DE112009002256T5

DE112009002256T5 - Inspektion einer Pipeline

Info

Publication number: DE112009002256T5
Application number: DE112009002256T
Authority: DE
Inventors: John M. Dobbs
Original assignee: Analogic Corp
Current assignee: Analogic Corp
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2011-09-29
Also published as: US8759780B2; CA2737603C; WO2010033265A1; US20110168900A1; US20110178726A1; WO2010033282A2; CA2737555A1; DE112009002247T5; WO2010033282A3; CA2737603A1

Abstract

Die Anmeldung schafft Techniken zur Inspektion eines Rohrs (202) oder besser zum Messen einer oder mehrerer Eigenschaften eines Rohrs (202) unter Verwendung von Strahlung (212). Ein an dem Rohr (202) angebrachter Fahrwagen (102) kann einen Mechanismus zum Antreiben einer Strahlungsquelle (108) und eines Detektors (110) entlang einem Rohr (202) bereitstellen. Der Detektor (110) ist so ausgelegt, dass er Strahlung (212) empfangen kann, die sowohl durch eine Wand (218) des Rohrs (202) als auch ein Hindernis, wie beispielsweise eine Rohrstütze (514) hindurch gelaufen ist. Auf diese Weise können Abschnitte eines Rohrs, die traditionell schwierig zu inspizieren sind, einfach mit minimalem menschlichen Eingriff inspiziert werden.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung bezieht sich auf die am 19. September 2008 eingereichte vorläufige US-Anmeldung der Seriennummer 61/192,573, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit dem Inhalt der vorliegenden Anmeldung hinzugefügt wird.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung betrifft die Prüfung von Pipelines oder anderen Transportgefäßen für Fluide (beispielsweise Pipeline-Abschnitt, Kolonne, Wärmetauscher-Silo, usw.) unter Verwendung von Strahlung. Sie findet insbesondere Anwendung bei dem Gebrauch ionisierender Strahlung in oberirdischen Ölpipeline-Inspektionen. Sie betrifft ferner andere Anwendungen, in welchen Daten von einem beweglichen Abtaster (Scanner) verwendet werden, um Informationen über die Struktur und/oder die Dynamik eines gescannten Objektes zu liefern.
Strahlung durchdringt im Allgemeinen ein zu untersuchendes Objekt. Das Objekt wird Strahlung ausgesetzt, und Information wird basierend auf der von dem Objekt absorbierten Strahlung oder besser einer Strahlungsmenge, die in der Lage ist durch das Objekt hindurchzulaufen, erhalten. Typischerweise absorbieren Objekte hoher Dichte mehr Strahlung als Objekte geringer Dichte. Beispielsweise kann eine dicke Metallplatte mehr Strahlung als eine dünne Metallplatte absorbieren, und daher können Informationen bezüglich verschiedener Eigenschaften der Platten (beispielsweise Dicke, Zusammensetzung usw.) basierend auf der Strahlung, die absorbiert wird, erhalten werden.
Strahlungsgeräte umfassen üblicherweise eine Strahlungsquelle und ein Detektor-Array. Die Strahlungsquelle und das Detektor-Array sind typischerweise an im Wesentlichen diametral gegenüberliegenden Seiten des untersuchten Objekts positioniert. Von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung wechselwirkt mit dem untersuchten Objekt. Strahlung, die das Objekt durchläuft, wird von dem Detektor-Array detektiert. Basierend auf der detektierten Strahlung erzeugte Daten können dann verwendet werden, um Eigenschaften des untersuchten Objekts zu bestimmen und/oder können verwendet werden, um ein Bild des Objekts zu erzeugen.
Inspektionen von Pipelines sind üblich, um Defekte, Hemmnisse und andere Fehler im Herstellungsprozess zu detektieren, die den Fluid-Fluss beeinträchtigen können. Darüber hinaus können Pipelines mit der Zeit Abnutzung, Korrosion, usw. erleiden, die zu einer Strukturermüdung, Bruchstücken oder Rissen führen können, welche ein Leck der Pipeline bewirken oder in anderer Weise die Performance beeinflussen. Eine Leckage von Fluid kann zu erheblichen finanziellen Kosten und Produktionsverzögerungen der für die Pipeline verantwortlichen Einheit führen, sodass es um so besser ist, je früher die Defekte, Risse, Wand-Dünnung usw. detektiert werden können.
Strahlung wird in dem Inspektionsprozess verwendet, um Eigenschaften einer Pipeline zu messen, die nicht visuell inspiziert werden können. Beispielsweise schafft Strahlung einen Mechanismus zum Messen der Dicke einer Pipeline-Wand. Während andere Mechanismen zum Messen ähnlicher Eigenschaften erdacht wurden, funktioniert Strahlung für einige Anwendungen besonders gut, da die Ergebnisse durch Eigenschaften der Pipeline, die nicht gemessen werden, wie beispielsweise eine Isolationsschicht, die eine externe Oberfläche der Pipeline-Wand bedeckt, minimal beeinflusst werden. Darüber hinaus, anders als bei einigen anderen Mechanismen, die Eigenschaften von innerhalb der Pipeline messen (z. B. ein ”Schwein”), können Strahlungsgeräte die Eigenschaften von Orten außerhalb der Pipeline messen.
Ein Typ eines zur Inspektion von Pipelines verwendeten Strahlungsinspektionsgerätes ist in dem U.S. Patent 5,698,854 von Gupta offenbart. Gupta beschreibt einen Fahrwagen, der ausgelegt ist, beweglich an eine Pipeline angebracht zu werden und einen Abtastabschnitt der Pipeline in Umfangsrichtung zu umgeben. Sobald sich der Fahrwagen langsam in Axial-Richtung entlang eines Abschnitts der Pipeline bewegt, emittiert eine Strahlungsquelle Strahlung, die von einem Detektor-Array detektiert werden kann.
Ein anderer Typ eines zur Inspektion von Pipelines verwendeten Strahlungsinspektionsgerätes ist in dem U.S. Patent 6,925,145 von Batzinger et al. offenbart. Batzinger et al. beschreibt eine Steuerung, die bewirkt, dass ein Scanner (Abtaster) sich entlang einer Pipeline bewegt. In einer Ausführungsform sind eine Strahlungsquelle und ein Detektor-Array, die Teil des Abtasters sind, mit einem bogenförmigen Bügel verbunden, der ermöglicht, dass die Strahlungsquelle und das Detektor-Array während ihrer Bewegung entlang der Pipeline rotiert werden. Das Gerät von Batzinger et al. ist jedoch zumindest insoweit nachteilig, als es dem Abtaster nicht ermöglicht, einen Abschnitt der Pipeline zu inspizieren, der nahe einer Pipeline-Stütze liegt oder diese fast berührt.
Während gegenwärtige Strahlungsquellen sich in einigen Inspektionsanwendungen als nützlich herausgestellt haben, verbleibt Raum für Verbesserungen. Hindernisse (beispielsweise Balken bzw. Streben, Markierungspfosten), Richtungsänderungen in der Pipeline usw. verhindern, dass gegenwärtige Strahlungsinspektionsgeräte Daten von Abschnitten der Pipeline sammeln, die in enger Nachbarschaft zu dem Hindernis sind, wie beispielsweise Abschnitte, die das Hindernis berühren und/oder nahe dem Hindernis sind. Hindernisse machen es einigen Strahlungsinspektionsgeräten auch schwer und/oder unmöglich, sich über das Hindernis hinweg zu bewegen und die Abtastung fortzuführen, ohne das Gerät von der Pipeline zu lösen und dann auf der anderen Seite des Hindernisses wieder anzubauen. Einige Strahlungsinspektionsgeräte sind ferner nicht dafür ausgelegt, in einer transversalen oder besser radialen Richtung in Bezug auf die Pipeline zu rotieren, was es schwieriger macht, genaue und/oder zuverlässige Daten von verschiedenen Abschnitten der Pipeline zu erhalten. Darüber hinaus erfordern einige der Strahlungsinspektionsgeräte signifikante menschliche Eingriffe (beispielsweise Verschwenken des Gerätes, wenn es sich axial entlang der Pipeline bewegt), was den Betrieb des Gerätes sehr kostenintensiv werden lässt. Die langsame Geschwindigkeit, mit der einige Strahlungsinspektionsgeräte sich axial entlang einer Pipeline bewegen, schafft in einigen Anwendungen ebenfalls ein Problem, da es zu lange dauert, eine bedeutsame Länge (beispielsweise Tausende von Meilen) der Pipeline abzutasten.
