлекаются. Любая жидкость, выходящая из трубопровода 2, может быть собрана в лотках и эвакуирована из них управляемым образом.
На фиг. 6 показано, как в месте расположения первой части трубопровода 2 в дополнение к лотку, образованному стенками 10 и нижней крышкой 12, на уровне земли 6 установлено устройство привода 30, нормально используемое для горизонтально управляемого бурения, или устройство с аналогичными функциями (а именно, приложение толкающего усилия, тягового усилия и вращательного усилия к трубе, штанге или звену трубы). В опционном варианте подающая труба 32, изготовленная с заранее определенной кривизной, соединена уплотняющей манжетой 34 с одним концом трубопровода 2, конец которого расположен в указанном лотке. Таким образом, устройство привода 30 может быть легко установлено снаружи траектории трубопровода.
С помощью устройства привода 30 через подающую трубу 32 в трубопровод 2 вводится звено трубы 36 в направлении стрелки 38 до тех пор, пока ведущий конец звена обсадной колонны 36 не расположится в лотке, образованном стенками 14 и нижней крышкой 16. В этом местоположении очистительное устройство, которое содержит, по меньшей мере, одно устройство центрирования 40, устройство закручивания 42, скребковое устройство 44 и чушку 46, соединяется с звеном трубы 36. Это соединение такое, что вызываемое устройством привода 30 вращение звена обсадной колонны 36 вокруг продольной оси вызывает дополнительно вращение устройства закручивания 42. В то же время это соединение такое, что вращение звена 36 вызовет вращение скребкового устройства 44. Что касается устройства центрирования 40 и чушки 46, их вращение возможно, но не является существенно важным. Очистительное устройство может далее включать жидкостно-струйное устройство (не показано на фиг. 6), если трубопровод будет способен выдержать силы, прикладываемые им к стенке трубопровода. Иллюстративные варианты выполнения устройства центрирования, устройства закручивания, скребкового устройства и чушек рассматриваются ниже со ссылкой на фиг. 9a и последующие чертежи.
Последовательность, в которой устройство центрирования 40, устройство закручивания 42, скребковое устройство 44, чушка 46 и жидкостно-струйное устройство соединены со звеном 36, может выбираться в соответствии с необходимостью так же, как и количество каждого из этих элементов зависит, среди прочего, от характера и размера отложений в подлежащем очистке трубопроводе 2. Например, благоприятными комбинациями порядка соединения, начиная с конца звена 36, являются следующие: (a) устройство закручивания 42, скребковое устройство 44, чушка 46, скребковое устройство 44, чушка 46; и (b) устройство закручивания 42, скребковое устройство 44, жидкостно-струйное устройство, чушка 46.
Под этим концом подающей трубы 32, который обращен к устройству привода 30, может быть размещен резервуар 48, если это потребуется требованиями окружающей обстановки и условиями загрязнения.
Как показано на фиг. 7 и 8, звено трубы 36 с соединенными с ним, по меньшей мере, одним устройством центрирования 40, устройством закручивания 42, скребковым устройством 44 и чушкой 46 протягивается устройством привода 30 в направлении стрелки 50; при этом звено трубы 36 одновременно поворачивается устройством привода 30 для поворота, по меньшей мере, одного устройства закручивания 42 и скребкового устройства 44.
При перемещении очистительного устройства через трубопровод 2 отложения, присутствующие в трубопроводе 2, освобождаются и переносятся очистительным устройством, и переносимые отложения выходят из подающей трубы 32 с тем, чтобы, возможно, попасть в резервуар 48. Для хорошего действия этого процесса в трубопровод 2 вводится промывающий или связующий агент, такой как добавка на основе полимеров, предпочтительно, биодеградируемых полимеров, например, через внутреннюю полость звена трубы 36 с выходом через отверстия, расположенные в соответствующих местах в звене трубы 36, или через жидкостно-струйное устройство. Кроме того, в трубопроводе могут присутствовать и другие жидкости, такие как вода или масло. Насос 52 прокачивает материал, удаленный из трубопровода 2, через подающую трубу 32 в резервуар-хранилище 54, откуда этот материал может быть вывезен в соответствующее место с помощью автоцистерны 56.
