CN101466973A - 密封和隔离管道的器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立式真空在管道内使用的管道工具，其包含：带内部流通孔的工具主体；绕工具主体放置的可膨胀元件；和在流通孔内部放置的临时密封物。管道工具可还包括附加在工具主体上的追踪装置，其中追踪装置包含机械夹具，或发射可被追踪的信号的发射器。

Description

密封和隔离管道的器械

对相关申请的交叉引用

无。

对在全联邦范围内发起的检索或发展情况的说明

不可用。

对缩微附录的引用参见

不可用。

技术领域

本发明一般地是关于用来密封或隔离管道的器械和方法。尤其地，本发明是关于能够用可膨胀元件来密封管道内的管状区域，并且能够用临时内部密封物临时地密封贯通工具的流通孔的密封或隔离管道工具的各种不同的实施例。更尤其地，本发明是关于在管道内执行维护，封堵泄漏，或安装永久装置的密封或隔离管道的方法。

发明背景

传统的管道维护和修理方法包含首先停止正常管道的运转，然后通过关闭阀或者在管道内配给一些其它类型的密封物来隔离需要修理或维护的管道部分，然后排出或吹掉被隔离的管道部分内的液体或气体。一旦从被隔离的管道部分把产品去除，在之后就会进行修理和/或维护操作。这些操作包括剪切和替换管道的泄漏部分和/或在管道中安装永久装置，比如阀。当在管道中进行所述的永久安装时，随后就会进行结构整体性测试，如流体静力学测试，其中被用在该测试中的水一定会被排出，而有时管道也会依靠管道维护弄干。最后，管道可与产品和重新开始的正常操作再次投入使用。

这些传统方法既浪费时间又昂贵，这要归咎于中断的管道操作，由于排出或吹掉而造成的产品损失，以及与剪切进入管道进行实际修理和/或实施维护操作相关的时间和费用，比如替换管道的泄漏部分或安装永久装置。

为了应对这些无效之处，开发出了一种可用于隔离管道部分以便之后进行维护或修理操作的管道隔离清洁器。管道隔离清洁器是可定位于管道内任何期望位置隔离管道部分从而使在工作前被排出或吹掉的产品量最小化的远程控制装置。其可以被投放到管道中并且在被跟踪到其预期目的地的同时被产品推向前进。然后管道隔离清洁器可被锁定到位从而将管道完全横贯密封起来。管道隔离清洁器的缺点是不能作为永久修理装置，并且其不能让产品流动通过其中。反而，它是通过密封物仅能依靠将管道隔离清洁器从管道中整个去除才能去除掉的方式密封了管道。因此，在完成了修理和/或维护操作之后，管道隔离清洁器一定会从管道中去除从而使正常的管道操作继续下去。

因此，就需要一种更有效，成本更低，并且可选地永久修理器械，和能够进行管道维护，泄漏修理，以及永久装置安装的方法。

发明内容

这里公开的是在管道内使用的管道工具，其包含：带内部流通孔的工具主体；绕工具主体放置的可膨胀元件；和在流通孔内部放置的临时密封物。在各种不同的实施例中，工具主体可还包括扩口部分；或者工具主体可以是柔性的，波纹状的，或两者都有的；或者工具主体可包含金属合金。管道工具可还包括附加在工具主体上的追踪装置，其中追踪装置包含机械夹具，或发射可被追踪的信号的发射器。在实施例中，发射器包含磁体，放射性同位素，电子发送机，声音发送机，超声发送机或它们的组合。

