本發(fā)明涉及用于在用于輸送流體的管線(諸如用于呈液體或者氣體形式的碳?xì)浠衔锏墓芫€或者實(shí)際上用于輸送水的管線)的壁上作用的工具和方法的領(lǐng)域。通常，在管線形成其一部分的網(wǎng)絡(luò)在使用時(shí)，流體(液體或者氣體)處于壓力下。更具體地，這樣的作用的目的是修理管線或者實(shí)際上是向管線焊接裝配件。

背景技術(shù)：

所涉及的管線可以處于戶外，或者它們可以是埋設(shè)管線，或者它們可以是海下管線。在它們被使用時(shí)(其可能持續(xù)多年)，它們的壁由于腐蝕或者機(jī)械沖擊的現(xiàn)象而可能存在缺損，因此需要修理。

作為總的原則，修理需要通過在待被修理的缺損的任一側(cè)從所述管線的節(jié)段移除壓力同時(shí)仍允許流體穿過來執(zhí)行，這是因?yàn)槿魏沃袛鄬?duì)于管線或者網(wǎng)絡(luò)的操作者來說都可能具有嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)后果。修理優(yōu)選地在缺損的任一側(cè)從節(jié)段移除流體(例如，移除氣體或者移除水)之后來執(zhí)行。

以相同的方式，當(dāng)希望對(duì)管線的外壁進(jìn)行焊接時(shí)，有時(shí)需要中斷所涉及的節(jié)段中流體的流動(dòng)，尤其是以避免過分的材料冷卻，過分的材料冷卻對(duì)于焊接的質(zhì)量以及其耐久性是有害的。

存在昂貴且使用復(fù)雜的、適于移除壓力和排出流體的系統(tǒng)，如負(fù)載下的止動(dòng)件以及它們的相關(guān)聯(lián)的附件(塞子、增強(qiáng)鞍座、熱壓塞、氣球)。還存在涉及用于保持輸送的臨時(shí)跨接軟管的系統(tǒng)，給定其在操作者安全性方面的意義，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且操縱復(fù)雜。

還已知文獻(xiàn)WO2007/141554，其公開了一種設(shè)備，尤其用于通過將內(nèi)管(內(nèi)管面向缺損定位)引入管線中并且通過引入繞管布置并且被致動(dòng)以膨脹從而從內(nèi)部塞住缺損的可伸展部件來修復(fù)缺損。設(shè)備的變型還用于將閥在管線中放置就位。

該設(shè)備意味著將大的工具在管線中放置就位，并且因?yàn)楣芫€在已進(jìn)行作用之后仍部分阻塞，因此其非常不令人滿意。

還已知文獻(xiàn)WO/03/067134，其公開了一種用于中斷(關(guān)閉)高壓管線中的流體流動(dòng)的設(shè)備。該設(shè)備的使用需要流體流動(dòng)被中斷或者需要形成分支連接，但這是不令人滿意的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在該上下文中，本發(fā)明提出一種用于在流體管線的壁上進(jìn)行作用的介入工具，所述工具包括用于在所述管線內(nèi)面向所述壁的區(qū)域定位的管節(jié)段和用于在所述管線的所述壁和所述管節(jié)段之間產(chǎn)生密封的一個(gè)或多個(gè)第一或上游裝置。

根據(jù)總體特性，該工具還包括一個(gè)或多個(gè)第二或下游裝置，該一個(gè)或多個(gè)第二或下游裝置用于在所述管線的所述壁和所述管節(jié)段之間產(chǎn)生密封以將所述管線的節(jié)段的外部與用于產(chǎn)生密封的所述兩個(gè)裝置之間的流動(dòng)流體隔離開，并且用于產(chǎn)生密封的至少所述第一或所述第二裝置處于兩個(gè)部分中，從而在用于產(chǎn)生密封的所述第一或第二裝置的所述兩個(gè)部分之間限定密封鎖定件。

通過這樣的工具，可以在所述管線的面向所述壁的期望在其上進(jìn)行作用的區(qū)域(或者表面)并且與該區(qū)域(或者表面)接觸的節(jié)段中產(chǎn)生密封的周緣區(qū)域(或者體)。

