DE4109135C1 - Appts. for sealing underground pipelines - comprises pressure tube inserted in bore driven to contact pipeline, is hydraulically or explosively forced against pipe - Google Patents

Appts. for sealing underground pipelines - comprises pressure tube inserted in bore driven to contact pipeline, is hydraulically or explosively forced against pipe

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Hans-Ulrich Dr. 6380 Bad Homburg De Freund
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Martin Dr. 6233 Kelkheim De Kaufmann
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Abstract

Buried pipelines are interrupted and sealed by driving a bore through the ground to the pipeline. The pipeline wall on the side approached by the bore is forced into the pipeline bore by a pyrotechnically or hydraulically driven bolt to close off the line once this wall contacts the opposing wall of the pipeline. Pref. a pressure tube (1) inserted in the driven bore with an open end towards the pipeline is closed off at its rear end and in its forward part takes the bolt (2) driven home by ignited charge (3, 4) or by hydraulic fluid and line laid in the tube. USE/ADVANTAGE - Oil fires, etc. sealing operations. Pipeline sealed off by firing bolt onto wall from tube drilled down close to the pipeline, giving instant longterm result.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 und Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren zum Unterbrechen und gleichzeitigen Abdichten einer strömungsführenden unterirdisch verlegten Leitung.The invention relates to methods according to the preamble of claim 1 and claim 2 and devices for performing the method for interrupting and at the same time sealing a flow-carrying underground line.

Nach dem Stand der Technik können Rohrleitungen an Stellen, an denen keine Verschlußmöglichkeiten wie Schieber oder Ventile in­ stalliert sind, mit dem in der DE 38 17 976 A1 beschriebenen pyrotechnischen Verfahren schlagartig verschlossen werden. Dieses Verfahren eignet sich jedoch nicht für Rohrlei­ tungen, die mit Flüssigkeiten gefüllt sind, weil die Flüssigkeit wegen ihrer Massenträgheit bei der schlagartigen Belastung bei diesem Verfahren nicht ausweichen kann.According to the state of the art, pipelines can be installed in places which have no locking options such as sliders or valves are installed with which in DE 38 17 976 A1 described pyrotechnic method suddenly closed will. However, this method is not suitable for Rohrlei tions that are filled with liquids because the liquid because of their inertia in the sudden load cannot avoid this procedure.

Ferner können auch flüssigkeitsgefüllte Rohrleitungen mit außen angebrachten Backen oder Stempeln hydraulisch zusammengequetscht werden. Dazu muß die Rohrleitung jedoch ringsum frei zugänglich sein. Beide Verfahren eignen sich daher nicht, um ölführende Rohrleitungen unterirdisch zu verschließen und die Strömung zu unterbrechen.Furthermore, liquid-filled pipelines can also be connected to the outside attached jaws or stamps hydraulically squeezed will. However, the pipeline must be freely accessible all around be. Both methods are therefore not suitable for carrying oil Close pipes underground and close the flow interrupt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die es gestatten, insbesondere auch in von unter hohem Druck stehenden Flüssigkeiten durchströmten Rohrleitungen die Strömung schnell und zuverlässig zu unterbrechen und die Rohrleitung möglichst dauerhaft an der Unterbrechungsstelle zu verschließen.The invention is therefore based on the object of a generic method and an apparatus for carrying out the method to create that allow, in particular even in liquids under high pressure flowed through pipelines quickly and reliably to interrupt and the pipeline as permanently as possible to close at the point of interruption.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 bzw. 6.The invention solves this problem with a method the features of claim 1 and claim 2 and by 6 a device with the features of claims 3 and 6.

Beim beanspruchten Verfahren treten die o.g. Nachteile nicht auf. Das Verfahren nutzt aus, daß man in bekannter Weise aus sicherem Abstand zu einer brennenden Ölquelle eine Bohrung seitlich an die ölführende Leitung heranführen kann. Durch dieses seitliche Bohrloch kann dann die erfindungsgemäße Vorrichtung an die zu verschließende Rohrleitung herangebracht werden. In the claimed process, the above No disadvantages on. The process takes advantage of the fact that it is known a safe distance from a burning oil well can lead laterally to the oil-carrying line. By this lateral borehole can then be the device according to the invention brought up to the pipeline to be closed will.  