管道工具可还包括多个附加在工具主体上的导引罩，其在工具被放置到其中时与管道接合。绕工具主体放置的可膨胀元件可包含在暴露于管道内的流体时会发生膨胀的材料。在实施例中，可膨胀元件包含核芯部分，并且核芯部分可包含从下组中选出的弹性聚合物，其中包括EPDM，丁苯橡胶(styrene-butadienerubber)，天然橡胶，乙丙二元橡胶(ethylene-propylene monomerrubber)，乙烯—乙酸乙烯酯橡胶(ethylene-vinyl acetate rubber)，氢化丁腈橡胶(hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber)，丁腈橡胶(acrylonitrile-butadiene rubber)，异戊二烯橡胶(isoprenerubber)，氯丁橡胶(chloroprene rubber)以及聚降冰片烯(polynorbornene)。在另一个实施例中，核芯部分包含与下组中选出的聚合物机械地混合的橡胶，其中包括聚氯乙烯(polyvinylchloride)，甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)，丙烯腈(acrylonitrile)，和乙酸乙酯(ethylacetate)。而在另一个实施例中，核芯部分包含与甘油、二乙二醇(diethylene glycol)和聚丙烯酰胺(polycrylamide)的复合物混合的重铬酸(hydrogendichromat)。可膨胀元件进一步可包含围绕核芯部分的膜部分，并且流体在膜部分渗透得比在核芯部分更慢。膜部分可包含从下组中选出的橡胶，其中包括丙烯腈，氢化丁腈，氯丁二烯(chloroprene)，乙烯—乙酸乙烯酯橡胶，硅胶，二乙烯丙烯单体，丁基合成橡胶(butyl)，次氯酸磺酸聚乙烯，聚氨酯，ACM，以及BIMS。可膨胀元件进一步可包含膜部分上的加强件。

在实施例中，管道工具的临时密封物是选择性可脱离的，并且该临时密封物可包含破裂盘。在另一个实施例中，临时密封物是选择性接合或脱离的，并且该临时密封物可包含机电阀。临时密封物是选择性接合或脱离的，其通过温度，磁信号，压力信号，电信号，电磁信号，计时器，声信号，超声信号或它们的组合实现。在实施例中，管道工具还包括在流通孔内部放置的永久装置，并且永久装置可包含阀或泵。

附图说明

为了对本发明进行更详细地介绍，将要引用附图，其中：

图1是一个代表性管道密封和隔离工具的剖面侧视放大图；

图2是一个代表性可膨胀元件的剖面侧视放大图；

图3A到3D画出了管道泄漏修理操作的一个实施例，其中在图1中所画的工具实施例会被用到；

图4A到4D画出了管道维护操作的一个实施例，其中在图1中所画的工具实施例会被用到；以及

图5A到5C画出了管道操作的一个实施例，其中在图1中所画的工具实施例会被用来安装永久装置。

符号和术语

在接下来的说明书和权利要求书中所使用的特定的术语都指代了特定的组装元件。本文件不是为了用名字而非功能来区分元件。在接下来的讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”是用作开放式形式，并且因此应当被解释为“包括，但不限于…”之意。

正如在此使用的，术语“管道”包括任何流体在其中移动的管线或沟道，包括但不限于任何靠岸或离岸的流动系统，比如主干线系统，冒口(riser)，用来在水源和处理设备之间传输未处理过的流体的流通管线，以及用于传输处理过的流体的流通管线。

在图中，管道密封和隔离工具的剖面图是从左向右看的，其管道上游位于图的左端而下游位于图的右端。可选地说，管道密封和隔离工具在图中是从左到右行进的。然而，这不应推断成工具是单向的，并且适当的工具设计可以允许工具在管道内双向放置。

具体实施方式

下面将参照附图介绍为了各种不同的目的在管道内操作提供密封的管道密封或隔离工具的各种不同的实施例，包括管道维护，封堵泄漏，或在管道内安装永久装置，其中在几幅图中相似的数字用于表示相似的特征。

在图中所示的并且在此详细介绍到的管道工具特定实施例应当理解成本公开仅是代表性的并且不是为了将发明限定成在此画出的和介绍到的那些实施例。在此公开的管道工具和方法的实施例可用在任何需要实施维护，修理和/或管道中永久装置安装的类型的应用，操作或过程中。应当充分认识到的是在此公开的实施例的不同教导可独立使用或以任何适当的组合形式使用从而产生所需的效果。

图1画出了被流体115驱动通过管道190的一个代表性的管道密封和隔离工具100。流体115可以是气体或液体，并且可包含天然气，碳氢化合物流体，水，盐水或其它水溶液。如图所示，工具100包含：主体140，其带有可选择的扩口尾部150和内部流通腔160；绕主体140放置的多个前导引盘170和多个后导引盘110；位于流通腔160内的临时密封物130；围绕主体140并放置在导引盘110，170套组之间的可膨胀元件120；以及固定在主体140外表面上的追踪装置125。