Übersicht
Aspekte der vorliegenden Anmeldung betreffen die obigen und andere Gesichtspunkte. Nach einem Aspekt wird eine Rohrinspektionsvorrichtung geschaffen. Die Vorrichtung umfasst einen Fahrwagen, der für eine Bewegung entlang einem stationären Rohr ausgelegt ist, und eine ionisierende Strahlungsquelle. Die Vorrichtung umfasst ferner einen von dem Fahrwagen getragenen Strahlungsdetektor. Der Detektor detektiert Strahlung von der Quelle, wobei die Strahlung eine Rohrstütze und eine Wand des Rohrs durchlaufen hat.
Nach einem anderen Aspekt wird ein Verfahren geschaffen. Das Verfahren umfasst das Verwenden einer Abtastvorrichtung, die sich entlang einer Pipeline fortbewegt um ionisierende Strahlung, die eine Wand der Pipeline und ein Hindernis, das die Bewegung der Abtastvorrichtung entlang der Pipeline im Wesentlichen behindert, durchlaufen hat, zu detektieren. Das Verfahren umfasst auch das Verwenden der detektierten Strahlung zur Erzeugung von um Informationen, die eine Eigenschaft der Pipeline angeben.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Abtasten eines Rohrs, das von ersten und zweiten axial beabstandeten Querstützen gestützt wird, geschaffen. Die Vorrichtung umfasst einen Abtaster, der ausgelegt ist, das Rohr an den ersten und zweiten Stützen und zwischen diesen abzutasten. Die Vorrichtung umfasst auch einen Fahrwagen, der ausgelegt ist, an ein Äußeres des Rohrs angebracht zu werden und den Abtaster zwischen den ersten und zweiten Stützen zu tragen.
Durchschnittsfachleute werden beim Lesen und Verstehen der folgenden Beschreibung noch weitere Aspekte der Anmeldung erkennen.
Figuren
Die Anmeldung ist in beispielhafter und nicht beschränkender Weise durch die Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellt, in welchen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen.
1 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer beispielhaften Vorrichtung zum Inspizieren eines Rohres.
2 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung zum Inspizieren eines Rohres gesehen von einer Querebene.
3 zeigt ein beispielhaftes Detektor-Array.
4 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Erzeugen von Informationen, die eine Eigenschaft eines Rohres angeben.
5 zeigt aus Sicht einer axialen Ebene eine beispielhafte Vorrichtung, die sich entlang eines Abschnitts des Rohres bewegt und ein Hindernis antrifft.
6 zeigt aus Sicht einer axialen Ebene eine beispielhafte Vorrichtung, die sich entlang eines Abschnitts des Rohres bewegt und ein Hindernis antrifft.
7 zeigt aus Sicht einer axialen Ebene eine beispielhafte Vorrichtung, die sich entlang eines Abschnitts des Rohres bewegt und ein Hindernis antrifft.
8 zeigt ein Rohr, das von einer ersten und zweiten Rohrstütze gestützt wird.
9 zeigt einen Detektor, der sich an einem ersten Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
10 zeigt einen Detektor nahe einem Hindernis, der sich an einem ersten Querwinkel bezogen auf das Rohr befindet.
11 zeigt einen Detektor, der sich an einem zweiten Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
12 zeigt einen Detektor nahe einem Hindernis, der sich an einem dritten Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
13 zeigt einen Detektor, der sich an einem vierten Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
14 zeigt einen Detektor nahe einem Hindernis, der sich an einem fünften Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
15 zeigt einen Detektor, der sich an einem sechsten Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
16 zeigt einen Detektor nahe einem Hindernis, der sich an einem siebten Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
17 zeigt einen Detektor, der sich an einem achten Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
18 zeigt einen Detektor nahe einem Hindernis, der sich an einem ersten Querwinkel bezogen auf ein Rohr befindet.
Beschreibung
1 zeigt eine Systemblockdarstellung eines Beispiels einer Vorrichtung 100 zur Erzeugung von Informationen, die eine oder mehrere Eigenschaften (beispielsweise Wanddicke, Positionen von Vertiefungen oder Bruchstücken, usw.) eines stationären Rohres oder besser einer Pipeline basierend auf Strahlung, die das Rohr durchläuft, angeben. Während die Vorrichtung 100 mit Rohren verschiedener Dimensionen verwendet werden kann, findet die Vorrichtung 100 insbesondere Anwendung mit Kohlenwasserstoff- oder Ölrohren. Diese Rohre weisen typischerweise einen Durchmesser von etwa 5–8 Inches auf, umfassen eine Schaumisolation von 2 oder 3 Inches, sind mit einer 20–24 Gauge dicken Stahlumhüllung bedeckt und weisen eine Wanddicke zwischen 0,250 und 0,500 Inches auf.
Die beispielhafte Vorrichtung 100 umfasst einen Fahrwagen 102 (beispielsweise einen Datenaufnahmekopf), der für eine Bewegung entlang dem stationären Rohr ausgelegt ist. Der Fahrwagen 102 kann körperlich an das Rohr angebracht sein (beispielsweise auf Spuren) und/oder kann auf dem Rohr aufsitzen (beispielsweise durch Schwerkraft), aber der Fahrwagen 102 ist im Allgemeinen nicht mit anderen Oberflächen als das Rohr, wie beispielsweise der Erde, in Kontakt, wenn er in Bewegung ist.
Der Fahrwagen 102 kann über einen dem Fahrwagen externen Mechanismus (beispielsweise ein Seilzug- oder Rollensystem usw.) entlang dem stationären Rohr angetrieben werden und/oder der Fahrwagen kann eigenangetrieben sein. In einer Ausführungsform weist der Fahrwagen 102 einen Fahrwagen-Antriebsmechanismus 104 auf, der ausgelegt ist, den Fahrwagen 102 in einer axialen Richtung entlang einem Abschnitt des Rohrs anzutreiben. Es versteht sich, dass der Begriff ”axial” im Allgemeinen eine Richtung entlang der Länge des Rohres, die Richtung des Fluid-Flusses innerhalb des Rohres und/oder eine Ebene parallel zu jeder dieser Richtungen bezeichnet. In ähnlicher Weise bezeichnet der Begriff ”quer” eine Richtung, die die axiale Richtung schneidet. D. h., es kann gesagt werden, dass ”quer” eine Ebene senkrecht zu der Länge des Rohres und/oder der Richtung eines Fluid-Flusses entlang der Länge des Rohres bezeichnet.
Eine Strahlungsquelle 108 und ein Strahlungsdetektor 110 können im Betrieb mit dem Fahrwagen 102 gekoppelt sein. Die Quelle 108 ist ausgelegt, Strahlung mit einem pyramidenförmigen, keilförmigen, fächerförmigen oder in anderer Weise geformten Strahlenbündel zu emittieren. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die emittierte Strahlung eine ionisierende Strahlung. In einem Beispiel ist die Strahlungsquelle 108 eine Gammastrahlungsquelle einer Größe, um eine angemessene Anzahl von Gammastrahlen basierend auf Eigenschaften des Rohrs (beispielsweise seiner Zusammensetzung) zu liefern.
Die emittierte Strahlungsmenge und/oder die Trajektorie der emittierten Strahlung können beispielsweise basierend auf der gewünschten Bewegung des Fahrwagens 102 vorbestimmt sein. In einem Beispiel emittiert die Strahlungsquelle 108 ein Strahlungsbündel mit einer axialen Dimension, die größer oder gleich dem 4-fachen des Durchmessers des inspizierten Rohres ist, um die Geschwindigkeit zu fördern. Eine axiale Dimension größer oder gleich zweimal dem Doppelten des Durchmessers des Rohres kann es dem Fahrwagen beispielsweise ermöglichen, sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 Inches pro Sekunde bis zu einer Geschwindigkeit von etwa 75 Inches pro Sekunde zu bewegen. Die Quelle 108 kann auch ausgelegt sein, Strahlung von einem Brennpunkt einer Größe und/oder einer Form zu emittieren, die ähnlich einem Element oder Kanal des Detektors 110 sind (beispielsweise, um die mathematische Modellierung einfacher zu gestalten).
