УЛУЧШЕННЫЕ СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ ТРУБНОГО ЛЕЙНЕРА Российский патент 2019 года по МПК G01M3/28 F16L55/165 B29C63/34 

Область техники

Настоящее изобретение относится к области лейнирования трубопроводов. Более конкретно, настоящее изобретение описывает улучшения в способах испытания целостности трубного лейнера в полевых условиях, а также соответствующее устройство и способы лейнирования отрезков труб.

Уровень техники

Известно, что можно продлить эксплуатационный ресурс и оптимизировать показатели работы новых и существующих трубопроводов с помощью лейнирования отрезков металлических труб полимерными лейнерами. Например, сервис Swagelining® Заявителя для лейнирования труб обеспечивает ремонт существующих трубопроводов и обеспечение стойкости к коррозии новых трубопроводов с помощью установки полимерного лейнера, который остается в плотном контакте с внутренней поверхностью несущей трубы.

В обычном способе лейнирования трубы данного вида, трубу полимерного лейнера протягивают в несущую трубу через протяжное кольцо, которое уменьшает ее диаметр. Трубу лейнера вытягивают тянущим устройством, таким как лебедка, соединенным с концом трубы тросом и тянущим коническим устройством. Когда усилие натяжения снимают, труба лейнера проходит процесс, известный как "реверсия", в котором характеристики памяти материала трубы лейнера обеспечивают ему прохождение радиального расширения при его возвращении к его исходным размерам и до входа в контакт с внутренней поверхностью несущей трубы. В результате выбора трубы лейнера с наружным диаметром равным или, предпочтительно, большим внутреннего диаметра несущей трубы, несущую трубу обеспечивают чрезвычайно плотно прилегающим лейнером.

При лейнировании длинной секции несущей трубы, может иметь место случай конструирования трубы лейнера из некоторого числа секций, которые последовательно сваривают встык, когда трубу лейнера вытягивают через несущую трубу для получения трубы лейнера достаточной длины. Вне зависимости от того, конструируют ли трубу лейнера в указанном виде на площадке работ, берут ли с катушки или экструдируют требуемый отрезок непрерывной трубы лейнера, имеется риск, что труба лейнера может содержать одну или более протечек. Понятно, что на местах сварки встык могут возникать протечки, или слабые места, которые могут приводить к протечке, но также понятно, что могут иметь место перфорации или повреждения самой трубы лейнера (или секций трубы лейнера) которые создают риск протечки.

Понятно, что если труба лейнера имеет отверстия или прорвана или демонстрирует протечки любого вида (на месте сварки встык или в другом месте), то целостность барьера для коррозии, обеспеченного трубой лейнера, нарушена. В настоящее время внутренние барьеры для коррозии для трубопроводов, будь то лейнеры, напыленный полимер, нанесенные как краска, эпоксиды или другие виды покрытия поверхности, в качестве примера, трудно испытывать, обеспечивая приемлемую надежность. Даже небольшое отверстие в защитном покрытии может приводить к так называемой "пористой коррозии", которая может очень быстро дать сквозное отверстие в стенке стальной несущей трубы.

Одним известным способом испытания целостности лейнированой полимером трубы является обеспечение завершения процесса реверсии, и прикрепление специальных концевых соединителей к каждому концу трубы, которую затем заполняют водой для обнаружения протечки. Вода под давлением должна уходить через любые перфорации или прорывы в кольцевое пространство между лейнером и несущей стальной трубой. Концевые соединители обеспечивают точки выпуска для кольцевого пространства, и если вода обнаружена на вентиляционных отверстиях, то целостность лейнера нарушена. Указанное является дорогостоящей процедурой и требует получения и регулируемого выпуска воды, используемой в испытании. Кроме того, процесс протекает медленно, поскольку может потребоваться несколько дней для полной реверсии лейнера, и затем может потребоваться несколько дней на проведение испытания.

Альтернативный способ испытания целостности (не электропроводного) защитного покрытия заключается в выполнении так называемого испытания качества окраски или испытания на сплошность, в котором низкое напряжение прикладывается на испытываемой площади; если электрический ток обнаружен на испытываемой площади, это указывает на разрывы в покрытии (например, микроотверстия или прорывы). Вместе с тем, данные способы обычно выполняют на наружных покрытиях, и их чрезвычайно трудно выполнять на внутренних покрытиях, где прямой доступ ограничен.

US 4,273,605 относится к способу лейнирования и уплотнения пустотелых каналов, в котором сплющенную гибкую трубу надувают для входа в контакт с внутренней поверхностью стенки трубопровода. Указанное давление можно потом применять для испытания целостности лейнированного трубопровода.

Аналогично, GB 2186340 А раскрывает лейнирование трубы и заглушку, которую можно применять для опрессовки трубы лейнера. На внутреннюю поверхность стенки трубы лейнера подают давление для ее расширения до сцепления с внутренней поверхностью стенки несущей трубы, в данном случае для принудительной реверсии, а не надувания. Затем, нагнетание давления можно применять для испытания целостности лейнированного трубопровода.

