NO325986B1

NO325986B1 - Ventileringsinnretning for fôret rørledning

Info

Publication number: NO325986B1
Application number: NO20031690A
Authority: NO
Inventors: Stuart Mcintyre
Original assignee: Boreas Consultants Ltd
Priority date: 2000-10-14
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2008-08-25
Also published as: ATE304140T1; NO20031690L; AU2001295715B2; NO20031690D0; US7080667B2; CA2425611C; EP1327093B1; EA004415B1; DE60113285D1; WO2002033298A1; CA2425611A1; EP1327093A1; GB0025301D0; AU9571501A; US20040074551A1; EA200300465A1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for bruk til ventilering av rørledninger som har en foring av plast. Nærmere bestemt vedrører den foreliggende oppfinnelse spesielt, men ikke utelukkende plastforede rørledninger for transport av hydrokarbonfluider slik som nærmere angitt i ingressen til det etterfølgende selvstendige patentkrav.

Rørledninger benyttet i oljeproduksjonsindustrien blir vanligvis benyttet til å frakte aggressive og korrosive hydrokarbonfluider. Dette er problematisk ettersom rørledninger av denne typen ofte blir kjørt ned til betydelige dybder og det er både kostbart og tidkrevende å reparere og erstatte eventuell skade som måtte oppstå som et resultat av korrosjon i rørledningen. Uheldigvis er korrosjonsmotstandige materialer svært kostbare og dermed uønsket for fremstilling av rørledning, som kan være flere hundre meter lange.

Det er derfor betydelige kostnadsfordeler å bruke rørledninger av karbonstål foret med billig korrosjonsmotstandig foring. Faktisk har flere foringer av plastmateriale tidligere blitt foreslått og er i vanlig bruk i rørsystemet i prosessanlegg. Selv om de er effektive for dette formål, er materialene benyttet i prosessanleggs rørsystem ikke egnet for bruk i petrokjemiske rørledninger siden de vanligvis blir levert i korte lengder som er flenset heller enn sveist og er virksomme ved nær omgivelsestemperaturen og lave trykk. De er derfor ikke egnet for hydrokarbonrørledninger som blir utsatt for ugjestmilde kjemiske forhold og trykktilstander.

For applikasjoner hvor ikke-hydrokarbon rørledninger som transporterer fluider uten

noe gassinnhold, blir foret med en plastforing, er det typisk å sveise sammen betydelige lengder av stålrørledning og så trekke et kontinuerlig rør av plastmateriale inn i stålrøret for å forme en indre foring. Dette oppnås ved vikking eller klemming av plastmaterialet mellom ruller for å gjøre det midlertidig mindre slik at det passer inne i rørledningen

med en løs pasning. Når plastmaterialet hviler, eller ekspanderer, oppnår det en nær pasning med stålrørledningen. Det er imidlertid ingen fysisk binding mellom rørledningen og plastforingen og som en følge foreligger det et lite mikro-ringrom mellom de to.

De plastmaterialer som benyttes er vanligvis noe permeable. Som et resultat vandrer små gassmolekyler ut fra fluidstrømmen i rørledningen og trykksetter mikro-ringrommet mellom stålrørledningen og den indre plastrørledning. Under normale operasjonelle utøvelser svinger fluidtrykket i rørledningen over tid. Når denne svingning er et trykkfall utvider gassen som er innfanget i ringrommet seg og kollapser foringen, som ikke kan gjenskapes deretter uten skade.

Denne oppfinnelse vedrører forbedringer ved vår tidligere britisk patentsøknad nummer 9817223.2 som anviser en ventileringsinnretning for bruk i en plastforet rørledning. Ventileringsinnretningen er anordnet i rørledningens vegg og omfatter et gjennomgående hull for å tillate gass å bli ventilert ut fra rørledningen, og et porøst element. Det porøse element virker som en barriere for å hindre at foringen deformerer seg under trykk og tilstopper det gjennomgående hull.