該密封區(qū)域與流動(dòng)流體隔離開，在于壁上進(jìn)行焊接型作用的情況下，這在熱方面而言會(huì)是有利的。然而，密封區(qū)域在必要時(shí)還可以進(jìn)行減壓或者實(shí)際上變空，以在無壓力的情況下或者實(shí)際上無流體存在的情況下即使流體繼續(xù)流動(dòng)通過管節(jié)段也在壁上進(jìn)行作用。因此，工具使得能夠在不中斷網(wǎng)絡(luò)的操作的情況下修理管線(或者在其上進(jìn)行一些其它作用)，并且其還使得可以減少進(jìn)行作用所需要的時(shí)間。與上述現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比，其應(yīng)用的便利性和可靠性使得該工具尤其有利。尤其應(yīng)注意到不具有外部旁通系統(tǒng)，這是因?yàn)檫@樣的系統(tǒng)因工具內(nèi)管節(jié)段的存在而變得毫無意義。

尤其對(duì)于壓力高的應(yīng)用來說，由所述兩個(gè)部分限定的鎖定件用于改善安全性。這尤其適用于其中壓力可以大至67巴的氣體輸送網(wǎng)絡(luò)。由該工具提供的安全性進(jìn)而被增強(qiáng)，介入過程的可靠性也得到增強(qiáng)。

在一具體實(shí)施例中，用于產(chǎn)生密封的所述第一或所述第二裝置包括可伸展且可縮回的密封襯墊，例如利用油/氮蓄能器通過油來膨脹或者利用移動(dòng)板的系統(tǒng)通過壓縮可伸展。

在一有利實(shí)施例中，該工具還包括用于在管線中推進(jìn)該工具的可調(diào)整推進(jìn)裝置。這些裝置可以是可控制的，并且它們還可以被布置成利用流體的運(yùn)動(dòng)從而利用夾帶現(xiàn)象來驅(qū)動(dòng)工具。該推進(jìn)裝置可以包括安裝在管節(jié)段中的至少一個(gè)可調(diào)整翼。該推進(jìn)裝置例如可以通過由油/氮蓄能器提供動(dòng)力的液壓系統(tǒng)、通過由電池供電的電磁系統(tǒng)或者實(shí)際上通過這樣的系統(tǒng)的結(jié)合被致動(dòng)以進(jìn)行調(diào)整和控制。

在某些實(shí)施例中，該工具還可以包括在所述管線內(nèi)引導(dǎo)所述工具的引導(dǎo)系統(tǒng)。該引導(dǎo)系統(tǒng)具體地可以包括位于所述管節(jié)段的各端處的至少一個(gè)輪或者可變形盤。

以可選且有利的方式，還提出所述管節(jié)段包括一定長度的波紋管以能夠使其在彎曲管線中行進(jìn)。

有利地，該工具可以包括制動(dòng)系統(tǒng)和/或用于通過與所述管線的所述內(nèi)壁接觸來將所述工具保持就位的系統(tǒng)。該制動(dòng)和/或位置保持系統(tǒng)可以通過抵靠所述管線的內(nèi)壁的摩擦、與內(nèi)壁接觸或者通過制動(dòng)引導(dǎo)輪來操作。

在一實(shí)施例中，該工具還可包括減速器系統(tǒng)，該減速器系統(tǒng)適于減慢工具的運(yùn)動(dòng)而不能夠停止工具的運(yùn)動(dòng)。舉例來說，該系統(tǒng)可以是電磁類型的系統(tǒng)。

有利地，該工具還可以包括通訊系統(tǒng)，該通訊系統(tǒng)例如通過利用電磁波或聲波而能夠使工具被從管線的外部遠(yuǎn)程地定位和控制。

以有利但可選的方式，該密封系統(tǒng)可以被配置成通過抵靠所述管線的內(nèi)壁進(jìn)行摩擦而制動(dòng)所述工具的運(yùn)動(dòng)和/或通過與所述管線的內(nèi)壁接觸而將所述工具保持就位。

