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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen
zum Positionieren einer Stopfenanordnung an einer gewünschten
Stelle im Inneren einer Pipeline bzw. Rohrleitung, so daß ein Vorgang
ausgeführt
werden kann.
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Es
besteht ein allgemeiner Bedarf zum Ausführen von Wartungs- und Reparaturarbeiten
an bzw. in bestehenden Pipelines, und zwar sowohl Onshore bzw. an
Land als auch Offshore bzw. auf See, und möglicherweise auch unter der
Erde. Es kann auch notwendig sein, die Pipeline beispielsweise durch Hinzufügen einer
Zweigleitung an eine bestehende Pipeline zu verlängern.
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Normalerweise
sind im verlegten Zustand einer Pipeline keine Ventile bzw. Schieber
installiert, um die Pipeline an den Stellen abzusperren, an denen
der erforderliche Vorgang mit oder an der Pipeline vorgenommen werden
soll. Stattdessen besteht eine Möglichkeit
in der Verwendung von internen, ferngesteuerten Pipeline-Stopfen,
die eine Pipeline an einer gewünschten
Stelle absperren können
oder einen notwendigen Vorgang im Inneren der Pipeline ausführen können.
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Ein
Stopfen wird an einem geeigneten Ort, beispielsweise einer Plattform,
Pumpstation oder ähnlichen
Einrichtung, in die Pipeline eingeführt und dann durch den Druck
des Pipeline-Fluids im Inneren der Pipeline zu der gewünschten
Stelle, an der er zum Absperren der Pipeline verwendet werden soll, vorangetrieben.
Eine weitere Möglichkeit
besteht in der Verwendung einer Pipeline-Zugeinrichtung, um den
Stopfen innerhalb der Pipeline zu bewegen.
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Die
exakte Positionierung des Stopfens an der gewünschten Stelle kann in den
meisten Situationen schwierig sein und daher viele Unwägbarkeiten beinhalten,
so daß dies
nicht akzeptabel ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn
der Stopfen über eine
lange Strecke durch eine Pipeline bewegt wird oder Gase in dem Fluid
in der Pipeline vorhanden sind.
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Gas
ist komprimierbar, so daß die
Messung der zusätzlichen
Menge und des Drucks des Gases hinter dem Stopfen beim Vorantreiben
von diesem zu keiner guten Anzeige dahingehend führt, wo sich der Stopfen in
der Pipeline befindet. Wenn der Stopfen mit einem flüssigen Fluid
vorangetrieben wird, kann man durch Messen der zusätzlichen
Flüssigkeit
hinter dem Stopfen mit einem abnehmenden Maß an Sicherheit sagen, wo in
der Pipeline sich der Stopfen befindet.
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Wie
gesagt, Gas ist komprimierbar, und wenn man die Zufuhr von Gas hinter
dem Stopfen stoppt, setzt der Stopfen seinen Weg in der Pipeline weiter
fort, bis sich ein Gleichgewicht zwischen den externen Druckwerten
sowie der Reibung zwischen dem Stopfen und der Pipeline einstellt,
so daß es
nahezu unmöglich
ist, Messungen oder Berechnungen dahingehend anzustellen, wo der
Stopfen in einem derartigen Fall stoppt. Ein weiterer Faktor besteht
darin, daß während des
Vorantreiben der Stopfen nur einen Teil der Pipeline einnimmt, so
daß notwendigerweise
ein gewisses Ausmaß an
Leckage vorliegt und normalerweise auch ein gewisses Ausmaß an Leckage über die
Stopfenanordnung zugelassen wird, so daß dadurch eine weitere Unsicherheit
entsteht.
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Noch
eine weitere Möglichkeit
besteht in der Verwendung von Pipeline-Zugeinrichtungen zum Bewegen
des Stopfens durch die Pipeline, jedoch ist dies bei längeren Distanzen
keine Lösung,
und zwar auch aufgrund der Kapazität der Zugeinrichtungen usw.,
wobei es im Hinblick auf die Einfachheit und die Geschwindigkeit
günstiger
ist, die Einheiten über
längere
Distanzen mit einem sogenannten "Molch" voranzutreiben.
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Eine
weitere Unsicherheit kann darin liegen, daß die Distanz von dem Eintrittspunkt
bis zu dem Gebrauchsort sehr lang ist und selbst bei Verwendung
eines homogenen Fluids als Flüssigkeit
diese Länge
zu einer Ungewißheit
hinsichtlich der Position des Stopfens führen kann.
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In
den Fällen,
in denen Gas in dem Fluid enthalten ist oder ein Vorantreiben über eine
lange Strecke erforderlich ist, wird normalerweise ein Meßrad verwendet,
jedoch ist die Genauigkeit eines solchen Rads bei längerer Distanz
nicht gut genug.