Für den Verfahrensschritt des Unterbrechens und Schließens sind sowohl die beanspruchten pyrotechnischen als auch die hydrauli­ schen Verfahren geeignet, die sämtlich durch relativ einfache, gut steuerbare und in die Bohrung einführbare Einrichtungen ausführbar sind.For the process step of interrupting and closing both the claimed pyrotechnic and the hydrauli suitable procedures, all of which are relatively simple, Easily controllable and insertable devices are executable.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Massenstrom einer strömungsführenden Leitung innerhalb kürzester Zeit unterbrochen und der Strömungsquerschnitt gleichzeitig verschlossen. Die Methode eignet sich insbesondere dazu, das Ausströmen von Erdgas und Öl aus verrohrten unterirdischen Öl- und Erdgasquellen bzw. Förderanlagen zu unterbrechen. Die Unterbrechung erfolgt unter­ irdisch über eine seitlich an die durchströmte Rohrleitung herangebrachte Bohrung. Deshalb ist das Verfahren besonders geeignet, um in Brand geratene Öl- oder Erdqasquellen, deren oberirdische Einrichtungen durch den Brand nicht mehr zugänglich sind, zu löschen. Das eigentliche Löschen erfolgt durch die Unterbrechung der Brennstoffzufuhr.With the method according to the invention, the mass flow becomes one flow line interrupted within a very short time and the flow cross section closed at the same time. The Method is particularly suitable for the outflow of natural gas and oil from piped underground oil and natural gas sources or Interrupt conveyor systems. The interruption takes place under earthly via a pipeline to the side brought bore. That is why the procedure is special suitable for burning oil or natural gas sources whose Above-ground facilities no longer accessible due to the fire are to be deleted. The actual deletion is done by the Interruption of fuel supply.

Im folgenden wir die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following we the invention with reference to the drawings explained. Show it:

Fig. 1 bis 5 jeweils fünf verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 1 to 5 five different embodiments of the device according to the invention and

Fig. 6 bis 9 die Funktionsweise für zwei unterschiedliche Verfahrensausführungen. Fig. 6 different to 9, the operation for two method embodiments.

Die Vorrichtung in Fig. 1 besteht aus einem zylinderförmigen Druckrohr 1, in dessen vorderem, offenen Ende ein Quetschbolzen 2 eingebracht ist, der eine für das Zudrücken der Leitung opti­ mal ausgebildete vordere, beispielsweise gemäß Fig. 1, 6, 7 ausgebildete Kontur aufweist. Im hinteren Teil des hinten ge­ schlossenen Druckrohrs 1 befindet sich eine Treibladung 3 mit Zündleitung 7, die aus Pulver, speziellem Sprengstoff oder anderen festen flüssigen oder gasförmigen Stoffgemischen, die bei Zündung und Reaktion einen Druck aufbauen, bestehen kann.The device in Fig. 1 consists of a cylindrical pressure tube 1 , in the front, open end of which a crimp pin 2 is introduced, which has an optimally designed for the pressing of the line front, for example according to FIGS. 1, 6, 7 formed contour. In the rear part of the pressure pipe 1 closed at the rear there is a propellant charge 3 with an ignition line 7 , which can consist of powder, special explosives or other solid liquid or gaseous substance mixtures which build up pressure during ignition and reaction.

Die Treibladung wird mit einem elektrisch betriebenen Treibla­ dungszünder 4 angezündet. Die Zusammensetzung und der Aufbau von Treibladung 3 und Zündrohr 4 sind derart, daß sich für den in Fig. 6 und 7 dargestellten Quetschvorgang ein ausreichender Druck mit dem gewünschten zeitlichen Verlauf aufbaut.The propellant charge is ignited with an electrically operated igniter 4 . The composition and the structure of the propellant charge 3 and the ignition tube 4 are such that a sufficient pressure builds up with the desired time profile for the squeezing process shown in FIGS . 6 and 7.