Рядом с лотком, образуемым стенками 10 и нижней крышкой, размещается хранилище 60 частей звена 36 трубы, а также блок управления 62 для устройства привода 30, энергоблок 64, высоконапорный насос 66, буферная емкость 68 и смесительный блок 70.
Если невозможно или нежелательно открывать трубопровод 2 на участке его второй части, очистительное устройство уже перед введением звена трубы 36 в трубопровод 2 должно быть соединено с ведущим концом звена трубы 36, после чего очистительное устройство с помощью звена трубы 36 проталкивается ко второй части трубопровода и оттуда с помощью звена трубы 36 вытягивается назад к первой части трубопровода 2.
На фиг. 9a и 9b показан альтернативный способ формирования подающей трубы. На фиг. 9a показана первая часть трубопровода 2 с частью трубы 8, в которую через устройства 82 (возможно, съемные) с отверстиями доступа с возможностью закрывания размещаются уплотнения 80 так, чтобы изолировать часть трубопровода 2, расположенную слева от уплотнений 80, от части трубопровода 2, расположенной справа от уплотнений 80. Кроме того, в части трубы 8, непосредственно примыкающей к части трубы 8, в которой установлены уплотнения 80, выполнено полуцилиндрическое отверстие примерно по половине длины окружности и по заранее определенной продольной длине. Понятно, что полуцилиндрическое отверстие может быть также образовано путем удаления цилиндрического участка части трубы 8 или участка трубопровода 2, который длиннее части трубы 8, так что два обращенных друг к другу конца трубы поддерживаются путем последующей установки полуцилиндрической соединительной детали между концами трубы. Это показано на фиг. 9a (соединительная деталь 83). Как показано на фиг. 9b, на полуцилиндрическом отверстии установлена отводная труба 85, которая является отводной трубой 85, уплотняет и закрывает отверстие. К отводной трубе 85 подсоединена подающая труба 32a, функция которой уже проиллюстрирована выше на фиг. 7 и 8 со ссылкой на подающую трубу 32, и предусмотрена секция выходной трубы 84 для эвакуации материала, выносимого очистительным элементом из трубопровода 2 в подающую трубу 32a к ее свободному концу.
Направление, в котором обращено ответвление на трубопроводе 2 и которое задается отводной трубой 85 и подающей трубой 32a, может устанавливаться, согласно необходимости, вверх, вниз, в одну сторону и в другую сторону, например, в зависимости от оптимального положения устройства привода 30 относительно трубопровода 2.
На фиг. 10 и 11 показано скребковое устройство 90 вместе с устройством центрирования 92. Скребковое устройство 90 жестко соединено со штангой 94, которая должна быть жестко скреплена через фланец 96 с звеном трубы, таким как звено 36 трубы, показанное на фиг. 7 и 8. Скребковое устройство 90 имеет несколько (в показанном варианте изобретения - пять) корпусов 98, которые расположены вокруг штанги 94 и жестко зафиксированы соответствующим образом (в показанном варианте - через радиально направленные тяги). К каждому корпусу 98 прикреплено несколько (в показанном варианте - шесть) скребковых элементов 100. Скребковые элементы 100 имеют по существу пластинчатую форму, а их свободные концы расположены в по существу радиальном направлении относительно штанги 94. Концевой участок скребковых элементов 100, наиболее удаленный от штанги 94, имеет радиальные вырезы, образующие как бы пальцы. Скребковые элементы 100 способны деформироваться и имеют упругость или могут быть жесткими и соединены с корпусом 98 так, что они способны к упругому перемещению по существу в радиальном направлении. Как показано двойной стрелкой 102, скребковое устройство 90 может воспринимать поворот в трубопроводе 2 в каждом направлении двойной стрелки 102, и скребковые элементы 100 предназначены для скоблящего действия по существу в окружном направлении вдоль внутренней стенки трубопровода 2. На практике штанга 94 будет приводиться во вращение звеном 36 трубы, при этом звено 36 трубы одновременно перемещается в своем продольном направлении через трубу. Таким образом, скребковые элементы 100 следуют на практике винтовой траекторией в трубопроводе 2.
Корпуса 98 могут иметь модульную конструкцию с тем, чтобы к скребковому устройству 90 можно было присоединить их требуемое количество. Становится ясно, однако, что вместо серии корпусов 98 возможно также использовать всего один корпус 98, на котором скребковые элементы размещены как в окружном направлении, так и в продольном направлении.