在可膨胀元件120扩张到与管道内壁180接合时，管道工具100的主体140可操作将可膨胀元件120和临时密封物130沿管道190传输到期望位置形成横贯管道190的密封。主体140还会对流体115的压力起到辅助压力屏障的作用，而主压力屏障是临时密封物130。为了使主体140具有足够实施这些功能的结构强度，包括了可选地扩口尾部150的主体140可以由金属合金构造而成，比如钢铁或铁合金。另外，尽管图1中所示的主体140具有结实的，平滑壁构造，在另外一个实施例中，主体140可以是长的，薄的，柔性的和/或有波纹的以便能够应对沿着管道190一路上的转弯和拐角。主体140的扩口尾部150是管道工具100的可选特征。当具有扩口尾部150的情况下，扩口尾部150便于管道清洁器在管道装置100沿管道190定位并且可膨胀元件120抵靠管道内壁180之后通过内部流通腔160。扩口尾部150还使得管道工具100附近碎屑的积聚变得最少并且减少了管道工具100的存在在流通通路中所导致的缩减量所引起的流通限制效应。一个本领域的普通技术人员能够想到可通过对扩口尾部150的角度进行变化，甚至最优化来最大化其减少碎屑积聚和流通限制的效果。

可膨胀元件120可以是具有化学活性的材料，其可通过吸收管道190中的流体115而在一定时间内扩张到与管道内壁180密封接合。扩张了的可膨胀元件120从而横贯在管道工具100和管道190的内管壁180之间形成的环面135进行密封。现参见图2，在一个实施例中，可膨胀元件120包含被外部膜210围绕的核芯230，其对于流体115是可渗透的并且可包括内加强层220。在另一个实施例中，可膨胀元件120仅包含核芯230。在图2中所示的外膜210被设计成围绕并保护核芯230，但仍允许流体115向核芯230移动。膜210对流体115是可渗透的，但流体115渗透膜210要比核芯230更慢。因此，膜210可以控制核芯230膨胀的速率从而工具100可以通过受控方式被定位到管道190中和接合到内管壁180。一旦暴露于流体115，核芯230就由于吸收了流体115而按已知速率膨胀并且可膨胀元件120最终扩张到与内管壁180接合形成密封，其阻止了流体115流动通过在管道工具100和管道190之间的环面135。

对核芯230材料的选择可根据流体115的类型。核芯230一暴露于流体115就会膨胀的速率可主要根据核芯的材料组成和流体的粘性，还可以根据核芯的结构和/或过程参数比如流体115的温度和压力。例如，核芯可具有分层结构，其中用在核芯中的不同层和/或材料具有不同的扩散或膨胀性能。在包括天然气和液体碳水化合物的碳水化合物中，核芯230可由弹性聚合物制造，比如橡胶或类橡胶材料，它们选自EPDM，丁苯橡胶，天然橡胶，乙丙二元橡胶，乙烯—乙酸乙烯酯橡胶，氢化丁腈橡胶，丁腈橡胶，异戊二烯橡胶，氯丁橡胶以及聚降冰片烯。其它材料可被溶解在机械混合物中，比如纤维素纤维中。核芯230材料的其它选择包含机械混合了聚氯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯腈，乙酸乙酯或其它聚合物的橡胶。当流体115是水流体比如水或盐水时，核芯230可用由溶在水中的重铬酸并混合进甘油、二乙二醇和聚丙烯酰胺的复合物中制成的材料形成。