本發(fā)明還提供一種用于通過利用本發(fā)明的工具在流體管線的壁上作用的方法，該方法包括以下步驟：在所述管線內(nèi)移動(dòng)所述工具直到所述管節(jié)段在所述管線內(nèi)面向所述管線的所述壁的區(qū)域定位；通過利用用于產(chǎn)生密封的第一和第二裝置分別從所述區(qū)域的上游和下游產(chǎn)生密封從而封閉所述管線的圍繞所述壁的所述區(qū)域的節(jié)段的外部(或者從而封閉由所述工具和所述管線限定的體)；然后如果需要，使所述部分(或者所述體)減壓。最后，該方法包括在所述壁的所述區(qū)域上進(jìn)行作用的步驟。

用于產(chǎn)生密封的至少所述第一或所述第二裝置處于兩個(gè)部分中，從而在用于產(chǎn)生密封的所述第一或第二裝置的所述兩個(gè)部分之間限定密封鎖定件。

所述作用優(yōu)選地通過操作人員或者設(shè)備從所述管的外部進(jìn)行。

在所述第一或者所述第二密封裝置能夠伸展或者能夠縮回的實(shí)施中，所述第一或者所述第二密封裝置被致動(dòng)以伸展從而產(chǎn)生密封或者以在作用進(jìn)行之后縮回。

在某些實(shí)施中，所述工具通過流體的運(yùn)動(dòng)被推進(jìn)。

在某些實(shí)施中，所述工具在所述管線中的運(yùn)動(dòng)以及所述密封裝置的致動(dòng)被遠(yuǎn)程控制。

在一實(shí)施中，所述定位通過利用放置在所述管線中的抵接件來執(zhí)行，該方法包括帶壓開孔所述管線以將所述抵接件放置就位的在前步驟。

在具體的實(shí)施中，面向要進(jìn)行作用的所述區(qū)域的所述外部利用閥來減壓，該方法包括帶壓開孔所述管線以將所述閥放置就位的在前步驟。

在一實(shí)施中，可以使用可以包括或者被包括在通過摩擦作用的密封系統(tǒng)中的制動(dòng)裝置，以在所述工具到達(dá)抵接件之前制動(dòng)所述工具的運(yùn)動(dòng)。

在一實(shí)施中，減速器裝置可以用于減慢所述工具的運(yùn)動(dòng)而不一定停止工具的運(yùn)動(dòng)。

在一實(shí)施中，可以包括或者被包括在所述密封系統(tǒng)中的位置保持系統(tǒng)可以用于通過與所述管線的所述內(nèi)壁接觸而將所述工具保持就位。

最后提出，進(jìn)行作用的步驟除了其它可行的作用之外還可以包括：通過焊接補(bǔ)片進(jìn)行修理、通過增建焊接進(jìn)行修理；或者向所述管線焊接裝配件。

在一實(shí)施中，該方法包括通過利用閥來使每個(gè)所述鎖定件減壓。

附圖說明

以下參照附圖描述本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中的工具的立體圖。

圖2是圖1的工具的縱向剖視圖。

圖3示出了相同的剖視圖，其中推進(jìn)翼打開。

圖4示出了正在管線中移動(dòng)的工具。

圖5示出了通過由管線中的抵接件阻擋而定位以進(jìn)行修理的工具；

圖6示出了在密封已就位之后的在圖5的位置中的工具。

圖7示出了在壓力已被移除之后的管線的被修理的壁。

圖8示出了在修理已進(jìn)行并且抵接件已移離之后的工具的起程。

具體實(shí)施方式

圖1以立體圖示出了本發(fā)明一實(shí)施例中的工具1。該工具包括管節(jié)段100，管節(jié)段在該示例中是具有敞開嘴部101和102的剛性圓筒，嘴部101和102是平坦的并且位于垂直于筒的軸的平面中，由此構(gòu)成圓。