US 2009/0205733 А1 раскрывает "трубу сердечника" которую можно деформировать, получая С-образную форму для облегчения вставления в несущую трубу. Деформированную трубу заворачивают в майлар для ее удержания в указанной форме. После вставления в несущую трубу, трубу сердечника герметизируют и нагнетают давление для преодоления сопротивления, создаваемого оберткой из майлара, и возвращают трубе ее исходное кольцевое сечение. После возврата формы, и пока труба сердечника остается уплотненной, можно выполнить полное гидростатическое испытание при рабочем давлении для подтверждения целостности трубы.

Задачей по меньшей мере одного аспекта настоящего изобретения является обеспечение способа испытания целостности трубного лейнера. Варианты осуществления аспектов настоящего изобретения служат для реализации данной задачи, а также исключения или минимизации одного или более недостатков существующих испытаний целостности.

Дополнительные цели и задачи изобретения должны стать понятными из следующего описания.

Раскрытие сущности изобретения

Согласно первому аспекту изобретения, обеспечен способ испытания целостности трубного лейнера, включающий протягивание трубного лейнера по меньшей мере частично через несущую трубу, подлежащую лейнированию, посредством устройства, которое временно уменьшает наружный диаметр трубного лейнера, и выполнение испытания на герметичность на трубном лейнере до снятия усилия натяжения на трубном лейнере.

Поддержание усилия натяжения на трубном лейнере предотвращает прохождение реверсии трубного лейнера, и поэтому трубный лейнер можно легко удалить, если испытание на герметичность сообщает о протечке в трубном лейнере. Кроме того, удержание трубного лейнера растянутым может стимулировать растяжение любого разрыва или дефектов в лейнере с их открытием и при этом увеличить некоторые виды протечек и повысить вероятность их обнаружения.

Устройство содержит одно или более протяжных колец. Дополнительно, устройство может содержать один или более роликов.

Соответственно, способ может дополнительно включать удаление трубного лейнера из несущей трубы по результатам испытания на герметичность. Способ может дополнительно содержать замену трубного лейнера или ремонт трубного лейнера до повторного протягивания трубного лейнера через несущую трубу.

Альтернативно, способ дополнительно включает снятие усилия натяжения на трубном лейнере по результатам испытания на герметичность. Например, в случае обнаружения протечки трубный лейнер удаляют, а в случае если протечка не обнаружена, трубному лейнеру обеспечивают прохождение реверсии.

Предпочтительно, выполнение испытания на герметичность включает создание замкнутого объема в трубном лейнере, по меньшей мере частичное вакуумирование замкнутого объема и мониторинг давления в замкнутом объеме.

Альтернативно, выполнение испытания на герметичность включает создание замкнутого объема в трубном лейнере, нагнетание давления в замкнутом объеме и мониторинг давления в замкнутом объеме.

Предпочтительно, создание замкнутого объема в трубном лейнере включает вставление одного или более пакеров. Если необходимо, первый пакер вставляют вблизи первого конца трубного лейнера, и второй пакер вставляют вблизи противоположного конца трубного лейнера.

Предпочтительно, по меньшей мере частичное вакуумирование замкнутого объема включает удаление воздуха из замкнутого объема. Воздух можно удалить из замкнутого объема, используя вакуумный насос. Воздух можно удалить из замкнутого объема через трубу, проходящую через по меньшей мере один из одного или более пакеров.

Предпочтительно, нагнетание давления в замкнутом объеме может содержать нагнетание воздуха через трубу, проходящую через по меньшей мере один из одного или более пакеров. Если необходимо, в замкнутом объеме нагнетают давление до 300 мбар. В замкнутом объеме можно повторно нагнетать давление по истечении заданного времени.

Если необходимо, мониторинг давления в замкнутом объеме включает вычисление перепада давления по истечении заданного времени. Испытание на герметичность может определить протечку в трубном лейнере, если имеется потеря давления, увеличение давления, или если потеря или увеличение давление превышает заданный предел.

Альтернативно, выполнение испытания на герметичность может содержать создание замкнутого объема в трубном лейнере, нагнетание давления в замкнутом объеме и/или, по меньшей мере частично, вакуумирование замкнутого объема и мониторинг ультразвуковых сигналов в замкнутом объеме, в кольцевом пространстве между лейнером трубы и несущей трубой, и/или снаружи несущей трубы.

Уходящий через протечку или перфорацию в трубном лейнере газ должен давать звуковой сигнал, который включает в себя ультразвуковые частоты. С помощью мониторинга для таких частот можно обнаружить присутствие протечки. Кроме того, поскольку ультразвук быстро затухает в воздухе, его можно применять для локализации протечки.

