BR112019023365B1

BR112019023365B1 - Sistema de lançamento de pistão raspador por impulso a jato direcionado e método de seu uso

Info

Publication number: BR112019023365B1
Application number: BR112019023365-2A
Authority: BR
Inventors: Roger L. Poe; Woody Smith; David Turner
Original assignee: Tdw Delaware, Inc
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2024-03-05
Also published as: EP3615858B1; AU2018322381B2; WO2019040870A1; AU2018322381A1; JP7044865B2; US10801658B2; CA3063764A1; US11536414B2; RU2020107798A; BR112019023365A2; US20190063663A1; US20210172558A1; JP2020531752A; EP3615858A1

Abstract

um arremessador de pistão raspador (10) desta divulgação pode incluir um ou mais injetores ou bicos (81) localizados ao longo de uma parede lateral (12) do cano (11) e orientados para dispensar um jato de fluido em direção a um lado traseiro (75) de um membro vertical (71) de um pistão raspador ou uma ferramenta. o bico (81) pode ser parte de um conjunto que inclui um tubo que se estende longitudinalmente (87) tendo um flange de perfil plano (89) na extremidade de entrada (99), um flange de perfil curvo (91) na extremidade do bico, e uma flexão (105) entre as duas extremidades. quando o conjunto é instalado em uma abertura na parede lateral de um arremessador de pistão raspador, o bico (81) dispensa um jato de fluido em direção ao lado traseiro (75) de um membro vertical (71) do pistão raspador. um trajeto de vazamento (111) pode ser provido através de flanges ou formado entre a abertura da parede lateral e uma periferia do flange de perfil curvo (91). forças de lançamento maiores que 10 a 15 vezes as de um lançador convencional podem ser alcançadas.

Description

FUNDAMENTOS

[001] Esta divulgação refere-se a arremessadores ou lançadores de pistão raspador usados para lançar um pistão raspador de tubulação ou uma ferramenta de diagnóstico em um sistema de tubulação. A finalidade principal de um lançador de pistão raspador é lançar o pistão raspador ou a ferramenta no sistema de tubulação sem interrupção do fluxo de fluido através desse sistema.

[002] Os sistemas de lançamento (e recebimento) de pistão raspador variam de um para outro, dependendo da finalidade e do produto específicos. Essas variações incluem coisas como colocação de válvulas, mecanismos automatizados, comprimento do tubo ou cano de lançamento, tipo de porta de fechamento, e os meios para mover um pistão raspador para a área de seção transversal reduzida do cano (por exemplo, gravidade, parafusos). Independentemente dessas variações, todos os lançadores e receptores incluem o cano, que contém um ou mais de pistões raspadores ou ferramentas, e uma grande conexão de ramificação que conecta o cano ao sistema de tubulação. Quando estiver pronto para lançar um pistão raspador no sistema de tubulação, uma seção em T desvia o fluxo de fluido da tubulação para o final do cano, atrás de um ou mais dos pistões raspadores posicionados no cano. A gravidade e a pressão dinâmica são usadas para mover um pistão raspador para a posição de lançamento e para lançar o pistão raspador. Em algumas condições, essas propriedades mecânicas e de fluido são insuficientes para o lançamento e é necessária intervenção manual.

[003] Os lançadores não são projetados como um dispositivo de fluidos eficiente, nem são projetados para que uma força máxima seja aplicada onde possa ser mais eficaz lançar um pistão raspador. Em vez disso, o fluido entra no cano como um jato de fluido perpendicular à parede do cano. O momento linear do jato cruza de um lado do cano para o outro, diminuindo a maior parte do momento linear e diminuindo sua pressão dinâmica à pressão do cano sem fazer nenhum trabalho imediato.

[004] Adicionalmente, o fluxo de fluido é tipicamente a uma velocidade relativamente baixa devido ao grande diâmetro da ramificação ou da ponta do tubo que entra no cano. Por exemplo, a linha de pressurização tem tipicamente cerca de um terço do diâmetro da linha principal (por exemplo, um pressurizador de 12 polegadas [30,48 cm] principal e 4 polegadas [10,16 cm] pressurizador). Normalmente, as unidades de lançamento da técnica anterior não permitem fluxos de fluido acima de cerca de 2,23 metros por segundo (m/s) e, no máximo, em ocasiões muito raras, 9,14 m/s, onde o fluxo do produto da tubulação é em uma faixa para suportar essas velocidades. As velocidades nessa faixa criam pressões de estagnação de cerca de 0,3 polegadas (0,762 cm) de coluna de água ou 0,01 psig (cerca de 0,07 kPa man.). Aplicado na parte traseira de um elemento de raspagem com pistão tendo uma área de 100 polegadas quadradas (645,2 cm2), uma força de aproximadamente 1 lbf. (4,45 N) é criada.

[005] Sob algumas condições, impedimentos ao lançamento - tais como, metais oxidados e areia, detritos, gelo e parafina - podem resistir ou impedir o movimento do pistão raspador. Se o pistão raspador não se mover rapidamente para a posição de lançamento, a pressão necessária não se acumula atrás do pistão raspador e o pistão raspador não pode ser lançado subsequentemente no sistema de tubulação.

[006] Em muitos casos, o lançador conterá vários de pistões raspadores ou ferramentas aguardando lançamento. Alguns meios mecânicos, tais como, pinos ativados hidraulicamente, devem ser empregados para garantir que todos os pistões raspadores não sejam lançados de uma só vez. O custo para conter e controlar esses pistões raspadores é significativo para suportar os cilindros hidráulicos necessários, locais de soldagem adicionados no cano, acessórios para cilindros hidráulicos, unidades de energia hidráulica para alimentar os cilindros, e controles específicos para os componentes hidráulicos para controlar qual pistão raspador é lançado.

SUMÁRIO

[007] Formas de realização de um sistema e um método de lançamento de pistão raspador por impulso a jato direcionado desta divulgação movem um pistão raspador ou uma ferramenta para a posição de lançamento sem a necessidade de dispositivos de assistência mecânica ou estruturas inclinadas. Em formas de realização, pelo menos um bico pode ser arranjado ao longo de uma parede interna de um arremessador de pistão raspador em um ângulo não normal ou oblíquo menor que 90° em relação à horizontal e dimensionado para dispensar um jato de fluido em uma direção a jusante a uma velocidade maior que a de um fluxo principal de produto de tubulação em comunicação fluida com o conjunto do bico do arremessador de pistão raspador. Uma porção de um fluxo principal do produto da tubulação pode ser direcionada para o bico, o que, por sua vez, provê uma força de impulso na parte traseira de uma superfície de trabalho do pistão raspador em uma direção de lançamento. Um sistema de controle pode ser usado incluindo mídia legível por computador que executa um algoritmo para abrir e fechar válvulas apropriadas em comunicação fluida com o pelo menos um bico e uma tubulação principal para facilitar o lançamento do pistão raspador e reportar o lançamento.

[008] O sistema e o método provêm uma abordagem mais simples e sem problemas para o lançamento de um pistão raspador ou uma ferramenta de diagnóstico em um sistema de tubulação do que os sistemas de lançamento da técnica anterior. Em vez de dispensar um jato de fluido de baixa velocidade que atravessa de um lado do cano para o outro antes de realizar qualquer trabalho imediato, o sistema aplica um jato de fluido de alta velocidade (sônico em alguns casos) direcionado a uma superfície de trabalho do pistão raspador, tal como um membro vertical semelhante a um elemento de uretano (disco ou copo). Essa abordagem provê uma execução mais confiável de uma sequência de lançamentos predeterminada e pode eliminar a necessidade de meios mecânicos para impedir o lançamento prematuro. Forças de lançamento de mais de 10 a 15 vezes as de um lançador convencional podem ser alcançadas.

[009] O sistema de inicialização pode ser implementado no estágio de fabricação de um novo lançador ou adaptado para um lançador existente. O sistema de lançamento também pode ser aplicado a um receptor para permitir que o receptor funcione como um lançador quando as capacidades bidirecionais são avaliadas. Em algumas formas de realização, uma válvula borboleta com orifícios à frente da seção em T pode ser usada para desviar o fluxo de fluido da tubulação da linha principal e ajudar a controlar ou modular esse fluxo para o sistema de lançamento.

