DE602005001672T2 - Durchmesser Messgeräte - Google Patents

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DE602005001672T2
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pipe
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tube
signal
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Christopher Ian Stanley
Juergen Abendroth
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Weatherford Lamb Inc
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28Constructional aspects
    • F16L55/40Constructional aspects of the body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28Constructional aspects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/08Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters
    • G01B5/12Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters internal diameters

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Description

  • BEZUGNAHME AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung entspricht der provisorischen US Patentanmeldung mit der Nummer 60/611,488, die am 20. 09. 2004 eingereicht wurde.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung treffen allgemein einen Fertigstellungsvorgang. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Daten, die für einen Zustand eines Rohres repräsentativ sind.
  • BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
  • Der sichere und kontinuierliche Betrieb von Kohlenwasserstoffbohrlöchern und Pipeline-Netzwerken ist wesentlich für die Betreiber und Anwender von derartigen Netzwerken. Dem entsprechend werden derartige Bohrlöcher und Pipeline-Netzwerke in regelmäßigen Abständen gereinigt und geprüft, um ihre Betriebssicherheit sicherzustellen.
  • Der übliche Ansatz zum Prüfen von in Betrieb befindlichen Pipelines ist es, die Rohrreihe mehrere Male unter Wendung eines „dummen" Rohrmolchs vorzureinigen. Der „dumme Rohrmolch", der keine eigene informationsverarbeitende Geräte mitführt, arbeitet typischerweise um Ablagerungen, wie z. B. Wachs, Kesselstein, Sand und andere Fremdmaterialien, aus dem Rohr zu kratzen und zu entfernen. In einer neu gebauten Pipeline mit einer neuen Rohrreihe ist der Vorreinigungsschritt nicht unbedingt notwendig. In jedem Fall wird nachfolgend eine de taillierte Prüfung durch einen Inspektionsrohrmolch oder ein Messwerkzeug durchgeführt, welches detaillierte Messungen der Rohrreihe vornimmt, um den inneren Zustand des Rohres zu bestimmen. Der Inspektionsrohrmolch ist typischerweise mit Techniken unterschiedlicher technischer Niveaus ausgestattet. Zum Beispiel kann der Inspektionsrohrmolch einen Mechanismus zum Messen einer inneren Oberfläche der Rohrreihe umfassen. Bei einem weiteren Beispiel kann der Rohrmolch Techniken, wie z. B. das Erfassen des magnetischen Streuflusses (Magnetic Flux Leckage, MFL) oder Ultraschallabtasttechniken umfassen (an verschiedenen Positionen entlang der Rohreihe) um Fehler oder Mängel zu entdecken, welche die Integrität des Rohes beinträchtigen können. In anderen Beispielen kann der Inspektionsrohrmolch komplexe Werkzeuge umfassen, die im Wesentlichen Anordnungen von Prüfsonden und Sensoren umfassen, um rechnerunterstützte Beobachtungsausrrüstungen zu platzieren, die eine spätere Datensammlung erlauben, oder zur präzisen Platzierung von Isolierkomponenten und radioaktiven Geräten.
  • Ein typischer Inspektionsrohrmolch umfasst mehrere Messarmzusammenbauten zum Erfassen von Änderungen in der Kontur einer inneren Oberfläche der Pipeline. Die Messarmzusammenbauten sind üblicherweise miteinander über verschiedene mechanische Gelenke mit einander verbunden. Zusätzlich sind die Messarmzusammenbauten typischerweise mit einem einzelnen elektronischen Sensor verbunden, um ein Signal von den Messarmzusammenbauten in Antwort auf die Änderungen in der Kontur der inneren Oberfläche der Pipeline zu empfangen. Ein Beispiel eines Inspektionsrohrmolchs ist in dem US Patent mit der Nummer 4,953,412 offenbart. Der in dem '412 Patent offenbarte Inspektionsrohrmolch umfasst mehrere Finger-Mechanismen oder Messarme, die an einer Strömungsscheibe befestigt sind. Die mehreren Finger-Mechanismen sind miteinander durch einen integrierenden Plattenzusammenbau und andere mechanische Verbindungen miteinander verbunden. Als ein Ergebnis verursacht die Bewegung eines jeden Fingermechanismus dass jeder der anderen Fingermechanismen beeinflusst wird. Während zum Beispiel der Inspektionsrolirmolch durch eine Pipeline läuft, ent spricht der externe umlaufende Rand der Scheibe der inneren Konfiguration der Pipeline und wenn sich die Kontur derselben ändert, wird diese Änderung über die Finger und die mechanischen Gelenke an eine integrierende Platte übertragen und letztendlich zu einem einzelnen elektronischen Sensor.