Mens denne anordning hindrer ringrommet fra å bli trykksatt og derfor tillater at plastforede rørledninger blir brukt for hydrokarboner, er det erkjent i den foreliggende oppfinnelse at det ville være en klar fordel å tilveiebringe en ventileringsinnretning som tillater gass å strømme tilbake inn i strømningsledningen, i motsetning til en ventileringsinnretning som ventilerer gass til omgivelsene. Det er erkjent at i et antall situasjoner kan det være uønsket at fluidets gassinnhold blir ventilert til utsiden av rørledningen, både ut fra et sikkerhets- og kommersielt perspektiv. I tillegg, ved å hindre utslipp fra rørledningen, og holde på gass i denne, vil mikro-ringrommet mellom rørledningen og foringen ikke bli utsatt for det ytre miljø og potensielt korrosive materialer og som en følge vil korrosjon av rørledningen være under kontroll. Likeledes er foringen ikke utsatt for noe ytre omgivelsestrykk som også kan lede til kollaps.

Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ventileringsinnretning som hindrer at ringrommet mellom en rørledning og en plastforing blir trykksatt. Nærmere bestemt er det et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ventileringsinnretning som ikke baserer seg på å slippe ut gass fra rørledningen og derfor beskytter ringrommet mellom rørledningen og plastforingen fra for stor eksponering for korrosivt materiale.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en rørledningsenhet omfattende en rørledning, en korrosjonsmotstandig plastforing, og et mikro-ringrom lokalisert mellom rørledningen og foringen, der rørledningsenheten også omfatter en ventileringsinnretning som forløper gjennom den korrosjonsmotstandige plastforing, der ventileringsinnretningen tillater gass å strømme fra mikro-ringrommet inn i sentret av rørledningsenheten.

I en foretrukket utførelse blir ventileringsinnretningen innsatt gjennom en åpning i plastforingen. I en alternativ utførelse blir imidlertid ventileringsinnretningen holdt tilbake av en skulder i veggen til plastforingen.

Med fordel er ventileringsinnretningen en prefabrikkert enhet.

Ventileringsinnretningen kan bli holdt tilbake i plastforingen ved skruing, liming eller smelting.

Ventileringsinnretningen kan valgvis ha en tilbakeslagsinnretning for regulering av fluidstrømning.

Tilbakeslagsinnretningen kan for eksempel være et sintret metall, en sintret trådduk, et keramisk materiale eller en trådduk av rustfritt stål. Tilbakeslagsinnretningen kan også bli fremstilt av ulike plaster og komposittmaterialer så som PEEK (polyetereterketon) legert med teflon (PAT).

Valgvis innbefatter ventileringsinnretningen ikke-retur ventilinnretninger.

Ikke-retur ventilinnretningen kan omfatte en fjærspent kuleventil-enhet.

Eventuelt omfatter ventilenheten et bevegbart element som er bevegbart mellom en første og andre stilling, der det bevegbare element er i den første stilling når trykket inne i rørledningen overskrider et satt nivå, og hvor det bevegbare element er i den andre stilling når trykket inne i rørledningen faller under det innstilte nivå.

I den første stilling hindrer det bevegbare element rørledningens innhold fra å utgå fra rørledningen.

I den andre stilling tillater det bevegbare element gasstrømning inn i rørledningen.

Valgvis kan ventileringsinnretningen omfatte et bladventilarrangement formet direkte i foringen.

I en alternativ utførelse forløper et hylseelement omkretsmessig rundt foringen og lengdeveis på hver side av ventileringsinnretningen for slik å definere en forlenget ventileringsbane mellom mikro-ringrommet og senteret til rørledningsenheten.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet gjennom et eksempel med henvisning til de vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser et snittriss av en første utførelse av en rørledningsenhet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse,

Fig. 2 viser et enderiss i snitt av en alternativ utførelse av en rørledningsenheten,