Соответственно, выполнение испытания на герметичность может содержать определение расположения одной или более протечек с помощью поступательного перемещения ультразвукового датчика относительно трубного лейнера и измерения ультразвуковых сигналов, как функции положения. Ультразвуковой датчик можно установить в замкнутом объеме или в кольцевом пространстве между трубным лейнером и несущей трубой.

Альтернативно, ультразвуковой датчик можно установить снаружи несущей трубы.

Варианты осуществления первого аспекта изобретения могут содержать признаки, соответствующие любым из существенных, предпочтительных или возможных признаков любого другого аспекта изобретения, или наоборот.

Согласно другому аспекту изобретения обеспечено устройство испытания на герметичность перед реверсией для испытания целостности трубного лейнера временно уменьшенного наружного диаметра, причем устройство испытания на герметичность перед реверсией содержит пакер, выполненный с возможностью создания испытательного объема посредством обеспечения кольцевого уплотнения в трубном лейнере до прохождения процесса реверсии, содержащего расширение трубного лейнера радиально к своему первоначальному размеру, трубу, проходящую через пакер для нагнетания давления или по меньшей мере создания частичного вакуумирования в испытательном объеме, а также датчик разгерметизации для обнаружения одной или более протечек из испытательного объема или в него при нагнетании давления или по меньшей мере частичном вакуумировании.

Датчик разгерметизации представляет собой датчик давления, который при применении сообщается по текучей среде с испытательным объемом.

Пакер создает испытательный объем в трубном лейнере, и труба обеспечивает нагнетание давления или, по меньшей мере частично, вакуумирование в испытательном объеме для испытания на герметичность. В одном варианте осуществления датчик давления может осуществлять мониторинг давления в испытательном объеме для определения присутствия протечки. Можно осуществлять мониторинг давления через трубу. В другом варианте осуществления ультразвуковой датчик может обнаруживать один или более ультразвуковых сигналов, соответствующих одной или нескольким протечкам.

Предпочтительно, труба содержит один или более клапанов, расположенных, адаптированных и/или выполненных с возможностью управления расходом текучей среды испытания на герметичность, поступающей в испытательный объем и/или выходящей из него.

Предпочтительно, пакер является надувным. Альтернативно, пакер содержит один или более фланцев.

Если необходимо, устройство испытания на герметичность содержит насос. Предпочтительно, насос является вакуумным насосом, выполненным с возможностью удаления воздуха и/или другой текучей среды из испытательного объема.

Альтернативно, устройство испытания на герметичность содержит источник текучей среды. Предпочтительно, источник текучей среды является воздушным компрессором. Альтернативно, источник текучей среды является источником сжатого воздуха.

Если необходимо, устройство испытания на герметичность содержит второй пакер, сконфигурированный для вставления в трубный лейнер на конце, противоположном первому пакеру для обеспечения второго уплотнения в трубном лейнере, с созданием испытательного объема между первым пакером и вторым пакером.

Если необходимо, устройство испытания на герметичность содержит клапан сброса давления, выполненный или выбранный для открытия при заданном давлении, для предотвращения разрушения трубного лейнера или прохождения принудительной реверсии.

Варианты осуществления указанного выше аспекта изобретения могут содержать признаки, соответствующие любым из существенных, предпочтительных или возможных признаков любого другого аспекта изобретения или наоборот.

Согласно другому аспекту изобретения обеспечен способ лейнирования трубопровода, который включает проведение испытания целостности трубного лейнера с использованием способа по приведенному выше аспекту с трубопроводом, представляющим собой несущую трубу, и последующее снятие усилия натяжения трубного лейнера для обеспечения расширения трубного лейнера с обеспечением контакта с трубопроводом.

Предпочтительно, способ включает извлечение трубного лейнера до снятия усилия натяжения в случае обнаружения протечки в трубном лейнере, ремонт или замену трубного лейнера, и протягивание отремонтированного или заменяющего трубного лейнера по меньшей мере частично через трубопровод посредством устройства, которое временно уменьшает наружный диаметр трубного лейнера.

Предпочтительно, испытание на герметичность выполняют на отремонтированном или заменяющем трубном лейнере до снятия усилия натяжения на отремонтированном или заменяющем трубном лейнере.

Испытание на герметичность может представлять собой испытание на герметичность вакуумированием или давлением.

Варианты осуществления указанного выше аспекта изобретения могут содержать признаки, соответствующие любым из существенных, предпочтительных или возможных признаков любого другого аспекта изобретения, или наоборот.

Согласно дополнительному аспекту изобретения предложена система лейнирования трубы, содержащая устройство, выполненное с возможностью временного уменьшения наружного диаметра трубного лейнера, лебедку, выполненную с возможностью протягивания трубного лейнера сквозь несущую трубу через устройство, и устройство испытания на герметичность согласно третьему аспекту, выполненное с возможностью испытания целостности трубного лейнера после его протягивания через несущую трубу, но до снятия усилия натяжения от лебедки.