Es wird hierzu durch den Aufbau des Zünders und der Treibladung nach bekannten Methoden der Innenballistik dafür gesorgt, daß der Druck auf den zunächst in Kontakt mit der Wand des zu ver­ schließenden Rohres oder in unmittelbare Nähe hierzu gebrachten Quetschbolzens 2 sich zeitlich gleichmäßig auf den erforderli­ chen Wert aufbaut, der gemäß der in Fig. 6 gezeigten Weise dazu führt, daß die angedrückte Rohrwand bis zur gegenüberliegenden Innenseite des Rohres deformiert wird. Durch den gleichmäßigen und stetigen Druckaufbau werden schlagartig Belastungen der Rohrwand und damit Rohrwandbrüche vermieden.It is ensured by the structure of the detonator and the propellant charge according to known methods of interior ballistics that the pressure on the initially brought into contact with the wall of the pipe to be closed or in the immediate vicinity of this pin 2 is timely even on the Chen Chen Builds up value, which leads according to the manner shown in Fig. 6 that the pressed tube wall is deformed to the opposite inside of the tube. The uniform and steady build-up of pressure suddenly prevents loads on the pipe wall and thus pipe wall breaks.

Bei dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Quetschvorgang wird ausge­ nutzt, daß das Material in dem das Öl führende Rohr in vorgege­ bener Weise eingebettet ist, zusammen mit dem gewachsenen Boden das erforderliche Widerlager bildet. An der Rückseite der Vor­ richtung ist eine Verkeilung 5 (Fig. 6) derselben mit der Aus­ kleidung 6 oder auch seitlichen Begrenzung des Bohrlochs erfor­ derlich. Die in der Figur schematisch dargestellte Verkeilung 5 kann in bekannter Weise durch Ausgießen mit Beton (Schaffen einer ausreichenden trägen Masse) oder z. B. durch Spreizdübel erfolgen.In the squeezing process shown in FIGS . 5 and 6 is used that the material in which the oil-carrying tube is embedded in a predetermined manner forms, together with the grown soil, the required abutment. At the back of the device before wedging 5 ( Fig. 6) the same with the clothing 6 or the lateral limitation of the borehole is required. The wedge 5 shown schematically in the figure can be known in a known manner by pouring concrete (creating a sufficient inert mass) or z. B. done by expansion dowels.

Der Zündvorgang wird in der Vorrichtung nach Fig. 1 elektrisch über die Zündleitung 7 ausgelöst. The ignition process is triggered electrically in the device according to FIG. 1 via the ignition line 7 .

Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante wird die Quetschkraft statt durch die Treibladung hydraulisch aufgebracht. Dazu ist eine hydraulische Druckleitung durch die seitlich herangeführte Bohrung zu einer oberirdischen Kompressoreinheit geführt. Im Raum hinter dem Quetschbolzen 2 ist die erforderliche hydrauli­ sche Flüssigkeit 9 enthalten. Der gewünschte Druckverlauf kann über die hydraulische Steuerung kontrolliert gesteuert und vari­ iert werden. So sind z. B. mehrere Plateaus im Druckverlauf er­ zielbar.In the variant shown in FIG. 2, the squeezing force is applied hydraulically instead of by the propellant charge. For this purpose, a hydraulic pressure line is routed through the bore to the side to an above-ground compressor unit. The required hydraulic fluid 9 is contained in the space behind the pin 2 . The desired pressure curve can be controlled and varied in a controlled manner using the hydraulic control. So z. B. several plateaus in the course of the pressure he can be targeted.

Die Variante gemäß Fig. 3 für die pyrotechnische Lösung nach Fig. 1 ist anzuwenden, wenn eine Verkeilung der genannten Art ungünstig anzubringen ist. Statt dessen ist hinter der Treibla­ dung 3 eine Verdämmungsmasse 10 vorgesehen, die durch ihre träge Masse einen zu schnellen Druckabbau nach dem Zünden im Druckrohr 1 verhindert. Die Masse wird so gewählt, daß ohne Verkeilung allein durch ihre Trägheit bewirkt wird, daß die Quetschkraft hinreichend lang auf den Kolben 2 wirkt.The variant according to FIG. 3 for the pyrotechnic solution according to FIG. 1 is to be used when wedging of the type mentioned is unfavorable to install. Instead of this, a damming compound 10 is provided behind the Treibla extension 3 , which prevents a too rapid reduction in pressure after ignition in the pressure pipe 1 due to its inert mass. The mass is chosen so that, without wedging, its inertia alone causes the squeezing force to act on the piston 2 for a sufficiently long time.