[0010] Nas formas de realização, o sistema de lançamento aplica uma força com base em impulso ou momento linear ao pistão raspador na forma de um jato de fluido concentrado de alta velocidade. O jato pode ser o fluido do produto de tubulação (fluido de transmissão), um fluido secundário compatível com o fluido de transmissão, ou alguma combinação de fluidos de transmissão e secundários, que pode ser usado. O envelope do jato pode arrastar o fluido secundário, bem como sólidos e sedimentos.

[0011] O jato, que é descarregado de um injetor ou bico, pode ser direcionado a um elemento principal de uretano (disco ou copo) do pistão raspador, um elemento posterior de uretano, ou um elemento de uretano localizado entre os discos ou copos na frente e atrás. Por exemplo, quando direcionada em uma parte traseira do elemento de uretano dianteiro, a força de impulso provida pelo jato supera o atrito estático e, uma vez que o pistão raspador inicia o movimento, supera o atrito dinâmico e acelera o pistão raspador quando elementos de uretano subsequentes ou outros membros verticais são atingidos pelo jato.

[0012] Cada injetor ou bico pode ser colocado em qualquer posição do relógio desejável sobre o cano e direcionado a jusante. Independentemente da posição do relógio, o bico pode ser orientado em um ângulo oblíquo em relação a um eixo longitudinal central do cano ou em um ângulo reto em relação ao eixo longitudinal central. Em algumas formas de realização, o bico está localizado de modo que o jato seja direcionado para baixo ou para uma parte traseira do pistão raspador. Em outras formas de realização, dois ou mais bicos são usados dentro de uma área de lançamento eficaz para um pistão raspador.

[0013] Uma série de injetores ou bicos pode ser arranjada ao longo do cano para adicionar força adicional ou de modo que dois ou mais pistões raspadores possam ser sequencialmente lançados do cano de acordo com uma sequência de tempo predeterminada. Em algumas formas de realização, devido ao espaçamento entre os dois ou mais pistões raspadores, não são necessários meios mecânicos para manter cada pistão raspador na posição e impedir um lançamento prematuro. Em outras formas de realização, bicos adicionais podem ser orientados em uma direção a montante para prover uma força que impede o movimento para a frente quando um pistão raspador a jusante está sendo lançado. Em ainda outras formas de realização, o sistema de lançamento pode incluir um dispositivo do tipo parafuso que move o pistão raspador ou a ferramenta para uma posição de lançamento, com o injetor provendo assim a força de impulso para lançar o pistão raspador.

[0014] Em algumas outras formas de realização, uma grade de distribuição pode ser arranjada acima de uma porção do piso inferior do cano, de modo que a grade de distribuição posicione o fluido que entra no cano de forma que o fluido interaja imediatamente com um pistão raspador ou uma ferramenta de diagnóstico alinhado(a) no cano para elevar o pistão raspador ou a ferramenta e anular os efeitos do atrito. Reduzir o atrito aumenta significativamente a facilidade com que um pistão raspador seja lançado; também elimina as chances de os pistões raspadores serem lançados erroneamente devido ao arraste do pistão raspador ou às formações de gelo. O fluido pode entrar no cano da mesma maneira ou similar à dos lançadores da técnica anterior.

[0015] A grade de distribuição pode ser uma matriz perfurada na forma de uma folha tendo uma pluralidade de orifícios, alguns dos quais podem ser angulados na direção de lançamento, que criam jatos fluidos (e, portanto, uma pressão diferencial) que elevam o pistão raspador verticalmente para longe do piso e movem axialmente o pistão raspador na direção de lançamento. Esse arranjo permite que até um lançador horizontal mova um pistão raspador para a frente e para a tubulação com apenas pressão e momento linear.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] FIG. 1 é um esquema de um lançador de pistão raspador ou arremessador da técnica anterior, tendo uma grade de distribuição ou bandeja fluídica opcional. Em um arremessador de pistão raspador melhorada desta divulgação, o lançador - com ou sem a grade de distribuição - pode ser modificado colocando um ou mais injetores ou bicos desta divulgação, ver, por exemplo, as figs. 3-9 e 11, ao longo do cano do lançador e apontado em uma direção a jusante para dispensar um jato de fluido concentrado de alta velocidade a um membro vertical de um pistão raspador ou uma ferramenta de diagnóstico a ser lançado(a). As válvulas podem ser usadas para controlar o fluxo no cano e nos bicos. Os indicadores da válvula, juntamente com os sensores de pressão, fluxo e temperatura, podem enviar sinais para um sistema de controle que abre e fecha automaticamente as válvulas quando e onde apropriado para lançar o pistão raspador ou a ferramenta de diagnóstico em uma tubulação principal.

[0017] A FIG. 2 é um esquema de uma forma de realização de um sistema de controle que pode ser usado em conexão com um sistema de lançamento de pistão raspador desta divulgação.

[0018] A FIG. 3 é uma vista em elevação frontal de uma forma de realização do conjunto de injetor ou bico antes da instalação. O conjunto inclui um flange de perfil plano (panqueca) em uma extremidade de entrada e uma placa ou flange de perfil curvo na extremidade de saída ou de bico. O flange de perfil plano pode ser configurado para se encaixar entre os dois flanges da linha de pressurização em um lançador típico. O flange de perfil curvo menor pode ser encaixado na superfície interna do cano do lançador. Uma flexão provê um ângulo oblíquo do bico em relação à horizontal. O flange de perfil plano pode incluir um ou mais orifícios para prover um trajeto de vazamento para equalização de pressão.

[0019] A FIG. 4 é uma vista em elevação lateral da forma de realização da FIG. 3.

[0020] A FIG. 5 é uma vista em planta superior da forma de realização da FIG. 3.

[0021] A FIG. 6 é uma vista em seção transversal da forma de realização da FIG. 3.

[0022] A FIG. 7 é uma vista da extremidade de menor diâmetro do conjunto do injetor ou bico, quando termina para integrar o bico na superfície do cano. Um pistão raspador foi colocado no cano para mostrar melhor como o jato livre que sai do bico pode interagir com um elemento vertical localizado na parte traseira do pistão raspador. Em outras formas de realização, o bico pode ser colocado de modo que um elemento vertical frontal ou mais dianteiro seja o primeiro ponto de interação.

[0023] A FIG. 8 é uma vista que mostra onde um conjunto de injetor ou bico pode ser instalado ou colocado na área do cano do lançador que inclui uma grade de distribuição de fluido útil para pistões raspadores pesados. Em algumas formas de realização, a grade fica abaixo do bico. Em outras formas de realização, o bico pode se conectar a uma parede lateral da grade. Múltiplos bicos podem ser usados com a, ou no lugar da, grade.

[0024] A FIG. 9 é uma vista de conjunto explodida de uma incorporação de um injetor de conjunto de bico desta divulgação. O flange da panqueca de montagem pode estar localizado entre os dois flanges da linha de pressurização. Em algumas formas de realização, o flange pode incluir um trajeto de vazamento para prover equalização de pressão.

[0025] A FIG. 10 é um gráfico que ilustra - para uma velocidade de fluxo de lançador, pistão raspador e tubulação de tamanho equivalente - a diferença relativa na força de lançamento gerada pelas formas de realização desta divulgação em comparação com a força gerada pelos projetos de lançamento da técnica anterior que direcionam o fluxo de baixa velocidade na direção perpendicular no lançador. As alterações dos parâmetros de projeto podem afetar essa diferença relativa. A título de exemplo não limitativo, é possível obter uma força de lançamento aumentada - e, portanto, uma diferença relativa aumentada - aumentando a área, aumentando a pressão diferencial, ou usando um aumento no bico supersônico.