Как описано выше, устройство содержит одно или более протяжных колец и может содержать один или более роликов.

Варианты осуществления указанного выше аспекта изобретения могут содержать признаки, соответствующие любым из существенных, предпочтительных или возможных признаков любого другого аспекта изобретения, или наоборот.

Согласно другим аспектам изобретения, предложен способ испытания целостности трубного лейнера, устройство испытания на герметичность, способ лейнирования трубопровода или система для лейнирования трубопровода, по существу, описанные в данном документе со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Аспекты и преимущества настоящего изобретения станут понятными после прочтения следующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи (одинаковые ссылочные позиции, относящиеся к аналогичным элементам, которые могут быть в явной форме не описаны), на которых показано следующее.

На фиг. 1 схематично показан вид сечения, иллюстрирующий промежуточный этап в процессе лейнирования, в котором несущую трубу лейнируют трубой лейнера, труба лейнера протянута через обжимное протяжное кольцо для уменьшения ее наружного диаметра.

На фиг. 2 схематично показан вид сечения, иллюстрирующий промежуточный этап в процессе лейнирования в котором устройство испытания на герметичность вставлено в трубу лейнера для испытания целостности трубы лейнера до реверсии, согласно варианту осуществления аспекта изобретения.

На фиг. 3 схематично показан вид сечения, иллюстрирующий промежуточный этап в процессе лейнирования в котором устройство испытания на герметичность вставлено в трубу лейнера для испытания целостности трубы лейнера до реверсии, согласно альтернативному варианту осуществления.

На фиг. 4 схематично показан вид сечения, иллюстрирующий устройство испытания на герметичность согласно варианту осуществления другого аспекта настоящего изобретения.

На фиг. 5 схематично показан вид сечения, иллюстрирующий устройство испытания на герметичность согласно альтернативному варианту осуществления.

Осуществление изобретения

Как рассмотрено в уровне техники изобретения выше, Заявитель считает, что в настоящее время невозможно экономично и эффективно испытывать целостность трубного лейнера в полевых условиях. Ниже описан вариант осуществления настоящего изобретения, который преодолевает данную проблему существующего уровня техники.

На фиг. 1 показана уложенная несущая труба 11, лейнируемая трубным лейнером, представляющим собой полимерную трубу 13 лейнера. Трубу 13 лейнера протягивают через обжимное протяжное кольцо 21 для уменьшения наружного диаметра трубы 13 лейнера перед протягиванием через трубу 11. Трубу 13 лейнера протягивают лебедкой (не показано) и тросом 17; трос 17 прикреплен к тянущему конусу 19, приваренному к концу трубы 13 лейнера. Последующее высвобождение трубы 13 лейнера, например, со снятием усилия натяжения, обеспеченного лебедкой, должно обеспечивать расширение трубы 13 лейнера для плотного сцепления с несущей трубой 11 посредством процесса реверсии, рассмотренного выше в разделе уровень техники изобретения.

Вместе с тем, как показано на фиг. 2, до высвобождения трубы 13 лейнера устройство 51 испытания на герметичность вставляют в открытый конец трубы 13 лейнера. Устройство 51 испытания на герметичность (примеры вариантов осуществления которого описаны с дополнительными деталями ниже) содержит надувной пакер 53, который, когда надут (как показано), образует кольцевое уплотнение в трубе 13 лейнера. Линия 55 подачи текучей среды для испытания проходит через надувной пакер 53 для обеспечения сообщения по текучей среде с объемом 61 в трубе 13 лейнера перекрытой надувным пакером 53 и тянущим конусом 19.

Затем подают насосом воздух в объем 61 через линию 55 подачи текучей среды испытания для нагнетания давления внутри трубы 13 лейнера. Если имеется перфорация в стенке трубы 13 лейнера, сжатый воздух должен уходить через перфорацию, приводя к потере давления, которую можно обнаружить, применяя один или более датчиков давления, выполненных с возможностью мониторинга давления в трубе 13 лейнера. Следует отметить, что, как упомянуто выше, нагнетание давления и мониторинг давления проводят, когда труба 13 лейнера все еще растянута.

В объем 61 нагнетают давление до уровня примерно 300 мбар (30 КПа) и обеспечивают его стабилизацию приблизительно в течение 5 минут, в указанное время может возникнуть необходимость повторного нагнетания давления в объем 61 и повторной стабилизации, весьма вероятным является начальное падение давления после первого этапа нагнетания давления. Когда давление стабилизировано, дополнительное повторное нагнетание давления и стабилизацию проводят, при необходимости, в объеме 61 с мониторингом в течение 15 минут.