Der Strahlungsdetektor 110 kann in einer axialen Ebene angeordnet sein, die sich von der Quelle 108 aus an einer diametral gegenüberliegenden Seite des Rohrs befindet (beispielsweise ist der Detektor 110 etwa 180° von der Quelle 108 entfernt). Auf diese Weise kann der Detektor 110 Strahlung detektieren, die von der Quelle 108 ausgesendet wurde, nachdem die Strahlung eine Wand des Rohrs durchlaufen hat. Für Fachleute ist ersichtlich, dass der Strahlungsdetektor 110 ein Direktwandler-Detektor, wie beispielsweise ein Kadmium-Zink-Tellurid-Szintillator-Detektor sein kann, oder er kann ein Indirektwandler-Detektor, wie beispielsweise ein CdWO₄ Kristall-Detektor oder ein anderer Szintillatorbasierter Detektor sein. Für den Fachmann ist ebenfalls ersichtlich, dass der Detektor 110 ein Mehrelement-Detektor sein kann, der ausgelegt ist, ein von der Strahlenquelle emittiertes pyramidenförmiges Strahlenbündel in viele kleine Sub-Bündel aufzulösen (beispielsweise um die Qualität der basierend auf der detektierten Strahlung erzeugten Daten zu erhöhen).
Der Detektor 110 kann basierend auf der gewünschten Bewegung des Fahrwagens 102 und/oder dem abgetasteten Objekt ausgeführt sein. Um die Geschwindigkeit zu fördern kann der Detektor 110 beispielsweise eine axiale Dimension aufweisen, die zumindest zweimal größer als seine Querdimension ist. Der Detektor 110 kann auch ausgelegt sein, eine räumliche Auflösung zwischen etwa 0,5 und 1,0 Mal der Wandstärke des abgetasteten Rohrs aufzuweisen. D. h., der Detektor 110 kann ausgelegt sein, beispielsweise nachzuweisen, wenn die Wand des Rohrs in einem bestimmten Gebiet auf weniger als die Hälfte ihrer ursprünglichen Dicke nachgelassen hat.
Der Detektor 110 kann auch ausgelegt sein, das Gewicht der Strahlungsquelle 108 auszugleichen. In einem Beispiel sind die ein Strahlungsschild enthaltende Strahlungsquelle 108 und der Detektor 110 für eine Querbewegung um das Rohr (beispielsweise für eine Rotation um das Rohr) ausgelegt, und der Detektor 110 umfasst ein Gegengewicht, sodass der Schwerpunkt der Strahlungsquelle 108 und des Detektors 110 im Wesentlichen mit einem Zentrum der Querbewegung (beispielsweise einer Rotationsachse) zusammenfällt.
Der Fahrwagen-Antriebsmechanismus 104, die Strahlungsquelle 108 und/oder der Detektor 110 können im Betrieb mit einem ersten Daten-Transceiver 112 gekoppelt sein. Der erste Daten-Transceier 112 kann Daten bezüglich dem Fahrwagen-Antriebsmechanismus 104, der Strahlungsquelle 108 und/oder dem Detektor 110 (kollektiv als das ”Gerät” bezeichnet) sendeempfangen (beispielsweise senden und/oder empfangen). In einer Ausführungsform empfängt der erste Daten-Transceiver 112 Daten von einem oder mehreren Geräten und überträgt diese zu einem zweiten entfernt angeordneten Daten-Transceiver 114 (beispielsweise einer 100 Yards von dem Rohr entfernten Fernstation). Der zweite Daten-Transceiver 114 kann ebenfalls Daten zu dem ersten Daten-Transceiver 112 übertragen, wobei der erste Daten-Transceiver 112 die Daten zu einem vorgesehenen Gerät sendet.
Die Vorrichtung 100 kann auch eine Fernstation 116 umfassen, die zur Überwachung eines oder mehrerer Fahrwagen ausgelegt ist. In einer Ausführungsform ist die Fernstation 116 ein Teil eines Lastkraftwagens oder eines anderen Motorfahrzeuges, das relativ zu dem Fahrwagen 102 mobil ist. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann die Fernstation 116 sich bewegen während sich der Fahrwagen entlang dem Rohr bewegt, sodass eine im Wesentlichen einheitliche Entfernung zwischen der Fernstation 116 und dem Fahrwagen 102 (beispielsweise 100 Yards zwischen diesen) aufrechterhalten wird. Die Fernstation 116 kann einen Computer mit einem grafischen Nutzer-Interface (Nutzerschnittstelle) 118 aufweisen, das ausgelegt ist, Informationen bezogen auf den einen oder die mehreren Fahrwagen darzustellen, wie beispielsweise ihre jeweiligen Trajektorien und/oder die ausgelegt ist, Informationen bezüglich anderer in der Fernstation 116 enthaltener Komponenten darzustellen. Beispielsweise kann das grafische Nutzer-Interface 118 eine Wanddicke eines Abschnitts des Rohrs basierend auf Berechnungen, die von einem Datensammelmechanismus 120 durchgeführt werden, darstellen und/oder darstellen, ob Strahlung von der Strahlungsquelle 108 von einem Strahlungsmessgerät 119 innerhalb der Fernstation 116 detektiert wird (beispielsweise um die Möglichkeit einer Strahlungsaussetzung menschlicher Inspektoren nahe der Fernstation 116 zu mindern).
Die Fernstation 116 kann auch den Datensammelmechanismus 120 und/oder den zweiten Daten-Transceiver 114 umfassen. In einer Ausführungsform empfängt der zweite Daten-Transceiver 114 Daten von dem ersten Daten-Transceiver 112 und überträgt diese zu dem Datensammelmechanismus 120. Der Datensammelmechanismus 120 kann die empfangenen Daten verwenden, um eine oder mehrere Eigenschaften des Rohres zu bestimmen, einen Bericht basierend auf diesen Bestimmungen zu erzeugen und/oder eine Warnung herauszugeben, falls die bestimmte Eigenschaft oder die bestimmten Eigenschaften außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegen. Wenn eine oder mehrere bestimmte Eigenschaften außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegen, kann der Datensammelmechanismus 120 beispielsweise einen Bericht erzeugen, der den oder die gemessenen Werte, die Dimensionen des oder der betroffenen Gebiete und den Ort des oder der betroffenen Gebiete entlang dem Rohr enthält (beispielsweise so, dass der Schwachpunkt in dem Rohr repariert werden kann).
Es versteht sich, dass der zweite Daten-Transceiver 114 auch ausgelegt sein kann, Daten bezüglich einer Steuerung 122 zu sendeempfangen. In einem Beispiel empfängt die Steuerung 122 Positionsdaten von dem Fahrwagen 102 und die Steuerung ist ausgelegt, die Trajektorie des Fahrwagens 102 entlang dem Rohr aufzuzeichnen. Es versteht sich, dass die Steuerung auch Befehle zu dem Fahrwagen 102 senden kann (beispielsweise über die ersten und zweiten Daten-Transceiver 112 und 114).
Der zweite Daten-Transceiver 114 kann auch ausgelegt sein, Daten, wie beispielsweise Berichte, die Informationen über gestörte Flecken auf dem Rohr enthalten, an einen an einer Zentralstation 126 angebrachten dritten Daten-Transceiver 124 zu senden, und/oder Daten, wie beispielsweise das Rohr darstellende Karten von dem dritten Daten-Transceiver 124 zu empfangen. In einem Beispiel kann der dritte Daten-Transceiver 124 auch einen Fehler registrieren, falls die Fernstation 116 innerhalb einer gegebenen Zeitdauer nicht an ihn sendet, sodass Nothilfe ausgeschickt werden kann. Dies kann beispielsweise in Alaska besonders nützlich sein, da dort eine ausgedehnte Wildnis und extreme Kälte vorhanden sind.