[0026] A FIG. 11 é uma vista que mostra onde um conjunto de injetor ou bico pode ser instalado ou colocado na área do cano do lançador. Podem ser usados outros arranjos de instalação, incluindo, entre outros, diferentes posições do relógio sobre o cano ou em relação ao cano.

[0027] A FIG. 12 é uma vista isométrica de uma forma de realização de um conjunto de injetor ou bico. O corpo excêntrico facilita o encaixe do tubo interno e permite um sair ou virar pra fora do raio para criar a direção axial necessária. A placa curva pode incluir um ou mais orifícios que prové(ê)m um trajeto de vazamento para equalização de pressão.

[0028] A FIG. 13 é outra vista isométrica do conjunto de injetor ou bico sem a placa curva que corresponde ao cano e indexa o bico. A remoção da placa permite uma melhor visão de como o bico pode terminar no cano para criar a direção axial necessária para formar a força contra a parte de trás do pistão raspador, ou um membro vertical do pistão raspador, para mover o pistão raspador para frente.

[0029] A FIG. 14 é uma vista isométrica reversa mostrando uma seção transversal reduzida ou bloqueio na parte inferior do alojamento. A placa que provê o bloqueio pode incluir um orifício que provê um trajeto de vazamento para equalização de pressão.

[0030] A FIG. 15 é um esquema de uma forma de realização desta divulgação que faz uso de pequenos pinos pneumáticos, hidráulicos ou outros pinos espaçados, atuados para posicionar um ou mais pistão(ões) raspador(es) para preparar e sinalizar um operador quanto à posição de cada pistão raspador no lançador.

DEFINIÇÕES

[0031] Para As Finalidades Desta Divulgação, Um Jato De Alta Velocidade - Também Aqui Referido Como Jato Concentrado Ou Jato Direcionado - É Um Jato De Fluido Que Sai De Uma Área De Descarga De Um Injetor Ou Bico Em Direção A Uma Área Predeterminada Específica Na Parte Traseira Do Uma Superfície De Trabalho Do Pistão Raspador Ou Da Ferramenta A Uma Velocidade Maior Que A Velocidade De Fluxo Da Tubulação Principal Para Criar Forças Concentradas, Forças Concentradas Significativamente Mais Altas Do Que As Forças Geradas Quando O Produto Da Tubulação Flui Para A Parte Traseira Do Lançador, Como É O Caso De Uma Operação De Linha De Pressurização Típica. O Jato De Fluido Entra No Cano Em Um Ângulo Não Normal Em Relação À Linha Central Do Cano.

[0032] O fluido pode ser uma porção de um produto de tubulação que flui através de uma tubulação principal e desviada para o, e através do, bico. A alta velocidade, que pode ser mantida em um comprimento maior que pelo menos o dobro do diâmetro do pistão raspador ou da ferramenta, é suficiente para gerar uma força no tempo "t" maior que a força de atrito estática ou dinâmica experimentada no tempo t pelo pistão raspador ou pela ferramenta de diagnóstico. Dois ou mais bicos podem ser usados para satisfazer ou exceder esse requisito de força. Um bico supersônico também pode ser usado para expandir essa força para o pistão raspador.

[0033] Uma corrente de fluido de baixa velocidade (técnica anterior) é aquela que entra no cano do lançador através de uma operação típica da linha de pressurização e não direcionada para uma área predeterminada específica no lado de trás de uma superfície de trabalho do pistão raspador ou da ferramenta. Uma corrente de fluido de baixa velocidade entra no cano a partir do diâmetro total da linha de pressurização e é normal até a linha central do cano.

[0034] Os termos lançador e arremessador de pistão raspador podem ser usados de forma intercambiável ao longo desta divulgação. O lançador ou arremessador pode ser configurado como lançador, receptor ou ambos.

[0035] Os termos injetor e bico, ou conjunto de injetor e conjunto de bico, podem ser usados de forma intercambiável ao longo desta divulgação.

[0036] Os termos pistões raspadores de tubulação e ferramenta de diagnóstico podem ser usados de forma intercambiável. Cada um inclui um corpo de mandril que normalmente possui dois ou mais discos, copos ou elementos de vedação elastoméricos localizados ao redor do corpo, para que o pistão raspador ou a ferramenta possa de mover para frente através de uma tubulação sob pressão diferencial.

[0037] Uma direção a jusante ou de lançamento é uma direção contrária ou oposta à de uma porta de fechamento do cano do lançador. Quando em uma posição de lançamento, uma extremidade traseira de um pistão raspador ou uma ferramenta está localizada em direção ao lado da porta de fechamento do cano do lançador com uma extremidade dianteira do pistão raspador ou da ferramenta localizada em direção ao fluxo da tubulação principal. Partes traseiras das superfícies de trabalho do pistão raspador ou da ferramenta estão voltadas para o lado da porta de fechamento.

[0038] As superfícies de trabalho do pistão raspador ou da ferramenta de tubulação são superfícies que se projetam lateralmente para fora do corpo do mandril do pistão raspador ou da ferramenta, tipicamente em um ângulo de 90o em relação a um eixo longitudinal central do corpo do mandril. Um exemplo de superfície de trabalho é a área apresentada por um membro vertical, tal como um elemento de vedação elastomérico ou de uretano. O elemento de vedação pode ser um copo ou disco (ou seus equivalentes).

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0039] Formas de realização de um sistema de lançamento de pistão raspador ou ferramenta a jato direcionado e método desta divulgação permitem que o fluido que entra no cano de um lançador (arremessador) sirva como um impulso fluídico altamente concentrado ou força de momento linear que move um pistão raspador ou uma ferramenta de diagnóstico para a posição de lançamento. Em vez de dispensar um jato de fluido de baixa velocidade que atravessa de um lado do cano para o outro antes de realizar qualquer trabalho imediato, o sistema dispensa um jato de fluido de alta velocidade (sônico em alguns casos) direcionado para uma superfície de trabalho do pistão raspador, tal como um membro vertical tipo um elemento de uretano (disco ou copo). Essa abordagem provê uma execução mais confiável de uma sequência de lançamentos predeterminada e pode eliminar a necessidade de meios mecânicos para impedir o lançamento prematuro. Forças de lançamento de mais de 10 a 15 vezes as de um lançador convencional podem ser alcançadas. Ver, por exemplo, a FIG. 10. Adicionalmente, a força de lançamento pode ser mantida por um comprimento maior (como medido como um múltiplo de diâmetros de pistão raspador) do que pode ser realizado com a técnica anterior.

[0040] Os pinos de posicionamento também podem estar ao longo do cano para posicionar os vários de pistões raspadores ou ferramentas para preparo. Formas de realização também podem permitir a capacidade de lançamento de pistão raspador bidirecional. Por exemplo, um arremessador de pistão raspador receptor pode se tornar um lançador e enviar o pistão raspador de volta para onde ele se originou.

[0041] Em formas de realização, pelo menos um injetor ou bico pode ser colocado na parede do lançador para cada pistão raspador carregado dentro do lançador ou cano e direcionado em uma direção a jusante nas superfícies de trabalho do pistão raspador para dispensar um jato concentrado de fluido para uma porção traseira ou voltada para trás parte para essas superfícies. As superfícies de trabalho podem ser um membro vertical semelhante a um elemento elastomérico ou de uretano, tal como, mas não limitado a, um disco ou copo de um tipo conhecido na técnica e usado como elementos de vedação que ajudam a mover o pistão raspador ou a ferramenta para frente sob pressão diferencial. Em algumas formas de realização, o jato é direcionado para uma área superficial localizada na metade inferior do lado traseiro do membro vertical. Parte do jato contra o corpo do mandril do pistão raspador ou da ferramenta também eleva o pistão raspador para reduzir a força normal (por exemplo, peso) que, por sua vez, reduz o impacto do atrito. Imediatamente após a dispensação, a totalidade do jato age contra o pistão raspador, em oposição à técnica anterior, onde uma porção do fluido atravessa de um lado do cano para o outro.