靠近嘴部101，管節(jié)段100的外側(cè)承載有引導(dǎo)輪110(或者引導(dǎo)輪腳)，引導(dǎo)輪110繞管節(jié)段的周面以規(guī)則的方式布置，例如，布置在同一平面中。在所示的示例中，示出了其中四個(gè)引導(dǎo)輪。相似的引導(dǎo)裝置(在該示例中，其它的引導(dǎo)輪110)存在于嘴部102的附近?？梢允褂弥T如引導(dǎo)盤之類的其它引導(dǎo)裝置。可以結(jié)合不同類型的引導(dǎo)裝置。

在嘴部101的附近，在管節(jié)段的外側(cè)，還具有第一可膨脹密封襯墊120。在膨脹時(shí)，該可膨脹密封襯墊120被設(shè)計(jì)成壓靠管線的內(nèi)壁(工具在該內(nèi)壁中行進(jìn))。相反地，在收縮時(shí)，襯墊抵靠管節(jié)段100折下?？膳蛎浺r墊120構(gòu)成圓形的或者非圓形的輪廓的旋轉(zhuǎn)體，例如，構(gòu)成將管節(jié)段的旋轉(zhuǎn)軸作為其旋轉(zhuǎn)軸并且圍繞管節(jié)段的環(huán)形體?？膳蛎浢芊庖r墊120能夠通過液壓系統(tǒng)膨脹，該液壓系統(tǒng)能夠被遠(yuǎn)程控制并且包括油/氮蓄能器。在管節(jié)段上朝向第二嘴部102以短距離緊跟的是與第一可膨脹密封襯墊相似的第二可膨脹密封襯墊125，并且同樣圍繞管節(jié)段100。繼續(xù)朝向第二嘴部102，具有第三可膨脹密封襯墊130，該第三可膨脹密封襯墊也與前面兩個(gè)密封襯墊圈相似。最后，存在第四可膨脹密封襯墊135，該第四可膨脹密封襯墊135繼續(xù)接近第二嘴部102。第三可膨脹襯墊130和第四可膨脹襯墊135之間的距離與第一可膨脹襯墊120和第二可膨脹襯墊125之間的距離相似或者相同，而第二可膨脹襯墊125和第三可膨脹襯墊130之間的距離較大。

能夠使用其它的密封裝置，諸如通過壓縮而擴(kuò)展的襯墊或者能夠擴(kuò)展從而壓靠管線的內(nèi)壁的O形環(huán)或者唇形襯墊。在壓縮下擴(kuò)展的襯墊可以包括彈性體元件，彈性體元件適于由具有用于壓縮由彈性體制成的元件的可動(dòng)平面或者錐形板的蝸桿螺釘機(jī)構(gòu)或者液壓系統(tǒng)而擴(kuò)展。

代替基本上由一剛性筒構(gòu)成，管節(jié)段可以由兩個(gè)剛性筒構(gòu)成，這兩個(gè)剛性筒由波紋管連接在一起，以能夠使工具沿著呈現(xiàn)諸如彎曲的曲線的管線行進(jìn)。

圖2以在包含工具1的旋轉(zhuǎn)軸的平面上的剖視圖示出了與圖1中能夠看到的相同的元件。能夠看到，四個(gè)可膨脹襯墊安裝在為了該目的而設(shè)置在管節(jié)段100的表面中的凹槽中。還能夠看到引導(dǎo)輪110(靠近嘴部101或者嘴部102)全部被沿相同的方向配置，以使得工具更容易沿特定方向在管線中行進(jìn)。這些輪可以徑向移動(dòng)以提供良好的引導(dǎo)性而盡管管線中要遇到幾何變形(管的制造公差、焊接部、彎曲、局部變形等)。在所示的實(shí)施例中，還提出引導(dǎo)裝置110位于相應(yīng)嘴部(101或者102)和最接近的可膨脹襯墊(120，135)之間，但是引導(dǎo)裝置可以被定位在工具上的其它地方。

