CN103097871A

CN103097871A - 管道的状态的监控和分析方法

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Publication number: CN103097871A
Application number: CN2011800355291A
Authority: CN
Inventors: 阿尔贝托·朱利奥·迪·卢洛; 阿莱西亚·波焦; 艾丽阿娜·德·马尔奇
Original assignee: Eni SpA
Current assignee: Eni SpA
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-07-13
Also published as: CA2805844A1; AU2011281715B2; AP2013006709A0; CA2805844C; US9188270B2; WO2012010474A1; NO343740B1; US20130291635A1; ITMI20101340A1; AU2011281715A1; ECSP13012450A; CN103097871B; AP3973A; IT1401474B1; NO20130163A1

Abstract

一种管道的状态的监控和分析方法，包括：提供由发泡聚合的或弹性的材料制成的、包括至少一个测量仪器(2，3)的检查装置(1)，该测量仪器包括至少一个壳体和至少一个传感器；将该检查装置置入管道(5)内；回收该检查装置；其中该壳体由具有根据规则ASTM D3574测量的、高于或等于30kg/m³、优选700kg/m³至2,000kg/m³的密度的聚合的或弹性体的材料制成。该方法允许对显示输送气体和/或液体的管道(5)内部的缺陷和/或异常有用的参数、以及管道的内径的可能变化的连续记录和存储。

Description

管道的状态的监控和分析方法

技术领域

本发明涉及一种管道的状态的监控和分析方法。

更具体地，本发明涉及一种使用由发泡聚合的或弹性的材料制成的、包括至少一个测量仪器的检查装置的管道的状态的监控和分析方法，该测量仪器包括至少一个壳体和至少一个传感器，该壳体由聚合的或弹性的材料制成。

本发明也涉及一种实施该方法的检查装置。

背景技术

在指定用于输送气体和/或液体(诸如，例如，甲烷、油、石脑油)的管道的内部，固体沉积物可形成，固体沉积物减少了管道截面，引起该气体和/或液体的流动问题。

此外，该固体沉积物的形成可引起管道内的压力的升高或甚至管道的阻塞。

也可能的是，裂缝、漏洞和/或裂纹在管道内形成，裂缝、漏洞和/或裂纹可引起泄露，且特别在地下管道的情况下，更具体地在水下管道的情况下，裂缝、漏洞和/或裂纹将难以沿该管道被追踪和定位。

此外，对于能够实施安全的维护干预、对于再使用现存的管道和保持充分的和有效的运行和输送状态，管道的内部检查代表了一个基本方面。

已知的是，管道的内部检查可，例如，用市售的仪器被实施，该仪器可用于管道的检查和清洗，通常被称为“pigs(管道检查计)”。

这些“管道检查计”一般装有复杂的仪器和可提供多种类型信息的探测系统。

下列的仪器为已知的，例如：(a)用于获得包括椭圆度的内壁的轮廓的细节和用于探测几何/机械缺陷的“卡规管道检查计(caliper pigs)”；(b)用于探测金属损失类型的缺陷的“磁通量泄漏(MFL)管道检查计(Magnetic Flux Leakage(MFL)pigs)”和“超声波测试管道检查计(Ultrasonic Test(UT)pigs)”；(c)用于显示裂缝的管道检查计；(d)用于显示漏洞和/或裂纹的管道检查计；(e)装有用于显示管道的布局的几何特征的GSM和惯性装置的管道检查计。

这些“管道检查计”一般装有包括传感器、电子控制器、电动机、电池容器的仪表。该仪表一般容纳在由金属或刚性塑料制成的壳体中。

这些“管道检查计”的尺寸关于使用的状态、操作独立性、存在的传感器的数量而改变，且在任何情况下长度保持在一米以上，也适用于更小的结构。

在经历过定期检查且其中不存在不期望的堵塞物的管道的情况下，这些“管道检查计”一般非常有用。

因为“管道检查计”是相当侵略性的系统，在管道内过多沉积物或限制的情况下，这些“管道检查计”的使用可引起危险的管道内的堵塞。

因此，如果管道的状态不是先验已知的，或者在必须紧急实施的干预的情况下，较少的侵略性技术为优选的。在这个方面，已知的是，由发泡聚合的或弹性的材料制成的、对本领域的专家被称为“泡沫管道检查计”或“多管道检查计(poly pigs)”的检查仪器的使用。这些术语将在以下作为同义词使用。