Пальцы, образованные вырезами в скребковых элементах 100, могут быть также сформированы штифтами или другим подобным образом.
На фиг. 12 показан альтернативный вариант исполнения скребкового устройства 110 со скребковыми элементами 114, которые привинчены к корпусу 112 и которые имеют вырезы на своих концах. Скребковые элементы 114 проходят под углом относительно радиально направленной плоскости, в результате чего предпочтительным направлением перемещения скребкового устройства 110 является направление, показанное стрелкой 116.
На фиг. 13 показана более детально конструкция устройства центрирования 92 согласно фиг. 10 и 11. Из корпуса 120 выходят в радиальном направлении несколько (в показанном варианте - три) кронштейнов 122. Кронштейны 122 несут на своих концах свободно смонтированные колесики 124. Корпус 120 имеет отверстие 126, в которое может быть вдвинут подшипник скольжения 128. Узел, состоящий из корпуса 120 и подшипника скольжения 128, может быть надвинут на штангу 130 и зажат между ее фланцами 132 путем надевания опорных колец 134. Штанга 130 может быть жестко соединена со штангой 94 (фиг. 10) или со звеном 36 трубы. Благодаря наличию подшипника скольжения 128 и опорных колец 134 вращение штанги 130 вокруг своей продольной оси не приводит к вращению корпуса 120. Колесики 124 расположены таким образом, что как минимум два из них контактируют с внутренней стенкой трубы, в то время как третье колесико либо отстоит от внутренней стенки, либо касается ее.
На фиг. 14 показана комбинация устройства закручивания 140 и устройства центрирования 92. Устройство закручивания 140 имеет штангу 142, которая должна быть жестко прикреплена через фланец 144 к звену трубы, такому как звено 36 трубы, изображенное на фиг. 7 и 8, или, например, к скребковому устройству 110. К штанге 142 прикреплено некоторое число (в показанном варианте - сорок восемь) радиально направленных удлиненных лопаток 146 в виде двух рядов, каждый из которых проходит спирально вокруг штанги 142. Лопатка 146 первого ряда выступает от штанги 142 в направлении, противоположном выступанию лопатки 146 второго ряда. Каждая лопатка 146 повернута вокруг своей продольной оси относительно плоскости, перпендикулярной к продольной оси штанги 142. Длина лопаток 146 такова, что расстояние между свободными концами двух лопаток, расположенных одна против другой на каждой стороне штанги 142, меньше диаметра подлежащего очистке трубопровода 2. Количество лопаток может быть выбрано согласно потребности. Вместо двух рядов спирально расположенных лопаток 146 могут также использоваться один ряд или более двух рядов согласно необходимости. Радиальные длины лопаток 146 могут различаться. Если смотреть в продольном направлении по штанге 142, соседние лопатки 146 взаимно перекрываются.
Устройство закручивания 140 при его вращении в загрязненном трубопроводе 2 обеспечивает, что загрязнения, присутствующие в трубопроводе 2, смешиваются с жидкостью, такой как промывочный агент.
На фиг. 15 показана комбинация скребка 150 и устройства центрирования 92. Скребок 150 имеет опорный корпус 152, к которому прикреплены кольца из поддающегося деформации и упругого пластика. Опорный корпус 152 смонтирован с возможностью свободного вращения на штанге 154, например, подобно тому, как устройство центрирования 92 смонтировано на штанге 130. Штанга должна быть жестко прикреплена через фланец 156 к звену трубы, такому как звено 36 трубы, изображенное на фиг. 7 и 8, или, например, к скребковому устройству 110.
На фиг. 16 показана комбинация жидкостно-струйного устройства 160, устройства центрирования 92 и скребка 150. Жидкостно-струйное устройство 160 жестко прикреплено к полой штанге 162, которая в свою очередь может быть прикреплена к звену 36 трубы. Жидкостно-струйное устройство 160 имеет корпус 164, в котором образованы, например, радиально направленные каналы 166, концы которых, обращенные в сторону от штанги 162, направлены под углом к радиальному направлению. Каналы 166 открыты в сторону сообщения с внутренней полостью полой штанги 162, которая в свою очередь открыта в сторону сообщения с внутренней полостью звена 36 трубы. Таким образом, жидкость, подаваемая через звено 36 трубы, такая как промывочный агент или другая жидкость, выходит из жидкостно-струйного устройства 160 через каналы 166 для очистки трубопровода 2.