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In
diesem Zusammenhang besteht bei längeren Pipelines eine Bedarf
für eine
Lösung
dahingehend, daß ein
Stopfen zu einer gewünschten
Stelle verbracht werden kann und man dabei mit einem bekannten Ausmaß an Sicherheit
weiß,
daß der
Stopfen in dieser Position festgesetzt ist. Diese Pipelines können sich
von einer Einrichtung zu einer weiteren Einrichtung erstrecken,
beispielsweise von dem Ort einer Ölquelle zu einer Onshore oder
Offshore gelegenen Verarbeitungseinrichtung oder einer Kombination
von diesen, oder einer Überland-Pipeline
von einem Land in ein anderes Land. Auch besteht eine Notwendigkeit
zur Schaffung einer Lösung
zum exakten Positionieren eines Stopfens in der Pipeline, wenn das
Pipeline-Fluid zumindest etwas Gas enthält.
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Auch
kann es recht häufig
notwendig sein, zwei Stopfen nacheinander voranzutreiben, um einen
Abschnitt einer Rohrleitung abzusperren, so daß Reparaturarbeiten, Wartungsarbeiten
oder andere Arbeiten an der Pipeline zwischen den beiden gesetzten
Stopfen ausgeführt
werden können.
In diesem Zusammenhang besteht eine zusätzliche Schwierigkeit darin,
diese beiden Stopfen in einer bestimmten Distanz voneinander zu
halten, wenn diese in der Pipeline vorangetrieben werden, und sie
beide an den gewünschten
Stellen zu plazieren.
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Im
Hinblick hierauf bestehen Schwierigkeiten sowohl hinsichtlich des
Stoppens eines Stopfens an einer gewünschten Stelle in einer Pipeline
als auch hinsichtlich der Tatsache, daß man nicht genau weiß, wieviel
Fluid, d. h. Distanz, zwischen den Stopfen beim Vorantreiben von
diesen vorhanden ist. Es ist wichtig, daß diese die zwischen ihnen
vorhandene Distanz beibehalten und innerhalb der Pipeline nicht kollidieren.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Lösung, die
ein Positionieren eines Stopfen an einer bestimmten Stelle innerhalb einer
Pipeline er möglicht,
selbst wenn es sich bei der Pipeline um eine gasführende Pipeline
handelt. Weiterhin besteht ein Ziel in der Schaffung eines Verfahrens,
das bei einer langen Distanz zwischen der Eintrittsstelle für den Stopfen
und dem Einsatzort innerhalb der Pipeline verwendet werden kann.
Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung eines Verfahrens, bei
dem man mehrere Stopfenanordnungen im Inneren einer Pipeline mit
Sicherheit voranbewegen kann.
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Erreicht
werden diese Zielsetzungen mit den Verfahren und Vorrichtungen,
wie sie in den beigefügten
Ansprüchen
angegeben sind.
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Gemäß einem
ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Stoppen von mindestens einer Stopfenanordnung innerhalb einer Pipeline
an einem gewünschten
Ort, wobei sich zumindest etwas Gas in dem Fluid in der Pipeline
befindet. Die mindestens eine Stopfenanordnung wird in die Pipeline
eingeführt,
vorzugsweise an einem Eintrittsort zum Einführen von Stopfen und Inspektionsgeräten bzw.
Molchen in die Pipeline. Dieser Eintrittsort kann eine große Entfernung
von dem Ort haben, an dem die Stopfenanordnung ihre Arbeit ausführt. Wenn
sich die Stopfenanordnung innerhalb der Pipeline befindet, wird
sie durch die Pipeline vorangetrieben, indem das der Pipeline hinter
der Stopfenanordnung zugeführte
Fluid, d. h. rückwärts von
der Stopfenanordnung, mit Druck beaufschlagt wird.
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Einrichtungen
zum Bestimmen der Position der Stopfenanordnung zeigen nach einer
Weile an, daß sich
die Stopfenanordnung an einer bestimmten Stelle befindet. Diese
Einrichtungen zum Bestimmen der Position können mehrere Konfigurationen
aufweisen, oder es kann sich um eine Kombination von mehreren Konfigurationen
handeln. Eine Möglichkeit besteht
darin, daß die
Stopfenanordnung einen Sender passiert, der außerhalb der Pipeline angeordnet ist
und ein Signal zu Elementen im Inneren des Stopfens sendet und dadurch
die Position der Stopfenanordnung feststellt.
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Unter
einem außen
positionierten Sender sind in der vorliegenden Anmeldung sowohl
nur eine an der Außenwand
der Pipeline positionierte Sendereinheit als auch an bekannten Stellen
positionierte Sender, die Signale zu der Einheit im Inneren der Stopfenanordnung
senden, oder auch Satelliten zu verstehen, die z. B. GPS-Signale
er zeugen, die von der Einheit innerhalb der Stopfenanordnung empfangen
werden, um auf diese Weise die Position der Stopfenanordnung zu
bestimmen. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn es sich bei der Pipeline
um eine Pipeline aus Kunststoff oder Verbundmaterial handelt.