被置入管道内之后，“泡沫管道检查计”一般通过通常地穿过该管道的液体流和/或气体流被输送。

一般而言，这些“泡沫管道检查计”具有保证其侧壁和其被置入的管道的内壁之间相接触的尺寸，因此允许这些“泡沫管道检查计”与穿过该管道的液体流和/或气体流一起前行。

由在检查结束时“泡沫管道检查计”状态的仔细分析，可能建立一些关于管道状态的信息。

然而，收集的信息是有限的和不充分的，特别是对于管道内存在的可能限制。

该“泡沫管道检查计”一般用在管道的检查程序中的第一步骤，因为，由于“泡沫管道检查计”不是特别地侵略性的的事实，其表现出几乎零风险的活性。

然而，这些“泡沫管道检查计”不能够除去管道内可存在的固体沉积物，因为制成“泡沫管道检查计”的发泡聚合的或弹性的材料在可由管道内的该固体沉积物的累积引起的限制的存在下被压缩。

因此，为了除去这些固体沉积物，多种“泡沫管道检查计”的发射必须在管道内部实施，逐渐地增加其密度和/或直径。

在管道内的存在更大限制或“泡沫管道检查计”的被楔住的情况下，没有完全的管道的阻塞，因为“泡沫管道检查计”表面上的液体或气体的压力的增加引起它们的破坏。

同样已知的是，为了能够获得关于管道的状态的另外的信息，该“泡沫管道检查计”可装有传感器，该传感器可探测，例如，压力、温度、加速度，且因此该传感器可提供关于管道内的固体材料的沉积的有用信息、或者其他管道内部的特征(例如裂缝、漏洞和/或裂纹的存在)。

例如，专利US 5,659,142描述了一种用于获得与管道的整体长度的物理参数有关的数据的方法，该方法包括使内部装有压力传感器的“管道检查计”穿过管道，且连读地测量和记录与管道的整体长度的压力有关的参数，其中“管道检查计”的主体由具有低于40kg/m³的密度的发泡聚合的或弹性的材料制成，能够允许“管道检查计”穿过管道的直径的限制。以上方法能够提供与沿管道分散的或延伸的堵塞物的存在有关的信息。

然而，以上专利中描述的方法可造成多种风险，特别是在管道内“泡沫管道检查计”的可能断裂和因此“泡沫管道检查计”内容纳的传感器的释放的情况下。此外，该方法不允许对管道的状态和对管道直径的变化的完全分析，因为该方法设想仅一个压力传感器的使用。

国际专利申请WO 2006/081671描述了一种装有用于显示管道的状态的传感器的仪器，该仪器包括：包括选自至少一个磁传感器和至少一个加速度传感器的传感器的壳体(例如由刚性材料诸如，例如刚性塑料或金属制成的壳体)，和用于记录由该传感器显示的数据的工具。该仪器具有球形形式且允许管道的状态通过在管道内滚动而被显示，通过管道内存在的液体的流动而被输送。包括传感器的壳体优选涂有可容易地压缩的发泡材料，例如开孔(open-cell)或交联低密度发泡聚氨酯。该仪器具有低于管道的内径的整体尺寸，因此该仪器可容易地滚过管道内存在的障碍物而不变得被楔住。

然而，该仪器的使用不允许与管道的可能限制有关的任何信息从记录的数据，特别是从压力数据中获得。

此外，以上指出的方法可具有其他缺点。例如，“泡沫管道检查计”或者装有传感器的仪器的可能断裂，特别是当传感器容纳在金属壳体内时，可引起管道内体积大的和刚性的部分的分散，危害进一步的检查操作和造成损坏管道的风险。因此，可需要回收操作，其不仅昂贵且可造成操作的风险。