  • Obwohl die Anordnung des typischen Inspektionsrohrmolchs funktional ist, gibt es verschiedene Nachteile. Ein Nachteil ist, dass die mechanischen Gelenke, welche die Messarmzusammenbauten verbinden, sperrig sind und daher die Anzahl von Messarmzusammenbauten begrenzt ist, die in dem Inspektionsrohrmolch verwendet werden können, wodurch die Genauigkeit des Inspektionsbetriebes reduziert wird, indem die Kontaktpunkte zwischen dem Inspektionsrohrmolch und dem Inneren der Pipeline begrenzt werden. Ein weiterer Nachteil ist der, dass die Messarmzusammenbauten über verschiedene mechanische Gestänge mit einem einzelnen elektronischen Sensor verbunden sind. Diese Anordnung begrenzt die Fähigkeit des Inspektionsrohrmolchs auf mehrere, gleichzeitige Änderungen in der Kontur der Pipeline zu reagieren, da der einzelne Sensor jeweils nur ein Signal gleichzeitig empfängt. Als ein Ergebnis wird die Genauigkeit des Inspektionsbetriebs reduziert. Es besteht daher ein Bedarf für einen Inspektionsrohrmolch, der eine kompakte Anordnung eines Messarmzusammenbaus hat. Es besteht weiter ein Bedarf für einen Inspektionsrohrmolch, der einen unabhängigen Sensor für jeden Messarmzusammenbau hat. Zusätzlich besteht ein weiterer Bedarf für einen verbesserten Inspektionsrohrmolch.
  • Die EP 1 376 048 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Vermessen eines inneren Durchmessers einer Pipeline. Diese Vorrichtung umfasst eine Dichtscheibe und eine Mehrzahl von Ablenkungsdetektoren, die an der Dichtscheibe befestigt sind. Die Ablenkungsdetektoren sind so konfiguriert, um eine radiale Ablenkung eines peripheren Teils der Dichtscheibe zu entdecken. Jeder Ablenkungsdetektor umfasst einen Dehnungsmesser und einen Auslegerarm, der an einem fernen Ende des Dehnungsmessers befestigt ist. Die EP 1 376 048 A1 zeigt keine Vorrichtung, die einen Körper hat und zumindest zwei unabhängige Messanordnungen, die in der Lage sind Daten zu erzeugen, die für eine innere Oberfläche des Rohres repräsentativ sind, wobei jede Messanordnung einen unabhängigen Kraftsensor umfasst und ein Abtastelement, das funktional damit verbunden ist, und wobei das Abtastelement an dem Kraftsensor über ein Vorspannelement befestigt ist, wobei das Vorspannelement eingerichtet ist, um ein Signal zu dem Kraftsensor zu übertragen, während das Abtastelement relativ zu dem Körper rotiert bzw. dreht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Detektierung des physischen Zustandes eines Rohres. In einem Aspekt wird eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Körper und ein Antriebsteil, um die Vorrichtung durch das Rohr zu treiben. Die Vorrichtung umfasst weiter zumindest zwei unabhängige Messanordnungen, die in der Lage sind Daten zu erzeugen, die für eine innere Oberfläche des Rohres repräsentativ sind, wobei jede Messanordnung einen unabhängigen Kraftsensor umfasst, wobei ein Abtastelement funktional damit verbunden ist.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren gemäß dem Anspruch 10 bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Antreiben eines Messwerkzeuges durch das Rohr. Das Messwerkzeug hat zumindest zwei unabhängige Messanordnungen, wobei jede Messanordnung einen unabhängigen Kraftsensor und ein Abtastelement umfasst, das funktional damit verbunden ist. Das Verfahren umfasst weiter das Erfassen einer Änderung in einer Konfiguration einer inneren Oberfläche des Rohres durch das Abtastelement und das Senden eines Signals von einem Abtastelement zu denn Kraftsensor. Zusätzlich umfasst das Verfahren das Sammeln und Speichern von Daten von jedem unabhängigen Kraftsensor, wobei die Daten charakteristisch für Änderungen in der Konfiguration der inneren Oberfläche des Rohres sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Damit die Art und Weise der oben zitierten Merkmale der vorliegenden Erfindung im Detail verstanden werden können, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung, die oben kurz zusammengefasst wurde, unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben, von denen einige in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die beigefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Erfindung darstellen und daher nicht als den Rahmen der Erfindung begrenzend angesehen werden können, da die Erfindung andere, gleichermaßen effektive Ausführungsformen zulassen kann.