В отсутствие потери давления можно сделать заключение, что труба 13 лейнера исправна, в это время усилие натяжения можно снять и обеспечить трубе 13 лейнера прохождение реверсии, зная, что труба 13 лейнера должна обеспечить несущей трубе 11 требуемый барьер для коррозии, причем целостность трубы 13 лейнера испытана и подтверждена на месте (in situ).

В альтернативном варианте осуществления устройство испытания на герметичность содержит вакуумный насос или т.п., который применяют для выкачивания воздуха из зоны испытания и, при этом, по меньшей мере частично вакуумируют зону испытания. Испытание на герметичность можно при этом выполнять, как испытание на герметичность вакуумированием. В отсутствие увеличения давления, можно сделать заключение, что труба лейнера исправна, в это время усилие натяжения можно снять. Естественно, если давление в испытываемом объеме не увеличивается или если невозможно достичь прогнозируемого вакуумметрического давления, данное может служить индикатором протечки в трубе лейнера.

В другом альтернативном варианте осуществления вместо мониторинга давления в замкнутом объеме 61 можно обнаружить протечки с помощью мониторинга ультразвуковых сигналов по длине трубного лейнера 13. Ультразвуковые сигналы должны производиться любой протечкой, через которую проходит газ из трубы или в трубу лейнера, и обнаружение таких ультразвуковых сигналов должно указывать присутствие протечки. Особым преимуществом данного подхода является то, что поскольку ультразвук быстро затухает в воздухе, протечка (или протечки) можно обнаруживать, перемещая ультразвуковой датчик по длине трубы лейнера и записывая расположение (или расположения), которые соответствуют локальному максимуму сигнала, мониторинг которого проводят. Другое преимущество состоит в том, что датчик может быть установлен снаружи трубы 13 лейнера, что является возможным только потому, что испытание проводят до реверсии, это означает, что нет необходимости развертывать датчик в самой трубе 13 лейнера, хотя такая возможность предусмотрена. Также предложена возможность установки ультразвукового датчика снаружи несущей трубы 11, таким образом исключают необходимость развертывания датчика в трубе 13 лейнера или несущей трубе 11.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что любой способ испытания на герметичность является применимым; с учетом того, что испытание на герметичность выполняют, когда труба 13 лейнера все еще растянута, т.е. до совершения ею реверсии. Например, в испытательном объеме 61 (или кольцевом пространстве) можно нагнетать давление с помощью газа, такого как гелий, и развертывать один или несколько зондов-анализаторов в кольцевом пространстве 12 (или в трубе 13 лейнера) для обнаружения события прохода и места прохода газа через трубу 13 лейнера.

Имеется ряд значительных преимуществ испытания целостности трубы 13 лейнера данным способом, в сравнении со способами существующей техники, такими, как описанные или упоминаемые в виде ссылки в патентах US 4273605, GB2186340 А и US 2009/0205733 А1, в которых испытания выполняют только после установки трубы лейнера.

Поскольку испытание настоящего изобретения проводят, когда труба 13 лейнера находится под воздействием растягивающих сил, трубу 13 лейнера можно удалить до обеспечения ее реверсии, чрезвычайно трудно удалить трубу лейнера после совершения реверсии, и существует риск повреждения несущей трубы, в которую ее вставили для защиты, а также самой трубы лейнера. Кроме того, при испытаниях Заявителем обнаружено, удержание трубы лейнера растянутой предотвращает пластическую деформацию полимерного материала трубы лейнера, в результате чего получают более точные измерения.

Если обнаружена протечка, ремонт может быть предпринят немедленно, и трубу 13 лейнера (или заменяющую ее) можно быстро повторно установить и повторно испытать. Кроме того, поскольку испытание проводят, когда труба 13 лейнера эффективно удлинена или продольно вытянута, можно прогнозировать, что любые поры, прорывы или т.п. должны соответствующим образом увеличиваться, и поэтому увеличивается вероятность их обнаружения в сравнении с методиками испытаний после реверсии.

В любом случае, полная реверсия трубы лейнера может занимать до 20-24 часов и изобретение Заявителя, с помощью которого испытание проводят до реверсии, обеспечивает трубе лейнера проверку целостности в режиме реального времени, может поэтому экономить несколько часов, возможно дней рабочего времени в сравнении существующими способами испытаний, которые проводят после реверсии, в особенности, когда протечка обнаружена и трубу лейнера необходимо удалить и заменить (и, естественно, повторно испытать).

Следует отметить, что температурные флуктуации, например, приведут к небольшим вариациям давления воздуха в объеме 61, так что обнаружение небольших падений давления или увеличений (в зависимости от применения испытания герметичности нагнетанием давления или вакуумированием) может не соответствовать протечке и может поэтому быть неприемлемым. Соответственно, определение, является ли труба 13 лейнера исправной, могут обеспечить флуктуации давления в пределах, скажем, ±10%; другими словами, только демонстрацию трубой лейнера падения давления или увеличения >10% следует оценивать, как прорыв или протечку. Данные цифры являются примерами, и фактически допустимый диапазон (а также величину применяемого нагнетания давления или вакуума) можно определить с помощью вычислений или опытным путем, и указанное должно варьироваться в зависимости от материала трубы лейнера, температуры системы, и/или текучей среды применяемой в испытании.

