NO177726B - Fremgangsmåte for foring av et rör - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for foring av eksisterende rør. Oppfinnelsen skal beskrives i forbindelse med tilførselsrør for gass, olje og vann, men det vil forstås at oppfinnelsen kan anvendes for rør av alle typer. Fremgangsmåten omfatter at det benyttes en lengde av en foringsslange laget av et plastmaterial med "hukommelse" og med en ytterdiameter som er større enn innerdiameteren i røret som skal fores, at foringsslangen ved omgivelsestemperatur trekkes gjennom en formedyse, idet det benyttes en trekkanordning under strekk festet-til den fremre ende av foringsslangen og ført gjennom røret, for å minske ytterdiameteren til foringsslangen, at foringsslangen trekkes gjennom røret med sin ytterdiameter minsket slik at den er mindre enn innerdiameteren i røret, idet strekket som utøves av trekkanordningen er slik at den radiale ekspansjon av ytterflaten til foringsslangen delvis hindres etter at denne kommer ut fra dysen, hvoretter foringsslangen tillates å ekspandere inne i røret ved at strekket opphører, etterfulgt av en ekspansjon på grunn av "hukommelsen" ved vanlig atmosfæretrykk og ved omgivelsestemperaturen til røret.

US-patent 3372462 beskriver bruken av et foringsrør av bl. annet polyetylen. Avhengig av materialet oppvarmes plastrøret i passende grad for minskning av diameteren før det innføres i et metallrør med klaring til dette. Metallrøret strekkes for minskning av diameteren og oppnåelse av kontakt mellom rørene, og rørene kjøles slik at plastrøret søker å ekspandere. Det skjer således ingen strekking av plastrøret, og plastrøret føres ikke gjennom noen formedyse. Den kjente teknikk brukes for industriell fremstilling av forete metallrør.

US-patent 3462825 beskriver den kjente fremgangsmåten som danner utgangspunktet for den foreliggende oppfinnelse, men skriftet er utelukkende konsentrert om foringsrør av fluorkarbon, særlig PTFE. Innføring av foringen skjer industrielt, ikke i et nedgravd rør.

GB-patentsøknad 2186340 beskriver innføring av et foringsrør av plast, deriblant polyetylen, i et annet rør ved at plastrøret oppvarmes (100 °C) og deformeres mekanisk i en dyse for minskning av diameteren før innføringen, hvoretter plastrøret ekspanderes ved å settes under indre trykk. Dysen er ikke festet til røret som skal fores.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at den utføres ved bruk av en foringsslange laget av polyetylen eller en kopolymer av etylen og i det minste en alfaolefin med inntil ti karbonatomer, idet foringsslangen og røret har en lengde på i det minste 10 m og idet røret er nedgravd, og at formedysen festes direkte eller indirekte til røret.

For en nedgravd rørledning vil det normale arrangement når en slik prosess utføres være en vinsj i nærheten av en utgravning ved en ende av en lengde av et rør som skal fores, idet en kabel eller et lignende element er ført gjennom lengden av rør til en annen utgravning, utenfor hvilken den er festet til den fremre ende av en foringsslange av plastmaterial. Nær den annen utgravning er en innretning for oppvarming og komprimering av slangen, med en varmeanordning og en dyse for størrelsesminskning. Ved en nedstrøms ende av denne innretning kan det være en frem og tilbakegående "skyver" som kan gripe slangen og trekke denne fra innretningen og drive den mot røret som skal fores.

Foringsslangen kan oppvarmes ved hjelp av i og for seg kjente fremgangsmåter før formeoperasjonen. Alternativt, eller i tillegg, kan også foringsslangen oppvarmes under sin bevegelse gjennom formedysen. I dette tilfellet er det anordnet midler for oppvarming av innsiden av formedysen samtidig med bevegelsen av foringsslangen gjennom denne.

Formeoperasjonen kan også utføres ved omgivelsestemperatur. Valget av foringsslanger som er egnet for forming ved omgivelsestemperatur vil blant annet avhenge av dimensjonene til foringsslangen og de særskilte egenskaper til materialet som foringsslangen er laget av. Hvorvidt en foringsslange under bestemte omstendigheter er i stand til å formes ved omgivelsestemperatur kan enkelt fastslås av operatøren ved prøving og feiling.