該工具還具有推進(jìn)裝置，在該示例中該推進(jìn)裝置具體地由可調(diào)整翼140構(gòu)成，可調(diào)整翼140放置在管節(jié)段100的內(nèi)部，兩個(gè)嘴部101和102之間的中途。翼140在圖2中被示為處于其關(guān)閉位置，由此借助流體為工具提供最大的驅(qū)動(dòng)，然而在圖3中其示為處于其打開位置，由此將驅(qū)動(dòng)最小化并且使得更容易使工具停止。翼140由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)以從其位置之一變到另一個(gè)位置或者采用中間位置，并且在工具借助流移動(dòng)時(shí)保持其已采用的位置。因此根據(jù)其打開程度提供了可變的“風(fēng)阻”功能。翼140因此通過利用流體的運(yùn)動(dòng)來提供驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象，能夠使工具1借助流體在管線內(nèi)沿與流體相同的方向移動(dòng)。工具1還具有用于翼140或者多個(gè)翼(如果使用多個(gè)翼)的馬達(dá)系統(tǒng)，并且可選地而不是必需地，工具1還具有機(jī)載能量源。提出代替一個(gè)或多個(gè)翼，可以使用一個(gè)或多個(gè)隔膜或者一個(gè)或多個(gè)可調(diào)整格柵。此外，該系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成借助工具和管的外部之間的通訊系統(tǒng)而能夠被遠(yuǎn)程定位或者控制。

工具1還可以包括作用在輪上以能夠降低工具的速度的電磁減速器(未示出)，但是該減速器不能夠使工具的移動(dòng)完全止動(dòng)。

工具1還可以包括制動(dòng)系統(tǒng)(未示出)，該制動(dòng)系統(tǒng)通過抵靠管線的內(nèi)壁的摩擦來作用。

工具1還可以包括這樣的系統(tǒng)，一旦工具已停止在要進(jìn)行作用的位置，則該系統(tǒng)通過粘附到管線的內(nèi)壁來用于將工具在管線內(nèi)保持在靜止位置。

可以使用密封裝置，以通過抵靠管線的內(nèi)壁進(jìn)行摩擦來制動(dòng)工具的運(yùn)動(dòng)。

密封裝置還可以用于通過與管線的內(nèi)壁接觸而將工具保持就位。

相反地，可以使用與密封裝置不同的工具制動(dòng)系統(tǒng)。舉例來說，該工具制動(dòng)系統(tǒng)可以包括在工具的兩種用途之間變換的損耗襯墊或者與管線的壁接觸的滑軌或者實(shí)際上沿著管線的壁行進(jìn)并且具有制動(dòng)器的輪。

還可以使用用于將工具保持就位的與密封裝置不同的系統(tǒng)。舉例來說，該系統(tǒng)可以包括金屬鉗口。

圖4示出了工具1在流體輸送管線200中移動(dòng)。該流體可以是液體或者氣體。管線可以被埋設(shè)在戶外或者其可以在海下或者湖下穿過。

該工具經(jīng)由發(fā)射站(未示出)在先插入，該發(fā)射站即常規(guī)上能夠使清潔或者檢察工具插入管線中的管線設(shè)備。在工具被插入之前，驗(yàn)證管線200可進(jìn)行活塞運(yùn)動(dòng)，即，這樣的物品能夠沿著管線行進(jìn)而不變得阻塞在其中。工具1具有能夠使其在管線200內(nèi)行進(jìn)的外徑，其中引導(dǎo)裝置110與管線200的壁的內(nèi)表面接觸以進(jìn)行引導(dǎo)。該工具以取決于翼140打開的程度以及流體的流速的速度，通過流入管線中的流體的流動(dòng)來驅(qū)動(dòng)。流體圍繞工具1并且穿過管節(jié)段100的內(nèi)部流動(dòng)。

圖5示出了工具1停止在管線200的壁中需要被修理的缺損210處。工具1通過其嘴部101遇到抵接件220來止動(dòng)，抵接件220已在先被從管線外部在管線200中放置就位。在一實(shí)施例中，抵接件220通過帶壓開孔被放置就位。該方法可以包括在管線上焊接插口，然后在管線處于流體壓力下時(shí)刺穿插口。在該示例中，金屬桿被植入塞子中并且在管線內(nèi)形成抵接件用于具有工具1的直徑的物品。