发明内容

申请人因此已经考虑寻找一种用于监控和分析管道的状态的方法的问题，该方法能够提供与管道的状态有关的可靠数据和克服以上描述的缺点。

申请人现在已经发现，由发泡聚合的或弹性的材料制成的、包括至少一个测量仪器的检查仪器的使用能够克服以上指出的缺点，该测量仪器包括至少一个壳体和至少一个传感器，该壳体由具有特定密度的聚合的或弹性的材料制成。

更具体地，申请人已经发现在检查装置损坏或断裂的情况下，该壳体的存在：

-不会消极地影响管道的运行；

-不会危害随后的管道的检查操作；

-避免了分散于管道内的测量仪器的回收操作。

此外，该测量仪器允许连续地记录和存储对显示管道内部的缺陷和/或异常有用的参数。

本发明的一个目的因此涉及一种管道的状态的监控和分析方法，包括：

-提供由发泡聚合的或弹性的材料制成的、包括至少一个测量仪器的检查装置，该测量仪器包括至少一个壳体和至少一个传感器；

-将该检查装置置入管道内；

-回收该检查装置；

其中该壳体由具有根据规则ASTM D3574测量的、高于或等于30kg/m³、优选700kg/m³至2,000kg/m³的密度的聚合的或弹性的材料制成。

为了本发明和下列权利要求的目的，除非另外说明，数值范围的限定总是包括端值。

根据本发明的一个优选实施例，该管道可输送气体和/或液体。

为了避开在该检查装置断裂的情况下管道内的障碍物，有利的是使用具有降低的尺寸的测量仪器。

根据本发明的一个优选实施例，该测量仪器的最大尺寸可为低于或等于60mm，优选25mm至51mm。

应该指出的是，该测量仪器的尺寸在任何情况下均低于包括该测量仪器的检查装置的尺寸。

根据本发明的另一个优选实施例，该测量仪器可具有为管道内输送的液体的平均密度的0.8倍至1.2倍的密度。

根据本发明的一个进一步优选的实施例，该测量仪器可与管道内输送的液体等密度。

应该指出的是，与管道内输送的液体为等密度的事实，允许该测量仪器更容易地被输送至回收点(即拦截站)。

应该注意的是，如果管道正在输送具有低于测量仪器的密度的平均密度的液体，该测量仪器的壳体的体积可被增加以减少测量仪器的整体密度，该体积可优选地被增加直到测量仪器的整体密度与该液体的平均密度相同。可选地，如果管道正在输送具有高于测量仪器的密度的平均密度的液体，测量仪器的壳体的体积可被增加且可将具有高于测量仪器的比重的比重的材料引入测量仪器中，以增加测量仪器的整体密度，该仪器的整体密度优选地被增加直到其与液体的平均密度相同。

也应该指出的是，为了本发明的目的，该检查装置的密度和直径为保证检查装置和管道的内壁之间的相互作用的。

根据本发明的一个优选实施例，该发泡聚合的或弹性的材料可具有根据标准ASTMD3574测量的、高于或等于20kg/m³、优选25kg/m³至150kg/m³的密度。

应该注意的是，为了本发明的目的，该发泡聚合的或弹性的材料可包括两层，外层由具有大于内层的发泡聚合的或弹性的材料的密度的发泡聚合的或弹性的材料制成。同样应该注意的是，根据标准ASTM D3574测量的、两种聚合物材料的平均整体密度，包括在以上指出的值中。

根据本发明的一个优选实施例，该检查装置的该发泡聚合的或弹性的材料可选自聚氨酯类、聚乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类或其混合物。聚氨酯类为优选的。

根据本发明的一个优选实施例，该壳体的该聚合的或弹性的材料可选自聚氨酯类、聚乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、缩醛类或其混合物。聚氨酯类为优选的。