В альтернативном варианте осуществления можно обеспечить датчики температуры, которые осуществляют мониторинг температуры и обеспечивают дополнительную информацию, которая делает возможной компенсацию вариаций давления, происходящих от вариаций температуры, или по меньшей мере их учет для заслуживающего доверия определения, есть ли протечка в трубе лейнера.

Хотя в приведенном выше примере применяют воздух, должно быть понятно, что можно применять любую подходящую текучую среду, а именно, газ, такой как азот или жидкость, такую как вода, подаваемая под низким давлением, для процесса испытания на герметичность. Воздух, вместе с тем, обеспечивает преимущество простой работы с ним при подаче под подходящими давлениями, и его выброс можно получить простым выпуском в атмосферу.

Как показано на фиг. 1 и 2, тянущий конус 19 можно приварить к концу трубы 13 лейнера для обеспечения ее протягивания через несущую трубу 11. Сам сварной стык может давать некоторую протечку, и поэтому допустимые флуктуации давления должны учитывать указанное. Вместе с тем, как показано на фиг. 3, альтернативный вариант осуществления изобретения включает в себя установку еще одного надувного пакера 171 вблизи конца трубы 113 лейнера. Надувной пакер 171, как проиллюстрировано, установлен поперек сварного стыка между тянущим конусом 119 и концом трубы 113 лейнера (хотя понятно, что надувной пакер 171 можно установить полностью в трубе 113 лейнера; важно изолировать испытательный объем 161 от сварного стыка).

Надувной пакер 171 можно вставить в начале операции, например, когда конус 119 приваривают на конец трубы 113 лейнера и надуть в это время, но предпочтительно позже, например, непосредственно перед испытанием. Естественно, надувной пакер 171 можно вместо этого вставить и надуть непосредственно перед испытанием. В любом случае, важно, что с помощью изоляции испытательного объема 161 от сварного стыка, любая протечка, связанная с этим сварным стыком (который должен быть все равно удален, когда тянущий конус отрезают от трубы 113 лейнера для обеспечения ему прохождения реверсии), не должен вносить вклад в любую измеренную потерю давления из испытательного объема 161. Соответственно, испытание на герметичность соответствует рабочей длине трубы 113 лейнера.

В вариантах осуществления, описанных выше, наружный диаметр трубы лейнера уменьшают протягиванием ее через обжимное протяжное кольцо. Вместе с тем, можно задействовать любой способ уменьшения наружного диаметра трубы лейнера. Например, трубу лейнера можно протягивать через ролики или можно складывать. Вне зависимости от способа уменьшения наружного диаметра трубы лейнера, выполнение испытания на герметичность до обеспечения или обуславливания расширения трубы лейнера или ее реверсии к начальным размерам обеспечивает трубе лейнера относительно простое удаление в случае обнаружения протечки или неисправности.

Предпочтительный вариант устройства испытаний на герметичность (указано ссылочными позициями 51 и 151 на фиг. 2 и 3, соответственно) описан ниже и показан на фиг. 4. Как можно видеть, устройство 251 испытания на герметичность содержит надувной пакер 253, который надувают через снабженный клапаном впуск 252. Линия 255 подачи текучей среды для испытания проходит через надувной пакер 253 для сообщения по текучей среде с испытываемым объемом, создаваемым с помощью вставления устройства 251 в трубу лейнера. Манометр 254 расположен в сообщении по текучей среде с линией 255 подачи текучей среды для испытания и, когда в испытываемом объеме нагнетают давление и закрывают отсечной клапан 257, может применяться для мониторинга давления текучей среды в испытываемом объеме.

Клапан 256 сброса давления обеспечивает защитную функцию в случае чрезмерного давления в испытательном объеме. Клапан 256 сброса давления можно выбрать или выполнить с возможностью, например, открытия до нагнетания давления в испытательном объеме до величины, обуславливающей принудительное возвращение трубы лейнера в прежнее состояние. Он может также открываться в случае блокировки в линии подачи испытательной текучей среды 255 для предотвращения повреждения манометра 254. Обеспечен еще один отсечной клапан 259, который, когда закрыт, изолирует устройство 251 испытания на герметичность от подачи текучей среды. Когда испытание на герметичность выполнено, клапан 258 сброса давления обеспечивает выпуск для удаления текучей среды испытания на герметичность (которая, предпочтительно, является воздухом) из испытательного объема.