[0042] O sistema e o método podem reduzir significativamente o hardware e a soldagem necessários para iniciar o lançamento de um único pistão raspador ou ferramenta de diagnóstico ou vário(a)s pistões raspadores ou ferramentas. A economia de custo pode ser significativa. Por exemplo, o tamanho dos circuitos de ramificação ou linhas de pressurização que entram no lançador normalmente seria menor do que seria o caso de um lançador do mesmo tamanho da técnica anterior, reduzindo assim os custos de fabricação. A título de exemplo não limitativo, a área da seção transversal da linha de bico pode ser 1/12 da de uma linha típica de ramificação ou pressurização (por exemplo, linha de bico de 1 polegada (2,54 cm)), linha de bico da linha de pressurização 4 polegadas (10,16 cm)). Em outras formas de realização, a área de seção transversal da linha pode ser 1/10 da linha de pressurização. Um lançador tendo linhas de pressurização também pode ser adaptado com essas linhas sendo usadas como localizações de injetores ou bicos. Em algumas formas de realização, os conjuntos de injetores podem deslizar para dentro do portal de pressurização como um subconjunto integral que é mantido no lugar pelos flanges da linha de pressurização.

[0043] Em algumas formas de realização, um tubo de comunicação separado mantém um ou mais pontos de aplicação para permitir que o fluxo de fluido seja desviado para os injetores ou bicos por meio de uma série de válvulas de controle. O fluido pode ser um líquido ou um gás e pode ser uma porção do fluxo principal de um produto de tubulação. As válvulas de controle podem ser válvulas solenoides. Um esquema de controle é então empregado para determinar qual válvula de controle abrir, quando abri-la, e por quanto tempo. Com referência às FIGS. 1, 2 e 9, as formas de realização do sistema e do método de lançamento podem ser configuradas para operar com um arremessador ou lançador de pistão raspador 10, incluindo um cano 11 tendo uma porta de fechamento 22 em uma extremidade configurada para conexão com um desvio de linha principal (tubo de comunicação) 13 ao longo uma parede lateral 12 do cano 11. O tubo de comunicação 13 está conectado a uma linha principal e pode incluir uma ou mais seções em T ou linhas de pressurização (conexão de ramificação) 17. Em algumas formas de realização, o lançador 10 pode ser configurado como um lançador/receptor. Uma válvula de desvio de linha principal 21 - que pode ser uma válvula borboleta ou uma válvula borboleta com orifícios - pode ser arranjada para trazer um produto principal ou fluido de transmissão para o tubo de comunicação 13, através da conexão de ramificação 17 e para o tambor 11 do lançador 10, onde o fluido é dispensado através de um ou mais conjuntos de bico 80, incluindo pelo menos um injetor ou bico 81. Os conjuntos de bicos 80 podem estar localizados em direção a uma extremidade do cano 14 da conexão de ramificação 17, com a área de descarga do bico exposta ao espaço interior do cano 11. Em algumas formas de realização, o conjunto de bico 80 pode ser configurado de modo que o bico 81 esteja nivelado ou quase nivelado com a parede do cano 12. Dentro do cano 11, um pino de lançamento 18 pode conter um pistão raspador ou uma ferramenta de diagnóstico “P” em sua posição de lançamento e aguardando o fluxo do produto principal ou do fluido de transmissão no cano 11.

[0044] Em algumas formas de realização, o sistema a jato direcionado e o método desta divulgação podem ser casados com um sistema de “bandeja fluídica” igual ou semelhante ao divulgado na US 2016/0369930 A1, cujo assunto é incorporado por referência na presente divulgação. Esta combinação pode ser útil onde pistões raspadores excessivamente pesados devem ser lançados. Por exemplo, lançamento de pistões raspadores na faixa de 150 libras. a 200 libras (68,04 kg a 90,71 kg) (ou mais) pode ser auxiliado usando a bandeja. O sistema a jato direcionado ainda pode eficazmente lançar esses pistões raspadores mais pesados e vários jatos podem ser aplicados em um local. A bandeja fluídica 15, que pode estar na forma de uma matriz ou folha perfurada com orifícios 16, reduz o atrito em meios de baixa flutuação para permitir melhor o lançamento automático desses grandes dispositivos de raspagem com pistão. Uma pluralidade dos orifícios 16 pode ser angulada na direção de lançamento.

[0045] Os pinos de posicionamento 131 também podem estar localizados ao longo do cano 11 para posicionar os vários de pistões raspadores ou ferramentas para a preparação. Ver, por exemplo, a FIG. 15. Os pinos 131 podem ser espaçados em intervalos predeterminados que correspondem à preparação e podem ser pinos pneumáticos ou hidráulicos (ou seu equivalente). Formas de realização também podem permitir a capacidade de lançamento de pistão raspador bidirecional. Por exemplo, um arremessador de pistão raspador receptor pode se tornar um lançador e enviar o pistão raspador de volta para onde ele se originou.

[0046] Quando a válvula de desvio da linha principal 21 é parcialmente fechada ou estrangulada, uma fração controlada do produto principal ou do fluido de transmissão flui para a linha 17 contendo o conjunto de bico 80. A pressão dentro do cano lançador 11 cai temporariamente (geralmente por cerca de um segundo ou mais) para criar uma pressão diferencial no bico 81, que estabelece um jato de alta velocidade direcionado para uma superfície de trabalho 71 do pistão raspador ou da ferramenta de diagnóstico “P”. O bico 81 é configurado e orientado para dispensar um jato de fluido concentrado a uma superfície de trabalho de um pistão raspador ou uma ferramenta de diagnóstico “P” a ser lançado(a) em um sistema de tubulação. Nenhum dos jatos descarregados pelo bico 81 é direcionado de modo que uma porção do jato atravesse o cano 11 antes de realizar um trabalho imediato. Pelo contrário, o jato atinge imediatamente uma superfície de trabalho 71 do pistão raspador ou da ferramenta. Em algumas formas de realização, o jato pode percorrer a uma velocidade de descarga sônica ou quase sônica. Em aplicações em que o fluido de transmissão é um gás, a velocidade de descarga pode ser maior que 304,8 m/s. Se for usado um bico convergente e divergente (ou de Laval) ou equivalente, as velocidades poderão se estender para a faixa supersônica.

[0047] O fluxo de fluido para os bicos 81 pode ser controlado por uma ou mais válvula(s) de controle 83. A válvula de controle 83 pode ser aberta para permitir que a pressão elevada seja realizada na interface do bico. As válvulas de controle 83 podem ser válvulas solenoides. Um esquema de controle pode ser empregado para determinar qual válvula de controle 83 abrir, quando abri- la e por quanto tempo.

[0048] Depois que um pistão raspador é lançado, um indicador de sinal de pistão raspador 39 pode ser usado para indicar sua passagem para a linha principal. As válvulas - que podem incluir uma válvula de desvio principal 21, válvula de pressurização 25, válvula de isolamento 29 e válvula de bico 83 - podem ser monitoradas por um respectivo indicador de válvula 23, 27, 31, 85 para determinar se a válvula 21, 25, 29, 83 está indicando corretamente um estado conhecido. Os indicadores de válvula podem ser indicadores do tipo conhecido na técnica para monitorar um estado de válvula.

[0049] O pino de lançamento 18, os indicadores de válvula 23, 27, 31, 85 e o indicador de sinal de pistão raspador 39 podem estar em comunicação com uma interface de comunicação 40 - que pode ser conectada à, ou parte de uma, rede PLC ou rede móvel - em comunicação com uma dispositivo de computação 50 tendo um módulo de segurança de fluxo 60. O mesmo vale para sensores ou indicadores de pressão 19, 33 e medidores de vazão 35, 37. O módulo de segurança de fluxo 60 pode ser o mesmo, ou semelhante ao, módulo de segurança de fluxo divulgado em US 9.651.190 B1 a TDW Delaware, Inc, cujo conteúdo é incorporado por referência na presente invenção. Se uma grade de distribuição é usada, uma válvula de grade separada 9 pode ser usada e monitorada.