На фиг. 17 показана комбинация скребка 170 и устройства центрирования 92. Скребок 170 имеет жесткий скребковый корпус 172, который может быть жестко скреплен со штангой 174, которая в свою очередь может быть скреплена со звеном 36 трубы.
На фиг. 18 и 19 показана чушка 180 в первом, так называемом "сложенном" положении, и втором, так называемом "раскрытом" положении, соответственно, в комбинации с жидкостно-струйным устройством 182. Чушка 180 имеет штангу 184, на которой между первым фланцем 188 и вторым фланцем 190 смонтирована втулка 186 с цилиндрической наружной поверхностью. Втулка 186 имеет утолщенную часть 186a. Вдоль втулки 186 может продвигаться кольцо 192 между положением, в котором один торец кольца 192 прилегает к фланцу 188 (фиг. 18), и положением, в котором противоположный торец кольца 192 прилегает к утолщенной части 186a втулки 186 (фиг. 19). К кольцу 192 прикреплено несколько (в показанном примере - три) рычагов 194, из которых на фиг. 18 и 19 видны только два. Каждый рычаг 194 поддерживает у своего свободного конца зубчатое колесо 196, которое смонтировано со способностью свободного вращения на оси 198. Кроме того, каждый рычаг 194 снабжен собачкой 200, которая шарнирно поворачивается вокруг оси 202, и (не описываемым здесь образом, например, посредством пружинного элемента) прижимается к внешней поверхности зубчатого колеса 196. Собачка 200 обеспечивает, что зубчатое колесо 196 может поворачиваться только в одном направлении вращения 201 и блокируется в противоположном направлении вращения. Вокруг втулки 186 установлено второе кольцо 204, которое имеет на себе некоторое число радиальных выступаний 206 с осями 208, относительно которых скребковые элементы 210 могут шарнирно поворачиваться между положением, представленным на фиг. 18, и положением, представленным на фиг. 19. Каждый скребковый элемент 210 имеет скребок 212, который зажат между двумя опорными деталями 214. Скребок 212 может быть изготовлен из деформируемого и (или) упругого материала. Каждый скребковый элемент 210 шарнирно соединен на одном конце с рычагом 216, который на противоположном конце шарнирно связан с кольцом 192. На фланце 190 сидит кольцо 218.
Чушка 180, показанная в сложенном положении на фиг. 18, может быть введена в трубопровод 2 в направлении стрелки 220. Вследствие этого зубчатые колеса 196 могут вступать в контакт с внутренней стенкой трубопровода 2, после чего они поворачиваются в направлении стрелки 201. В результате сил, которые действуют через зубчатые колеса 196 и рычаги 194 на кольцо 192 в направлении, противоположном стрелке 220, поддерживается раскрытое положение чушки 180. Скребковые элементы 210 не вступают в контакт с внутренней стенкой трубопровода 2.
При реверсировании направления перемещения (т.е. против направления стрелки 220) чушки 180 в трубопроводе 2, например, в конце заглушенной части трубопровода 2 или в случае забивания или другой преграды в трубопроводе 2, вращение зубчатых колес в направлении, противоположном стрелке 201, блокируется. При этом трение между внутренней стенкой трубопровода и зубчатыми колесами 196 сильно возрастает, перемещая кольцо 192 по втулке 186 к ее утолщенной части 186a. Вследствие этого скребковые элементы 210 разворачиваются наружу. Это раскрытое положение чушки 180 показано на фиг. 19. Раскрытое положение чушки 180 поддерживается под действием сил, которые при продолжении перемещения чушки 180 в трубопроводе 2 против направления стрелки 220 прикладываются через зубчатые колеса 196 и рычаги 194 к кольцу 192 в направлении стрелки 220. Скребковые элементы 210 могут вступать в контакт с внутренней стенкой трубопровода 2.