Как отмечено выше, целостность трубы лейнера можно альтернативно испытывать, применяя испытание вакуумированием, в котором испытательный объем частично вакуумируют. В данном случае, устройство испытания на герметичность может содержать вакуумный насос, соединенный с отсечным клапаном 259. Когда испытательный объем вакуумирован до требуемого вакуумметрического давления, отсечной клапан 257 можно закрыть и применять манометр 254 для мониторинга вакуумметрического давления в испытательном объеме. Клапан 256 сброса давления можно в данном случае выбрать или выполнить с возможностью открытия до вакуумирования испытательного объема до степени, обуславливающей разрушение трубы лейнера.

Отмечаем, что, хотя пакер описан, как надувной в приведенных выше вариантах осуществления, понятно, что любой соответствующий пакер, болванка или уплотнительное устройство, которое обеспечивает замкнутый объем для испытания на герметичность трубы лейнера, будет отвечать задачам изобретения и поэтому относится к объему изобретения. Устройство испытаний на герметичность такого альтернативного варианта, в котором не применяют надувной пакер, показано на фиг. 5 и описано ниже более подробно.

Устройство 351 испытания на герметичность обеспечено рядом гибких фланцев 353а, 353b, 353с в целом кольцевого сечения, которые обеспечивают герметичное уплотнение с внутренней поверхностью трубы лейнера, в который они вставлены. Фланцы 353а, 353b, 353с могут быть выполнены из резинового или эластомерного состава, который обеспечивает достаточную гибкость для деформирования при проталкивании в трубу лейнера и достаточную упругость для сцепления с внутренней поверхностью трубы лейнера и создания уплотнения. Как и в описанных выше вариантах осуществления, линия 355 подачи текучей среды для испытания проходит через фланцы 353а, 353b, 353с для сквозного сообщения по текучей среде.

Устройство 351 испытания на герметичность показано содержащим три таких фланца, но любое число фланцев, включая один фланец, может быть принято для обеспечения требуемого уплотнения. Кроме того, можно использовать любой подходящий материал; например, фланцы могут содержать полимерный материал, такой как полиэтилен. Может быть обеспечен аналогичный пакер без линии подачи текучей среды для испытания и связанных компонентов для применения в качестве пакера на конце трубы лейнера с тянущим конусом, аналогично варианту осуществления описанному выше и показанному на фиг. 3.

Опять же устройство 351 испытания на герметичность может быть модифицировано с испытания давлением на испытание вакуумированием, для выполнения испытания на герметичность.

Для целей иллюстрации, настоящее изобретение описано в общем контексте выполнения внутреннего покрытия уложенной трубы. Должно быть совершенно понятно, что методика испытания, описанная в данном документе, имеет варианты применения и полезна в любом способе лейнирования; например, для лейнирования райзеров, подводных водонагнетательных трубопроводов, и наземных транспортных трубопроводов для обработанных или не обработанных продуктов. В данном способе трубопроводам для нефтяной и газовой промышленности полимерным лейнированием можно обеспечить результаты испытаний целостности, подтверждающие соответствие требуемым вариантам применения. При этом, термин "несущая труба" или "труба" следует понимать, как охватывающий любую трубу или трубопровод, даже трубы и трубопроводы, уже лейнированные.

Кроме того, предусматривается, что преимущества настоящего изобретения можно также реализовать, выполняя испытание на герметичность в кольцевом объеме между трубой лейнера и несущей трубой, в данном случае испытательный объем может быть создан посредством обеспечения кольцевых уплотнений между трубой лейнера и несущей трубой на противоположных концах трубы лейнера. Это может также обеспечивать индикацию целостности несущей трубы.

Изобретение обеспечивает быстрое и эффективное испытание целостности трубы лейнера в полевых условиях, при этом, обеспечивая быстрое удаление и замену трубы лейнера если она неисправна. Трубу лейнера испытывают на герметичность до реверсии, после протягивания через несущую трубу, подлежащую лейнированию, через обжимное протяжное кольцо, и когда труба лейнера находится под действием растягивающих сил. Если труба лейнера демонстрирует протечку, ее можно удалить из трубы лейнера немедленно и, что важно, до ее расширения до контакта с несущей трубой. Устройство испытания на герметичность содержит пакер, который уплотняет противоположный конец трубы лейнера от конца, который протягивают, создавая замкнутый объем текучей среды, после чего выполняют испытание на герметичность. Испытание на герметичность может представлять собой испытание давлением или испытание вакуумированием, или любое другое подходящее испытание, как рассмотрено в данном документе.

По всему описанию, если контекст не требует иного, термины «содержат» или «включают в себя», или вариации, такие как «содержит» или «содержащий», «включает в себя» или «включающий в себя» следует понимать, подразумевающими включение указанного целого числа или группы целых чисел, но не исключение любого другого целого числа или группы целых чисел.