[0050] Dados do estado da válvula dos indicadores da válvula 23, 27, 31, 85; dados de pressão diferencial dos indicadores de pressão 19, 33; e dados de fluxo dos medidores 35, 37 podem ser passados através da interface 40 para processamento por um ou mais microprocessadores 55 do dispositivo de computação 50. O microprocessador 55, juntamente com a mídia legível por computador 51 e a memória 53 do dispositivo de computação 50, pode ser configurado para implementar o módulo de segurança de fluxo 60. O número conhecido de pistões raspadores carregados no cano do lançador 11, juntamente com os dados do pino retrátil 18 e do indicador de sinal do pistão raspador 39, pode ser usado para determinar o estado disponível do pistão raspador.

[0051] Com referência agora às FIGS. 3-7 e 9, um conjunto de injetor ou bico 80 desta divulgação também pode incluir um tubo que se estende longitudinalmente 87 tendo um flange de perfil plano 89 localizado na direção da, ou na, extremidade de entrada 99, um(a) flange ou placa de perfil curvo 91 localizada(o) na direção, ou em uma extremidade, de uma saída (bico ou descarga) 101, e pelo menos uma flexão 105 entre as duas extremidades 99, 101. Nas formas de realização, o tubo 87 não é coaxial ao flange de perfil plano 89, a extremidade de entrada 99 sendo deslocada de um linha central do flange 89. O flange de perfil curvo 91 pode incluir uma abertura de bico 82 dimensionada para receber o bico 81. A flexão 105 pode estar em um ângulo oblíquo α em relação à horizontal. (O ângulo α também pode ser referido nesta descrição como o ângulo do bico.)

[0052] O flange de perfil plano 89, que pode ser um flange de panqueca (fino), pode ser posicionado entre os flanges “F” de uma conexão de ramificação 17. Os orifícios dos parafusos 103 no flange 89 permitem que o bico 81 seja posicionado radialmente em relação ao lançador 11. O flange 89 serve como uma limitação. Em algumas formas de realização, o flange 89 pode incluir um ou mais orifícios que provêm um trajeto de vazamento 111 para equalização de pressão. Em outras formas de realização, o flange 89 não inclui as portas.

[0053] A placa de perfil curvo 91 pode corresponder com a curvatura da parede 12 do cano 11. Em algumas formas de realização, a placa 91 pode ser um flange de cupom curvo. A curvatura indexa o bico 81 e permite que uma passagem ou trajeto de vazamento 111 permita que a área anular 113 se encha de fluido e pressurize em torno da superfície anular externa 115 do conjunto de bico 80. Essa construção garante que o diferencial de pressão ao redor do exterior (compressível) do corpo do bico é zero, de modo que o conjunto do bico 80 não seja deformado ou comprimido. Em algumas formas de realização, a placa 91 pode não ser completamente soldada para prover o trajeto de vazamento 111. Em outras formas de realização, a placa 91 pode incluir um ou mais orifícios 92 para prover o trajeto de vazamento 111. Ver, por exemplo, a FIG. 12.

[0054] Com referência às FIGS. 8, 9 e 11. Nas formas de realização, há pelo menos um bico 81 para cada pistão raspador ou ferramenta carregada no cano 11. Em outras formas de realização, existem vários bicos 81 para cada pistão raspador quando necessário. O bico 81 pode ser direcionado para uma metade da porção inferior ou área 73 de um lado 75 voltado para trás ou para trás do membro vertical 71. Em algumas formas de realização, o bico 81 pode ser direcionado para uma meia porção ou área superior 77 do membro vertical. À medida que o pistão raspador passa pelo bico 81, o lado traseiro 75 de um segundo membro vertical subsequente 71 pode ser colidido, assim como o lado traseiro ou traseiro do pistão raspador, ao passar pelo bico 81. O pistão raspador normalmente inclui dois ou mais membros verticais 71.

[0055] Com referência agora às FIGS. 12-14, formas de realização do conjunto de injetor ou bico 80 podem incluir um alojamento ou corpo de bico 121 com uma seção transversal ou bloqueio 123 reduzido para garantir que o fluxo principal entre no bico 81 e possa ser controlado em função da pressão. O bloqueio 123 pode ser uma placa e pode incluir um ou mais orifícios que prové(ê)m um trajeto de vazamento 111 para equalização de pressão. Em algumas formas de realização, o corpo 121 pode ser um redutor excêntrico para economizar espaço ou permitir o posicionamento necessário em um tubo de diâmetro maior, tal como uma conexão de ramificação. O redutor excêntrico pode ser mais largo na direção da extremidade do bico 101 do que na extremidade da entrada 99. O corpo 121 pode ser dimensionado para prover uma área anular 1 para encher com fluido e pressurizar em torno da superfície anular externa 115 do conjunto de bico 80.

[0056] Com a limitação apropriada da descarga controlada pelo bico, é possível atingir velocidades superiores a 335 m/s sem criar a necessidade de bombas ou compressores fazerem o mesmo. Em algumas formas de realização, nenhuma bomba ou compressor adicional é necessária(o) como parte do sistema e do método de lançamento. À medida que um jato de fluido é descarregado no cano a partir do bico, o impulso ou momento linear do jato serve para criar uma forte zona de recirculação que alimenta o jato em expansão, arremessando o fluido secundário e aumentando a massa contida no jato. À medida que o jato se propaga para a frente e perde velocidade, o momento linear permanece alto devido à massa adicional assimilada no jato. Esse mecanismo permite que o trabalho seja realizado em um comprimento significativo do jato à medida que ele se expande. Em algumas formas de realização, esse comprimento foi medido para ser maior que 40 polegadas (101,6 cm), mais longo que o de muitos pistões raspadores. O movimento do pistão raspador com mais de 90 polegadas (228,6 cm) foi demonstrado em um pistão raspador de 12,625 polegadas (32,6 cm) em ciclos de teste usando apenas um único injetor.

[0057] A área de descarga do injetor ou bico pode ser direcionada a jusante e contra o lado traseiro ou voltado para trás de um membro vertical do pistão raspador, tal como um elemento de uretano dianteiro (disco ou copo). O jato de fluido dispensado pelo bico atinge o membro para quebrar o atrito estático e, em seguida, interage com cada membro vertical subsequente do pistão raspador para adicionar pressão ou força adicional, acelerando o pistão raspador para a frente à medida que o pistão raspador se move oposto ao jato. O jato finalmente interagia com o último membro vertical do pistão raspador à medida que esse membro se move oposto ao bico. Como o jato se expande naturalmente como jato livre, a área de interação da superfície aumenta em cerca de um ângulo incluído de 15o (que é inerente a um jato em expansão). Como tal, a velocidade do jato estagnaria para uma frente de pressão estática contra a parte traseira do membro vertical para manter o pistão raspador se movendo para frente.

[0058] O diâmetro ou tamanho da descarga do injetor ou bico pode ter qualquer diâmetro, como necessário, para fornecer força para romper o atrito estático e superar o atrito dinâmico e lançar um pistão raspador de peso e tamanho conhecidos. Diferentes diâmetros e diferentes pressões podem ser utilizados para lidar com pistão raspador de diferentes pesos e problemas de atrito.

[0059] O posicionamento dos jatos pode ser colocado em qualquer ângulo radial necessário e pode ser posicionado em direção para frente ou para trás do pistão raspador. Em algumas formas de realização, o bico é posicionado de modo que o jato esteja no fundo ou na posição de 6 horas e direcionado para atingir a superfície atrás do elemento vertical mais à frente. Isso eleva o pistão raspador para reduzir as forças normais associadas ao atrito e cria vários pontos de impacto no pistão raspador, à medida que o pistão raspador se move para frente na direção de lançamento. Outras posições do relógio podem ser usadas.

