Длинномерный трубопровод, способ устранения в нем пробки и способ транспортировки по нему материала

Группа изобретений относится к трубопроводному транспорту. Длинномерный трубопровод содержит внешнюю трубу, эластичную внутреннюю трубу и межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой. Для ввода текучей среды в межтрубное пространство внешняя труба имеет вводные устройства, которые сообщаются с устройством подачи текучей среды. Текучая среда вводится в межтрубное пространство в пульсирующем режиме. Это позволяет устранять пробки и закупорки, возникающие в местах, расположенных на значительном расстоянии от доступного конца трубопровода при транспортировке жидкого, полужидкого, пастообразного или твердого материала, например нефти, по внутренней трубе. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к длинномерному трубопроводу, содержащему внешнюю трубу, эластичную внутреннюю трубу и межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой, а также устройство для подачи текучей среды, предназначенное для ввода текучей среды в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой. Изобретение, кроме того, относится к способу удаления пробок в таком длинномерном трубопроводе и способу транспортировки жидкого, полужидкого, пастообразного или твердого материала через внутреннюю трубу такого длинномерного трубопровода.

Трубопроводы широко используют для транспортировки нефти, газа, воды и т.д. Трубопроводы могут использоваться как в прибрежной, так и в морской зонах. Обычно эти трубопроводы представляют собой однослойные трубы, выполненные из металла, например стали, меди, свинца и т.д. Для транспортировки нефти и газа обычно используют стальные трубопроводы. В случае же гибких трубопроводов часто используют многослойный трубопровод, содержащий гибкую полимерную трубу, охваченную несколькими слоями спирально намотанных металлических конструкций.

Закупорки трубопроводов, в особенности подводных трубопроводов и трубопроводов в районах с холодным климатом, могут стать причиной значительного ущерба в виде простоя производства. Причиной закупоривания, как правило, является образование твердого парафина или гидратов, в результате которого в нефти может происходить гелеобразование. Это случается особенно часто в случае прерывания потока в трубопроводе с последующим охлаждением нефти. Очень часто бывает трудно и даже невозможно устранить такие закупорки традиционными способами, в особенности когда место пробки расположено на значительном расстоянии от доступного конца трубопровода. Часто оказывается необходимым повышать давление выше пределов технических условий трубопровода, что является нежелательным.

В US 3780751 описан способ восстановления потока в закупоренном трубопроводе путем ввода текучей среды в нескольких точках трубопровода.

В US 6122791 описан извлекаемый скребок для чистки трубопроводов и устранения пробок.

В WO 99/25495 предложен скребок для чистки труб с буксирным тросом.

В US 6939082 описано подвижное устройство, которое перемещается по подводному трубопроводу, в процессе чего это подвижное устройство подает горячую морскую воду, которая циркулирует по внешней поверхности трубопровода для плавления гидратов и/или парафиновых отложений.

Основной целью изобретения является создание трубопровода, в котором имеются специальные средства для обеспечения возможности легкого устранения пробок. Устройство включает в себя внешнюю трубу с эластичной внутренней трубой, преимущественно свободно скользящей эластичной внутренней трубой. С помощью пульсации какой-либо текучей среды в межтрубном пространстве между внешней и внутренней трубой создается определенное движение в закупоривающей структуре, которое приводит к разблокированию трубопровода. Другой целью является способ устранения пробок в трубопроводах с использованием описанного выше трубопровода. Описанный трубопровод позволяет устранять пробки в трубопроводах даже тогда, когда пробка находится далеко от одного или обоих концов трубопровода. Еще одной целью является способ транспортировки по описанному выше трубопроводу жидкого, полужидкого, пастообразного или твердого материала.

Таким образом, настоящее изобретение относится к длинномерному трубопроводу длиной по меньшей мере 100 м, содержащему внешнюю трубу, эластичную внутреннюю трубу и межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой, при этом он снабжен по меньшей мере одним устройством для подачи текучей среды в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой, при этом внешняя труба снабжена по меньшей мере одним вводным устройством, сообщающимся с устройством для подачи текучей среды.