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Bei
der festgestellten Position kann es sich entweder um eine Position
von geometrischen Koordinaten und/oder um die Distanz zu einer Position handeln,
in der die Stopfenanordnung gestoppt werden sollte. Hierbei kann
es sich auch um eine Zweiwege-Verbindung handeln, um der Bedienungsperson
Anzeigen dahingehend zu liefern, daß die Stopfenanordnung den
Sender passiert hat. Für
Onshore-Pipelines und in dem Fall, daß die Pipeline zu reparieren
ist, stehen Personal oder Gerätschaften an
der Außenseite
der Pipeline bereit, wobei das Personal in einfacher Weise einen
Sender an der Außenseite
der Pipeline in einem Abstand vor und/oder nach dem zu reparierenden,
zu flickenden oder abzuzweigenden Bereich usw. der Pipeline positioniert werden
kann.
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Die
Sender können
sogar auf beiden Seiten der Reparaturstelle von Hand gehalten werden.
Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, ein inertiales Navigationssystem im Inneren der Stopfenanordnung
zu haben, welches feststellt, wann sich die Stopfenanordnung in
einer bestimmten Position befindet. Dieses System kann auch mit
entfernt vorgesehenen Einheiten kommunizieren, die der Bedienungsperson des
Systems Daten liefern. Der Stopfen kann auch mit einer Kombination
von diesen Systemen ausgestattet sein.
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Wenn
sich die Stopfenanordnung in dieser Position befindet, dann wird
eine Bremsvorrichtung aktiviert, um die Geschwindigkeit der Stopfenanordnung
bis zum Stoppen an dem oder in der Nähe von dem gewünschten
Ort abzubremsen, wobei danach eine Greifvorrichtung der Stopfenanordnung
aktiviert werden kann, um an der Innenwand der Pipeline anzugreifen.
Darüber
hinaus kann auch eine Dichtungseinrichtung vorgesehen sein, um eine
Abdichtung gegenüber
der Innenwand der Pipeline und zum Bilden eine Dichtungsbarriere
zwischen zwei Bereichen der Pipeline zu schaffen.
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Die
Greifeinrichtung kann mit der gleichen Funktion wie die Dichtungseinrichtung
aktiviert werden. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, daß es sich
bei der Greifeinrichtung um die Bremseinrichtung handelt, wobei
die Reibungskraft zwischen den Einrichtungen und der Wand zum Angreifen
an der Wand erhöht
wird. Bei der Bremseinrichtung der Stopfenanordnung kann es sich
auch um Elemente handeln, die die Strömung des die Stopfenanordnung
passierenden Pipeline-Fluids regeln.
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Durch
die Ausdrucksweise "Stopp/Stoppen der
Stopfenanordnung" oder "Abbremsen bis zum Stoppen" ist in der vorliegenden
Anmeldung eine ausreichende Reduzierung der Geschwindigkeit der Stopfenanordnung
zu verstehen, so daß sich
z. B. ein Stopfenmodul der Stopfenanordnung an der gewünschten
Stelle plazieren läßt, so daß sich die
Pipeline absperren läßt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
werden bei dem Verfahren Maßnahmen
ergriffen, um eine Feinpositionierung der Stopfenanordnung entweder
weiter vorn oder ein Stück
rückwärts von
der Stelle, an der die Stopfenanordnung aufgrund des Abbremsens der
Stopfenanordnung gestoppt hat, in der Pipeline zu erzielen. Nachdem
die Stopfenanordnung ihre Geschwindigkeit aufgrund des Abbremsens
der Stopfenanordnung in der notwendigen Weise reduziert oder gestoppt
hat, kann eine Zugvorrichtung innerhalb der Stopfenanordnung aktiviert
werden, und die Zugvorrichtung bewegt dann die Stopfenanordnung
in einer Vorwärtsbewegung
oder in einer Rückwärtsbewegung
in dem Rohr zu der gewünschten Stelle.
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Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Stopfenanordnung durch die Pipeline voranbewegt
werden, wobei anschließend der
Voranbewegungsvorgang aufgrund von Elementen gestoppt wird, wie
diese bei dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel beschrieben
worden sind. Die Stopfenanordnung bewegt sich dann über eine Distanz
die Pipeline entlang bis zum Stoppen weiter, und zwar aufgrund des
Gleichgewichts zwischen dem Druck um den Stopfen herum und den Reibungskräften zwischen
der Stopfenanordnung und der Pipeline-Wand.