Складывание и раскрытие скребковых элементов 210, определяемое конструкцией чушки 180, относительно противоположных направлений перемещения чушки 180 в трубопроводе 2, может быть использовано, когда чушка 180 успешно выдвигается из отверстия трубопровода в сложенном положении в направлении стрелки 220 через часть трубопровода с помощью устройства привода посредством звена трубы и после достижения определенной точки в трубопроводе вытягивается назад к отверстию трубопровода в раскрытом положении с помощью устройства привода на звене трубы. Чушка 180 прикреплена к звену трубы так, что чушка 180 не поворачивается при вращении звена трубы.
Жидкостно-струйное устройство 182 может запитываться жидкостью из центральной полой штанги 230, при этом жидкость проходит через каналы 232 и распределительное кольцо 234 в сопла 236.
Вышеописанное относилось к очистке подземной трубы, которая была навсегда выведена из эксплуатации. Однако способ и система, соответствующие настоящему изобретению, могут применяться только по отношению к трубе, которая была изъята из употребления только для цели очистки с последующим возвращением в эксплуатацию. В то же время изобретение не ограничено применением для подземных труб; наземные трубы, трубы, расположенные в толще воды, или трубы, расположенные на водном дне, могут также очищаться согласно вышеописанному изобретению.
Отмечается далее, что, когда очистительное устройство протягивается через трубу, вместо звена трубы или в качестве дополнения к звену трубы может использоваться также непрерывная трубная деталь, которая поставляется с требуемой длиной на барабане, а также тонкостенное звено (“змеевик”). Эта непрерывная труба сама по себе может быть проведена через отверстие доступа, подобное описанному выше, на большое расстояние по очищаемой трубе, может быть соединена на участке второго отверстия трубы с очистительным устройством и может быть вытянута назад к отверстию доступа. Для такого применения термин "звено трубы" в данном описании должен также пониматься как включающий непрерывную трубу. По причине требуемой от нее гибкости непрерывная труба менее пригодна для проталкивания очистительного устройства через трубу на большое расстояние.
Следует далее понимать, что описанные варианты выполнения представляют собой лишь примеры изобретения, которые могут быть реализованы и в других вариантах. Специфические конструктивные и функциональные характеристики, представленные в настоящем описании, не должны, следовательно, рассматриваться как ограничительные, а исключительно как основа для предоставления квалифицированному специалисту в этой области достаточного объема информации для реализации настоящего изобретения. Термины и фразы, которые использовались в этом описании, не подразумеваются как ограничительные, а служат для понятного описания изобретения.
Неопределенный артикль ("a/an"), используемый в описании на английском языке, обозначает как единственное, так и множественное число. Термин "некоторое число", используемый в этом описании, определяется как две или более двух позиций. Термин "состоящий" и (или) "имеющий", который используется в данном описании, не исключает наличия других, неназванных деталей (т.е. не является ограничительным). Термин "соединенный", используемый в описании, означает соединенный, но не обязательно прямым образом.
1. Способ очистки трубопровода, включающий:
присоединение очистительного устройства на одном конце трубы или звена трубы;
перемещение звена трубы в трубопроводе в первом направлении от первого отверстия трубопровода к участку, расположенному на некотором расстоянии от него, так что труба или звено трубы, по меньшей мере, проходит от первого отверстия трубопровода до указанного участка, конец которого расположен на этом участке; и
перемещение трубы или звена трубы в трубопроводе во втором направлении, противоположном первому направлению, когда очистительное устройство перемещается от указанного участка к первому отверстию трубопровода, при этом
труба или звено трубы, по меньшей мере, в течение части своего перемещения во втором направлении поворачивается на, по меньшей мере, часть оборота очистительного устройства вокруг продольной оси очищаемого трубопровода.
2. Способ по п.1, при котором труба или звено трубы приводится устройством привода, которое способно толкать, тянуть и поворачивать трубу или звено трубы.
3. Способ по п.2, при котором устройство привода размещают вблизи первого отверстия трубопровода.
4. Способ по любому из пп.1-3, при котором очистительное устройство включает, по меньшей мере, одно скребковое устройство.
5. Способ по п.4, при котором скребковое устройство включает несколько скребковых элементов, которые предназначены для выполнения скребкового действия на пути, перпендикулярном продольной оси трубопровода вдоль внутренней стенки трубопровода.
6. Способ по п.5, при котором скребковые элементы - упругодеформируемые.