根据流体115，核芯230可选成让可膨胀元件120在暴露于流体115时能够充分地扩张以形成横贯在管道工具100和管道190的内管壁180之间形成的环面135的密封。所需的膨胀程度取决于许多因素，包括环面135的宽度。另一方面，膜210的材料选取和厚度，取决于可膨胀元件120在暴露于流体115时必须行进到其预期目的地的距离。如果管道工具100必须行进很长距离，膜210的材料和厚度可选成让可膨胀元件120在管道工具100到达其终点之前不会完成其扩张过程。在那种假定下，所选膜210的材料具有低的流体115渗透速率而膜210的厚度值可以很大，从而减慢核芯230与流体115的相遇并且增加了核芯230完全膨胀的时间以便管道工具100能够在核芯230完全膨胀之前到达其终点。在碳水化合物中，膜210可包含橡胶，例如丙烯腈，氢化丁腈，氯丁二烯，乙烯—乙酸乙烯酯橡胶，硅胶，二乙烯丙烯单体，丁基合成橡胶，次氯酸磺酸聚乙烯，聚氨酯，ACM，BIMS或其它类型比核芯230具有更小膨胀或更慢扩散量的橡胶。典型地，可膨胀元件120完全膨胀可能需要一到四天。对流体115具有较低渗透率的厚膜210的存在，在需要时，可减慢核芯230的扩张从而可膨胀元件120可能会需要更长的时间才能完全扩张开。所述的缓慢扩张率在管道工具100在到达其预期目的地之前具有很长距离前进的情况下会用到。

前导引盘170和后导引盘110使得管道工具100能够被流体115沿着管道190推动。这些盘110，170与管道190的内管壁180形成了足以阻止流体115通过管道工具100的密封。而流体115会接触到盘110，170和临时密封物130并且沿着管道190推动管道工具100。

临时密封物130执行多种功能。在其封闭位置，流体115与临时密封物130以及导引盘110，170接触，并如上所述沿着管道190推动管道工具100。一旦管道工具100位于其预期位置且可膨胀元件120膨胀抵靠到内管壁180上将管道工具100锚定到位，临时密封物130允许将临时密封物130上游或下游的一段管道190与管道190的其余部分隔离开。管道190的隔离部分然后可被减压进而进行维护，泄漏修理，或永久装置的安装，比如阀。一旦所述操作完成，可选择性打开临时密封物130以使得流体115重新通过管道190流通。

本领域普通技术人员能够想到临时密封物130可以是任何一种装置，其在关闭时允许管道工具100被流体115沿着管道190推动，而在打开时允许流体115流动通过管道工具100的内部流通腔160。临时密封物130能够选择性启动从而其可以在需要时打开进而允许流体115流动通过管道工具100的内部流通腔160。

在一个实施例中，临时密封物130仅可以启动打开一次并且不能关闭。在所述实施例中，临时密封物130可包含破裂盘(rupture disc)，其是由易碎材料形成的贮压盘，设计成会猛然打开并卸除预定压力差的过压。在各种不同的实施例中，盘可由金属或其它材料形成，比如抗渗石墨，例如其为充满酚醛树脂的高纯度碳。除了破裂盘，各种其它类型的可去除临时密封物130也可以被用到。临时密封物130的去除或打开可通过各种不同的方法实现，包括机械地，液压地，化学地，电学地，爆炸式地，易燃式地，或它们的组合。在一个实施例中，临时密封物130例如包含由于暴露于流体115而随着时间降解的材料。在另一个实施例中，隔离工具100的一个或多个元件(例如主体140)可由溶于酸的材料比如铝制成。

在其它实施例中，临时密封物130被设计成不仅能选择性打开，还能按照需要选择性关闭并再次打开从而在管道190上实施维护或修理。在所述实施例中，临时密封物130可包含例如机电阀，或其它类型的开/关装置。启动所述临时密封物130可通过各种不同方法实现，包括机械地，液压地，电学地，或它们的组合。在各种不同的实施例中，启动临时密封物130可利用压力脉冲，压力差，温度上升或下降，磁信号，电信号，电磁信号，计时器，声信号，超声信号或其它穿壁讯息。