Используя настоящее изобретение, можно устранять в трубопроводах пробки, в частности гелеобразные пробки. Этот способ можно применять довольно оперативно, намного быстрее, чем очистительные скребки или подводные передвижные средства.

В технике известны двухслойные трубопроводы. Однако эти двухслойные трубопроводы существенно отличаются от длинномерного трубопровода, в соответствии с настоящим изобретением.

Двухслойные трубопроводы используются в промышленности, например в случае транспорта вредных химических веществ. Например, в US 4,915,121 описана система труб, включающая внешний трубопровод, внутренний трубопровод, пространство между двумя трубопроводами и распорочную систему. В случае утечки из внутреннего трубопровода вытекшие химические вещества окажутся уловленными внешним трубопроводом. Вытекшие химические вещества могут удаляться с помощью продувочного газа.

В WO 00/77587 описана базовая труба, содержащая облицовочную систему и межтрубное пространство между ними для циркуляции между ними текучей среды. Нежелательные текучие среды могут удаляться с помощью циркуляции через межтрубное пространство вытесняющей текучей среды.

В ЕР 465252 описан трубопровод для сжатого газа и/или криогенного газа, содержащий в себе газонепроницаемый синтетический полимер, охваченный конструкционным компонентом, обеспечивающим структурную целостность.

В настоящем изобретении используется относительно негибкая внешняя труба. Результатом быстрого ввода текучей среды является пульсирующее течение через межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой. Перемещение текучей среды между двумя трубами можно описать как волновое движение. В этом случае с целью устранения пробки можно также создавать несколько быстро следующих один за другим импульсов.

Длинномерный трубопровод согласно настоящему изобретению преимущественно имеет множество вводных устройств для ввода текучей среды в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой, при этом вводные устройства сообщаются с одним или более общими устройствами для подачи текучей среды или же каждое вводное устройство сообщается с отдельным устройством для подачи текучей среды.

В случае использования множества вводных устройств последние равномерно отстоят одно от другого в направлении длины длинномерного трубопровода.

По меньшей мере одно устройство для подачи текучей среды снабжено механизмом для пульсации текучей среды в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой.

В межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой может уже присутствовать текучая среда, например в виде какого-либо накопителя текучей среды.

Согласно настоящему изобретению удобно использование относительно негибкой внешней трубы, предпочтительно металлической трубы, в частности стальной.

Эластичная внутренняя труба преимущественно выполнена из эластичного органического полимера, или предпочтительно полиэтилена, или поливинилхлорида, или полипропилена, или полиуретана.

Внутренний диаметр внешней трубы преимущественно составляет от 15 до 120 см, предпочтительно от 25 до 65 см.

Длинномерный трубопровод согласно настоящему изобретению имеет длину преимущественно от 100 м до 200 км, как правило, от 1 до 20 км.

Длинномерный трубопровод преимущественно оборудован расположенным у его начальной точки или вблизи нее пневматическим устройством для создания пульсации давления в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой в направлении длины длинномерного трубопровода.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения длинномерный трубопровод оборудован механизмом для снижения давления во внутренней трубе.

Внешняя труба с внутренней стороны длинномерного трубопровода согласно настоящему изобретению преимущественно имеет ряд кольцевых выступов, которые равномерно отстоят один от другого в направлении ее длины.

Внутренняя труба обсуждаемого длинномерного трубопровода преимущественно профилирована в направлении длины.

Внешняя труба и внутренняя труба могут совместно образовывать фланцевое соединение. Такой вариант осуществления показан на фиг.2. В этом случае вводное устройство для подачи текучей среды в межтрубное пространство может быть частью направленной вверх части внутренней трубы, которая вместе с направленной вверх частью внешней трубы образует фланцевое соединение. В альтернативном случае вводное устройство сообщается с каналом, который образован в направленной вверх части внутренней трубы и который выходит в межтрубное пространство. В другом варианте осуществления вводное устройство может быть частью направленной вверх части внешней трубы, которая вместе с направленной вверх частью внутренней трубы образует фланцевое соединение. В альтернативном случае вводное устройство сообщается с каналом, который был образован в направленной вверх части внешней трубы и который выходит в межтрубное пространство. Предпочтительно, чтобы вводное устройство сообщалось с каналом, образованным в направленной вверх части внутренней трубы и, таким образом, выходящим в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой.