应该指出的是，在该检查装置断裂的情况下，该壳体的该聚合的或弹性的材料，当进入与管道内输送的液体(特别是在油的情况下)接触时，可经历溶解、解聚或分散。优选地，该壳体的该聚合的或弹性的材料可在小于或等于6个月，更优选地小于或等于1个月的时间内经历溶解、解聚或分散。

为了本发明的目的，该测量仪器可被置入位于检查装置的主体内的合适的间隙。

根据本发明的一个优选实施例，该传感器可选自：压力传感器、温度传感器、加速度传感器、装有照明系统的图像传感器、或其组合。

该加速度传感器优选为三轴加速度传感器。

应该指出的是，该图像传感器可记录关于管道的内部状态的视频信息。

根据本发明的一个进一步优选的实施例，该检查装置包括至少两个测量仪器，优选地两个包括压力传感器的测量仪器，该测量仪器定位在该检查装置的不与管道的内壁接触且彼此相对的表面上。

应该指出的是，以上指出的两个测量仪器的特别的定位允许待测量的检查装置的前面和后面之间显示的值的差异，允许更可靠地确定由于固体材料的沉积和管道的变形而引起的管道的直径的变化。

应该注意的是，由于其中容纳的测量仪器，在检查装置在管道内部运动的过程中，该检查装置能够测量和存储与检查装置和管道内壁的相互作用有关的重要数据。

如果该检查装置装有加速度传感器，由该加速度测量仪器回收的数据可与管道内流动的流体的流量和速度有关的信息结合。

根据本发明的一个进一步优选的实施例，该测量仪器可包括至少一个能量源和至少一个数据存储工具。

根据本发明的另一个优选的实施例，该数据存储工具可通过无线通信与该测量传感器通信。

应该指出的是，该测量仪器可在非常短的时间内且直接地在检查点上被安装在检查装置内。

根据本发明的另一个优选的实施例，该测量仪器可装有至少一个对该检查装置的锚固系统，以在测量仪器从该检查装置内存在的外壳中离开的情况下避免该测量仪器在管道内分散。

将该检查装置置入管道内可根据本领域已知的程序而实施。一旦检查装置被置入管道内，检查装置被管道内流动的液体和/或气体推动，沿管道移动。

应该指出的是，该检查装置的输送不会引起管道内部的流体的通道的任何中断。

在检查结束时，该检查装置通过所生产的拦截站回收，以捕获该检查装置和/或其中容纳的测量仪器，避免管道内部的液体的流动的中断。

根据本发明的另一个优选的实施例，该拦截站可包括至少一个接收套(reception trap)，例如，具有等距的且间距比等密度测量仪器的更低尺寸更小的杆的栅。特别地，该接收套可定位在管道内部，优选与管道的分支对应。

根据本发明的一个进一步优选的实施例，被回收之后，该测量仪器中存储的数据可被下载至数据分析中心，例如，至具有能够处理所获得的数据的程序的个人电脑。

数据可优选地从测量仪器中通过测量仪器中存在的电触点，或通过无线通信系统被释放。

该测量仪器可在检查和数据的分析之后被除去，或者在测量仪器的重新配置之后该测量仪器可被再使用。

应该指出的是，从测量仪器回收的信息也可与其他先验已知的信息相关联，其他先验已知的信息为诸如，例如：

-与沿管道存在的阀对应的通道；

-管道的截面结构减少中的通道；

-与管道的多种模块的焊缝对应的通道；

-用不同材料生产的管道内的通道。

通过使用该信息和分析从测量仪器获得的数据，可能识别沿管道的直径的变化，或者沿管道的裂缝、漏洞和/或裂纹的存在，且因此评估对其进行可能维护干预的必要性。

本发明的另一个目的涉及一种由发泡聚合的或弹性的材料制成的、包括至少一个测量仪器的检查装置，该测量仪器包括至少一个壳体和至少一个传感器，该壳体由具有根据规则ASTM D3574测量的、高于或等于30kg/m³、优选700kg/m³至2,000kg/m³的密度的聚合的或弹性的材料制成。