追踪装置125能够在其横穿管道190时监视管道工具100。在实施例中，追踪装置125是附加到主体140外表面上的机械夹具，其可操作地接合在或靠近管道工具100终点处延伸到管道190中的相似机械挡块185。例如，机械挡块185可用热接头(hottap)夹具195安装。在该实施例中，当管道工具100上的追踪装置125接触到延伸到管道190中的机械挡块185时，所述接触表示管道工具100已经到达了预期目的地，且相互机械作用也将管道工具100挡在特定位置上。在另一个实施例中，追踪装置125可被连接到可膨胀元件120的外部，从而当膨胀发生时，追踪装置125将首先接合内管壁180，并且所述接合会将管道工具100挡在特定位置上或其附近。然后可膨胀元件120继续绕追踪装置125膨胀直到其与管道190的内管壁180形成密封物。可选地，在其它实施例中，追踪装置125可包含发射追踪信号的装置，比如例如是磁体，放射性同位素，电子发送机，声音发送机，和超声发送机，从而指明管道工具100在管道190中的位置。

管道密封和隔离工具100可操作用于各种不同的目的。图3A到3D示意性地画出了管道操作的一个实施例，其中图1所示的管道密封和隔离工具100可用来密封管道190中的外部泄漏300。参见图3A，一旦发现并定位管道泄漏300，管道工具100可经由管道清洁器投放器(pipeline pig launcher)或其它机构插入到管道190中，其中包括将管道工具100放置在管道190开口端区域中。然后，管道工具100沿着管道190被流体115驱向泄漏300的位置，此时管道工具100的位置通过追踪装置125监视。

在可选实施例中，管道工具100可经由作用力或传输机构而非流体流移动通过管道190。例如，管道工具100可包含推进系统并且因而能够自推进。推进系统可以是用于推进的任何适合的机构比如电动机推进，例如联结了推进器，轮子，轨道，履带/运送器臂等的电动机。可选地，管道工具100可经由另一个工具比如清洁器被传送到管道190中的期望位置。例如，管道工具100可经由牵引单元在管道上推或拉，且牵引单元是通过流体流或其它传送用机构包括自推进提供动力。

当管道工具100接近其管道190内的预期目的地(在本示例中为泄漏300的位置)时，流体115流会减慢或中断。如果没有流体115经由导引盘110，170和关闭的临时密封物130推动管道工具100，管道工具100将停止穿行于管道190。然后管道工具100的位置可相对于其预期目的地确定。如果管道工具100停在其预期目的地上游，流体115流会简单地继续从而将管道工具100推得更靠近那个位置。如果，另一方面，管道工具100前进超过了其预期目的地，流体115流会向反方向发射从而将管道工具100向上游推动到期望位置。导引盘110，170是双向的从而它们设计成使得管道工具100能够沿任一方向穿行于管道190。

在管道工具100前进过程中，如图3B所示，当到达泄漏300的位置时，可膨胀元件120就吸收流体115并横跨环面135朝向管道190的内管壁180和泄漏300扩张。如图3C所示，一旦可膨胀元件120完全扩张了，其形成横跨环面135并抵靠管道190的内管壁180的永久的，流体密封的密封物从而泄漏300也可以被封堵上。

一旦可膨胀元件120设置好，临时内部密封物130可用一些启动方法如上所述打开。在实施例中，临时密封物130通过对管道190内的流体115加压打开。在所述实施例中，由可膨胀元件120形成的抵靠管道190的内管壁180的密封物被设计成能抵挡流体115高压从而可操作打开临时内部密封物130。当临时内部密封物130打开时，流体115流可重新在管道190中流通，如图3D所示。尽管重建了流体115流，管道工具100仍可靠地保持就位并且泄漏300被扩张的可膨胀元件120密封。管道工具100可包含永久的泄漏修理，或可在延长的时间期限内保持就位直到该段管道190被切掉和更换。

管道密封和隔离工具100还可用于密封和隔离管道190的一段来实施管道190上的维护操作。图4A到4D示意性地画出了用图1所示的管道密封和隔离工具100将管道190的上游部分192与下游部分194隔离进而使得能够在管道190的隔离部分192上实施维护操作的次序的一个实施例。在一个实施例中，用于在管道190上实施维护操作的管道工具100包含双重临时内部密封物130来确保在上游部分192和下游部分194之间的流体密封隔离。