  • 1 ist eine Ansicht, die eine Ausführungsform eines Messwerkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist eine Ansicht, die eine Messarmanordnung des Messwerkzeuges darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Allgemeinen werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren des physischen Zustandes eines Rohres bereitgestellt, in dem eine Mehrzahl von individuellen Messarmanordnungen verwendet wird. Ein Messwerkzeug ist eine Vorrichtung zum Erhalten von Daten entlang der gesamten Länge des Rohres, wobei die Daten repräsentativ für den physischen Zustand des Rohres sind. Wie es allerdings hierin definiert ist, kann das Messwerkzeug jedes Messwerkzeug sein, welches durch ein Rohr bewegbar ist. Es wird verstanden werden, dass der Begriff „Zustand" in Bezug auf ein Rohr eine Vielzahl von unterschiedlichen und unabhängigen Rohreigenschaften mit umfassen kann, wie z. B. Fremdkörperablagerungen, Vorsprünge, Verbindungslinien, Biegungen etc., deren Kombination ein Zustandsprofil des Gesamtrohres bietet. Um die Neuheit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und die Verwendungsverfahren derselben besser ver stehen zu können, wir im Folgenden auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Messwerkzeuges 100 gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Rohr 10. Für illustrative Zwecke wird das Messwerkzeug 100 im Folgenden als ein Rohrmolch bezeichnet. Es sollte jedoch klar sein, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf jede Anzahl von Werkzeugen, inklusive intelligenter Werkzeuge angewendet werden können.
  • Das Werkzeug 100 umfasst eine Mehrzahl von individuellen Messarmanordnungen 150, die um einen Endkörper 160 angeordnet sind. Die Messarmanordnung 150 wird allgemein unter Bezugnahme auf das Gesarntwerkzeug 100 in 1 beschrieben und detaillierter in 2. Wie in 1 gezeigt, umfasst jede Messarmanordnung 150 einen Arm 130 oder ein Abtastelement. Jeder Arm 130 umfasst ein Radelement 135, das an einem Ende desselben angeordnet ist. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf Radelemente begrenzt ist, sondern dass stattdessen jede Art von Oberflächenelement verwendet werden kann, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie z. B. ein Gleitschuh oder ein Gleitschlitten.
  • Wie in 1 dargestellt, ist der Arm 130 durch ein Vorspannelement 180 nach Außen vorgespannt, um es dem Radelement 135 zu erlauben, die innere Oberfläche des Rohres 10 zu kontaktieren. Während sich das Werkzeug 100 durch das Rohr 10 bewegt, reagiert jede Messarmanordnung 150 unabhängig auf geometrische Anomalien oder andere Änderungen in der Konfiguration des Inneren des Rohres 10, wie z. B. Dellen, Vorsprünge oder Wölbungen. Wenn eine Änderung in der Konfiguration des Rohres 10 entdeckt wird, sendet jede Messarmanordnung 150 ein unabhängiges elektronisches Signal zu einer Computeranordnung 145 oder einem Datenempfänger, um die Änderung in der Konfiguration zu zeigen. Das elektronische Signal von jeder Messarmanordnung 150 wird in der Compu teranordnung 145 gesammelt und gespeichert, welches anschließend in Verbindung mit anderen elektronischen Signalen verwendet wird, wie z. B. einem elektronischen Signal von Wegstreckenzählern 125, das in Computeranordnung 145 gesammelt und gespeichert wird, um den Zustand der inneren Oberfläche des Rohres 10 anzuzeigen. Obwohl das Werkzeug 100 in der 1 zwei Messarmanordnungen 150 zeigt, kann jede Anzahl von Messarmanordnungen 150 verwendet werden, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Messarmanordnungen 150 an jeder Stelle entlang des Werkzeuges 100 positioniert werden, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Messarmanordnungen 150 um das Werkzeug 100 angeordnet und konfiguriert sein, um Daten von im Wesentlichen der gesamten umlaufenden inneren Oberfläche des Rohres 10 zu sammeln.