附图说明

另外的用于本发明的方法中的检查装置的特征和优点将从下列参考以下提供的图1至6对为了说明性而非限制性的目的提供的多个实施例的描述中显得更明显，其中：

-图1：表示根据本发明的检查装置的一个实施例的示意图；

-图2：表示根据本发明的检查装置的使用的形式的示意图；

-图3：表示根据本发明的检查装置的另一个实施例的示意图；

-图4：表示检查装置的断裂后在管道内分散的多种测量仪器的示意图；

-图5：表示从根据本发明进行的管道检查得到的结果的说明性曲线图；

-图6.1：表示用于检查装置的回收的拦截站的可能结构；

-图6.2：表示用于管道内分散的可能等密度测量仪器的回收的拦截站的可能结构。

具体实施方式

参考图1，由发泡聚合的或弹性的材料(例如发泡聚氨酯)制成的检查装置(1)包括两个定位在该检查装置(1)一侧的测量仪器(2)和两个定位在该检查装置(1)相对侧的测量仪器(3)。

图2表示根据本发明的检查装置(1)的使用的形式。装有测量仪器(2)和(3)的检查装置(1)被置入管道(5)内。该检查装置(1)在流体(6)流动的管道(5)内移动。

图3表示根据本发明的检查装置(1)的另一个实施例，其中有两个尺寸和特征互相不同的测量仪器。测量仪器(4)比测量仪器(3)体积更大，因为测量仪器(4)与管道输送的液体等密度。

图4示出了检查装置断裂后分散于管道(5)内的测量仪器(3)和相对于管道(5)内输送的液体(6)等密度的测量仪器(4)。特别地，等密度测量仪器(4)由管道(5)内输送的液体(6)输送，而测量仪器(3)留在底部。

图6.1表示由能够捕获检查装置(1)的接收套(11)组成的可能拦截站(10)。

通过与管道的分支对应定位栅(12)，检查装置(1)不能继续其在管道内的轨迹且被迫进入接收套(11)，而不阻挡管道内液体或气体通过栅(12bis)的流动的通道。

如所示的拦截站(10)位于主要管道的引流道(derivation)内，其中通过关闭阀(13)，管道的流被迫进入接收套(11)且然后通过常开阀(14)。

图6.2说明了拦截站(10)如何能够在检查装置断裂后也捕获由管道内流动的液体输送的可能等密度测量仪器(4)。实际上，相对于栅(12bis)的杆之间的间距具有更大尺寸的测量仪器(4)，仍堵塞在接收套(11)内。

以下提供本发明的一个说明性的而非限制性的示例，用于更好地理解本发明及其实施例。

示例1

为了该目的使用根据图1的检查装置。

具有16英寸直径的检查装置(1)，由两层聚氨酯生产，内层具有根据标准ASTM D3574测量的等于80kg/m³的密度，且另外的外层具有根据标准ASTM D3574测量的等于130kg/m³的密度。

具有更大的密度的外层，允许与管道(5)的内壁更好的摩擦。

该管道具有等于16英寸的内径，170km的长度且定位在地面上。

该检查装置也装有具有由等于1,900kg/m³的密度的聚氨酯制成的壳体的两个彼此相对的压力的测量仪器、一个加速度测量仪器、一个温度测量仪器。

使用拦截站(10)(如图6.1所示)用于回收置入管道内的检查装置，拦截站(10)装有两个具有杆状结构的钢栅(12)，其中每一个杆与其他杆的间距为约25毫米，且其中该拦截站(10)位于管道的引流道中(参见图6.1)。

由测量仪器收集的数据然后被安装在个人电脑中的软件整理且图解地表示在图5中。

图5的曲线图示出了，除以米表示的管道的高度外，在横坐标中，以米表示的间距，在纵坐标中，以巴表示的压力差。

图5的曲线图示出了与以米表示的管道与原点之间的间距有关的、以米表示的管道的高度分布图(8)，和与管道内部的装置覆盖的间距有关的、以巴表示的在检查装置的后传感器和前传感器之间测量的压力差(9)。