管道工具100被插入管道190并沿着管道190由流体115推进。管道工具100在管道190内的位置可通过追踪装置125监视。如图4A所示，当管道工具100到达其预期目的地时，它被通过管道190的中断流体115流挡住。在管道工具100前进过程中，一到达预期目的地，可膨胀元件120就吸收流体115并横跨环面135朝向管道190的内管壁180扩张。如图4B所示，一旦可膨胀元件120完全扩张了，其形成横跨环面135并抵靠管道190的内管壁180的永久的流体密封的密封物。可通过许多方式来确定何时可膨胀元件120已经完全扩张并设置在管道中。在一个实施例中，可通过对核芯230的材料和膜210进行实验室测试来估计对于给定流体115的扩张率。然后，完全扩张或设置可膨胀元件120所需的时间量可作为给定构造的核芯230和膜210材料的扩张率的函数被计算出来。在另一个实施例中，可通过现场测试。尤其地，当估计到足够设置可膨胀元件120所需的时间已经过去时，流体115流可重新对管道工具100的管道190上游加压，且如果管道工具100响应该压力而移动的话，可膨胀元件120就还没有设置好。在另一个实施例中，应变测量仪被装在管道工具100主体140上，并且管道工具100主体140中的应变等级可在之后被监视。当可膨胀元件120设好时，主体140中的应变等级将会增加，应变测量行为会显示出何时可膨胀元件120被设好。

一旦可膨胀元件120如图4B所示被设好，管道190的上游部分192从而被与管道190密封的完全扩张的可膨胀元件120和封闭的双重临时密封物130与管道190的下游部分194隔离开。在一个实施例中，隔离的管道190的上游部分192在随后被减压从而使得能够实施维护操作。管道190的下游部分194可保持压力状态这是因为可膨胀元件120和双重临时密封物130确保了管道190的被减压部分和被加压部分之间的隔离。如图4C所示，一完成了维护操作，隔离的管道190的上游部分192可被再次加压。最后，如图4D所示，临时内部密封物130可如上所述打开，从而使得流体115流在管道190内重新流通。尽管重建了流体115流，管道工具100仍然被扩张的可膨胀元件120可靠地保持就位。管道工具100可无限期地保持就位以便进行后来的类似维护操作，其中双重密封物130可再次被启动而关闭，并且从而将管道190的上游部分192与下游部分194隔离。

在可选的实施例中，两个或更多的管道工具100可用来隔离在工具之间的管道190部分。例如，第一和第二管道工具100可位于泄漏300的任一边并设置好，从而隔离了工具100之间的管道部分，其后可被相应地减压和修理。在可选的实施例中，多于一个管道工具100可用在要隔离的管道部分的一侧或两侧。例如，第一对管道工具100可位于泄漏的下游边而第二对管道工具100可位于泄漏的上游侧，从而一旦设好工具就隔离了含有泄漏的管道部分。放置和定位多个管道工具100可通过使用在此所述的方法执行。例如，第一管道工具100可跟随足量的流体流放置在管道190中，将第一管道工具100在后来被放置到管道中的第二管道工具100的前面隔开期望的距离。附加流体可用于传送两工具到期望位置，其可如在此所述地被定位。

管道密封和隔离工具100还可用于例如在管道190内的特定位置安装永久装置，比如阀。图5A到5C示意性地画出了用图1所示的管道密封和隔离工具100安装在主体140中的流通腔160内部放置的永久装置500的次序。在实施例中，永久装置500是可被穿壁讯息启动的球形阀。在另一个实施例中，永久装置500是止回阀。在另一个实施例中，永久装置是潜水泵，例如电潜水泵(ESP)。在实施例中，ESP被泵入产品冒口，例如离岸的产品冒口。ESP可被放置在产品冒口中，例如靠近深水产品冒口的基部，在那里泵可通过去除所有或部分来自位于海床上井口的流体静力学回压来增加产量。