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Wenn
die Stopfenanordnung gestoppt hat oder die Geschwindigkeit der Stopfenanordnung niedrig
genug ist, wird eine Zugvorrichtung aktiviert, und anschließend wird
die Stopfenanordnung zu der gewünschten
Stelle bewegt, und die Greifeinrichtung der Stopfenanordnung wird
aktiviert und greift an der Innenwand der Pipeline an.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung kann das Verfahren folgende Schritte aufweisen:
man läßt die Stopfenanordnung
einen ersten Positionsanzeiger und einen zweiten Positionsanzeiger
passieren, die mit einer bestimmten zwischengeordneten Distanz außerhalb
der Pipeline angeordnet sind, und ein Modul innerhalb der Stopfenanordnung
empfängt
die Signale von den Anzeigern und berechnet dadurch die Bewegungsgeschwindigkeit
der Stopfenanordnung innerhalb der Pipeline und ermittelt dadurch entweder
die Kraft, die zum Abbremsen der Stopfenanordnung bis zu einem Stopp
erforderlich ist, oder die Distanz, über die sich die Stopfenanordnung
bewegt, nachdem der Voranbewegungsvorgang gestoppt ist. Bei einem
Ausführungsbeispiel
kann einer der Anzeiger in dem ersten Sender enthalten sein oder
es kann sich um den ersten Sender handeln, um die Bremsvorrichtung
der Stopfenanordnung zu aktivieren.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
des Verfahrens gibt es mindestens zwei Stopfenanordnungen, die nacheinander
innerhalb der Pipeline voranbewegt werden. Eine Einrichtung an einer
der Stopfenanordnungen stellt das Vorhandensein der einen Stopfenanordnung
an einem bestimmten Ort innerhalb der Pipeline fest, und es werden
Bremsvorrichtungen der einen Stopfenanordnung aktiviert, so daß die Geschwindigkeit
der einen Stopfenanordnung bis zum Stoppen an dem gewünschten
Ort abgebremst wird, und es werden Signale zwischen den Stopfenanordnungen
in der Pipeline übertragen,
so daß die
Geschwindigkeit der anderen Stopfenanordnung in Relation zu der
einen Stopfenanordnung eingestellt werden kann. Bei dem einen Stopfen,
der zuerst abgebremst wird und stoppt, kann es sich um die erste
Stopfenanordnung handeln, die in der Pipeline voranbewegt wird,
oder es kann sich um die zweite oder die letzte Stopfenanordnung
handeln, die in der Pipeline voranbewegt wird.
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Die
anderen Stopfenanordnungen können weiterhin
voranbewegt werden, bis sie ihre gewünschte Position erreichen,
indem man entweder Fluid durch die erste gestoppte Stopfenanordnung und
möglicherweise
durch weitere Stopfenanordnung hindurchpassieren läßt, in dem
z. B. nur die Bremsvorrichtungen zum Halten der Stopfenanord nungen
in ihren Positionen verwendet werden, bis die letzte Stopfenanordnung
in ihrer Position gestoppt ist.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, mögliche
Zweigrohre zu verwenden, um Fluid hinter den Stopfenanordnungen
zuzuführen,
damit diese weiter voranbewegt werden, oder Vortriebsfluid hinter
einer bereits gestoppten Stopfenanordnung herauszunehmen. Noch eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, einen Stopfenmodul der Stopfenanordnung derart zu setzen,
daß eine
Abdichtung gegenüber
der Innenwand der Pipeline geschaffen wird, jedoch die Passage von
Fluid durch eine absperrbare Öffnung
durch den Stopfenmodul ermöglicht
wird.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
des Verfahrens gibt es mindestens zwei Stopfenanordnungen, wobei
eine Stopfenanordnung vorangetrieben wird, bis sie zwei Sender passiert
hat, und anschließend
gestoppt wird. Die beiden Sender sind außerhalb der Pipeline angeordnet
und senden Signale zu den Stopfenanordnungen innerhalb der Pipeline. Dies
kann zum Beispiel durch Personal an dem Ort erfolgen, an dem eine
Reparatur der Pipeline vorgenommen werden soll. Die andere Stopfenanordnung wird
vorangetrieben, bis sie den ersten Sender erreicht, woraufhin sie
gestoppt wird. Dies kann entweder durch Stoppen der ersten Stopfenanordnung
in der Kette der Stopfenanordnungen an einer Abzweigung der Pipeline
zwischen den beiden Positionen oder durch Stoppen von zwei nacheinander
angeordneten Stopfenanordnungen oder durch Anordnen des letzten
von den beiden Stopfenanordnungen vor der ersten Stopfenanordnung
sowie durch Vorantreiben der ersten von den Stopfenanordnungen mit
Hilfe der abgezweigten Pipeline oder durch Hindurchströmen lassen
von Fluid durch die gestoppte Stopfenanordnung vor Aktivierung des
Stopfenmoduls erfolgen.
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Bei
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
des Verfahrens sind mindestens zwei Stopfenanordnungen vorhanden,
und die Stopfenanordnungen senden und empfangen Signale zueinander
und voneinander. Auf diese Weise kann eine derartige Steuerung erfolgen,
daß die
Stopfenanordnungen eine vorbestimmte Distanz zwischen einander aufrechterhalten,
wenn sie über
eine längere
Distanz in einer Pipeline vorangetrieben werden.
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Diese
Kommunikation ist wichtig, da eine nicht meßbare Leckage über die
Stopfenanordnungen hinweg auftritt, insbesondere wenn diese in einer Pipeline
mit zumindest etwas darin vorhandenem Gas vorangetrieben werden
und man keine vollständige
Kontrolle dahingehend, wo sich die Stopfenanordnungen relativ zueinander
befinden, durch bloßes Regulieren
der Vortriebsbewegung haben kann. Gemäß dem Verfahren erlaubt die
erste gestoppte Stopfenanordnung, daß Fluid die gestoppte Stopfenanordnung
passiert, bis die andere Stopfenanordnung an ihrer gewünschten
Stelle gestoppt wird.