Es versteht sich, dass es in einigen Anwendungen nützlicher sein kann, keine Fernstation 116 und/oder Zentralstation 126 zu haben. In diesen Anwendungen können einige der zuvor erwähnten Geräte, Komponenten und Mechanismen usw. an unterschiedlicher Stelle angeordnet sein. Beispielsweise kann der Datensammelmechanismus 120 an dem Fahrwagen 102 angebracht sein und/oder die Steuerung 122 kann sich an der Zentralstation 126 befinden. Ferner können einige zuvor erwähnten Geräte, Komponenten, Mechanismen usw. eine geringere Anwendbarkeit in Abhängigkeit von den Gegebenheiten aufweisen.
2 zeigt eine Querebene einer beispielhaften Vorrichtung 200, die ausgelegt ist, sich axial entlang einem stationären Rohr 202 zu bewegen (das beispielsweise in die Seite hinein und aus dieser heraus verläuft). Die Vorrichtung 200 umfasst einen Fahrwagen 204 (beispielsweise 102 in 1), eine Strahlungsquelle 206 (beispielsweise 108 in 1) und einen Detektor 208 (beispielsweise 110 in 1). In dem dargestellten Beispiel bewegt sich der Fahrwagen 204 axial entlang dem Rohr 202 mittels Rädern 209, die den Fahrwagen mit dem Rohr koppeln (beispielsweise sitzen die Räder 209 des Fahrwagens auf der Oberseite des Rohrs 202 auf).
In 2 ist der Fahrwagen 204 im Betrieb mit der Strahlungsquelle 206 und dem Detektor 208 über ein im Wesentlichen bogenförmiges oder besser c-förmiges Teil 210 gekoppelt. Wie durch punktierte Linien dargestellt, kann des c-förmige Teil ausgelegt sein, in einer im Allgemeinen Querbewegung entlang Führungsschienen 214, die beispielsweise körperlich an dem Fahrwagen 204 angebracht sind, um das Rohr 202 zu rotieren. D. h., das c-förmige Teil 210 kann im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn durch eine im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung des Fluid-Flusses in dem Rohr 202 (hinein und/oder aus der Seite heraus) verlaufenden Ebene rotieren. Auf diese Weise können an dem c-förmigen Teil 210 angebrachte Objekte, wie beispielsweise die Strahlungsquelle 206 und/oder der Detektor 208, um das Rohr 202 rotieren, um das Rohr aus einer Vielzahl von Blickwinkeln zu inspizieren.
Es versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen der Fahrwagen 204 nicht mit dem c-förmigen Teil 210 gekoppelt sein kann und/oder der Detektor 208 nicht von dem c-förmigen Teil 210 rotiert werden kann. In einem Beispiel ist der Detektor direkt an den Fahrwagen 204 angebracht und der Fahrwagen 204 ist ausgelegt, in einem schraubenförmigen Muster durch eine Mehrzahl von axialen und transversalen Ebenen relativ zu dem Rohr 202 zu rotieren.
In einigen Anwendungen kann das Rohr 202 eine Isolationsschicht 216 aufweisen, die ausgelegt ist, ein sich durch das Rohr bewegendes Fluid gegenüber Naturelementen zu schützen. Beispielsweise weisen Rohre, die durch die Wildnis von Alaska verlaufen, häufig eine Isolationsschicht auf, die vermeidet, dass das Fluid innerhalb des Rohrs einfriert. In diesen Anwendungen hat die Rohrwand 218 im Allgemeinen eine Dicke zwischen etwa 0,250 und etwa 0,500 Inches, und die Isolationsschicht hat eine Dicke zwischen etwa 2 und etwa 3 Inches.
Während die Isolationsschicht 216 dazu dient, das Fluid innerhalb dem Rohr 202 zu schützen, behindert sie auch die Möglichkeit, das Rohr 202 zu inspizieren. Wenn beispielsweise Abschnitte der inneren Oberfläche der Rohrwand 218 nachlassen und wegbrechen, trägt das Fluid die Partikel stromabwärts. Deshalb wird mehr Strahlung in Gebieten detektiert, in welchen die innere Oberfläche der Rohrwand 218 eine Vertiefung, ein Bruchstück oder eine andere Ungleichförmigkeit aufweist als in Gebieten, in denen geringe oder keine Schädigung auftritt. Abschnitte der äußeren Oberfläche der Rohrwand 218, die nachlassen und ansonsten wegbrechen, würden, werden jedoch durch die Isolationsschicht 216 an ihrer Stelle gehalten. Deshalb werden in einem Gebiet, wo die äußere Oberfläche signifikant nachgelassen (d. h. sich verschlechtert) hat, und in einem Gebiet, wo die äußere Oberfläche geringe oder keine Verschlechterung erfahren hat, im Wesentlichen gleiche Strahlungsmengen detektiert, was die Detektion einer äußeren Verschlechterung schwierig macht.
3 zeigt ein Mittel zum Detektieren einer Verschlechterung an sowohl den inneren als auch den äußeren Oberflächen einer Rohrwand (beispielsweise 218 in 2). Genauer zeigt 3 einen beispielhaften Detektor 200 (beispielsweise 208 in 2 entlang den Phantomlinien 3-3) einer Rohrinspektionsvorrichtung (beispielsweise 100 in 1). Der Detektor 300 weist zwei Detektor-Arrays, ein erstes Array 302 und ein zweites Array 304, auf. Für Fachleute ist ersichtlich, dass jedes Array von Detektor 300 eine Mehrzahl von kleineren Detektoren oder besser Detektorelementen oder Kanälen (beispielsweise dargestellt durch kleine Quadrate oder Rechtecke) aufweisen kann, die ausgelegt sind, kleine Strahlenbündel zu detektieren, die durch das Rohr (beispielsweise 202 in 2) hindurchgelaufen sind. Das erste Array 302 kann ausgelegt sein, eine Strahlung zu detektieren, die die innere Oberfläche der Rohrwand anzeigt. Das zweite Array 304, das von dem ersten Array 302 durch eine Lücke 306 getrennt ist, kann ausgelegt sein, eine Strahlung zu detektieren, die Vorsprünge (beispielsweise externen Rost) auf der äußeren Oberfläche der Rohrwand anzeigt. In dem dargestellten Beispiel ist das zweite Array 304 in der Querdimension schmäler als das erste Array 302, um die radiale Auflösung zu verbessern (beispielsweise um Ungleichmäßigkeiten zu detektieren, die andernfalls aufgrund des Vorhandenseins einer Isolation, die Rost usw. der äußeren Oberfläche an ihren Platz hält, undetektierbar wären). Es versteht sich, dass Strahlung, die für die äußere Oberfläche bezeichnend ist (beispielsweise durch das zweite Array 304 detektiert), und Strahlung, die für die innere Oberfläche bezeichnend ist (beispielsweise durch das erste Array 302 detektiert), kombiniert oder in anderer Weise verglichen werden können (beispielsweise durch einen Datensammelmechanismus ähnlich zu 120 in 1), um Eigenschaften der Wand (beispielsweise wie dick die Wand an einem gegebenen Punkt entlang dem Rohr ist) zu bestimmen.
Gelegentlich zurückkommend auf 2 kann das Rohr 202 durch eine Rohrstütze gestützt sein. Kohlenwasserstoff- oder Ölrohre werden beispielsweise häufig auf einer Mehrzahl von Rohrstützen gestützt. Auf diese Weise werden die Rohre oberhalb und im Wesentlichen parallel zu der Erde örtlich festgelegt. Um eine vollständigere Inspektion des Rohres 202 zu schaffen ist der Strahlungsdetektor 208 ausgelegt, Strahlung 212 zu detektieren, die sowohl eine Rohrstütze als auch die Rohrwand 218 (beispielsweise gestützt durch die Rohrstütze) durchlaufen hat. D. h., dass wenn sich der Fahrwagen 204 entlang dem Rohr 202 bewegt und auf eine Rohrstütze trifft, der Detektor 208 ausgelegt ist, Strahlung 212 zu detektieren, die durch eine Rohrstütze sowie auch einen Abschnitt der Rohrwand 218 benachbart oder in enger Nähe zu (beispielsweise berührend oder gestützt von) der Rohrstütze hindurchgelaufen ist. Beispielsweise kann der Detektor 208 im Wesentlichen unterhalb dem Rohr 202 positioniert sein und kann ausgelegt sein, unterhalb eines Abschnitts der Rohrstütze vorbeizulaufen. Es versteht sich, dass der Begriff ”Abschnitt” hier in einem weiten Sinne verwendet wird und beabsichtigt, jedes und alle der Objekte zu enthalten, für die der Begriff ”Abschnitt” zur Beschreibung verwendet wird (beispielsweise kann der Detektor ausgelegt sein, unterhalb der gesamten Rohrstütze oder nur einiger Teile oder eines Teils der Rohrstütze vorbeizulaufen).