如图5A到5C所示，封闭的永久装置500提供了替换前面实施例中的临时密封物130的密封物。其中带有永久装置500的管道工具100插入管道190并沿着管道190被流体115推进。管道工具100在管道190内的位置可通过追踪装置125监视。如图5A所示，当管道工具100到达其预期目的地时，它被通过管道190的中断流体115流挡住。在管道工具100前进过程中，一到达预期目的地，如图5A所示，可膨胀元件120就吸收流体115并横跨环面135朝向管道190的内管壁180扩张。如图5B所示，一旦可膨胀元件120完全扩张了，其形成横跨环面135并抵靠管道190的内管壁180的永久的流体密封的密封物。可通过上述方式来确定何时可膨胀元件120已经完全扩张并设置在管道中，包括对核芯230材料和膜210材料进行实验室测试，对管道190加压来观察管道工具100是否响应压力而移动，或者监视管道工具100主体140中的应变等级。如图5C所示，一旦可膨胀元件120设好了，永久装置500可通过电信号、其它类型的穿壁讯息、或其它方法比如压力脉冲打开。一旦永久装置500打开，流体115流在管道190内重新流通。尽管重建了流体115流，管道工具100被扩张的可膨胀元件120可靠地保持就位并且可这样保持无限期的时间。因此，永久装置500也将固定在该位置并且可被启动以控制在该位置上通过管道190的流体115流。

前述的对管道密封和隔离工具及使用所述工具实施维护，泄漏修理和在管道上安装操作的方法的特定实施例的介绍是为了解释和说明的目的而作出的，并且不是为了要穷举或将本发明限制在公开的精确形式上。显而易见地，这些实施例的许多其它修改和变形都是有可能的。尤其地，维护，修理和安装操作可以改变。例如这些方法公开了通过中断管道中的流体流将管道装置停止在其预期目的地上。也可采用其它停止管道装置的方法，比如在打开临时密封装置130或永久装置500而维持流体115流。另外，管道工具主体140的设计可以改变。除了公开的平滑壁，坚固结构之外，主体可包含成波状的，柔性的外壳从而能够应付管道内的大量转弯和拐角。进一步地，扩口尾部150的锥度可被最优化来最大化其减少由管道工具100出现在流体115流通通路中所引起的碎屑积聚和流通限制的效果。组成可膨胀元件120材料的材料可以根据管道190内的流体115类型改变，不论是碳水化合物，水，盐水还是其它水溶液。

尽管对管道密封和隔离工具及使用所述工具实施维护，泄漏修理和在管道上安装操作的方法各种不同的实施例已经在此被画出和介绍，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和教导作出修改。介绍的实施例仅是代表性的，并不是为了限制。对在此公开的申请进行的许多变形，组合和修改都是可能的并且落入本发明范围之内。相应地，保护范围并不被上面陈述的说明书限定，而是被接着的权利要求书限定，其范围包括权利要求主题的所有等效变换。

Claims (49)

1.在管道内使用的管道工具，其包含：

带有内部流通孔的工具主体；

绕工具主体放置的可膨胀元件；和

在流通孔内部放置的临时密封物。

2.如权利要求1的管道工具，其中工具主体还包括扩口部分。

3.如权利要求1的管道工具，其中工具主体是柔性的或波纹状的，或者是既柔性且波纹状。

4.如权利要求1的管道工具，其中工具主体包含金属合金。

5.如权利要求1的管道工具，还包括附加在工具主体上的追踪装置。

6.如权利要求5的管道工具，其中追踪装置包含机械夹具。

7.如权利要求5的管道工具，其中追踪装置包含发射可被追踪的信号的发射器。

8.如权利要求7的管道工具，其中发射器包含磁体、放射性同位素、电子发送机、声音发送机、超声发送机、或它们的组合。

9.如权利要求1的管道工具，还包括附加在工具主体上的多个导引罩，当工具被放置到管道中时，所述多个导引罩与管道接合。

10.如权利要求1的管道工具，其中可膨胀元件包含在暴露于管道内的流体时会发生膨胀的材料。

11.如权利要求10的管道工具，其中可膨胀元件包含核芯部分。

12.如权利要求11的管道工具，其中核芯部分包含弹性聚合物。

13.如权利要求12的管道工具，其中弹性聚合物选自于包含下列材料的组：EPDM，丁苯橡胶，天然橡胶，乙丙二元橡胶，乙烯—乙酸乙烯酯橡胶，氢化丁腈橡胶，丁腈橡胶，异戊二烯橡胶，氯丁橡胶以及聚降冰片烯。

14.如权利要求11的管道工具，其中核芯部分包含与下组中选出的聚合物机械混合的橡胶，所述组包括聚氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、和乙酸乙酯。