Dyser benyttet i henhold til tidligere kjente fremgangsmåter for rørforming har i praksis omfattet to partier, hvorav det første er den skrå formeflaten som minsker i diameter til en minste verdi og det annet er en aksial fortsettelse av dysen innvendig, med sine vegger parallelle med dysens akse og en innerdiameter som er lik en slik minste verdi. Det er funnet at ved utførelse av den foreliggende oppfinnelse er det fordelaktig å minske den aksiale lengden til det annet parti i forhold til den aksiale lengden av det første parti, eller å utelate det annet parti fullstendig. Særlig ved å utforme dysen slik at det første parti rager i en aksial lengde som er i det minste 70 %, og fortrinnsvis mere enn 80 %, og fortrinnsvis mere enn 85 % av den aksiale avstand mellom det parti der foringsslangen kommer i kontakt med den skrå flaten og utløpsåpningen der foringsslangen kommer ut fra dysen, minskes strekket som kreves for å forme foringsslangen vesentlig. En annen følge av bruken av en slik dyse er at når det benyttes en foringsslange av syntetiske hydrokarbon-harpikser, slik som polyetylen eller modifisert polyetylen, har foringsslangen når den kommer ut fra utløpsåpningen en større tendens til radial ekspansjon i forhold til graden av forming som er bevirket av doren enn i det tilfellet, slik som ved kjent teknikk, dysen var utstyrt med et annet parti med vesentlig lengde slik som nevnt ovenfor, for eksempel i området 50 % av den samlede lengde av dysen. Ved minskning av strekket vil denne tendens medføre større proporsjonal radial ekspansjon i forhold til det strekk som utøves, sammenlignet med bruken av tidligere kjente dyser.

Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er basert både på ekspansjonen av foringsslangen inne i røret som et resultat av opphevelse av strekket og også ekspansjonen på grunn av "hukommelsen" til den formede foringsslangen. Ved bruken av en dyse som har minsket aksial lengde i sitt annet parti i forhold til den aksiale lengde i det første parti, slik som nevnt ovenfor, kan den proporsjonale ekspansjon som følge av opphevelsen av strekket økes betydelig og således medføre forbedret styring av foringsoperasjonen.

Arrangementene beskrevet ovenfor medfører dessuten en betydelig fordel i forhold til det tilfellet at det benyttes en "skyver" som for eksempel av den type som er beskrevet i GB-patentsøknad 8806926. Bruken av en slik "skyver" vil uvilkårlig medføre at når den griper foringsslangen og driver denne mot røret som skal fores oppstår det en en midlertidig minskning i strekket som utøves av strekkinnretningen (slik som en vinsj) ved den bortre enden av røret. Når skyveren slipper taket vil strekket gå tilbake til sin opprinnelige verdi. I praksis medfører dette en kontinuerlig variasjon i strekket. Det er ønskelig at overgangen mellom maksimalt og minimalt strekk under variasjonene skjer så jevnt som mulig og med minst mulig skarpe overganger.

Det er funnet at som et resultat av bruken av dysene, som krever vesentlig mindre strekk for å bevirke en sammenlignbar grad av forming i forhold til tidligere kjente dyser og som dessuten medfører en større tilbakefjæringstendens i den del av slangen som rager ut fra dyseåpningen, minskes amplitydene til variasjonene og selve variasjonene blir mere utjevnet. På bakgrunn av de meget store krefter som bevirker strekket utgjør dette en vesentlig forbedring både med hensyn til sikkerheten og effektiviteten til operasjonene.

Lengden av rørledningen som kan fores i en enkelt operasjon ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan for eksempel være fra 10 meter og oppover. Begrensningen for lengden av rørledning som kan fores vil i hvert enkelt tilfelle avhenge av en kombinasjon av faktorer, omfattende friksjonsmotstanden ved bevegelsen av foringen inne i rørledningen, den grad som foringsslangen med minsket diameter utsettes for deformasjon etter innføring i rørledningen, den grense for strekket i den fremre ende av foringsslangen som ved overskridelse kan bety permanent skade eller forlengelse, kapasiteten til mekanismen (for eksempel en vinsj) som utgjør strekkinnretningen og ensartetheten til diameteren og/eller retningen eller andre parametere inne i rørledningen. Den lengde som i hvert enkelt tilfelle er egnet til å fores kan enkelt bestemmes ved prøving og feiling. Med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er det mulig å fore lengder av rørledninger i det minste opp til 450 meter. Overflatefinishen til dysen kan oppnås med kjente midler. Det foretrekkes at overflatefinishen i det minste bør være nede på N7, for eksempel N6, og fortrinnsvis nede på N5 samt ideelt i området N4 eller lavere.