  • Das Werkzeug 100 umfasst auch einen Körper 105, der zwischen einem Paar von vorderen Scheiben 110 und einem Paar von hinteren Scheiben 115 angeordnet ist. Die Scheiben 110, 115 positionieren das Werkzeug 100 zentral innerhalb des Rohres 10 und stellen Mittel zum Antreiben des Werkzeuges 100 durch das Rohr 10 bereit. Es sollte allerdings verstanden sein, dass die Erfindung nicht auf Scheiben begrenzt ist, sondern dass vielmehr jede Art von Antriebsmittel verwendet werden kann, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie z. B. eine Raupenkettenanordnung oder eine drahtgeführte Anordnung.
  • Typischerweise haben die Scheiben 110, 115 einen größeren äußeren Durchmesser als der innere Durchmesser des umgebenden Rohres 10 und eine der Scheiben 110, 115 und vorzugsweise die vordere Scheibe 110 weist eine kontrollierte Durchlässigkeit gegenüber der Fluidströmung auf. Daher, nachdem das Werkzeug 100 in das Rohr 10 eingesetzt wurde, wirkt die Fluidströmung gegen die Scheiben 110, 115 und treibt das Werkzeug 100 durch das Rohr 10 an. Die hinteren Scheiben 115 können ebenfalls eine gesteuerte Durchlässigkeit gegenüber der Fluidströmung aufweisen, oder die hinteren Scheiben 115 können eine Öffnung umfassen, um es der Fluidströmung zu erlauben, gegen die vorderen Scheiben 110 zu wirken, um das Werkzeug 100 durch das Rohr zu treiben. Die Scheiben 110, 115 können aus jeder Art von Material hergestellt sein, wie z. B. aus Polyurethan. Darüber hinaus sollte es verstanden werden, dass die Scheiben 110, 115 in einer Scheibenform angeordnet sein können ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie z. B. die Scheiben in einem typischen „Scheibenrohrmolch".
  • Das Werkzeug 100 umfasst weiter die Computeranordnung 145. Die Computeranordnung 145 ist typischerweise in dem Köper 105 angeordnet, um elektronische Signale, die von dem Werkzeug 100 erzeugt werden zu empfangen, zu verarbeiten und zu speichern. Zum Beispiel empfängt die Computeranordnung 145 elektronische Signale von den Komponenten in dem Werkzeug 100, wie z. B. von jeder individuellen Messarmanordnung 150 und den Wegstreckenzählern 125 und sie speichert dann Daten über die Charakteristiken des Inneren des Rohres 10, während sich das Werkzeug 100 durch dasselbe hindurch bewegt. In einer Ausführungsform speichert die Computeranordnung 145 die charakteristischen Daten im Hinblick auf einen Bezugsrahmen in dem Rohr 10. Die Computeranordnung 145 kann auch eine elektronische Zeiterfassungsanordnung enthalten, Batterien und andere Schaltkreise zur Speicherung von Daten.
  • Das Werkzeug 100 umfasst weiter eine Mehrzahl von vorderen Armen 120, die benachbart der vorderen Scheiben 110 angeordnet sind. Jeder vordere Arm 120 ist in Wirkverbindung bzw. funktional mit dem Körper 105 verbunden und umfasst ein Wegstreckenzählerrad 125 an seinem Ende. Das Wegstreckenzählerrad 125 ist drehbar an dem Arm 120 befestigt, um der Computeranordnung 145 ein elektronisches Signal bereit zu stellen, welches die Distanz anzeigt, um die das Werkzeug 100 durch das Rohr 10 gelaufen ist. Das elektronische Signal wird in der Computeranordnung 145 gespeichert und anschließend zusammen mit anderen elektronischen Signalen verwendet, um den Zustand einer inneren Oberfläche des Rohres 10 anzuzeigen. Obwohl das Werkzeug 100 in 1 zwei vordere Arme 120 zeigt, an denen jeweils ein Rad 125 befestigt ist, kann jede Anzahl von Rädern und Ar men verwendet werden ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Arme 120 und die Räder 125 an jeder Stelle entlang des Werkzeuges 100 positioniert werden, ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Die 2 ist eine vergrößerte Ansicht und zeigt die Messarmanordnung 150. Das Werkzeug 100 kann jede beliebige Anzahl von Messarmanordnungen 150 verwenden, abhängig von der Verwendung und der Größe des Rohres 10. Zum Beispiel kann ein Rohr mit einem kleineren Durchmesser nur ein Werkzeug 100 mit einer kleinen Anzahl von Messarmanordnungen 150 verlangen, während ein Rohr mit einem größeren Durchmesser ein Werkzeug 100 mit einer großen Anzahl an Messarmanordnungen 150 benötigen kann. In dieser Hinsicht kann das Werkzeug 100 jede Anzahl von Messarmanordnungen 150 umfassen ohne von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus ist die Arbeitsgeometrie der Messarme 130 an den unterschiedlich großen Werkzeugen identisch, um die Verwendung gemeinsamer Teile zu maximieren und die Analyse der empfangenen Daten zu vereinfachen. Mit anderen Worten, der Winkel, den der Messarm 130 bezüglich des tragenden Körpers in der verlängerten oder neutralen Position einnimmt, ist der selbe für alle Werkzeuge, und die Änderung des Winkels, die der Arm 130 in einer abgelenkten Position erfahren kann ist für alle Werkzeuge dieselbe. Dem entsprechend dienen ein einzelnes Design des Sensors 140 und seiner Signalverstärker und die Comuteranordnung 145 den verschieden großen Werkzeugen.