Die Ausführung gemäß Fig. 4 bzw. Fig. 5, 8, 9 beinhaltet das Prinzip, mit Hilfe eines Schneid- und Dichtbolzens 11 das gesam­ te strömungsführende Rohr zu durchschneiden und gleichzeitig abzudichten. Hierzu ist der Bolzen 11 keilförmig (nicht rota­ tionssymmetrisch) ausgebildet und weist eine Schneidkante 12 auf (z. B. Hartmetallansatz oder -beschichtung). Er weist eine paral­ lel zur Druckrohrachse verlaufende ebene Dichtfläche 14 sowie eine senkrecht hierzu verlaufende Anschlagfläche 15 auf.The embodiment of FIG. 4 or FIG. 5, 8, 9 includes the principle by means of a cutting and sealing bolt 11 to cut through the GESAM te flow guiding tube and at the same time seal. For this purpose, the bolt 11 is wedge-shaped (not rotationally symmetrical) and has a cutting edge 12 (e.g. hard metal attachment or coating). It has a flat sealing surface 14 running parallel to the pressure pipe axis and a stop surface 15 running perpendicularly thereto.

Das Druckrohr 1 ist so dimensioniert, das innerhalb des ange­ setzten Rohres eine Beschleunigungsstrecke 13 vorgesehen ist. Treibladung und Verkeilung sowie der Zündmechanismus sind prin­ zipiell gemäß den Beispielen der Fig. 1, 6, 7 ausgebildet.The pressure pipe 1 is dimensioned such that an acceleration section 13 is provided within the pipe being placed. Propellant charge and wedging as well as the ignition mechanism are basically designed according to the examples of FIGS . 1, 6, 7.

In Fig. 5 ist eine Variante mit Schneid- und Dichtbolzen 11 und Verdämmungsmasse 10 nach dem bereits erwähnten Trägheitsprinzip (Fig. 3) skizziert. In Fig. 5 a variant with cutting and sealing bolt 11 and Verdämmungsmasse 10 according to the already mentioned principle of inertia (Fig. 3) is sketched.

Die Fig. 8 und 9 zeigen entsprechend der Fig. 6 und 7 das Ver­ fahren im Schnitt von der Seite und von oben gesehen. Im Gegen­ satz zu den Fig. 6 und 7 soll hier gerade eine ausreichende, zum Schnitt führende Schlagwirkung erzielt werden. Dies wird durch die Beschleunigungsstrecke ermöglicht. FIGS. 8 and 9 show the Fig accordingly. 6 and 7 Ver drive in section from the side and seen from above. In contrast to FIGS . 6 and 7, a sufficient impact effect leading to the cut is to be achieved here. This is made possible by the acceleration route.

Die Bolzen 2 und 11 können auch in anderer Weise als in den ge­ zeichneten Ausführungsbeispielen abgerundet bzw. mit einer Schneide versehen sein. Eine Anschlagfläche ist nicht unbedingt notwendig.The bolts 2 and 11 can also be rounded or provided with a cutting edge in a different way than in the exemplary embodiments drawn. A stop surface is not absolutely necessary.