В настоящем изобретении предлагается также способ устранения пробки во внутренней трубе длинномерного трубопровода, в котором в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой посредством вводного устройства вводится текучая среда, после чего текучая среда транспортируется в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой в направлении длины длинномерного трубопровода.

В настоящем изобретении, кроме того, предлагается способ транспортировки жидкого, или полужидкого, или пастообразного или твердого материала по длинномерному трубопроводу согласно настоящему изобретению, в котором текучая среда вводится в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой длинномерного трубопровода посредством вводного устройства, после чего текучая среда транспортируется в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой в направлении длины длинномерного трубопровода, позволяя находящемуся во внутренней трубе материалу транспортироваться через внутреннюю трубу в направлении длины длинномерного трубопровода.

Используемую согласно настоящему изобретению текучую среду преимущественно выбирают из группы, состоящей из азота, воздуха, диоксида углерода, нефти, спирта, воды и гидравлической жидкости.

Текучую среду вводят в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой преимущественно под давлением, которое выше давления, применяемого внутри внутренней трубы.

Давление, под которым текучую среду вводят в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой, преимущественно на 1-6 бар выше давления, применяемого внутри внутренней трубы.

Применяемое во внутренней трубе давление может составлять от 5 до 500 бар.

Текучая среда вводится в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой преимущественно в пульсирующем режиме.

Промежуток времени между импульсами может меняться в широких пределах. Приемлем промежуток времени между импульсами в пределах от 1 до 600 с, хотя возможны и отрезки времени большие 600 с и меньшие 1 с.

С помощью пневматического устройства в начале трубопровода или вблизи него в направлении его длины преимущественно создается пульсация давления в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой. В этом случае приемлемый промежуток времени между импульсами давления может составлять от 1 до 600 с.

Разницу между давлением в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой и давлением во внутренней трубе устанавливают путем снижения создаваемого во внутренней трубе давления.

Как уже отмечалось выше, до осуществления какого-либо из заявленных способов в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой может уже находиться текучая среда, например в виде какого-либо накопителя текучей среды.

Жидкий, или полужидкий, или пастообразный, или твердый материал, который согласно настоящему изобретению может транспортироваться по заявленному длинномерному трубопроводу, преимущественно включает в себя биотопливо, или многофазную газожидкостную смесь, или суспензию, или эмульсию, или выпавший в осадок твердый материал, такой как гидрат, или твердый парафин, или асфальтен, или продукт фильтрации тяжелых нефтей, или нафтенат, или песок.

На фигурах 1A-1D схематически показан способ устранения пробки во внутренней трубе длинномерного трубопровода согласно настоящему изобретению. Текучая среда 1, содержащая какие-либо газ и жидкость, транспортируется через длинномерный трубопровод 2. Длинномерный трубопровод 2 включает в себя внешнюю трубу 3 и внутреннюю трубу 4, которая установлена во внешней трубе 3 по скользящей посадке. Во внутренней трубе 4 пробка 5 прерывает транспорт текучей среды 1. Длинномерный трубопровод 2 имеет вводное устройство 6, которое сообщается с устройством 7 для подачи текучей среды. Через вводное устройство 6 текучая среда 9 поступает из устройства 7 для подачи текучей среды в межтрубное пространство (не показано) между внешней трубой 3 и внутренней трубой 4. В результате этого внутренняя труба сжимается по окружности. Как следует из фигур 1A-1D, сжатая часть 8 внутренней трубы 4 и текучая среда 9 внутренней трубы 4 перемещаются под действием потока текучей среды 1 в направлении к пробке 5 до тех пор, пока не достигнут ее, после чего пробка 5 удаляется из внутренней трубы 4 в направлении потока текучей среды 1.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения, как показано на фиг.2, направленная вверх часть внешней трубы 3 и направленная вверх часть внутренней трубы 4 образуют выступ 10. Вводное устройство 6 сообщается с каналом 11, выполненным в направленной вверх части внутренней трубы 4, в результате чего канал 11 выходит в межтрубное пространство, которое расположено между внешней трубой 3 и внутренней трубой 4. С помощью этого устройства согласно настоящему изобретению в межтрубное пространство 12 может вводиться какая-либо текучая среда.