  • Jede unabhängige Messarmanordnung 150 umfasst den Messarm 130, der schwenk- bzw. drehbar an dem Endkörper 160 durch ein Verbindungselement 190 befestigt ist, wie z. B. einem Stift. Der Arm 130 ist um das Verbindungselement 190 zwischen einer neutralen Position, wie sie in 1 gezeigt ist, zu einer ausgefahrenen Position oder einer zurückgefahrenen Position, drehbar. Weiter ist der Arm 130 weg von dem Endkörper 160 durch ein Vorspannelement 180, wie z. B. einer Feder, vorgespannt. Das Vorspannelement wird verwendet um sicherzustel len, dass das Radelement 135 an dem Messarm 130 in ausreichendem Kontakt mit der inneren Oberfläche des umgebenden Rohres (nicht gezeigt) verbleibt, während sich das Werkzug 100 durch dieses hindurch bewegt.
  • Ein Ende des Messarms 130 ist mit einem Kraftsensor 140 über ein Vorspannelement 155 verbunden, wie z. B. einer Feder, einem elastischen Element oder einer anderen mechanischen Verbindung. Das Vorspannelement 155 ist so konstruiert und angeordnet um ein Kraftsignal von dem Messarm 130 zu dem Sensor 140 zu übertragen, während das Radelement 135 an dem Messarm 130 auf geometrische Anomalien oder andere Änderungen in der Konfiguration des Inneren des Rohres reagiert, wie z. B. Vertiefungen, Vorsprünge oder Wölbungen. Das Kraftsignal ist ein ausgewähltes Signal, wobei das Kraftsignal gesendet wird, wenn sich der Arm 130 von der neutralen Position zu der ausgefahrenen Position bewegt oder zu der zurückgezogenen Position. Außerdem kann das Kraftsignal in der Intensität variieren. Wenn das Radelement 135 z. B. auf einen kleinen Vorsprung in dem Rohr reagiert, dreht sich der Messarm 130 um das Verbindungselement 190 um wenige Grad. Der Messarm 130 wiederum bewegt das Vorspannelement 155 um einen geringen Betrag, was in einem kleinen Kraftsignal resultiert, das zu dem Kraftsensor 140 übertragen wird. Wenn im Gegensatz das Radelement 135 auf einen großen Vorsprung im Rohr reagiert, dreht sich der Messarm 130 weiter um das Verbindungselement 190, was in einem größeren Kraftsignal resultiert, welches zu dem Kraftsensor 140 übertragen wird. Auf diese Weise kann die Intensität des zu dem Sensor gesendeten Kraftsignals verwendet werden, um genau den Zustand des Rohres zu repräsentieren. Der Sensor 140 empfängt das Kraftsignal, das durch das Vorspannelement 155 übertragen wird und sendet dann ein weiteres Signal über einen Draht 185 zu einem Signalverstärker (nicht gezeigt). Danach überträgt der Verstärker ein elektronisches Signal zu einer Speichervorrichtung in der Computeranordnung 145. Das elektronische Signal wird in der Computeranordnung 145 gespeichert und anschließend zusammen mit weiteren elektronischen Signalen, wie z. B. dem elektronischen Signal des Wegstreckenzählerrads 125, verwendet, um den Zustand der inneren Oberfläche des Rohres 10 anzuzeigen. Es sollte angemerkt werden, dass jede Messarmanordnung 150 einen individuellen Kraftsensor 140 hat und einen individuellen Signalverstärker. Daher ist jede Messarmanordnung 150 eine separate Komponente. Mit anderen Worten, jede Messarmanordnung kann unabhängig von anderen Messarmanordnungen 150 arbeiten, was in einer genauen Darstellung des physischen Zustand des Rohres resultiert.