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Dies
kann dadurch erfolgen, daß Stopfenvorrichtungen
der Stopfenanordnung nicht gesetzt werden und somit eine Passage
von Fluid möglich
ist, oder daß eine
Stopfeneinheit der Stopfenanordnung zum Abdichten gegenüber der
Innenwand der Pipeline gesetzt wird und eine verriegelbare Durchgangsöffnung in
dem gesetzten Stopfen geöffnet
wird, so daß Fluid
den Stopfen passieren kann.
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Ein
weiteres Element der vorliegenden Erfindung, das in die vorstehend
genannten Verfahrensweisen integriert werden kann, besteht darin,
daß die Bremsvorrichtung
während
des Vorantreibens der Stopfenanordnung aktiviert werden kann und
die Verzögerung
der Stopfenanordnung gemessen werden kann, woraufhin die Bremsvorrichtung
gelöst
wird und der Vorgang danach wiederholt wird, um den Bremseffekt
der Bremsvorrichtung der Stopfenanordnung zu kalibrieren, bevor
die Stopfenanordnung bis zu einem Stoppen an der gewünschten
Stelle abgebremst wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Bestimmen
der Position einer Stopfenanordnung angegeben, die durch eine Molcheinrichtung
oder durch eine Pipeline-Zugeinrichtung oder eine andere Einrichtung
in einer Pipeline bewegt wird, wobei ein inertiales Navigationssystem
für mindestens
eine Achse die Position der Stopfenanordnung bestimmt und die Information
für die
Aktivierungsfunktionen zum Stoppen der Stopfenanordnung an der gewünschten
Stelle verwendet.
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Gemäß der Erfindung
wird auch eine Stopfenanordnung geschaffen, die an einer gewünschten Stelle
gestoppt werden kann, um einen Vorgang in einer Pipeline auszuführen. Dieser
Vorgang kann darin bestehen, einen Stopfen innerhalb der Pipeline
zu plazieren, um eine Absperrung zwischen zwei Bereichen der Pipeline
zu schaffen, die anschließend
wieder aufgehoben werden kann. Nach dem Plazieren des Stopfens kann
man auf diese Weise den Druck auf der einen Seite des Stopfens reduzieren,
indem man z. B. das Fluid auf dieser Seite des Stopfens aus der
Pipeline abläßt.
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Man
kann auch Druck zwischen zwei Stopfenanordnungen ablassen, wenn
zwei Stopfen im Abstand voneinander plaziert sind. Durch Plazieren von
zwei solchen Stopfenanordnungen mit Stopfen an verschiedenen Stellen
kann man das Fluid zwischen den Stopfen ablassen und entweder einen
Reparaturvorgang ausführen
oder einen Rohrabschnitt durch einen anderen Rohrabschnitt ersetzen
oder einen ähnlichen
Vorgang ausführen.
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Die
erfindungsgemäße Stopfenanordnung weist
mindestens ein Element auf. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch
mehrere Elemente vorhanden sein, die durch Verbindungen miteinander gekoppelt
sind, um dadurch z. B. eine bessere Möglichkeit zum Hindurchbewegen
der Stopfenanordnung durch einen Rohrkrümmungsbereich zu haben oder
die Flexibilität
zum Montieren der erforderlichen Einheiten in der Stopfenanordnung
für den
nächsten auszuführenden
Arbeitsvorgang zu haben. Beispielsweise können eine Bremseinheit, eine
Stopfeneinheit, eine Vorantreibeinheit oder Vortriebseinheit, eine
Meßeinheit,
eine Steuereinheit usw. oder jegliche Kombinationen von diesen vorhanden
sein. Die Stopfenanordnungen weisen Einrichtungen auf, die ein Vorantreiben
der Stopfenanordnung in der Pipeline ermöglichen, wobei zumindest etwas
Gas in dem Pipeline-Fluid enthalten ist.
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Die
Stopfenanordnung weist bei einem Ausführungsbeispiel auch eine Bremseinrichtung
zum Abbremsen der Geschwindigkeit der Stopfenanordnung auf, wenn
sich diese der gewünschten
Stelle nähert.
Bei dieser Bremseinrichtung kann es sich vorzugsweise um eine separate
Vorrichtung der Stopfenanordnung handeln, wobei es jedoch auch möglich ist,
daß es
sich bei der Bremseinrichtung und der Greifeinrichtung um ein- und dasselbe Element
handelt.
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Die
Bremseinrichtung weist vorzugsweise Systeme auf, die ein Einstellen
der Reibung zwischen der Stopfenanordnung und der Pipeline und somit
ein Einstellen des Brems effekts ermöglichen, durch den die Stopfenanordnung
zum Stoppen an einer gewünschten
Stelle veranlaßt
wird. Auch gibt es Einrichtungen zum Messen der Geschwindigkeit und/oder
der Position der Stopfenanordnung innerhalb der Pipeline. Bei dem
auszuführenden
Vorgang handelt es sich mit größter Wahrscheinlichkeit
um ein Absperren zwischen zwei Bereichen der Pipeline, und aus diesem
Grund weist die Stopfenanordnung einen Stopfenmodul mit einer Greif-
und Abdichteinrichtung auf.