Claims (9)

1. Verfahren zum Unterbrechen und gleichzeitigen Abdichten einer strömungsführenden unterirdisch verlegten Leitung, an die in einem ersten Verfahrensschritt eine Bohrung durch das Erd­ reich an die Leitung herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Leitung auf der Seite, an der die Bohrung an die Leitung herangeführt ist, durch einen pyrotechnisch oder hydraulisch angetriebenen Bolzen so in das Rohrinnere gedrückt wird, daß durch eine Berührung mit der gegenüberlie­ genden Seite der Leitungswand die Leitung verschlossen wird und die Strömung unterbrochen wird.1. A method for interrupting and simultaneously sealing a flow-carrying underground line, to which in a first process step a hole through the earth is brought up to the line, characterized in that the wall of the line on the side on which the hole to the Line is brought up, is pressed into the tube interior by a pyrotechnically or hydraulically driven bolt so that the line is closed by contact with the opposite side of the line wall and the flow is interrupted. 2. Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Leitung durch einen innerhalb der herange­ führten Bohrung pyrotechnisch beschleunigten Bolzen vollstän­ dig durchschnitten, durch den die Leitung gleichzeitig abge­ dichtet wird.2. Method according to the preamble of claim 1, characterized, that the wall of the pipe is approached by one within the completely bore pyrotechnically accelerated bolts dig through, through which the line is disconnected at the same time is sealed. 3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Druckrohr (1), das mit seinem vorde­ ren offenen Ende innerhalb der Bohrung an die eine Seite der Leitung heranführbar ist, dessen hinteres Ende geschlossen ist, in dessen vorderem Bereich der Bolzen (2) verschiebbar aufgenommen ist, hinter dem sich eine Treibladung (3) mit Zündeinrichtung (4) oder eine hydraulische Flüssigkeit (9) mit angeschlossener Hydraulikleitung (8) im Druckrohr (1) befindet.3. A device for performing the method according to claim 1, characterized by a pressure pipe ( 1 ) which can be brought up with its front open end within the bore to one side of the line, the rear end of which is closed, in the front region of the bolt ( 2 ) is slidably received, behind which there is a propellant charge ( 3 ) with ignition device ( 4 ) or a hydraulic fluid ( 9 ) with a connected hydraulic line ( 8 ) in the pressure pipe ( 1 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (2) eine abgerundete Spitze aufweist. 4. The device according to claim 3, characterized in that the bolt ( 2 ) has a rounded tip. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundete Spitze des Bolzens (2) bei Anlage an die Leitung in deren Achsrichtung einen kleineren Krümmungsradius der Wölbung als quer hierzu aufweist.5. The device according to claim 3, characterized in that the rounded tip of the bolt ( 2 ) has a smaller radius of curvature of the curvature than transverse to it in contact with the line in its axial direction. 6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Druckrohr (1), das mit seinem vorde­ ren offenen Ende innerhalb der Bohrung an die eine Seite der Leitung heranführbar ist, dessen hinteres Ende geschlossen ist, in dem der Bolzen (11) verschiebbar so aufgenommen ist, daß zwischen dem vorderen Bolzenende und dem offenen Ende des Druckrohrs eine Distanz (13) für die Beschleunigung des Bol­ zenz verbleibt, hinter dem sich eine Treibladung (3) mit Zündeinrichtung (4) im Druckrohr (1) befindet.6. A device for performing the method according to claim 2, characterized by a pressure tube ( 1 ) which can be brought up with its front open end within the bore to one side of the line, the rear end of which is closed, in which the bolt ( 11 ) is slidably received so that between the front end of the bolt and the open end of the pressure tube a distance ( 13 ) remains for the acceleration of the bolt, behind which there is a propellant charge ( 3 ) with ignition device ( 4 ) in the pressure tube ( 1 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (11) vorn eine Schneide (12) aufweist.7. The device according to claim 6, characterized in that the bolt ( 11 ) has a cutting edge ( 12 ) at the front. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (11) eine parallel zur Druckrohrachse verlau­ fende ebene Dichtfläche (14) für den Leitungsquerschnitt aufweist sowie eine senkrecht dazu verlaufende Anschlagfläche (15).8. The device according to claim 6, characterized in that the bolt ( 11 ) has a parallel to the pressure pipe axis duri fende flat sealing surface ( 14 ) for the line cross section and a perpendicular to it stop surface ( 15 ). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Ende des Druckrohrs (1) durch eine im Rohr verschiebbare träge Masse (10) verschlossen ist.9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that the rear end of the pressure tube ( 1 ) is closed by an inertial mass ( 10 ) displaceable in the tube.
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