[0060] O bico 81 pode ter um único orifício ou uma matriz de orifícios. O ângulo α do bico 81 não é normal em relação à linha central do cano e pode ser projetado para cada aplicação para dispensar o jato axial ideal contra os membros verticais do pistão raspador. Em formas de realização, o ângulo do bico α fora do eixo horizontal é um ângulo oblíquo em uma faixa de 5 o a 85o, havendo subfaixas dentro dessa faixa mais ampla de 5 o + X, 85 o - X, X sendo um ângulo em uma faixa de 1o a 35o. Em outras formas de realização, o ângulo do bico α está na faixa de 10o a 80o, havendo subfaixas dentro dessa faixa mais ampla de 10o + X, 80o- X,X sendo um ângulo na faixa de 1o a 30o.

[0061] A título de exemplo não limitativo, em uma forma de realização, o injetor ou bico tem 1,42 polegadas (36 mm) de diâmetro, a um ângulo de 38o da horizontal, e arranjado para direcionar o jato de gás ou líquido em expansão contra uma área superficial inferior do membro vertical do pistão raspador para transmitir a força contra o pistão raspador. Uma vez que o pistão raspador se move e o atrito estático é reduzido significativamente; o pistão raspador se moverá para frente. À medida que o jato atinge membros verticais sequenciais, o pistão raspador acelerará para velocidades mais altas. O momento linear do pistão raspador, uma vez fora do alcance do bico, o levará para frente para a tubulação e à medida que a pressão aumenta atrás do pistão raspador. Uma vez no redutor, a pressão se integra e assume a pressão da tubulação principal. Velocidades instantâneas nos testes do sistema e do método foram medidas acima de 60,96 m/s usando um acelerômetro. Normalmente, as unidades de lançamento da técnica anterior não permitem correntes de fluido acima de 2,2 m/s e, no máximo, em raras ocasiões, 9,1 m/s, em que o fluxo do produto da tubulação está em uma faixa para suportar essas velocidades. Adicionalmente, grande parte da velocidade dessas correntes da técnica anterior é perdida e não realiza nenhum trabalho útil devido à maneira como a corrente entra no cano em relação ao pistão raspador.

[0062] Formas de realização desta divulgação provêm velocidades inatingíveis em operações típicas da linha de pressurização, muito acima de 9,1 m/s e fluxo de produtos de tubulação. As velocidades podem ser alcançadas acima de 30,5 m/s, como mostrado na tabela abaixo, incluindo faixas e subfaixas cobertas por essas velocidades:

[0063] À medida que o pistão raspador se move para frente, a descarga do injetor ou do bico interage com os membros verticais subsequentes à medida que eles se movem, permitindo aceleração adicional em cada membro vertical subsequente. À medida que o último membro vertical ou final do pistão raspador passa pelo bico, o jato livre de gás ou líquido se expandirá em um ângulo incluído de 15o para continuar atuando contra o pistão raspador com o aumento da área superficial à medida que o pistão raspador se move opostamente. O jato livre também aumentaria em massa, à medida que difunda cada vez mais o gás circundante no envelope do jato livre à medida que se expande, mantendo uma capacidade de velocidade e expansão. A força contra o lado de trás 11 do pistão raspador pode, portanto, continuar a interagir com o pistão raspador por uma distância significativa, uma vez que o pistão raspador tenha passado pelo bico. Isso garante que o pistão raspador continue avançando, e também continue a acelerar por uma distância antes de começar a desacelerar. A força pode ser controlada pela(o) pressão e diâmetro do diâmetro de descarga do bico. Também pode ser controlado pela modulação do fluido que entra e sai do bico por meio de uma válvula. Um bico supersônico, tal como, entre outros, um bico convergente-divergente ou seu equivalente, também pode aumentar a capacidade de força.

[0064] Nas formas de realização, o tempo total para o jato se propagar para a frente, mover o pistão raspador para a posição de lançamento, e lançar o pistão raspador é de aproximadamente 1 segundo ou menos. Em muitos casos, o tempo real de lançamento é de cerca de 0,5 segundos ou menos. Esses tempos de lançamento são curtos o suficiente para que os instrumentos na linha principal não consigam diferenciar o estrangulamento da válvula de desvio principal e o ruído operacional em relação a fontes como atrito, bombas e filtragem a jusante. Uma vez lançado o primeiro pistão raspador, os mecânicos retornam à sua posição operacional normal.

[0065] A velocidade do jato é extremamente alta nas proximidades do pistão raspador sendo lançado e depois decai sobre o comprimento do envelope do jato de maneira previsível. Essa previsibilidade permite que um projetista projete ou especifique o bico injetor certo para uma determinada aplicação de lançamento. Em algumas formas de realização, o jato pode manter uma velocidade significativa. Por exemplo, velocidades de 60,96 m/s ou mais podem ser alcançadas (até sônico e, no caso de gás, supersônico), e essas velocidades mais altas podem ser mantidas ao longo de um comprimento na faixa de 30 a 40 polegadas (76,2 cm a 101,6 cm) a jusante do ponto de descarga. Isso permite que a energia (momento linear) inerente ao jato crie uma força de impulso em qualquer parte do seu comprimento que possa empurrar o pistão raspador para frente reagindo contra os membros verticais do pistão raspador. A natureza de um jato sem gás permite a entrada de volumes significativos de gás secundário devido à zona de recirculação criada pela expansão, zona de recirculação e troca de momento linear entre os fluidos de alta e baixa velocidades. Esse mecanismo geral de troca de fluidos permite que o jato direcionado ganhe massa à medida que se expande e diminui a velocidade.

[0066] Essas velocidades, juntamente com o fluxo de massa do jato, podem criar forças de impulso de várias centenas de libras ou mais para transmitir a força necessária para mover pistões raspadores pesando centenas de libras. O comprimento eficaz do envelope do jato de trabalho pode, dependendo do projeto do bico, ter mais de 40 polegadas (101,6 cm de comprimento). Como o comprimento da maioria dos pistões raspadores está abaixo desse comprimento eficaz, o sistema e o método podem ser altamente eficazes no lançamento de pistões raspadores tendo um comprimento dentro desse envelope. Para pistões raspadores mais longos, o projeto do bico pode ser mudado para aumentar o comprimento de trabalho do jato ou uma pluralidade de bicos pode ser combinada para prover vários pontos de força contra o pistão raspador (ou alguma combinação dos dois).

[0067] A modelagem do jato que sai do injetor ou bico mostrou que o bico pode criar velocidades em condições sônicas e supersônicas. Um jato sônico ou quase não sônico permite que uma força seja aplicada ao pistão raspador (próximo ao bico) aproximadamente 100 vezes ou mais do que os parâmetros de operação típicos atualmente observados nos sistemas de lançamento da técnica anterior. Sob essas velocidades, a fricção estática é facilmente quebrada e o pistão raspador pode avançar para a tubulação sem o potencial de parar devido a zonas de fricção melhorada normais ao segmento de tubulação.

[0068] A título de exemplo não limitativo, se um injetor ou bico foi projetado para prover um fluxo de massa de gás de 1 lb. por segundo (cerca de 0,45 kg/s), a taxa de arraste do gás secundário seria de aproximadamente 9 lib. por segundo (cerca de 4,1 kg/s). Portanto, a taxa geral em um ponto de 10 a 15 polegadas (25,4 a 38,1 cm) do bico seria de aproximadamente 10 libras por segundo (cerca de 4,5 kg/s) e a velocidade nesse ponto seria de cerca de 76,2 m/s. O momento linear criado por esse fluxo e disponível para o pistão raspador para uma interação de 1 segundo é de 2500 libras por segundo (10 libras por segundo x 76,2 metros por segundo x 1 segundo). Dependendo das especificações e requisitos da aplicação, um bico pode ser projetado para dispensar vazão mássicas menores a, iguais ou maiores que 1 lb (0,454 kg) por segundo.