4 zeigt ein Verfahren 400 zur Erzeugung von Informationen, die eine Eigenschaft eines Rohrs anzeigen. Während das Verfahren 400 im Folgenden als eine Reihe von Aktionen oder Ereignissen dargestellt ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht durch die dargestellte Reihenfolge derartiger Aktionen oder Ereignisse beschränkt. Beispielsweise können einige Aktionen in einer unterschiedlichen Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit anderen Aktionen oder Ereignissen, abgesehen von jenen, die hier dargestellt und/oder beschrieben sind, auftreten. Zusätzlich können nicht alle dargestellten Aktionen benötigt werden. Ferner können ein oder mehrere der hier dargestellten Aktionen in einer oder mehreren getrennten Aktionen oder Phasen ausgeführt werden.
Das Verfahren 400 startet bei 402, und eine Abtastvorrichtung, die sich axial entlang einem Rohr oder besser einer Pipeline bewegt, wird verwendet, um ionisierende Strahlung zu detektieren, die eine Wand des Rohres und ein Hindernis, wie beispielsweise eine Rohrstütze, durchlaufen hat, das die Bewegung der Abtastvorrichtung entlang dem Rohr bei 404 im Wesentlichen behindert.
Bei 406 wird die detektierte Strahlung benutzt, um Informationen zu erzeugen, die eine Eigenschaft des Rohrs, wie beispielsweise eine Wanddicke des Rohrs, angeben. Das Verfahren endet bei 408.
Um ein spezielles Beispiel darzustellen, wie das Verfahren der 4 implementiert werden könnte, wird 4 mit Bezug auf eine Reihe von Systemschaubildern in den 5–18 diskutiert.
5–7 zeigen eine beispielhafte Vorrichtung 500 (beispielsweise 200 in 2), wie sie sich axial entlang einem stationären Rohr 502 (beispielsweise 202 in 2) bewegt. Genauer zeigt 5 einen Fahrwagen 504 (beispielsweise 204 in 2), der sich (beispielsweise mittels Rädern 505) axial entlang einem Rohr 502 fortbewegt und sich eine Rohrstütze 514 oder einem anderen Hindernis annähert. Im Betrieb sind mit dem Fahrwagen 504 eine Strahlungsquelle 506 (beispielsweise 206 in 2) und ein Strahlungsdetektor 508 (beispielsweise 208 in 2) gekoppelt. Indem dargestellten Beispiel sind die Quelle 506 und der Detektor 508 körperlich durch ein c-förmiges Teil 518 (beispielsweise 210 in 2) an den Fahrwagen 504 gekoppelt. Die Strahlung 512 (beispielsweise 212 in 2), die das Rohr 502 durchläuft, wird von dem Strahlungsdetektor 508 detektiert, der sich auf einer im Wesentlichen diametral gegenüberliegenden Seite des Rohrs 502 von der Strahlungsquelle 506 befindet.
Die Stütze 514 ist im Allgemeinen quer zu dem Rohr 502 (beispielsweise verläuft die Stütze 514 in die Seite hinein und aus dieser heraus) und die Vorrichtung 500 ist ausgelegt, einem Abschnitt der Stütze 514 zu ermöglichen, zwischen die Vorrichtung 500 und das Rohr 502 zu passen. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Vorrichtung 500 ein im Wesentlichen materialfreies Gebiet 516, das einem Abschnitt ermöglicht, bezüglich der Stütze 514 positioniert zu werden, um Strahlung 512 von der Quelle 506, die sowohl die Stütze 514 als auch das Rohr 502 durchlaufen hat, zu detektieren. In 5 ist das im Wesentlichen materialfreie Gebiet 516 ein Gebiet zwischen dem Detektor 508 und dem Rohr 502, wobei der Detektor 508 unter einer Entfernung von dem Rohr 502 beabstandet ist, die es der Stütze 514 erlaubt, zwischen das Rohr 502 und den Detektor 508 zu passen. Für Fachleute ist ersichtlich, dass andere Konfiguration zur Erzeugung eines im Wesentlichen materialfreien Gebiets 516 auch beabsichtigt sind. In einem Beispiel ist das im Wesentlichen materialfreie Gebiet 516 ein Gebiet zwischen der Quelle 506 und dem Rohr 502 (beispielsweise sind die Orte der Quelle 506 und des Detektors 508 vertauscht).
6 zeigt die beispielhafte Vorrichtung 500 auftreffend auf die oder besser in enger Nähe zu der Rohrstütze 514, während sich der Fahrwagen 504 axial nach rechts 520 bewegt. In dem dargestellten Beispiel befindet sich der Träger 514 unterhalb und im Wesentlichen benachbart dem Rohr 502. Die Vorrichtung 500 ist so ausgelegt, dass der Detektor während einer Zeit, zu der der Detektor 508 Strahlung von der Quelle 506 detektiert, unterhalb eines Abschnitts der Stütze 514 vorbeifährt. D. h., dass die Vorrichtung 500 in solcher Weise positioniert ist, dass ein Abschnitt der Stütze 514 oder eines anderen Hindernisses sich in dem im Wesentlichen materialfreien Gebiet 516 der Vorrichtung 500 befindet. Während die Stütze 514 sich in dem im Wesentlichen materialfreien Gebiet 516 befindet, kann die Quelle 506 Strahlung 512 emittieren, die die Wand des Rohrs 502 und einen Abschnitt der Stütze 514 durchläuft, und dann von dem Detektor 508 detektiert wird.
Für Fachleute ist ersichtlich, dass es vielfältige Wege gibt, ein im Wesentlichen materialfreies Gebiet wie jenes, das in den 5–7 dargestellt ist, zu schaffen. In dem dargestellten Beispiel weist der Detektor 508 eine breitere axiale Dimension als die axiale Dimension des c-förmigen Teils 518 auf. In dieser Weise kann der Detektor unterhalb der Stütze 514 gleiten oder besser positioniert werden, selbst wenn das c-förmige Teil 518 an die Stütze 514 anschlägt oder von dieser blockiert wird. In einem anderen Beispiel ist der Detektor 508 versetzt von einem c-förmigen Teil 518 oder einem anderen den Detektor 508 tragenden Bügel, sodass es dem Detektor 508 ermöglicht wird, ungeachtet davon, ob die axiale Bewegung des c-förmigen Teils durch die Stütze 514 behindert wird, unter der Stütze 514 positioniert zu werden.
7 zeigt die beispielhafte Vorrichtung 500 nachdem Strahlung 512, die eine Wand des Rohrs 502 und die Rohrstütze 514 durchlaufen hat, detektiert wurde. In dem dargestellten Beispiel hat die Vorrichtung 500 ihre Richtung umgekehrt (beispielsweise bewegt sie sich nun axial nach links 522), nachdem sie Strahlung 512 detektiert hat, die sowohl das Rohr 512 als auch die Rohrstütze 514 durchlaufen hat. Für Fachleute ist ersichtlich, dass durch ein wiederholtes Bewegen in eine erste Richtung (beispielsweise wie in 6 dargestellt nach rechts 520) und dann einem Ändern oder besser Umkehren der Richtung (beispielsweise wie in 7 dargestellt durch Bewegen nach links 522) der Detektor 508 eine Mehrzahl von Vorbeiläufen entlang einer Länge des Rohrs 502 während einer Zeit durchführen kann, in welcher der Detektor 508 Strahlung 512 von der Quelle 506 detektiert. Auf diese Weise kann der Detektor 508 mehrere Auslesungen entlang einer bestimmten Länge des Rohrs 502 aufnehmen.