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Hierbei
kann es sich um Gleit- und Greifeinrichtungen sowie um eine umfangsmäßige Packungseinrichtung
als Dichtungseinrichtung handeln, die von einer nicht gesetzten
Position in eine gesetzte Position in Anlage an der Innenwand der
Pipeline bewegt wird, und zwar mittels eines Fluidzylinders mit
einem Kolben, d. h. eines Hydraulikzylinders, der sowohl die Dichtungs-
als auch die Greifeinrichtung betätigt und in dem Körper des
Stopfenmoduls zentral angeordnet ist. In der Stopfenanordnung befindet sich
auch ein Steuermodul zum Betätigen
der Elemente und Einrichtungen innerhalb der Stopfenanordnung.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
weist die Stopfenanordnung Einrichtungen zum Empfangen von Signalen
von zumindest einem Sender auf, der außerhalb der Pipeline angeordnet
ist, wenn die Stopfenanordnung den Sender passiert. Die Stopfenanordnung
kann auch eine Einrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen
von einer weiteren Stopfenanordnung innerhalb der Pipeline aufweisen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
weist die Stopfenanordnung ferner eine Pipeline-Zugeinrichtung auf,
um die Stopfenanordnung innerhalb der Pipeline zu bewegen. Dies
kann erfolgen, nachdem die Stopfenanordnung aufgrund der Aktivierung
der Bremseinrichtung der Stopfenanordnung gestoppt hat oder nachdem
sie als Ergebnis des Stoppens der Vorantreibvorgänge gestoppt worden ist. Die
Zugvorrichtung ist bei einem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet,
daß sie
die Stopfenanordnung in beiden Richtungen in der Pipeline ziehen/schieben
kann.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
kann auch eine Lösung
nur mit einem Einwegantrieb der Zugvorrichtung vorhanden sein. Die
Zugvorrichtung kann mehrere Radsätze
aufweisen, die um den Umfang der Stopfenanordnung angeordnet sind,
wobei ein oder mehrere Räder
von einer Antriebseinheit angetrieben werden. Es kann eine Gurtanordnung
um Sätze
von Umlenkstellen oder Laufrädern
für den
Gurt vorhanden sein, wobei zumindest eine der Umlenkstellen eine
Antriebsfunktion hat.
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Diese
Räder oder
diese Gurtfunktion kann zurückziehbar
und ausfahrbar ausgeführt
sein, um ein Zurückziehen
beim Vorantreiben durch die Pipeline sowie ein anschließendes Ausfahren
in Kontakt mit der Pipeline-Wand zu veranlassen, wenn die Aktivierung
erfolgt ist. Die Räder
und/oder die Gurtfunktion können
auch eine Federvorrichtung aufweisen, die einen festen Kontakt zwischen
der Rohrleitungswand und dem Rad oder der Gurtfunktion im aktivierten
Zustand aufrechterhält.
Bei der Zugvorrichtung kann es sich auch um eine separate Einheit
handeln, oder sie kann durch an der Stopfeneinheit angebrachte Räder gebildet
sein, die bei Aktivierung der Zugvorrichtung mindestens eines der
Räder von
einem freilaufenden Modus in einen aktiv angetriebenen Modus umschalten.
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Die
Stopfenanordnung kann auch eine Einrichtung zum Kalibrieren der
Wirkung der Bremsvorrichtung während
der Vorantreibbewegung der Stopfenanordnung aufweisen, bevor die
Stopfenanordnung bis zu einem Stopp an der gewünschten Stelle abgebremst wird.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann der Stopfenmodul eine Einrichtung aufweisen,
die einem Fluid in der Pipeline eine Passage über den Stopfenmodul hinweg
ermöglichen
können, wenn
die Stopfenanordnung innerhalb der Pipeline derart gesetzt ist,
daß sie
an der Innenwand der Pipeline angreift und eine Abdichtung gegenüber von
dieser schafft. Dies ist günstig,
wenn man zwei oder mehr Sätze
von Stopfenmodulen innerhalb der Pipeline hat.
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In
diesem Fall muß man
die Möglichkeit
haben, die Lücke
zwischen den Stopfen auszufüllen, die
hinsichtlich des Fluids angezapft wird, um die Arbeit an der Pipeline
an Land auszuführen,
wobei jedoch in Situationen auf See die Lücke mit Salzwasser oder mit
Süßwasser
von einem See gefüllt
wird, wenn die Pipeline durch einen Binnensee zu dessen Ufer verläuft, wobei
eine Notwendigkeit besteht, den Druck in dem Fluid zwischen den
Stopfenanordnung auszugleichen, damit man Vorantreib- bzw. Molch einrichtungen
verwenden kann, um die Stopfenanordnungen aus der Pipeline heraus
zu bekommen, nachdem die Arbeiten ausgeführt sind.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die erste Stopfenanordnung in die Pipeline eingeführt werden,
und eine Flüssigkeit
kann hinter der ersten Stopfenanordnung zugeführt werden, bis eine zweite
oder letzte Stopfenanordnung in die Pipeline eingeführt wird,
woraufhin ursprüngliches Pipeline-Fluid,
das zumindest etwas Gas enthält,
hinter der letzten Stopfenanordnung zugeführt wird, um die Stopfenanordnungen
in der Pipeline voranzutreiben. Dies schafft die Möglichkeit,
daß man
z. B. ein umweltfreundliches Fluid zwischen den Stopfenanordnungen
verwendet, das an dem Einsatzort für die Reparatur der Pipeline
einfach abgelassen werden kann.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von einigen Ausführungsbeispielen
der Erfindung ausführlicher
beschrieben, die in den Begleitzeichnungen dargestellt sind; darin
zeigen:
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1A bis 1E schematische
Darstellungen einer Stopfenanordnung in bestimmten Positionen in
einer Pipeline,
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2A bis 2C schematische
Darstellungen von zwei Stopfenanordnungen innerhalb einer Pipeline;
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3 eine
Darstellung eines möglichen Bremsmoduls
einer Stopfenanordnung; und
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4A und 4B Darstellungen
von zwei möglichen
Konfigurationen für
eine Pipeline-Lösung mit
einer Zugeinrichtung.