Fig. 3 viser et snittriss av en alternativ utførelse av en rørledningsenhet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, Fig. 4 viser et snittriss av en ytterligere alternativ utførelse av en rørledningsenhet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, og Fig. 5 og 6 viser snittriss av to utforminger av en ytterligere alternativ utførelse av en rørledningsenhet i samsvar med den foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning først til fig. 1 i tegningene er en rørledningsenhet vist generelt med 1. Rørledningsenheten 1 utgjøres av en rørledning 2, som er foret med en korrosjonsmotstandig foring 3, og et ringformet gap eller mikro-ringrom 4 avgrenset mellom foringen 3 og rørledningen 2. Den korrosjonsmotstandige foring blir typisk tilvirket av et plastmateriale. En ventileringsinnretning 5 blir innsatt i et forboret hull i veggen til plastforingen 3.1 et alternativt arrangement hvor en forholdsvis tykk plastforing 3 blir brukt, kan ventileringsinnretningen 5 tilpasses til å sitte på "skuldre" i plastveggens 3 tykkelse. Rørledningen 2 blir typisk fremstilt av karbonstål og transporterer hydrokarboner, som strømmer gjennom innsiden av rørledningen 10.

Ventileringsinnretningen 5 er en prefabrikkert enhet som kan bli innsatt i foringen 3 til enhver tid før foringen er anpasset til rørledningen 2. Typisk blir den prefabrikkerte ventileringsinnretning 5 innsatt i det forborete hull i foringen 3 ved skruing, liming eller smelting. Det vil forstås at det gjennomgående hull i ventileringsinnretningen 5 har bestemte designkrav så som diameter, dybde og form for å tilveiebringe den mest effektive korrosjonskontroll.

Som en følge vil ventileringsinnretningen 5 typisk være presisjonsfabrikkert før innsettelse i foringen 3. Denne prefabrikasjonsprosess gjør at det gjennomgående hull 6 i ventileringsinnretningen 5 kan være av en mer sofistikert konstruksjon. En ytterligere fordel av å bruke en prefabrikkert ventileringsinnretning er at mer termisk og kjemisk inerte materialer, så som PEEK eller korrosjonsmotstandige metaller kan bli benyttet, for å sikre ytelse etter spesifikasjoner gjennom levetiden.

Ventileringsinnretningen 5 virker til å preservere de geometriske egenskaper til det forborete hull i foringen 3, det vil si, den virker i hovedsak som en hullåpner. Det vil forstås at ettersom plaster typisk har høye koeffisienter for termisk utvidelse oppstår høye ekspansjonskrefter i foringen 3 når rørledningen 2 blir varmet opp. Disse krefter ville tendere til å lukke ethvert ustøttet hull. Likeledes, enkelte plaster tenderer til å svelle når de absorberer vann og blir forringet etter eksponering for rå hydrokarbonfluider, som forårsaker lignende hull-lukking. Således er en viktig funksjon ved ventileringsinnretningen 5 å opprettholde hullet i foringen i en åpen stilling. Antallet av nødvendige ventileringsinnretninger 5 på rørledningsenheten 1 vil variere i samsvar med for eksempel lengden og typen rørledning 2 som brukes. For eksempel kunne antallet ventileringer spenne fra en ventilering hver 30 til 40 meter rørledning (det vil si en ventilering hver noen fa rørlengder) til en ventilering hver fa meter (det vil si mange ventileringer i en rørlengde).

I bruk blir det gjennomgående hull maskinert for å senke hastigheten til fluidet og minimere "bakevjer" og virvler ved ståloverflaten, for å senke etterfyllingen av det korrosive medium. Det gjennomgående hull er også designet til å hindre mulig korrosjonsprodukt fra å bli skylt bort, som dermed effektivt former et beskyttende lag til substrat-stålet.

Den eksempelvise utførelsen av ventileringsenheten vist i fig. 1 omfatter et hovedhus, med et gjennomgående hull 6 gjennom hvilket gassmolekyler kan passere. Ventileringsinnretningen 5 omfatter også en ikke-retur ventil 7 med en kule 8 som minimerer produktmengden som entrer mikro-ringrommet. Ventilenheten kan også omfatte en tilbakeslagsinnretning 9 for å regulere fluid gjennom det gjennomgående hull 6. Tilbakeslagsinnretningen 9 har en nært kontrollert porøsitet og permeabilitet og tillater dermed at fluidutvekslingsprosessen over ventileringsenheten kan bli nøye styrt.