[0069] Portanto, o sistema e o método de lançamento podem criar uma força significativa para o pistão raspador com uma quantidade mínima de fluido. Em muitos casos, os operadores de tubulação estão solicitando fluido com fluxo ou velocidade de tubulação principal muito baixa. Em alguns casos, essa velocidade especificada pode ser menor que 2 mph (cerca de 0,9 m/s) e, em outros casos, menor que 1 mph (cerca de 0,45 m/s). Formas de realização do sistema e do método de lançamento podem prover cenários de lançamento viáveis nessas baixas velocidades. A velocidade do fluido de entrada (através do injetor ou bico) está sendo controlada em velocidades mais altas do que o fluido a granel dentro do cano, permitindo que o jato gere forças consideravelmente mais altas contra o pistão raspador por projeto. Também permite que o injetor aplique essa força em vários pontos à medida que o pistão raspador se move para frente. O pistão raspador será empurrado para o eventual ponto de integração do redutor, onde se moverá para tubulação como um lançamento bem-sucedido. Em comparação, as tecnologias da técnica anterior terão muita dificuldade em gerar velocidades de lançamento nesses cenários ou abaixo desses cenários de baixa vazão, e não desenvolverão uma pressão estática suficiente nessas baixas vazões para empurrar o pistão raspador para a frente em um lançador automático.

[0070] Em formas de realização, o uso de injetores ou bicos espaçados especificamente permite a indexação e o lançamento controlado de pistão raspador espaçados adequadamente usando apenas válvulas de controle, tais como válvulas solenoides. Essa abordagem permite o lançamento do primeiro pistão raspador, como necessário, e o lançamento subsequente do próximo pistão raspador, quando necessário, sem pinos de retenção ou intertravamentos mecânicos. O segundo pistão raspador avançará com a força de impulso aplicada ao pistão raspador por meio de um jato provido pelo segundo bico injetor. O segundo pistão raspador passará para a área desocupada pelo primeiro pistão raspador, onde o primeiro injetor poderá aplicar uma segunda força de impulso aos membros verticais do pistão raspador. Isso acelerará o pistão raspador e continuará seu movimento através do cano do lançador, garantindo um movimento controlado do pistão raspador através do cano.

[0071] Quando um segundo pistão raspador é necessário, o mesmo cenário é repetido novamente, mas com o segundo jato direcionado sendo energizado. O primeiro jato pode ser re-energizado para permitir que a força aplicada ao pistão raspador permaneça forte à medida que o pistão raspador sai da segunda zona de impulso e entra na primeira zona de impulso. À medida que a segunda zona de impulso criada pelo segundo jato começa a diminuir em força, o projeto faria o pistão raspador passar para a primeira zona de impulso criada pelo primeiro injetor ou bico, mantendo assim uma forte força contra as superfícies de trabalho do pistão raspador até ser integrado à tubulação e posteriormente lançado. Isso então se repete para cada pistão raspador subsequente na linha.

[0072] Com uma separação suficiente de pistões raspadores, a necessidade de pinos hidráulicos ou pneumáticos para prendê-los não é mais necessária, fazendo com que a unidade hidráulica, os controles e as mangueiras também não sejam mais necessários. O sistema se torna bastante simplificado com apenas ou algumas pequenas válvulas de baixo custo necessárias, que podem ser acionadas por um controlador de multimalhas de baixo custo. Em algumas formas de realização, se necessário, um jato oposto pode ser usado para manter os pistões raspadores na fila enquanto o pistão raspador de lançamento é empurrado para frente em direção ao redutor. Por exemplo, um jato oposto pode ser realizado por um injetor ou bico apontado em uma direção oposta à da direção de lançamento (por exemplo, em direção à porta de fechamento em oposição a direção contrária da porta). Isso proporcionaria controle adicional para gerenciar as forças motrizes e opostas.

[0073] O sistema de lançamento também pode ser usado em lançadores de pistão raspador que atualmente usam dispositivos internos do tipo parafuso para empurrar o pistão raspador para o redutor de tubos localizado na extremidade do cano. O dispositivo de parafuso ajuda a garantir que os pistões raspadores sejam dispensados de maneira confiável na posição de lançamento e pode ajudar a superar quaisquer detritos ou sedimentos na linha que possam impedir que os pistões raspadores sejam lançados. A turbulência criada pelo jato concentrado também deve ajudar a manter uma seção de cano limpa dentro do lançador. As capacidades de arraste também devem permitir que o momento linear do jato arraste sólidos e sedimentos e varra os mesmos para a tubulação, onde velocidades mais altas manterão sólidos e sedimentos arrastados.

[0074] Acelerar o fluido que entra para velocidades que se aproximam dos regimes de fluido sônico permite que capacidades significativas sejam realizadas de outra maneira inatingível com procedimentos operacionais práticos. O jato livre formado se expande antes de interagir com os componentes elementares associados ao dispositivo de raspagem com pistão. À medida que o jato estagna contra as superfícies formadas pelo pistão raspador, forças significativas ao pistão raspador podem ser realizadas muito além das forças que podem ser realizadas com as abordagens da técnica anterior.

[0075] Essa abordagem de jato direcionado permite que várias alterações significativas sejam feitas durante o projeto e a fabricação de um lançador para garantir que o usuário final tenha a força necessária para integrar com sucesso um pistão raspador ou uma ferramenta na tubulação. Por exemplo, um injetor ou bico de maior diâmetro permite mais fluxo de massa na mesma velocidade, quando as pressões são conservadas, do que um injetor ou bico de menor diâmetro. Uma pressão diferencial mais alta permite velocidades aumentadas e pressões de estagnação mais altas subsequentes que elevam o perfil de força contra um determinado pistão raspador. Alterações angulares no bico permitem que o jato seja colocado onde necessário, garantindo que a força contra o pistão raspador seja otimizada inicialmente e à medida que o pistão raspador se move ao contrário do ponto de descarga. Vários bicos podem ser aplicados a pistões raspadores excessivamente grandes e pesados, permitindo que mais força seja aplicada quando necessário. O lançador também pode ser construído para permitir o uso bidirecional quando um cliente tem uma necessidade específica desse dispositivo.

[0076] O hardware usado para alcançar essa aplicação de força também permite uma fácil adaptação em campo. O equipamento de campo isolado adequadamente pode ser cortado com chama ou plasma para permitir as linhas adicionais necessárias de pressurização ou pontas de tubo. A colocação de um injetor em pontas de tubo adicionadas converte um lançador projetado para o lançamento manual de pistão raspador em um lançador automático.

[0077] Em um teste de uma forma de realização do sistema e do método de lançamento, três pistões raspadores foram carregados em um cano lançador que incluía três injetores ou bicos, com cada bico localizado em um local existente na linha de pressurização. Os pistões raspadores foram afastados um do outro, de modo que o primeiro bico (mais a jusante) fosse direcionado para uma superfície traseira do membro vertical do primeiro pistão raspador. O segundo e o terceiro bicos foram direcionados para uma superfície traseira de um membro vertical do segundo e do terceiro pistões raspadores, respectivamente. Uma válvula de derivação da linha principal foi estrangulada para desviar o fluxo para um tubo de comunicação conectado aos injetores. Uma primeira válvula de controle conectada ao primeiro injetor foi aberta e o bico injetor dispensou um jato concentrado de fluido. O pistão raspador mudou- se para uma posição de lançamento, subsequentemente lançado, e não afetou a posição do segundo e do terceiro pistões raspadores. Após o lançamento do primeiro pistão raspador, o processo foi repetido para o segundo pistão raspador, desta vez abrindo a segunda válvula. Quando este pistão raspador entrou na área desocupada pelo primeiro pistão raspador, o primeiro injetor dispensou um jato concentrado que acelerou adicionalmente o pistão raspador. O processo foi novamente repetido para o terceiro pistão raspador.