Wie in 8 dargestellt kann das Rohr von ersten und zweiten axial beabstandeten Rohrstützen 812 und 814 (beispielsweise 514 in 5) gestützt sein. Eine Abtastvorrichtung (beispielsweise 500 in 7) kann ausgelegt sein, das Rohr 802 (beispielsweise 502 in 7) an den ersten und zweiten Stützen 812 und 814 und dazwischen abzutasten. D. h., ein Fahrwagen (beispielsweise 504 in 7) kann für eine Bewegung zwischen den ersten und zweiten Stützen 812 und 814 ausgelegt sein und eine Strahlungsquelle (beispielsweise 506 in 7) kann ausgelegt sein, Strahlung (beispielsweise 512 in 7) während der Bewegung im Wesentlichen kontinuierlich zu emittieren. Auf diese Weise können die Länge des Rohrs 802 zwischen den ersten und zweiten Stützen 812 und 814 und die auf den ersten und zweiten Stützen 812 und 814 abgestützten Abschnitte des Rohrs 802 inspiziert werden. In einer Ausführungsform tastet die Vorrichtung die Länge des Rohrs 802 zwischen den ersten und zweiten Stützen 812, 814 in einer ersten Richtung 804 ab und tastet dann dieselbe Länge des Rohrs in einer zweiten Richtung 806 (beispielsweise in einer Rück- und Vorbewegung) ab.
Zurückkommend mit Bezug auf 2 ist zu beachten, dass der Detektor 208 und/oder die Strahlungsquelle 206 ausgelegt sein können, in einer Querbewegung (beispielsweise um das Rohr herum) zu rotieren während die Vorrichtung 200 sich axial entlang der Länge des Rohrs 202 (beispielsweise wie in 8 dargestellt) bewegt, um Daten zu detektieren, die eine Mehrzahl von Ansichten des Rohrs 202 anzeigen. In einem Beispiel rotiert der Detektor 208 in einer schrauben- oder spiralförmigen Weise, während die Vorrichtung 200 sich entlang des Rohrs 202 bewegt. In einem anderen Beispiel ist der Detektor 208 unter einem ersten Querwinkel (beispielsweise relativ zu dem Rohr) fixiert, während sich die Vorrichtung 200 in einer ersten Richtung (beispielsweise 804 in 8) bewegt, und ist unter einem zweiten Querwinkel fixiert, während sich die Vorrichtung 200 in einer zweiten Richtung (beispielsweise 806 in 8) bewegt. D. h., der Detektor 208 tastet nach vorne und nach hinten, jedoch unter unterschiedlichen Querwinkeln für die jeweiligen Abtastungen ab (wobei er beispielsweise ein Zick-Zack-Muster verfolgt).
9–18 zeigen eine Bewegung einer beispielhaften Abtastvorrichtung (beispielsweise 500 in 5), um eine Länge des Rohrs einschließlich bei ersten und zweiten axial beabstandeten Rohrstützen 812 und 814 abzutasten. Es versteht sich, dass ein Detektor 808 der Vorrichtung sich durch eine Mehrzahl von Querwinkeln bewegt, während das Rohr abgetastet wird. Es versteht sich auch, dass diese Bewegung es ermöglicht, für das Rohr 802 indikative Strahlung von einer Vielzahl unterschiedlicher Ansichten zu erhalten, was die Genauigkeit der Messungen fördert. In einer Ausführungsform kann die für das Rohr 802 aus einer Vielzahl von Winkeln indikative Strahlung unter Verwendung von computergestützten Tomographietechniken, die Fachleuten bekannt sind, berechnet werden, um Bilder des abgetasteten Rohrs 802 zu erzeugen. In einigen Anwendungen jedoch, wie beispielsweise wenn die Vorrichtung eine Wanddicke misst, kann beispielsweise ein Bild nicht erzeugt werden (beispielsweise weil dies nicht erforderlich ist, um die gemessenen Eigenschaften zu bestimmen). Es versteht sich, dass einige in den 9–18 dargestellten Querwinkel nicht für Momente geeignet sind, in denen der Detektor 808 sich in einer engen Nähe zu den Stützen befindet, da der Detektor 808 beispielsweise einen körperlichen Kontakt mit dem Hindernis vollführt (der beispielsweise die Vorrichtung von dem Fortführen ihrer Abtastung abhält). D. h., dass an einigen Querwinkeln der Detektor 808 nicht in der Lage sein wird, um ein Hindernis herum positioniert zu werden, um Strahlung, die sowohl durch eine Wand des Rohrs 802 als auch das Hindernis (beispielsweise eine Rohrstütze) gelaufen ist, zu detektieren, und/oder so positioniert zu werden, dass die Bewegung des Detektors in anderer Weise durch das Hindernis nicht behindert wird.
Wie in 9 dargestellt kann der Detektor 108, während er sich in eine erste Richtung 804 (beispielsweise weg von der Stütze 812 und hin zu der Stütze 814) bewegt, unter einem ersten Querwinkel (beispielsweise mit Bezug auf das Rohr) angeordnet sein. Wenn der Detektor 808 die zweite Stütze 814 erreicht, kann der Detektor 808 damit fortfahren, sich in die erste Richtung 804 zu bewegen, wobei sich der Detektor 808 unter dem ersten Querwinkel befindet, wie dies in 10 dargestellt ist. Diese Anordnung ermöglicht es der Abtastvorrichtung auf wirksame Weise, die zweite Stütze 814 zu passieren.
Sobald der Detektor 808 Strahlung detektiert hat, die einen Abschnitt des Rohrs 802 in enger Nähe zu der zweiten Stütze 814 durchlaufen hat (beispielsweise ein Abschnitt des Rohrs 802 oberhalb der zweiten Stütze 814), kann der Detektor 808 seine Richtung umkehren und eine Bewegung in eine zweite Richtung 806 starten. Sobald der Detektor 808 sich in der zweiten Richtung 806 weit genug bewegt hat, sodass er die zweite Stütze 814 verlassen hat oder sich nicht mehr über der Oberseite derselben befindet (es sei daran erinnert, dass der zweite Detektor 808 eine substantielle axiale Länge in die Seite hinein und/oder aus dieser heraus hat), kann die Position des Detektors geändert oder besser (beispielsweise 72° von dem ersten Querwinkel) auf einen zweiten Querwinkel rotiert werden (beispielsweise ohne auf die zweite Stütze 814 aufzuschlagen), wie dies in 11 dargestellt ist. Es versteht sich, dass die Bewegung in der Axialrichtung unterbrochen werden kann, während die Querbewegung wie oben beschrieben ausgeführt wird.
Nach dem Rotieren auf den zweiten Querwinkel kann der Detektor 808 die Bewegung entlang dem Rohr in der zweiten Richtung 806 fortsetzen, bis er die erste Stütze 812 erreicht. Wenn der Detektor 808 die erste Stütze 812 erreicht, kann der Detektor 808 (angehalten und dann) wieder auf einen dritten Querwinkel (beispielsweise 90° von dem ersten Querwinkel) rotiert werden, sodass die erste Stütze den Detektor nicht an einer Fortführung der Bewegung in die zweite Richtung 806 hindert (beispielsweise so, dass der Detektor 808 nicht auf die erste Stütze 812 aufschlägt), wie dies in 12 gezeigt ist.
Nach der Durchrotation in den dritten Querwinkel kann der Detektor 808 dann die Bewegung in die zweite Richtung 806 fortsetzen, sodass sich ein Abschnitt der ersten Stütze 812 zwischen dem Detektor 808 und dem Rohr 802 befindet (beispielsweise ist ein Abschnitt des Detektors 808 unter der ersten Stütze 812). Dies ermöglicht es, Strahlung 820, die sowohl die Stütze 812 als auch das Rohr 802 durchlaufen hat, von dem Detektor 808 zu detektieren. Der Detektor 808 kann dann die Richtung umkehren und eine Bewegung in die erste Richtung 804 starten. Wenn der Detektor 808 die erste Stütze 812 verlassen hat (beispielsweise sich nicht mehr unter der ersten Stütze 812 befindet), kann der Detektor 808, wie in 13, dargestellt zu einem vierten Querwinkel (beispielsweise 144° von dem ersten Querwinkel) rotiert werden, und kann seine Bewegung in die erste Richtung fortsetzen, bis er die zweite Stütze 814 erreicht. Es versteht sich, dass die Stützen 812, 814 nicht in den 9, 11, 13, 15 und 17 dargestellt sind, da der Detektor 808 sich nicht in enger Nähe zu den Stützen 812 oder 814 befindet, verglichen mit den in den 10, 12, 14, 16 und 18 gezeigten Orientierungen, wo der Detektor 808 die Stützen 812 oder 814 ”erreicht” hat.