抵接件被定位在管線200中，使得一旦工具處于抵靠抵接件的位置，則缺損210面向管節(jié)段100的位于這些可膨脹襯墊125和130之間的部分。此外，三個(gè)塞子240、242、244(均具有其自己的減壓閥)在工具就位之前或者之后形成，并且均面向管節(jié)段100的各部分中位于一對(duì)可膨脹襯墊之間的相應(yīng)部分。這些塞子可以通過帶壓開孔被形成。

一旦工具被抵接件220止動(dòng)，則處于壓力下的流體繼續(xù)圍繞工具流動(dòng)并且還流過管節(jié)段100的內(nèi)部。翼140打開從而減小工具1的“風(fēng)阻”。

在圖6中，工具1的可膨脹襯墊120、125、130和135示出為膨脹的。這些元件均與管線的壁接觸以防止流體圍繞管節(jié)段100穿過。因此，產(chǎn)生三個(gè)密封的環(huán)形區(qū)域310、320和330，這三個(gè)環(huán)形區(qū)域均面向裝有減壓閥的塞子240、242和244中的一個(gè)。流體繼續(xù)流過管節(jié)段100的內(nèi)部。

利用塞子240、242和244中的閥，環(huán)形密封區(qū)域310、320和330接著均被減壓，其中可膨脹襯墊125、130之間的區(qū)域320為待進(jìn)行作用的主區(qū)域，而其它兩個(gè)區(qū)域310和330用作密封鎖定件，用于確保沒有流體從管線200的自由區(qū)域從上游和下游泄露到主區(qū)域中。

在該方面提出：盡管所示的實(shí)施例因此利用兩個(gè)密封鎖定件310和330，但這樣的鎖定件不是必須的元件，并且本發(fā)明因此能夠被僅利用兩個(gè)可膨脹襯墊來執(zhí)行。盡管如此，但應(yīng)理解的是，這些鎖定件的存在是非常有利的。

還提出：盡管當(dāng)前描述的實(shí)施例使用三個(gè)塞子，但兩個(gè)塞子240和244中的一個(gè)在工具具有內(nèi)部通道以能夠使流體在由襯墊形成的鎖定件310和330之間流動(dòng)的情況下可能是多余的。

圖7示出了對(duì)缺損210的修理212，該修理可構(gòu)成為焊接一補(bǔ)片來代替管線的缺損部分或者通過焊接增建而進(jìn)行修理或者通過一些其它類型的修理來進(jìn)行。這在無壓力的情況下進(jìn)行并且可以在通過塞子242排出流體之后來進(jìn)行。修理優(yōu)選地通過操作者或者設(shè)備從管的外部進(jìn)行作用來執(zhí)行。

在修理過程之后，可膨脹襯墊120、125、130和135收縮，并且整個(gè)管線200因此重歸于處于壓力下，包括于區(qū)域310、320和330中。如圖8中能夠看到的，抵接件220移動(dòng)，使得其不再將工具1保持在管線中，并且工具1以由翼140打開的程度以及流體的流速確定的速度繼續(xù)沿流體的流動(dòng)方向行進(jìn)，該翼被打開以能夠在管線的到達(dá)站中快速地重獲工具。在該階段，期望關(guān)閉塞子240、242和244。

本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施例，而是延伸到權(quán)利要求的范圍的界限內(nèi)進(jìn)行的任何變形。

通過使壁與流體隔離，工具使得尤其可以對(duì)以下這樣的管線執(zhí)行焊接操作：在所述管線中，由流體產(chǎn)生的強(qiáng)制對(duì)流將導(dǎo)致對(duì)于焊縫的機(jī)械穩(wěn)固性有害的過分冷卻。該現(xiàn)象根據(jù)流體的直徑、流速和溫度能夠在某些管線中遇到。因此能夠在利用工具封閉的區(qū)域減壓或者不減壓的情況下執(zhí)行焊接。