15.如权利要求11的管道工具，其中核芯部分包含与甘油、二乙二醇和聚丙烯酰胺的复合物混合的重铬酸。

16.如权利要求10的管道工具，其中可膨胀元件还包括围绕核芯部分的膜部分。

17.如权利要求16的管道工具，其中流体渗透膜部分比渗透核芯部分慢。

18.如权利要求16的管道工具，其中膜部分包含橡胶。

19.如权利要求18的管道工具，其中橡胶是选自于下列材料构成的组，其中包括丙烯腈，氢化丁腈，氯丁二烯，乙烯—乙酸乙烯酯橡胶，硅胶，二乙烯丙烯单体，丁基合成橡胶，次氯酸磺酸聚乙烯，聚氨酯，ACM，以及BIMS。

20.如权利要求16的管道工具，其中可膨胀元件还包括膜部分上的加强件。

21.如权利要求1的管道工具，其中临时密封物是选择性可脱离的。

22.如权利要求21的管道工具，其中临时密封物包含破裂盘。

23.如权利要求1的管道工具，其中临时密封物是选择性接合或脱离的。

24.如权利要求23的管道工具，其中临时密封物包含机电阀。

25.如权利要求23的管道工具，其中临时密封物可通过温度，磁信号，压力信号，电信号，电磁信号，计时器，声信号，超声信号或它们的组合来实现选择性接合或脱离。

26.如权利要求1的管道工具，还包括在流通孔内部放置的永久装置。

27.如权利要求26的管道工具，其中永久装置包含阀或泵。

28.在管道内实施维护性操作的方法，其包含：

在管道内大致期望位置处放置可膨胀元件；

使可膨胀元件暴露于管道内的膨胀剂；

可膨胀元件扩张到与管道密封接合，从而形成横跨管道的密封物；以及

在不去除可膨胀元件的情况下打开通过管道的流体通路。

29.权利要求29的方法，其中维护性操作包含修理管道壁中的泄漏。

30.权利要求29的方法，其中维护性操作包含将永久装置放置在管道内。

31.权利要求30的方法，其中打开流体通路包含打开永久装置。

32.权利要求29的方法，其中打开流体通路包含与连接到可膨胀元件上的临时密封物脱离。

33.权利要求29的方法，还包括关闭通过管道的流体通路并实施另一个维护操作。

34.权利要求29的方法，其中放置步骤包含将可膨胀元件插入管道中以及经由流体流将可膨胀元件向大致期望位置处推进。

35.权利要求33的方法，还包括在其被推进到位置时追踪可膨胀元件。

36.权利要求34的方法，其中流体是膨胀剂。

37.权利要求29的方法，其中膨胀剂包含天然气，碳氢化合物流体，水，盐水或其它水溶液。

38.在管道内实施维护性操作的方法，其包含：

向管道中插入管道工具，所述管道工具包含安装在外部的可膨胀元件；

通过流体流将管道工具推动通过管道到达大致期望位置；

在大致期望位置处扩张可膨胀元件到与管道密封接合；以及

打开管道工具中的流体通路。

39.权利要求38的方法，还包括在推进过程中追踪管道工具。

40.权利要求38的方法，还包括在管道工具内运行管道清洁器。

41.权利要求38的方法，其中插入管道工具包含从清洁器投放器投放管道工具。

42.权利要求38的方法，其中扩张可膨胀元件包含吸收流体。

43.权利要求38的方法，其中打开通过管道工具的流体通路包含脱离临时密封物。

44.权利要求38的方法，其中扩张包括将管道壁中的泄漏密封。

45.权利要求38的方法，还包括关闭管道工具中的流体通路。

46.权利要求45的方法，还包括对管道工具上游或下游的管道部分减压；以及在减压的管道部分上实施维护性操作。

47.权利要求46的方法，还包括：

对减压的管道部分再次加压；

再次打开管道工具中的流体通路；以及

再次使流体流过流体通路。

48.权利要求38的方法，还包括在管道工具内放置永久装置。

49.权利要求48的方法，其中打开流体通路包含启动永久装置。

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