Wenn der Detektor 808 die zweite Stütze 814 erreicht hat, kann der Detektor 808 zu einem fünften Querwinkel (beispielsweise 180° von dem ersten Querwinkel) weiter rotiert werden, der, wie in 14 gezeigt, eine Fortführung der Bewegung in die erste Richtung 804 nicht behindert. Der Detektor kann dann die Bewegung in die erste Richtung 804 fortsetzen, um Strahlung zu detektieren, die einen Abschnitt des Rohres 802 in enger Nähe zu der zweiten Stütze 814 durchlaufen hat. Es ist jedoch zu beachten, dass anders als die in 10 gezeigte Orientierung ein c-förmiges Teil der Vorrichtung (beispielsweise jenes, das den Detektor 808 und eine Strahlungsquelle 810 trägt) durch die zweite Stütze 814 behindert wird. Die (längliche) Gestalt des Detektors 808 (beispielsweise in die Seite und aus dieser heraus) ermöglicht es jedoch weiterhin, dass der direkt über der zweiten Stütze 814 angeordnete Abschnitt des Rohrs 802 abgetastet wird. Entsprechend wird in dem dargestellten Beispiel an dieser Verbindungsstelle der Abschnitt des Rohrs 802, der auf der zweiten Stütze 814 ruht, unter zwei unterschiedlichen Querwinkeln abgetastet, die um 180° auseinanderliegen. D. h., dass die Orientierung der Quelle 810 und des Detektors 808 in den 10 und 14 umgekehrt ist. Diese unterschiedlichen ”Ansichten” tragen zu einem besseren Einblick in den Verschleiß oder einer besseren Wiedergabetreue des Verschleißes des Rohrs 802 (beispielsweise gekoppelt mit zusätzlichen Daten oder Informationen über das Rohr) bei.
Der Detektor 808 kann dann seine Richtung umkehren und eine Bewegung in die zweite Richtung 806 starten. Wenn der Detektor 808 die zweite Stütze 814 verlassen hat, kann der Detektor 808 (beispielsweise 216° von dem ersten Querwinkel) zu einem sechsten Querwinkel rotiert werden, wie dies in 15 dargestellt ist, und kann Bewegung in die zweite Richtung 806 fortsetzen bis er die erste Stütze 812 erreicht. Wenn der Detektor 808 die erste Stütze 812 erreicht, kann der Detektor (beispielsweise 270° von dem ersten Querwinkel) zu einem siebten Querwinkel weiter rotiert werden, der den Detektor nicht hindert, seine Bewegung in die zweite Richtung 806, wie in 16 gezeigt, fortzusetzen. Der Detektor 808 kann dann die Bewegung in die zweite Richtung 806 fortsetzen, um Strahlung zu detektieren, die einen Abschnitt des Rohrs 802 in enger Nähe zu der ersten Stütze 812 durchlaufen hat. In dem dargestellten Beispiel ist die erste Stütze 812 zwischen der Quelle 810 und dem Rohr 802 angeordnet (beispielsweise befindet sich die Quelle 810 unter der ersten Stütze 812). Dies ermöglicht Strahlung 820, die sowohl die Stütze 812 als auch das Rohr 808 durchlaufen hat, von dem Detektor 808 detektiert zu werden. Ähnlich der vorherigen Diskussion bezüglich 10 und 14 wurde in diesem Beispiel der Abschnitt des Rohrs 802, der auf der ersten Stütze 812 ruht, nun von zwei unterschiedlichen Winkeln, einmal wie in 12 und nochmal wie in 16, ”betrachtet”, die 180° auseinander liegen.
Der Detektor 808 kann dann seine Richtung umkehren und sich in die erste Richtung 804 bewegen. Wenn der Detektor 808 die erste Stütze 812 verlassen hat, kann der Detektor 808 (beispielsweise 288° von dem ersten Querwinkel) auf einen achten Querwinkel rotiert werden, wie dies in 17 dargestellt ist, und kann die Bewegung in die erste Richtung 804 fortsetzen, bis er den zweiten Träger 814 erreicht hat (und dabei noch eine weitere ”Ansicht” des Rohrs an Orten zwischen den ersten 812 und zweiten 814 Stützen erlangen). Wenn der Detektor 808 die zweite Stütze 814 erreicht hat, kann der Detektor 808, wie in 18 gezeigt, auf den ersten Querwinkel rotiert werden (der auch die in 10 dargestellte ursprüngliche Orientierung darstellt). D. h., dass dieser Abschnitt des Rohrs einschließlich der Orte an den ersten und zweiten Stützen 812, 814 ausreichend abgetastet werden kann, sodass die Vorrichtung in ihre ursprüngliche Orientierung zurückgesetzt wird. Der Detektor 808 kann sich dann zu einer anderen Sektion des Rohres 802 bewegen, die zwischen der zweiten Stütze 814 und einer dritten Stütze angeordnet ist, und die hier beschriebenen Aktionen zwischen der zweiten Stütze 814 und der dritten Stütze wiederholen.
Es versteht sich, dass während die 9–18 den Detektor 808 im Wesentlichen 360° um ein Rohr 802 herum rotierend zeigen, der Detektor 808 und/oder ein anderer Abschnitt der Vorrichtung, wie beispielsweise die Strahlungsquelle 810, ausgelegt sein können, weniger als oder gleich 360° um das Rohr 802 zu rotieren. In einem Beispiel überschreitet der gesamte Bereich der Querwinkel, über die der Detektor 808 variiert wird, nicht etwa 180° (beispielsweise rotiert der Detektor 808 niemals um den gesamten Umfang des Rohrs 802). In einem weiteren Beispiel befindet sich der gesamte Bereich, um den der Detektor 808 rotiert, im Wesentlichen unterhalb des Rohrs 802 (beispielsweise kann der Detektor 808 niemals zu der Seite und/oder über oder auf die Oberseite des Rohrs 802 rotieren). In einigen Fällen kann es ausreichend sein, lediglich den Boden des Rohrs abzutasten, da dort der Großteil des Verschleißes und der Risse auftreten, sofern der Fluid-Fluss hauptsächlich in dem bodenseitigen oder unteren Teil des Rohrs stattfindet. Nichtsdestoweniger sind die hier beschriebenen bestimmten Querwinkel und Bewegungen lediglich Beispiele, und die Vorrichtung kann sich in jeder gewünschten Weise bewegen, um Strahlung zu erlangen und aus dieser Informationen zu erzeugen, die eine Eigenschaft der Pipeline einschließlich an Orten, wo die Pipeline benachbart zu, in Kontakt mit und/oder anderweitig gestützt von Querhalterungen oder anderen Typen von Rohrstützstrukturen ist, angeben, ohne von dem Rohr entfernt werden zu müssen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5698854 [0007]
US 6925145 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Batzinger et al. [0008]

Claims

Rohrinspektionsvorrichtung (100), umfassend: einen Fahrwagen, der für eine Bewegung entlang einem stationären Rohr (202) ausgelegt ist; eine ionisierende Strahlungsquelle (108); und einen von dem Fahrwagen (102) getragenen Strahlungsdetektor (110), wobei der Detektor (110) Strahlung (212) von der Quelle (108) detektiert, wobei die Strahlung (212) eine Rohrstütze (514) und eine Wand (218) des Rohres (202) durchlaufen hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Strahlung (212) die Wand (218) durchläuft bevor sie die Stütze (514) durchläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stütze (514) im Allgemeinen quer zu dem Rohr (202) ist und die Vorrichtung (100) ausgelegt ist, einem Abschnitt der Stütze (514) zu ermöglichen, während einer Zeit in welcher der Detektor (110) Strahlung (212) detektiert, die eine Wand (218) des Rohrs (202) und eine Rohrstütze (514) durchlaufen hat, zwischen die Vorrichtung (100) und das Rohr (202) zu passen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Vorrichtung (100) ausgelegt ist, einem Abschnitt der Stütze (514) zu ermöglichen, während eines Betriebs der Vorrichtung zwischen den Detektor (110) und das Rohr (202) zu passen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stütze (514) unterhalb und im Wesentlichen benachbart dem Rohr (202) angeordnet ist und die Vorrichtung (100) so ausgelegt ist, dass der Detektor während einer Zeit, in der der Detektor (110) Strahlung (212) von der Strahlungsquelle (108) detektiert, unterhalb eines Abschnitts der Stütze (514) vorbeiläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stütze (514) im Allgemeinen quer zu dem Rohr (202) ist und die Vorrichtung (110) ein materialfreies Gebiet (516) aufweist, dass