从图5的曲线图中，由检查装置显示的大量信息可被读取，例如，高度曲线(8)上的点(10)显示的拦截阀，也可容易地在压力差曲线(9)上观察到，该曲线(9)具有对应于相同阀的突出峰(11)。

此外，在大约140,000m的间距处，在压力差的曲线图(9)中可观察到一个台阶，这显示了管道的内径的从382.6mm(之前)到371.4mm(之后)的变化。

最后，压力差曲线(9)在0和70,000m之间的趋势说明管道内部存在沉积物。

Claims

1.一种管道的状态的监控和分析方法，包括：

-提供由发泡聚合的或弹性的材料制成的、包括至少一个测量仪器的检查装置，所述测量仪器包括至少一个壳体和至少一个传感器；

-将所述检查装置置入所述管道内；

-回收所述检查装置；

其中所述壳体由具有根据规则ASTM D3574测量的、高于或等于30kg/m³的密度的聚合的或弹性的材料制成。

2.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述测量仪器的所述壳体的所述聚合的或弹性的材料具有根据规则ASTM D3574测量的、700kg/m³至2,000kg/m³的密度。

3.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述管道输送气体和/或液体。

4.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述测量仪器的更大尺寸为低于或等于60mm。

5.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述测量仪器具有为所述管道内所输送的液体的平均密度的0.8倍至1.2倍的密度。

6.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述发泡聚合的或弹性的材料具有根据规则ASTM D3574测量的、高于或等于20kg/m³的密度。

7.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述检查装置的所述发泡聚合的或弹性的材料选自聚氨酯类、聚乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类或其混合物。

8.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述测量仪器的所述壳体的所述聚合的或弹性的材料选自聚氨酯类、聚乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、缩醛类或其混合物。

9.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述测量仪器的所述传感器选自：

-压力传感器，

-温度传感器，

-加速度传感器，

-装有照明系统的图像传感器，

或其组合。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述检查装置包括至少两个测量仪器，所述至少两个测量仪器定位在所述检查装置的不与所述管道的内壁接触且彼此相对的表面上。

11.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述测量仪器包括至少一个能量源和至少一个数据存储工具。

12.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述测量仪器装有至少一个对所述检查装置的锚固系统。

13.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中所述检查装置通过拦截站回收。

14.根据权利要求1所述的管道的状态的监控和分析方法，其中，被回收之后，所述测量仪器中存储的数据被释放至能够处理所述数据的数据分析中心内。

15.一种用于管道的检查装置，所述检查装置由发泡聚合的或弹性的材料制成、包括至少一个测量仪器，所述测量仪器包括至少一个壳体和至少一个传感器，其特征在于所述壳体由具有根据规则ASTM D3574测量的、高于或等于30kg/m³的密度的聚合的或弹性的材料制成。

16.根据权利要求15所述的用于管道的检查装置，其中所述壳体的所述聚合的或弹性的材料具有根据规则ASTM D3574测量的、700kg/m³至2,000kg/m³的密度。

17.根据权利要求15所述的用于管道的检查装置，其中所述测量仪器的更大尺寸为低于或等于60mm。

18.根据权利要求15所述的用于管道的检查装置，其中所述检查装置的所述发泡聚合的或弹性的材料具有根据规则ASTM D3574测量的、高于或等于20kg/m³的密度。

19.根据权利要求15所述的用于管道的检查装置，其中所述检查装置的所述发泡聚合的或弹性的材料选自聚氨酯类、聚乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、或其混合物。

20.根据权利要求15所述的用于管道的检查装置，其中所述测量仪器的所述壳体的所述聚合的或弹性的材料选自聚氨酯类、聚乙烯类、聚苯乙烯类、聚酯类、缩醛类或其混合物。

21.根据权利要求15所述的用于管道的检查装置，其中所述测量仪器的所述传感器选自：

-压力传感器，

-温度传感器，

-加速度传感器，

-装有照明系统的图像传感器，

或其组合。