  • In einer Ausführungsform ist der Kraftsensor 140 eine Auslegerarmanordnung, welche mit Dehnungsmessern versehen ist, um die Ablenkung des Auslegerarms zu messen, wenn das Kraftsignal daran angewandt wird. Die Ausgabe von dem Dehnungsmesser wird unter Verwendung des Signalverstärkers gemessen, um ein Messwert des Winkels des Auslegerarms 130 relativ zu dem Endkörper 160 zu ausgeben. Diese Abmessungsdaten von dem Signalverstärker werden mit anderen Daten verglichen, wie z. B. früheren Messungen und/oder anderen gespeicherten Daten, um den physischen Zustand des Rohres zu bestimmen. Typischerweise wird das Werkzeug 100 kalibriert in dem der Auslegearm 130 in eine Reihe von vorbestimmten Positionen gesetzt wird und die Ausgabe des Sensors 140 an jeder Position ausgelesen und gespeichert wird. Diese Daten werden verarbeitet um eine Charakteristik bezüglich des Verlaufs von „Geometrie gegenüber Ausgabe" zu erzeugen, die später während der Analyse der gespeicherten Auslegerdaten verwendet wird, um die Geometrie der Pipeline aus den gespeicherten Sensorausgabedaten zu bestimmen, wenn das Werkzeug 100 durch das Rohr 10 gelaufen ist, wobei die Charakteristikfunktion umgekehrt verwendet wird.
  • Darüber hinaus kann der Kraftsensor 140 in jeder Auslegerarmanordnung 150 für eine spezielle Anwendung oder einen bestimmten Typ von Rohr konfiguriert sein. Zum Beispiel kann der Kraftsensor 140 konfiguriert sein, um ein Signal zu dem Verstärker zu senden, wenn eine vorbestimmte Kraftmenge empfangen wird. Auf diese Weise kann das Werkzeug 100 mit den individuellen Messarmanordnungen 150 für jede Anzahl von Vorgängen verwendet werden. Zusätzlich sollte angemerkt werden, dass der Kraftsensor 140 nicht auf diese Ausführungsform be schränkt ist, sondern dass der Kraftsensor 140 vielmehr jede Art von Sensor sein kann, der in der Lage ist, ein Kraftsignal zu empfangen und ein anderes Signal zu übertragen.
  • Im Betrieb wird das Rohr typischer Weise von einem dummen Rohrmolch (nicht gezeigt) gereinigt und danach wird eine detaillierte Inspektion des Inneren des Rohres durch ein Messwerkzeug durchgeführt. Typischerweise wird das Werkzeug an einem Ende des Rohres durch einen Rohrmolchstarter (nicht gezeigt) eingeführt. Danach treibt der Fluiddruck, welcher auf die Scheiben des Werkzeuges wirkt, das Werkzeug durch das Rohr. Während sich das Werkzeug durch das Rohr bewegt, reagiert jede individuelle Messanordnung auf geometrische Anomalien oder andere Änderungen in der Konfiguration des Inneren des Rohres, wie z. B. Vertiefungen, Vorsprünge oder Wölbungen. Zum Beispiel wird ein Arm der Messarmanordnung radial nach innen in Reaktion auf einen Vorsprung gezwängt, der im Inneren des Rohres ausgebildet ist. Die radiale Bewegung des Armes sendet ein elektronisches Signal zu der Computeranordnung, welches Signal die Änderung in der Konfiguration anzeigt. Das elektronische Signal wird in der Computeranordnung gespeichert, welche anschließend zusammen mit anderen elektronischen Signalen, wie z. B. dem elektronischen Signal von den Wegstreckenzählrädern, verwendet, um den Zustand der inneren Oberfläche des Rohres anzuzeigen. Nachdem sich das Werkzeug im Wesentlichen über die gesamte Länge des Rohres bewegt hat, und dabei Daten bezüglich dem inneren Zustand des Rohres gesammelt hat, wird das Werkzeug typischerweise in einer Rohrmolchfalle gefangen und dann aus dem Rohr entfernt. Danach werden die Daten, die zu dem Zustand des Rohres gehören aus der Computeranordnung des Werkzeuges ausgelesen. Die Daten enthalten viele unterschiedliche Aspekte der inneren Oberfläche des Rohres, wie z. B. die Stelle und die Tiefe des in dem Rohr ausgebildeten Vorsprunges. Diese Daten werden dann verwendet um eine Vielzahl von unterschiedlichen und unabhängigen Rohreigenschaften zu bestimmen, wie z. B. Fremdmaterialablagerungen, Vorsprünge, Verbindungsstellen und Biegungen, wobei die Kombination derselben ein Zustandsprofil des Gesamtrohres bereitstellt. Die Daten können un ter Verwendung eines geeigneten Computerprogramms analysiert werden, um Anzeigen auf Videobildschirmen zu erzeugen oder gedruckte Informationen, wie etwa numerische oder graphische.