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Die 1A bis 1C zeigen
in schematischer Weise eine Stopfenanordnung 2 innerhalb
einer Pipeline 1; dabei wird die Stopfenanordnung 2 durch
eine Vortriebsbewegung unter Zugabe von Fluid auf der Rückseite
der Stopfenanordnung 2 in den 1A bis 1D in
Richtung des Pfeils A durch die Pipeline 1 bewegt. In 1A wird
die Stopfenanordnung 2 gerade in die Pipeline 1 losgeschickt,
wobei dies an einem geeigneten Ort für diesen Vorgang erfolgt. Hierbei
handelt es sich um einen für
den Fachmann allgemein bekannten Vorgang, der somit nicht ausführlicher
erläutert
wird.
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Wenn
die Stopfenanordnung 2 in der Pipeline 1 weiter
bewegt wird, passiert sie einen ersten Sender 3, der an
der Außenseite
der Pipeline 1 positioniert ist, wie dies in 1B gezeigt
ist, und noch weiter passiert die Stopfenanordnung 2 einen
zweiten Sender 4, wie dies in 1C gezeigt
ist. Durch den Empfang von Signalen von diesen beiden Sendern kann
eine innerhalb der Stopfenanordnung 2 vorgesehene Einheit
(nicht gezeigt) die Geschwindigkeit der Stopfenanordnung 2 und
die erforderliche Bremswirkung der Bremsvorrichtungen innerhalb
der Stopfenanordnung 2 berechnen, die in einer Situation
erzeugt wird, wie sie in 1D gezeigt
ist, in der die Stopfenanordnung möglicherweise immer noch in der
Pipeline vorangetrieben wird, jedoch gleichzeitig ihre Bremsvorrichtung
zum Einsatz kommt.
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Bei
einem weiteren Verfahren wird die Vortriebsarbeit gestoppt, und
der Stopfen setzt seine Bewegung durch die Pipeline entweder mit
oder ohne Verwendung der Bremswirkung des Stopfens fort, bis er
seine vorgegebene Stelle erreicht hat, wie dies in 1E gezeigt
ist, an der die Stopfenanordnung im Inneren der Pipeline gestoppt
wird und ein Stopfenmodul (nicht gezeigt) aktiviert werden kann,
um die beiden durch die Stopfenanordnung 2 getrennten Seiten
der Pipeline abzusperren.
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In
den 2A bis 2C ist
eine ähnliche Situation
dargestellt, wobei jedoch zwei Stopfenanordnungen 2A und 2B nacheinander
innerhalb der Pipeline vorangetrieben werden, wie dies in 2A gezeigt
ist. Diese beiden Stopfenanordnungen stehen vorzugsweise miteinander
in Kontakt, wobei sie Signale durch das Fluid in der Pipeline oder
durch die eigentliche Pipeline zueinander senden und die Distanz
zwischen ihnen innerhalb eines zulässigen Bereichs halten. Die
beiden Stopfenanordnungen 2A, 2B passieren einen
ersten Sender 3, wie in 2B gezeigt,
und aktivieren dadurch den Stoppvorgang, und zwar entweder unter
Fortsetzen des Vortriebs und Abbremsen oder unter Stoppen des Vortriebs und
Abbremsen der Stopfenanordnungen 2A, 2B.
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Wenn
die Stopfenanordnungen gestoppt werden, befinden sich diese entweder
an der in 2C gezeigten vorgegeben Stelle
oder sie werden mit Zugvorrichtungen innerhalb der Stopfenanordnungen 2A, 2B zu
der vorgegebenen Stelle bewegt, und anschließend können Stopfenmodule innerhalb
der Stopfenanordnungen 2A und 2B aktiviert werden,
um den zwischen den beiden Stopfenanordnungen liegenden Teil der
Pipeline 1 abzusperren.
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In 3 ist
ein möglicher
Bremsmodul 10 innerhalb einer Pipeline 1 schematisch
dargestellt, der Bestandteil einer Stopfenanordnung sein kann. Der Bremsmodul 10 weist
bei diesem nicht einschränkenden
Ausführungsbeispiel
einen Körper 11,
eine Zentralisierungseinrichtung, um den Modul mit seiner Mittelachse
mit der Mittelachse der Pipeline in Ausfluchtung zu halten, sowie
Bremsbacken 13 auf, die mit der Innenwand der Pipeline
zusammenwirken, um die Geschwindigkeit der Stopfenanordnungen abzubremsen.