Under bruk vil rørledningen 2 bli utsatt for høyt trykk og temperatur, under hvilke forhold vil plastforingen ha noe permeabilitet for gass i hydrokarbonproduktet som er i rørledningen 2. Som et resultat kan en liten gassmengde entre mikro-ringrommet, i kraft av permeabiliteten til plastforingen 3. Ventileringsinnretningen 5 opprettholder det forborete hull i foringen 3 i en åpen stilling og tillater derfor gassen å entre rørledningen igjen fra mikro-ringrommet.

Utførelsen av ventileringsenheten vist i figurene 2 og 3 er også plassert i et forboret hull i en plastforing i en rørledning og omfatter et bevegbart element 11, vanligvis i form av en skive, som under normal drift blir skjøvet mot ventileirngshuset 12 av oljetrykket inne i rørledningen. Dette hindrer produktet fra å forlate innsiden av rørledningen 10 og entre mikro-ringrommet 6. Imidlertid, i det tilfellet at trykket inne i rørledningen 10 faller, og det er en tilsvarende økning i trykket i mikro-ringrommet 6, vil en trykkforskjell oppstå over foringen 3 og gasstrykket vil skyve skiven 11 av fra ventileringshuset 12 og tillate at gass strømmer tilbake inn i senteret av rørledningen 10. Enden av ventileringen, vist i fig. 3, er formet til å "fange" skiven 11 når gasstrykket øker og vil følgelig hindre skiven 11 fra å bli tapt i innholdet til rørledningen 10.

Det vil forstås at mens utførelser vist i figur 1 til 3 benytter ikke-retur ventiler og bevegbare elementer, kan ventileringsenheten omfatte en mye enklere design.

Fig. 4 og 5 illustrerer en slik design, som likner den vist i figur 1, men har ingen bevegelige deler. Ventileringsinnretningen vist i fig. 4 og 5 virker ganske enkelt til å hindre hullet i foringen 3 fra å bli lukket under virkningene av trykket og varmen i rørledningens innehold 10. Hullet i foringen 3 er tilstrekkelig lite til å la trykket bli avlastet gjennom det; det er imidlertid ingen fri sirkulasjon av korrosivt medium bak foringen 3.

Utførelsen vist i figur 6 er av en lignende enkel design, men har en tilbakeslagsinnretning 9 for å regulere fluidstrømning gjennom det gjennomgående hull, som beskrevet i figur 1. Ulike materialer er påtenkt for tilbakeslagsinnretningen 9, for eksempel sintret metall, sintret trådduk eller porselen/keramisk type materiale. I tillegg kan tilbakeslagsinnretningen 9 tilvirkes av ulike plaster og komposittmaterialer så som PEEK (Poly Ether Ether Ketone) legert med teflon (PAT). Tilbakeslagsinmetaingen 9 virker som en ledeplate mellom flaten som krever beskyttelse, dvs. rørledningen 2 av karbonstål, og det korrosive produkt, som typisk er hydrokarbonet inne i rørledningen 10 og har en fint kontrollert porøsitet og permeabilitet som tillater fluidutvekslingsprosessen å bli nært kontrollert.

I nok en utførelse og for å øke snirkletheten av banen mellom adkomstpunktet til det korrosive medium og stålets overflate, kan det være ønskelig å ha et antall foringer anordnet konsentrisk, hver med ventileringsenheter tilstrekkelig sideforskjøvet for å tillate den hurtige trykkutligning, og effektivt eliminere fri overføring av det korrosive medium mellom stålet og rørledningens innehold.

I nok en utførelse kan en ytterligere plasthylse anordnes over den delen av plastrøret som har ventileringen, slik at ethvert produkt som beveget seg gjennom ventileringen ville fa en tilleggsavstand å bevege seg før det kom i kontakt med stålrørsveggen, og dermed minske sannsynligheten for korrosjon på innsiden av stålrøret siden turbulent fluid rett fra røret aldri ville være i umiddelbar kontakt med stålet.

Hylsen ville bli tilføyd etter at foringen hadde blitt vikket til å passe vertsrøret, men før selve foringen ble innsatt i røret. Det er tenkt at hylsen vil bli påført ved å vikle den rundt foringsrøret.