  • Während die vorhergehende Beschreibung auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet ist, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung entworfen werden, ohne von dem Basisrahmen derselben abzuweichen, wobei der Rahmen der Erfindung durch die folgenden Ansprüche bestimmt wird.

Claims (14)

  1. Vorrichtung (100) zur Verwendung in einem Rohr (10), umfassend: einen Körper (160); ein Antriebsteil, um die Vorrichtung (100) durch das Rohr (10) zu treiben; und zumindest zwei unabhängige Messanordnungen (150), die in der Lage sind Daten zu erzeugen, die für eine innere Oberfläche des Rohrs (10) repräsentativ sind, wobei jede Messanordnung einen unabhängigen Kraftsensor (140) umfasst und ein Abtastelement (130), das funktional damit verbunden ist, wobei das Abtastelement (130) an dem Kraftsensor (140) über ein Vorspannelement (155) befestigt ist, wobei das Vorspannelement (155) eingerichtet ist, um ein Signal zu dem Kraftsensor (140) zu übertragen, während das Abtastelement (130) relativ zu dem Körper (160) rotiert.
  2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Vorspannelement eine Feder (155) ist.
  3. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Wegstreckenzähler (125), der eingerichtet ist, um die Distanz anzuzeigen, die die Vorrichtung (100) durch das Rohr (10) zurückgelegt hat.
  4. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Datenempfänger (145), der eingerichtet ist, um Daten von jeder unabhängigen Messanordnung (150) zu sammeln und zu speichern.
  5. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede unabhängige Messanordnung (150) weiter einen Signalverstärker umfasst, um Signale von dem Kraftsensor (140) zu empfangen und zu verstärken.
  6. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kraftsensor (140) kalibriert ist, um ein vorbestimmtes Kraftsignal zu empfangen.
  7. Die Vorrichtungen nach Anspruch 1, wobei das Abtastelement (130) ein Arm mit einem Rad (135) ist, das an einem Ende desselben angeordnet ist, um die innere Oberfläche des Rohrs zu kontaktieren.
  8. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Messanordnungen (150) um den Körper (160) herum angeordnet sind, um Daten von im Wesentlichen einer vollständigen inneren Umfangsoberfläche des Rohrs (10) zu erhalten.
  9. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsteil zumindest eine Strömungsscheibe umfasst.
  10. Ein Verfahren zum Sammeln von Daten in einem Rohr (10), umfassend: Antreiben einer Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 durch das Rohr (10); Tasten einer Änderung in einer Konfiguration einer inneren Oberfläche des Rohrs (10) durch das Abtastelement (130); Senden eines Signals von dem Abtastelement (130) zu denn Kraftsensor (140) über das Vorspannelement (155); und Sammeln und Speichern von Daten von jedem unabhängigen Kraftsensor (140), wobei die Daten charakteristisch für die Änderung in der Konfiguration der inneren Oberfläche des Rohrs (10) sind.
  11. Das Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend das Analysieren der Daten um den Zustand des Rohrs (10) zu bestimmen.
  12. Das Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend das Erzeugen von Daten, die für die Position des Messwerkzeugs (100) entlang des Rohrs (10) repräsentativ sind.
  13. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Vorspanneelement eine Feder (155) ist.
  14. Das Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend das Kalibrieren des Kraftsensors (140), um auf ein vorherbestimmtes Kraftsignal zu antworten.
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