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In
den 4A und 4B sind
zwei verschiedene Ausführungsbeispiele
einer Pipeline-Zugvorrichtung 20 schematisch
dargestellt. Diese Zugvorrichtung 20 weist einen Körper 21 sowie
einen ersten Radsatz 22 und einen zweiten Radsatz 23 auf. In
dem Ausführungsbeispiel
der 4A kann es sich bei dem ersten Satz von Laufrädern 22 oder
dem zweiten Satz von Laufrädern 23 oder
bei beiden Sätzen
im aktivierten Zustand der Zugvorrichtung 20 um angetriebene
Räder handeln,
die in beiden Richtungen antreibbar sein können.
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In 4B ist
eine Gurtanordnung 24 um Einheiten des ersten Radsatzes 22 und
des zweiten Radsatzes 23 herumgeführt, wobei die Gurtvorrichtung 24 mit
der Pipeline-Wandung
zusammenwirkt, um die Stopfenanordnung in einer beliebigen Richtung
innerhalb der Pipeline 1 zu bewegen. Bei den Radsätzen in
diesen Ausführungsbeispielen
kann es sich um Rollen, Drehachsen oder andere Einrichtungen handeln,
um den Gurt zum Ausführen
der erforderlichen Aktion an der Pipeline-Wand zu veranlassen. Dieser
erste und zweite Satz von Rädern
können
in einen inaktiven Zustand zurückziehbar
sein oder bis zu ihrer Aktivierung frei laufen.
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In 5 ist
ein möglicher
Stopfenmodul 30 innerhalb einer Pipeline 1 in
einer nicht festgesetzten Konfiguration für eine erfindungsgemäße Stopfenanordnung
dargestellt. Der Stopfenmodul 30 kann einen Körper 31 und
eine Greifeinrichtung 32 in Form von keilförmigen Gleitsegmenten 34 aufweisen,
die im Abstand voneinander um den Umfang des Körpers herum angeordnet sind.
Diese Gleitsegmente 34 werden nach außen bewegt, um einen Kontakt
mit der Pipeline-Wand herzustellen, indem sie auf einem konischen
oder schräg
ausgebildeten Teil des Stopfenmoduls bewegt werden.
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Die
Dichtungseinrichtung 33 kann ein Form einer Packung vorliegen,
die um den Umfang des Körpers 32 herum
angeordnet ist. Dieser Stopfenmodul weist eine derartige Konfiguration
auf, daß er
bei einem bestimmten Differenzdruck über den Stopfenmodul hinweg
eine Selbstverriegelungsfunktion aufweist. Die Greif- und Dichtungseinrichtungen
werden zweckdienlicherweise durch einen zentral angeordneten Fluidzylinder
mit einem Kolben im Zentrum des Körpers aktiviert.
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Es
sind nun einige Vorrichtungen erläutert worden, die bei der Erfindung
verwendet werden können,
wie dies in den beigefügten
Ansprüchen
angegeben ist. Einem Fachmann ist klar, daß bei den Vorrichtungen viele Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, die sehr wohl im Umfang der
Erfindung liegen, die in den Ansprüchen definiert ist. Eine Stopfenanordnung
kann beliebige Konfigurationen von Kombinationen dieser vorstehend
erläuterten
Vorrichtungen aufweisen, und die verschiedenen Vorrichtungen können auch
andere Konfigurationen aufweisen.
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Es
kann ein separater Steuermodul in der Stopfenanordnung vorhanden
sein, oder der Steuermodul kann in einen der anderen Module in der
Stopfenanordnung integriert sein usw. Bei den Pipelines kann es
sich um Metall-Pipelines handeln, jedoch kann das erfindungsgemäße System
ebensogut bei Pipelines aus einem anderen Material, wie z. B. Verbundmaterial,
Kunststoff usw., Verwendung finden. Es können GPS oder ähnliche
Systeme zum Bestimmen der Position der Stopfenanordnung verwendet werden.
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Die
Stopfenanordnung kann mit einer Einrichtung zum Aussenden von Signalen
zur Außenseite
der Pipeline versehen sein, wobei diese Signale z. B. an eine Bedienungsperson
gesendet werden könne.
Die Stopfenanordnung kann auch mit anderen Werkzeugeinrichtungen
zum Ausführen
von verschiedenen Vorgängen
während
der Vortriebsbewegung oder beim Stoppen der Stopfenanordnung ausgestattet
sein. Ein Stopfenmodul der Stopfenanordnung kann in manchen Fällen aktiviert
werden, bevor die Stopfenanordnung in der Pipeline zu einem vollständigen Stopp
gekommen ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung befaßt
sich mit Verfahren und Vorrichtungen für die Positionierung einer
Stopfenanordnung (2) an einer gewünschten Stelle im Inneren einer
Pipeline (1), wobei zumindest etwas Gas in dem Fluid in
der Pipeline vorhanden ist.