Det er funnet fordelaktig å benytte en dyse som har en for-holdsvis liten skråvinkel mellom den skrå flaten i dysen og dyseaksen, innen området 12 til 29°, og fortrinnsvis fra 20 til 20°. Minskning av vinkelen bidrar til å minske strekket som kreves for å bevirke kompresjon av foringsslangen, men øker samtidig arealet til formeflaten for en gitt grad av kompresjon. Den optimale vinkel vil i hvert enkelt tilfelle være den som på den ene side gjør de samlede ulemper med en belastning for å bevirke kompresjon så små som mulig og på den annen side en stor friksjonsflate i dysen. Dyseflaten kan ha konisk form. Alternativt kan den ha en variabel skråvinkel med dyseaksen innen de ovenfor nevnte grenser. Det er et vesentlig og fordelaktig trekk at fordi det benyttes en foringsslange laget av et deformerbart materiale med "hukommelse", kan foringsslangen ekspandere radialt inne i den forede rørledning under påvirkning av "hukommelsen" til materialet som den er dannet av. Ved passende valg av opprinnelig diameter til foringsslangen, graden av kompresjon under formeoperasjonen og diameteren til dyseåpningen i forhold til innerdiameteren til rørledningen som skal fores, kan det med den foreliggende oppfinnelse anordnes en tett-sluttende foring i rørledningen, (etter at strekket opphører), på grunn av ekspansjonen som skyldes "hukommelsen" til foringsslangen ved den opptredende temperatur og trykket inne i rørledningen. Det er unødvendig å ha tilgang til midler i henhold til kjent teknikk for å ekspandere foringen inne i rørledningen, slik som anvendelsen av indre overtrykk eller tilførsel av varme til foringen innenfra eller anvendelsen av meget høye strekkrefter på foringen for å bevirke en opprinnelig minskning av dens diameter før innføringen i rør-ledningen. De nøyaktige driftsbetingelser for å utføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil avhenge av de mange faktorer som er nevnt ovenfor i hvert enkelt tilfelle, og vil variere med rørledningens innerdiameter og dens anvendelsesformål (for eksempel enten den er for vann eller gass), materialet i foringsslangen og forholdet mellom diameteren til foringsslangen og dens veggtykkelse før formingen.

Selv om minskningen av diameteren til foringsslangen under bevegelsen gjennom formedysen kan være opp til 15 %, foretrekkes minskninger i området 5,0 % til 9,8 %. Minskningen bær være slik at den muliggjør trekking av foringsslangen gjennom det eksisterende rør. Denne noe enkle betingelse kompliseres av det faktum at eksisterende rør ofte ikke er nøyaktig dimensjonert innvendig, idet innerdiameteren kan variere langs lengden av røret, og at graden av tilbakeekspansjon for foringsslangen kan variere med omgivelsestilstandene og materialet som slangen er laget av. Veggtykkelsen til foringsslangen bør være så liten som mulig, avhengig av bruken av røret og kravene til tilstrekkelig indre tetning av det eksisterende rør. Et forhold mellom veggtykkelsen og diameteren til foringsslangen i området 10 til 46 foretrekkes.

Det maksimale strekk som velges for å trekke foringsslangen gjennom det eksisterende rør bør fortrinnsvis være i området 45 % til 55 % av flytegrensen til vedkommende foringsslange, og særlig omtrent 50 %. Forholdet mellom munningsdiameteren til dysen og diameteren til det eksisterende rør bør fortrinnsvis være i området 1,05:1 til 1,15:1. En frem- og tilbakegående skyver kan benyttes for å øke strekket som bevirkes av trekkeinnretningen, for å trekke foringsslangen gjennom formedysen.

Oppfinnelsen vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse av en eksempelvis utførelse av en anordning som kan benyttes for å utføre fremgangsmåten, under henvisning til de vedføyde tegninger. Figur 1 viser et lengdesnitt gjennom en utførelse av en anordning for utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 viser et lengdesnitt gjennom en annen utførelse av

anordningen vist i figur 1.

Anordningen vist i figur 1 omfatter en holdekonstruksjon 1 som omfatter en rørklemme 2 ved en ende og en formedyse 3 ved den annen ende. Formedysen 3 er hovedsakelig sylindrisk og omfatter et parti 4 med stor diameter som henger sammen med et parti 5 med liten diameter, og med et konisk overgangsparti 6 mellom disse. Formedysen har en polert formeflate som er skrådd under en vinkel på mellom 6° og 32° i forhold til aksen til dysen, fortrinnsvis mellom 12°C og 29°, og fortrinnsvis mellom 20° og 25°. Poleringen er i det minste ned mot N7, for eksempel ned mot N6, fortrinnsvis ned mot N5 og ideelt i området N4 eller mindre. Forholdet mellom diametrene til partiene 4 og 5 er fortrinnsvis i området 1,05:1 og 1,15:1. Dette er funnet å gi en passende klaring mellom foringsslangen og innsiden av røret for de fleste vanlige rør, og ligger godt innenfor den diametrale tilbakeekspansjon til materialet.