7. Способ по п.1, при котором очистительное устройство дополнительно включает, по меньшей мере, одно устройство закручивания.
8. Способ по п.7, при котором устройство закручивания имеет несколько спирально расположенных лопаток, направленных радиально относительно центральной оси.
9. Способ по п.8, при котором каждая лопатка имеет свободный конец, обращенный в сторону от центральной оси, и каждая лопатка имеет такую длину, что свободный конец ее перемещается на расстоянии от стенки трубопровода.
10. Способ по п.1, при котором очистительное устройство дополнительно включает, по меньшей мере, одну чушку.
11. Способ по п.1, при котором очистительное устройство дополнительно включает, по меньшей мере, одно жидкостно-струйное устройство.
12. Способ по п.1, при котором очистительное устройство смонтировано относительно трубы посредством, по меньшей мере, одного устройства центрирования.
13. Способ по п.1, при котором во время очистки промывающий и (или) связующий агент добавляют в трубу через канал в трубе или звене трубы.
14. Способ по п.13, при котором промывающий и (или) связующий агент основан на полимерах.
15. Способ очистки трубопровода, включающий:
перемещение трубы или звена трубы в трубопроводе в первом направлении от первого отверстия трубопровода ко второму отверстию трубопровода, расположенному на некотором расстоянии от него, так что труба или звено трубы, по меньшей мере, проходит от первого отверстия трубопровода до второго отверстия трубопровода,
соединение очистительного устройства с трубой или звеном трубы на втором отверстии трубопровода и
перемещение трубы или звена трубы в трубопроводе во втором направлении, противоположном первому направлению, когда очистительное устройство перемещается от второго отверстия трубопровода к первому отверстию трубопровода, при этом
труба или звено трубы, по меньшей мере, в течение части своего перемещения во втором направлении поворачивается на, по меньшей мере, часть оборота очистительного устройства вокруг продольной оси трубопровода.
16. Способ по п.15, при котором труба или звено трубы приводится устройством привода, которое способно толкать, тянуть и поворачивать трубу или звено трубы.
17. Способ по п.16, при котором устройство привода размещают вблизи первого отверстия трубопровода.
18. Способ по любому из пп.15-17, при котором очистительное устройство включает, по меньшей мере, одно скребковое устройство.
19. Способ по п.18, при котором скребковое устройство включает несколько скребковых элементов, которые предназначены для выполнения скребкового действия на пути, перпендикулярном продольной оси трубопровода вдоль внутренней стенки трубопровода.
20. Способ по п.19, при котором скребковые элементы - упругодеформируемые.
21. Способ по п.15, при котором очистительное устройство дополнительно включает, по меньшей мере, одно устройство закручивания.
22. Способ по п.21, при котором устройство закручивания имеет несколько спирально расположенных лопаток, направленных радиально относительно центральной оси.
23. Способ по п.22, при котором каждая лопатка имеет свободный конец, обращенный в сторону от центральной оси, и каждая лопатка имеет такую длину, что свободный конец ее перемещается на расстоянии от стенки трубопровода.
24. Способ по п.15, при котором очистительное устройство дополнительно включает, по меньшей мере, одну чушку.
25. Способ по п.15, при котором очистительное устройство дополнительно включает, по меньшей мере, одно жидкостно-струйное устройство.
26. Способ по п.15, при котором очистительное устройство смонтировано относительно трубы посредством, по меньшей мере, одного устройства центрирования.
27. Способ по п.15, при котором во время очистки промывающий и (или) связующий агент добавляют в трубу через канал в трубе или звене трубы.
28. Способ по п.27, при котором промывающий и (или) связующий агент основан на полимерах.
29. Система для осуществления способа по одному из предшествующих пунктов для очистки трубы, включающая:
трубу или звено трубы,
устройство привода, которое способно толкать, тянуть и поворачивать трубу или звено трубы, и
очистительное устройство, которое соединено с частью трубы или звена трубы, обращенной в сторону от устройства привода, и, по меньшей мере, часть которого поворачивается трубой или звеном трубы для очистки трубопровода.
30. Система по п.29, включающая подающую трубу для проводки трубы или звена трубы и очистительное устройство между устройством привода и первым отверстием трубопровода.