Fordelen med den foreliggende oppfinnelse ligger i det faktum at ventileringsenheten virker til å la gass strømme fra mikro-ringrommet mellom rørledningen og foringen, tilbake inn i rørledningens innehold i motsetning til å ventilere gassen til omgivelsene. Som et resultat er det ingen utslipp fra rørledningen. Dette har både kommersiell og miljømessige fordeler og forurensing av miljøet som omgir rørledningen vil bli vesentlig redusert.

Selv om ulike arrangementer av ventileringsenheten allerede har blitt diskutert, er det ikke meningen at de omtalte eksempler skal være begrensende og andre mulige arrangementer vil hurtig fremstå for fagmannen. Ett slikt tenkt arrangement er det å ha ventileringen formet som en bladventil (reed valve). "Ventileringen" ville bli tilvirket ved å bruke en meisel til å hule ut foringen, skape en foringsremse som ville forbli lukket inntil utsatt for en trykkforskjell, som ville tillate frigjøring av trykket innfanget i det ringformete gap. Bladventilen ville bli tildannet på innsiden av plastforingen, ved et eller annet tidspunkt før dens innsettelse i vertsrøret av stål.

Claims

1. Rørledningsenhet omfattende en rørledning (2), en korrosjonsmotstandig plastforing (3), og et mikro-ringrom (4) som befinner seg mellom rørledningen og foringen,karakterisert vedat rørledningsenheten også omfatter en ventileringsinnretning (5) som forløper gjennom den korrosjonsmotstandige plastforing (3), der ventileringsinnretningen (5) tillater gass å strømme fra mikro-ringrommet inn i sentret av rørledningsenheten.

2. Rørledningsenhet som angitt i krav 1,karakterisert vedat ventileringsinnretningen (5) er innsatt gjennom en åpning i plastforingen (3).

3. Rørledningsenhet som angitt i krav 2,karakterisert vedat ventileringsinnretningen (5) er holdt tilbake av en skulder i plastforingens vegg.

4. Rørledningsenhet som angitt i ett av de forutgående krav,karakterisert vedat ventileringsinnretningen (5) er en prefabrikkert enhet.

5. Rørledningsenhet som angitt i ett av de forutgående krav,karakterisert vedat ventileringsinnretningen (5) er holdt tilbake i plastforingen (3) ved skruing, liming eller smelting.

6. Rørledningsenhet som angitt i ett av de forutgående krav,karakterisert vedat ventileringsinnretningen (5) har tilbakeslagsinnretninger for å regulere fluidstrømning.

7. Rørledningsenhet som angitt i krav 6,karakterisert vedat tilbakeslagsinnretningen er av en konstruksjon valgt fra en gruppe omfattende sintret metall, en sintret trådduk, et keramisk materiale, en trådduk av rustfritt stål, et plastmateriale og komposittmaterialer så som PEEK (polyetereterketon) legert med teflon (PAT).

8. Rørledningsenhet som angitt i ett av de forutgående krav,karakterisert vedat ventileringsinnretningen (5) innbefatter ikke-retur ventilinnretninger.

9. Rørledningsenhet som angitt i krav 8,karakterisert vedat ikke-retur ventilinnretningene innbefatter en fjærspent kuleventilenhet.

10. Rørledningsenhet som angitt i krav 8,karakterisert vedat ventilinnretningen (5) omfatter et bevegbart element som er bevegbart mellom en første og andre stilling, der det bevegbare element er i den første stilling når trykket inne i rørledningen overskrider et innstilt nivå, og hvor det bevegbare element er i den andre stilling når trykket inne i rørledningen faller under det innstilte nivå, og at i den første stilling hindrer det bevegbare element rørledningens innhold i å utgå fra rørledningen og at i den andre stilling tillater det bevegbare element gasstrømning inn i rørledningen.

11. Rørledningsenhet som angitt i krav 1,karakterisert vedat ventileringsinnretningen (5) omfatter et bladventilarrangement tildannet direkte i plastforingen (3).

12. Rørledningsenhet som angitt i ett av de forutgående krav,karakterisert vedat et hylseelement forløper omkretsmessig rundt plastforingen (3) og lengdeveis på hver side av ventileringsinnretningen (5) for slik å definere en forlenget ventileringsbane mellom mikro-ringrommet (4) og senteret til rørledningsenheten.