1. Длинномерный трубопровод длиной по меньшей мере 100 м, содержащий
- внешнюю трубу,
- эластичную внутреннюю трубу,
- и межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой,
характеризующийся тем, что
- трубопровод снабжен по меньшей мере одним устройством для подачи текучей среды,
- внешняя труба снабжена по меньшей мере одним вводным устройством для подачи текучей среды в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой, которое сообщается с устройством для подачи текучей среды.

2. Длинномерный трубопровод по п.1, характеризующийся тем, что внешняя труба снабжена несколькими вводными устройствами для ввода текучей среды в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой, которые сообщены с одним или несколькими общими устройствами для подачи текучей среды или каждое вводное устройство сообщено с отдельным устройством для подачи текучей среды.

3. Длинномерный трубопровод по п.1, характеризующийся тем, что одно или несколько устройств для подачи текучей среды снабжены механизмом для пульсации текучей среды в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой.

4. Длинномерный трубопровод по п.1, характеризующийся тем, что внешняя труба выполнена из металла, преимущественно из стали, и/или внутренняя труба выполнена из эластичного органического полимера, предпочтительно полиэтилена, или поливинилхлорида, или полипропилена, или полиуретана.

5. Длинномерный трубопровод по п.1, характеризующийся тем, что внутренний диаметр внешней трубы составляет от 15 до 120 см, предпочтительно от 25 до 65 см, причем трубопровод имеет длину от 100 м до 200 км, как правило, от 1 до 20 км.

6. Длинномерный трубопровод по п.1, характеризующийся тем, что внешняя труба с внутренней стороны имеет ряд кольцевых выступов, которые равномерно отстоят один от другого в направлении ее длины.

7. Длинномерный трубопровод по п.1, характеризующийся тем, что внутренняя труба профилирована в направлении ее длины.

8. Способ устранения пробки в длинномерном трубопроводе по п.1, характеризующийся тем, что в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой посредством вводного устройства вводят текучую среду, после чего текучую среду транспортируют в межтрубном пространстве между внешней и внутренней трубой в направлении длины длинномерного трубопровода, причем указанная текучая среда преимущественно выбирается из группы, состоящей из азота, воздуха, диоксида углерода, нефти, спирта, воды и гидравлической жидкости.

9. Способ по п.8, характеризующийся тем, что текучую среду вводят в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой под давлением, которое выше давления внутри внутренней трубы преимущественно на 1-6 бар.

10. Способ по п.8, характеризующийся тем, что текучую среду вводят в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой в пульсирующем режиме с промежутком между импульсами преимущественно от 1 до 600 с.

11. Способ транспортировки жидкого, или полужидкого, или пастообразного, или твердого материала по длинномерному трубопроводу по п.1, характеризующийся тем, что текучую среду вводят в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой длинномерного трубопровода посредством вводного устройства, после чего текучую среду транспортируют в межтрубном пространстве между внешней трубой и внутренней трубой в направлении длины длинномерного трубопровода, обеспечивая транспортировку находящегося во внутренней трубе материала в направлении длины длинномерного трубопровода, причем указанная текучая среда преимущественно выбирается из группы, состоящей из азота, воздуха, диоксида углерода, нефти, спирта, воды и гидравлической жидкости.

12. Способ по п.11, характеризующийся тем, что текучую среду вводят в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой под давлением, которое выше давления внутри внутренней трубы преимущественно на 1-6 бар.

13. Способ по п.11, характеризующийся тем, что текучую среду вводят в межтрубное пространство между внешней трубой и внутренней трубой в пульсирующем режиме с промежутком между импульсами преимущественно от 1 до 600 с.

14. Способ по п.11, характеризующийся тем, что жидкий, или полужидкий, или пастообразный, или твердый материал включает в себя биотопливо, или многофазную газожидкостную смесь, или суспензию, или эмульсию, или выпавший в осадок твердый материал, такой как гидрат, или твердый парафин, или асфальтен, или продукт фильтрации тяжелых нефтей, или нафтенат, или песок.