[0078] Formas de realização de um conjunto de injetor ou bico desta divulgação, configurado para uso em um arremessador de pistão raspador, pode incluir pelo menos um bico arranjado ao longo de uma parede interna do arremessador de pistão raspador em um ângulo oblíquo menor que 90 o em relação à horizontal e dimensionado para dispensar uma jato de fluido em uma direção a jusante a uma velocidade maior que a de um fluxo principal de produto de tubulação em comunicação de fluido com o conjunto de bico de arremessador de pistão raspador. A porção de um fluxo principal de produto de tubulação que entra no conjunto de bico pode ser direcionada para um lado traseiro de um elemento de pistão raspador do pistão raspador. O elemento de pistão raspador pode ser um membro vertical, tal como um disco de uretano ou

[0079] Formas de realização de um conjunto de injetor de fluido de arremessador de pistão raspador desta divulgação podem incluir uma ou mais das seguintes características: um tubo que se estende longitudinalmente incluindo uma extremidade de entrada, uma extremidade de saída, e pelo menos uma flexão localizada entre as referidas extremidades em um ângulo oblíquo α em relação à horizontal; um flange de perfil plano localizado na extremidade de entrada e incluindo uma pluralidade de orifícios de parafuso; um flange de perfil plano incluindo um ou mais orifícios para prover um trajeto de vazamento através do flange; um flange de perfil curvo localizado na extremidade de saída, o flange de perfil curvo incluindo uma abertura para o bico; um flange de perfil curvo incluindo um ou mais orifícios para prover um trajeto de vazamento através do flange; um bico localizado na extremidade da saída; em um estado instalado, o bico é orientado não normal a uma linha central do cano para dispensar um jato de fluido em uma direção oposta à de uma porta de fechamento do arremessador de pistão raspador; em um estado instalado, pelo menos um trajeto de vazamento é formado entre a abertura da parede lateral e uma periferia do flange de perfil curvo; um alojamento contendo o bico; um alojamento contendo o bico que é mais largo em direção da extremidade de saída do que da extremidade de entrada; um flange de perfil curvo configurado complementar a uma curvatura de uma parede lateral do arremessador de pistão raspador. o bico incluindo uma válvula; um indicador de estado da válvula em comunicação com a válvula; pelo menos uma passagem entre uma abertura da parede lateral e o flange de perfil curvo sendo uma passagem circunferencial.

[0080] Um arremessador de pistão raspador desta divulgação pode incluir uma ou mais das características acima e seguintes: um cano incluindo uma abertura na parede lateral; pelo menos um bico localizado na abertura da parede lateral em ângulo não normal α em relação à horizontal e orientado para dispensar um jato de fluido em uma direção oposta à de uma porta de fechamento do arremessador de pistão raspador; pelo menos um trajeto de vazamento de fluido localizado entre a abertura da parede lateral e uma periferia de pelo menos um bico; o pelo menos um bico incluindo uma válvula; um indicador de estado da válvula em comunicação com a válvula; um controlador incluindo instruções executáveis em comunicação com a válvula e o indicador de estado da válvula; o cano, incluindo pelo menos um pino de posicionamento localizado ao longo de um piso do cano e configurado para indicar uma localização axial de um pistão raspador quando estiver no cano; uma grade de distribuição de fluido curva em comunicação com o pelo menos um bico e localizada em uma metade inferior do cano acima de um piso do cano, a grade de distribuição de fluido incluindo uma matriz perfurada contendo uma pluralidade de orifícios.

[0081] Um método de lançar um pistão raspador ou uma ferramenta em um sistema de tubulação pode incluir uma ou mais das características de conjunto de bico e arremessador de pistão raspador acima e um ou mais dos seguintes: desviar uma porção de um fluxo principal de produto de tubulação para um bico localizado dentro de uma abertura na parede lateral de um cano de um arremessador de pistão raspador, o bico orientado em um ângulo oblíquo α em relação à horizontal; descarregar uma parte da porção desviada através do bico em direção a uma parte traseira de um membro vertical do pistão raspador, a parte de descarga atingindo a parte traseira do elemento vertical; a parte descarregada atinge pelo menos um outro elemento vertical traseiro do pistão raspador à medida que o pistão raspador se move para frente no cano; uma velocidade da parte descarregada maior que 30,5 m/s; forças de lançamento maiores que 10 a 15 vezes as de um lançador convencional.

[0082] As formas de realização descritas na presente invenção provêm exemplos ou arranjos de um sistema e método de lançamento desta divulgação. Modificações podem ser feitas em sua construção ou uso sem se afastar desses exemplos. As reivindicações a seguir definem a invenção e incluem toda a faixa de equivalentes aos quais cada elemento recitado é intitulado.

Claims

1. Sistema de lançamento de pistão raspador por impulso a jato direcionado, compreendendo: um conjunto injetor de fluido de arremessador de pistão raspador, o conjunto injetor de fluido de arremessador de pistão raspador compreendendo: um tubo que se estende longitudinalmente (87) incluindo uma extremidade de entrada (99), uma extremidade de saída (101) e pelo menos uma flexão (105) localizada entre as referidas extremidades (99; 101) a um ângulo oblíquo α em relação à horizontal, o tubo que se estende longitudinalmente (87) sendo rodeado por uma linha de pressurização (17) entre as extremidades de entrada e saída (99; 101), formando um espaço anular em torno do tubo que se estende longitudinalmente (87), o espaço anular estando em comunicação com os trajetos de vazamento dos flanges de perfil plano e curvo (89; 91); um flange de perfil plano (89) localizado na extremidade de entrada (99) e incluindo um trajeto de vazamento (111) através do flange de perfil plano (89) e orifícios de parafuso (103); um flange de perfil curvo (91) localizado na extremidade de saída (101) e incluindo um trajeto de vazamento (111) através do flange de perfil curvo e uma abertura (82); e um bico (81) conectado ao tubo que se estende longitudinalmente (87) e localizado pelo menos parcialmente na abertura (82), em que quando o conjunto injetor de fluido de arremessador de pistão raspador é instalado em uma abertura na parede lateral (24) de um arremessador de pistão raspador, o bico (81) é orientado para dispensar um jato de fluido em uma direção a jusante, o jato de fluido estando a uma velocidade maior que a velocidade de fluxo de uma tubulação principal, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um alojamento (121) contendo o bico (81) e formando um espaço anular (113) entre o alojamento (121) e uma superfície externa (115) do bico (81).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (121) inclui uma placa limitadora (123) em uma extremidade.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a placa limitadora (123) inclui pelo menos um orifício para prover um trajeto de vazamento de fluido (111) através da placa limitadora (123).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o flange de perfil curvo (91) é configurado complementarmente a uma curvatura de uma parede lateral (12) do arremessador de pistão raspador.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o bico (81) inclui uma válvula (83).

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um indicador de estado da válvula (85) em comunicação com a válvula (83).

7. Sistema de lançamento de pistão raspador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um cano (11) que inclui pelo menos um pino de posicionamento (131) localizado ao longo do cano (11) e configurado para indicar uma localização axial de um pistão raspador quando no cano (11).

8. Sistema de lançamento de pistão raspador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma grade de distribuição de fluido (15) em comunicação com o bico (81) e localizada na metade inferior (73) do cano (11) acima de um piso do cano (11), a grade de distribuição de fluido (15) incluindo uma matriz perfurada contendo orifícios.

9. Método para lançar um pistão raspador em um sistema de tubulação, caracterizado pelo fato de utilizar o sistema de lançamento de pistão raspador por impulso a jato direcionado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, o método compreendendo: desviar uma porção de um fluxo de produto de tubulação principal para o bico (81); e descarregar uma parte da porção desviada através do bico (81) a uma velocidade de pelo menos 30 vezes daquela do fluxo de produto de tubulação principal em direção a um lado traseiro (75) de um membro vertical (71) do pistão raspador, a parte descarregada atingindo o lado traseiro (75) do membro vertical (71).

10. Método, De Acordo Com A Reivindicação 9, Caracterizado Pelo Fato De Compreender Adicionalmente: Acelerar Adicionalmente O Pistão Raspador Adiante No Cano (11) Pela Parte Descarregada Atingindo Pelo Menos Um Outro Membro Vertical Traseiro (71) Do Pistão Raspador À Medida Que O Pistão Raspador Se Move Para Frente No Cano (11).

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o bico (81) dispensa uma velocidade de entrada de fluido na faixa de 30,5 m/s a 366,0 m/s.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o fluxo de produto da tubulação principal está a uma velocidade não maior do que 0,89 m/s.

13. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a força de lançamento está na faixa de 15 a 100 vezes maior.