Dyseelementet 3 i den viste utførelse er hult og inneholder en elektrisk varmekveil 8 som tilføres strøm gjennom en elektrisk krets 9. Strømtilførsel til varmekveilen anvendes for å varme foringsslangen til en temperatur i området 35 til 95°C, og fortrinnsvis til omtrent 50°C. Når den formede foringsslangen kommer ut av dysen kjøles den ved hjelp av en ringformet varmeveksler 12 som er anordnet rundt slangen og som fjerner varme fra slangen. Varmevekslermediet kan være C02, luft, vann eller hvilket som helst passende fluid.

Klemmen 2 er festet til den frie ende av det eksisterende rør 10, og bevirker sammen med det eksisterende rør 10 en fastholding for trekking av foringsslangen 7. Holdekonstruksjonen som klemmen er forbundet med kan være rørformet eller bestå av flere armer som forbinder klemmen 2 med formedysen 3.

Ved bruk av anordningen kan en lengde av foringsslange 7 skråskjæres i en ende eller preformes for dannelse av en konus på enden, på hvilken en gjennomhullet metallkonus kan anbringes. Et forhold mellom veggtykkelsen og diameteren til foringsslangen i området 10 til 46 foretrekkes. Hull er utstanset i konuspartiet, tilsvarende hullene i metallkonusen, gjennom hvilke en kabel kan forbindes med slangen. Kabelen føres gjennom formedysen 3 og den eksisterende rørledning, og forbindes med en eller annen type trekkeinnretning, slik som en vinsj som er fastgjort på passende måte. Det tilføres elektrisk strøm for å oppvarme dysen til den nødvendige temperatur, og den koniske enden til foringsslangen innføres i den oppstrøms ende av dysen. Strekket i kabelen økes til den nødvendige verdi (vanligvis mellom 45 % og 55 % av flytegrensen til vedkommende foringsslange, og særlig 50 %), inntil foringsslangen begynner å bevege seg gjennom dysen og trekkes inn i den eksisterende rørledning. Foringsslangen trekkes på denne måten fullstendig gjennom det eksisterende rør. Kabelen løsgjøres, og "hukommelsen" til materialet i slangen benyttes for å ekspandere slangen inntil den kommer i kontakt med innsiden av det eksisterende rør.

Om ønskelig kan slangen hjelpes gjennom det eksisterende rør ved hjelp av en skyvemaskin. Et slikt arrangement er vist i figur 2. Skyvemaskinen, som omfatter en ramme 21, hydrauliske sylindere 22, en klemring 23 og hjelpeutstyr befinner seg mellom formedysen 3 og rørklemmen 2. Under bruk trekker denne maskin foringsslangen gjennom formedysen 3 og skyver den inn i den eksisterende rørledning.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for foring av et rør (10), omfattende at det benyttes en lengde av en foringsslange (7) laget av et plastmaterial med "hukommelse" og med en ytterdiameter som er større enn innerdiameteren i røret (10) som skal fores, at foringsslangen (7) ved omgivelsestemperatur trekkes gjennom en formedyse (3), idet det benyttes en trekkanordning under strekk festet til den fremre ende av foringsslangen (7) og ført gjennom røret (10), for å minske ytterdiameteren til foringsslangen (7), at foringsslangen (7) trekkes gjennom røret (10) med sin ytterdiameter minsket slik at den er mindre enn innerdiameteren i røret (1), idet strekket som utøves av trekkanordningen er slik at den radiale ekspansjon av ytterflaten til foringsslangen delvis hindres etter at denne kommer ut fra dysen, hvoretter foringsslangen (7) tillates å ekspandere inne i røret ved at strekket opphører, etterfulgt av en ekspansjon på grunn av "hukommelsen" ved vanlig atmosfæretrykk og ved omgivelsestemperaturen til røret (10), karakterisert ved at fremgangsmåten utføres ved bruk av en foringsslange (7) laget av polyetylen eller en kopolymer av etylen og i det minste en alfaolefin med inntil ti karbonatomer, idet foringsslangen (7) og røret (10) har en lengde på i det minste 10 m og idet røret (10) er nedgravd, og at formedysen (3) festes direkte eller indirekte til røret (10) .

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at diameteren til foringsslangen (7) minskes med inntil 15% ved utøvelsen av strekket.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at foringsrøret (7) forvarmes til en temperatur mellom 45 og 55°C.