es einem Abschnitt der Vorrichtung (110) ermöglicht, bezüglich der Stütze (514) so positioniert zu werden, um Strahlung (212) von der Quelle (108), die sowohl die Stütze (108) als auch das Rohr (202) durchlaufen hat, zu detektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Detektor (110) unter einer Entfernung von dem Rohr (202) beabstandet ist, die es der Stütze (514) erlaubt, zwischen das Rohr (202) und dem Detektor (110) zu passen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ein im Allgemeinen c-förmiges Teil (210) enthält, welches die Quelle (108) und den Detektor (110) trägt und für eine Querbewegung ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Quelle (108) ein im Wesentlichen pyramidenförmiges Strahlungsbündel emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Detektor (110) während einer Zeit, zu der der Detektor (110) Strahlung (212) von der Quelle (108) detektiert, eine Mehrzahl von axialen Läufen entlang einer Länge des Rohrs (202) ausführt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Läufe im Wesentlichen linear sind und die Läufe einen ersten Lauf, bei welchem sich der Detektor (110) unter einem ersten Querwinkel befindet, und einen zweiten Lauf, bei welchem sich der Detektor (110) unter einem zweiten, unterschiedlichen Querwinkel befindet, enthalten.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Anzahl der axialen Läufe eine ungerade Zahl größer als oder gleich 3 ist, das Rohr (202) von ersten (812) und zweiten (814) axial beabstandeten Stützen gestützt ist und die Läufe im Wesentlichen die Entfernung zwischen den ersten (812) und zweiten (814) Stützen überdecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Fahrwagen (102) eigenangetrieben, spurlos und von dem Rohr (202) getragen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (100) für eine Querbewegung ausgelegt ist und ein Strahlungsschild, das die Strahlungsquelle (108) abschirmt, und ein Gegengewicht, das das Strahlungsschild ausgleicht, umfasst, sodass der Schwerpunkt der Vorrichtung (100) im Wesentlichen mit einem Zentrum der Querbewegung zusammenfällt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Strahlungsdetektor (110) erste (302) und zweite (304) Arrays aufweist, wobei das erste Array (302) ausgelegt ist, Strahlung (212) zu detektieren, die für eine innere Oberfläche des Rohrs (202) bezeichnend ist, und das zweite Array (304) ausgelegt ist, eine Strahlung (212) zu detektieren, die für eine äußere Oberfläche des Rohrs (202) bezeichnend ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wand (218) eine Dicke aufweist und die Vorrichtung (100) eine räumliche Auflösung zwischen etwa 0,5 und 1,0 Mal der Dicke aufweist.
Verfahren (400) umfassend: Verwenden (404) einer Abtastvorrichtung, die sich entlang einer Pipeline fortbewegt um ionisierende Strahlung, die eine Wand der Pipeline und ein Hindernis, das die Bewegung der Abtastvorrichtung entlang der Pipeline im Wesentlichen behindert, durchlaufen hat, zu detektieren; und Verwenden (406) der detektierten Strahlung zur Erzeugung von Informationen, die für eine Eigenschaft der Pipeline bezeichnend sind.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Eigenschaft zumindest eine Verdünnung, eine Vertiefung und/oder ein Bruchstück in einer Wand der Pipeline umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, umfassend: Bewegen der Abtastvorrichtung entlang einer Länge der Pipeline, während der Strahlungsdetektor der Abtastvorrichtung bei einem im Wesentlichen konstanten Querwinkel gehalten wird; Verwenden des Strahlungsdetektors um ionisierende Strahlung zu detektieren, die während der Bewegung der Vorrichtung die Wand der Pipeline durchlaufen hat; Verändern des Querwinkels des Detektors; und Umkehren der Bewegungsrichtung und wiederholtes Detektieren ionisierender Strahlung.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei ein gesamter Bereich von Querwinkeln, über welchen der Detektor variiert wird, etwa 180° nicht überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Pipeline sich oberhalb und im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Erde befindet und sich der Detektor über den gesamten Bereich im Wesentlichen unterhalb der Pipeline befindet.
Verfahren nach Anspruch 17, umfassend: Ändern der Querposition der Abtastvorrichtung, sodass die Bewegung der Abtastvorrichtung entlang der Pipeline im Wesentlichen unbehindert von dem Hindernis ist; und Bewegen der Abtastvorrichtung über das Hindernis hinweg.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Pipeline eine Ölpipeline ist, das Hindernis eine Querstütze umfasst, die im Wesentlichen unterhalb der Pipeline angeordnet ist und das Verfahren das Bewegen der Vorrichtung um einen Querwinkel umfasst, sodass sich die gesamte Vorrichtung im Wesentlichen oberhalb der Stütze befindet.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Detektor der Abtastvorrichtung eine axiale Dimension aufweist, die zumindest zwei Mal größer als eine Querdimension des Detektors ist.
Vorrichtung (100) zum Abtasten eines Rohres (202), das von ersten (812) und zweiten (814) axial beabstandeten Querstützen gestützt ist, wobei die Vorrichtung (100) umfasst: einen Abtaster (108, 110), der ausgelegt ist, das Rohr bei den ersten (812) und zweiten (814) Stützen und dazwischen abzutasten; und einen Fahrwagen (102), der ausgelegt ist, an ein Äußeres des Rohres (202) angebracht zu werden und den Abtaster zwischen den ersten (812) und zweiten (814) Stützen zu tragen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, die ausgelegt ist, im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Rohres (202) zwischen den ersten (812) und zweiten (814) Stützen eine kontinuierliche Abtastung auszuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, die ausgelegt ist, das Rohr (202) gemäß einer Abtast-Trajektorie abzutasten, die eine Rück- und Vorbewegung zwischen den ersten (812) und zweiten (814) Stützen beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 25, die eine Strahlungsquelle (108) und einen strahlungsempfindlichen Detektor (110) umfasst, der Strahlung (212) von der Quelle (108) detektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Strahlungsquelle (108) eine ionisierende Strahlung (212) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei der Detektor (110) Strahlung (212) von der Quelle (108) detektiert, die das Rohr (202) und die erste Stütze (812) durchlaufen hat.
Vorrichtung nach Anspruch 30, wobei das Rohr (202) eine oberirdische Kohlenwasserstoff-Pipeline ist, die erste Stütze (812) sich zwischen dem Rohr und oberhalb der Erde befindet und der Detektor (110) unterhalb einem Abschnitt der ersten Stütze (812) vorbeiläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei das Rohr (202) von einer dritten axial beabstandeten Querstütze gestützt ist, wobei der Fahrwagen (102) ausgelegt ist, den Abtaster (108, 110) zwischen der ersten (812), zweiten (814) und dritten Stütze zu tragen während er an dem Rohr (202) angebracht verbleibt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei das Rohr (202) einen Durchmesser aufweist und eine Strahlungsquelle (108) des Abtasters (108, 110) ein Strahlungsbündel (212) mit einer axialen Dimension größer als oder gleich dem 2-fachen des Durchmessers emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei das Rohr (202) von einer Folge von axial beabstandeten Querstützen gestützt wird, und wobei der Fahrwagen (102) ausgelegt ist, den Abtaster (108, 110) zu tragen und zwischen den jeweiligen Stützen Daten zu sammeln, während er an dem Rohr (202) angebracht verbleibt.