Приведенное выше описание изобретения представлено для иллюстрации и описания и не является исчерпывающим или ограничивающим изобретение точно раскрытой формой. Описанные варианты осуществления выбраны и описаны для наилучшего объяснения принципов изобретения и его практического применения, при этом обеспечивая специалистам в данной области техники для наилучшего использования изобретения в различных вариантах осуществления и различные модификации, подходящие для предусматриваемых частных случаев применения. Поэтому дополнительные модификации или улучшения могут быть включены в состав без отхода от объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к области исследования устройств на герметичность и может быть использовано для испытания на герметичность трубного лейнера. Сущность: трубу (13) лейнера испытывают на герметичность до реверсии, после протяжки через несущую трубу (11), подлежащую лейнированию, с помощью обжимного кольца (21), и когда на трубу (13) лейнера действует усилие натяжения. Если труба (13) лейнера демонстрирует протечку, ее можно удалить из трубы до ее расширения для входа в контакт с несущей трубой (11). Устройство испытания на герметичность содержит пакер, который уплотняет конец трубы лейнера, противоположный концу, за который ее протягивают, создавая замкнутый объем текучей среды, которым проводят испытание на герметичность. Испытание на герметичность может являться испытанием давлением или вакуумированием, или другим подходящим испытанием. Технический результат: быстрое и эффективное испытание целостности трубы лейнера в полевых условиях, позволяющее выполнять быстрое удаление и замену трубы лейнера при неисправности. 4 н. и 31 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ испытания целостности трубного лейнера, включающий:

протягивание трубного лейнера по меньшей мере частично через несущую трубу, подлежащую лейнированию, посредством устройства, содержащего одно или более протяжных колец, которое временно уменьшает наружный диаметр трубного лейнера, и

выполнение испытания на герметичность на трубном лейнере до снятия усилия натяжения на трубном лейнере.

2. Способ по п.1, в котором выполнение испытания на герметичность включает:

создание замкнутого объема в трубном лейнере,

по меньшей мере частичное вакуумирование замкнутого объема и

мониторинг давления в замкнутом объеме.

3. Способ по п.2, в котором по меньшей мере частичное вакуумирование замкнутого объема включает удаление воздуха из замкнутого объема.

4. Способ по п.3, в котором воздух удаляют из замкнутого объема с использованием вакуумного насоса.

5. Способ по п.1, в котором выполнение испытания на герметичность включает:

создание замкнутого объема в трубном лейнере,

нагнетание давления в замкнутом объеме и

мониторинг давления в замкнутом объеме.

6. Способ по п.5, в котором в замкнутом объеме нагнетают давление до 300 мбар.

7. Способ по любому из пп.2-6, в котором в замкнутом объеме повторно нагнетают давление по истечении заданного времени.

8. Способ по любому из пп.2-7, в котором создание замкнутого объема в трубном лейнере включает вставление одного или более пакеров.

9. Способ по п.8, в котором первый пакер вставляют вблизи первого конца трубного лейнера, и второй пакер вставляют вблизи противоположного конца трубного лейнера.

10. Способ по п.8 или 9, в котором нагнетание давления или по меньшей мере частичное вакуумирование замкнутого объема включает нагнетание или удаление воздуха через трубу, проходящую через по меньшей мере через один из указанных одного или более пакеров.

11. Способ по любому из пп.2-10, в котором мониторинг давления в замкнутом объеме включает вычисление перепада давления по истечении заданного времени.

12. Способ по п.1, в котором выполнение испытания на герметичность включает:

создание замкнутого объема в трубном лейнере,

нагнетание давления или по меньшей мере частичное вакуумирование замкнутого объема и

мониторинг ультразвуковых сигналов в замкнутом объеме в кольцевом пространстве между лейнером трубы и несущей трубой, и/или снаружи несущей трубы.

13. Способ по п.12, в котором выполнение испытания на герметичность включает определение расположения одной или более протечек с помощью поступательного перемещения ультразвукового датчика относительно трубного лейнера и измерения ультразвуковых сигналов как функции положения.

14. Способ по п.13, в котором ультразвуковой датчик установлен снаружи несущей трубы.

15. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий удаление трубного лейнера из несущей трубы по результатам испытания на герметичность.

16. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий замену или ремонт трубного лейнера до протягивания трубного лейнера через несущую трубу.

17. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий снятие усилия натяжения на трубном лейнере по результатам испытания на герметичность.

18. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором устройство содержит один или более роликов.

19. Способ лейнирования трубопровода, включающий проведение испытания целостности трубного лейнера посредством способа по любому предшествующему пункту и последующее снятие усилия натяжения на трубном лейнере для обеспечения расширения трубного лейнера с обеспечением контакта с трубопроводом.

20. Способ по п.19, дополнительно содержащий извлечение трубного лейнера до снятия усилия натяжения в случае обнаружения протечки в трубном лейнере, ремонт или замену трубного лейнера и протягивание отремонтированного или заменяющего трубного лейнера по меньшей мере частично через трубопровод посредством устройства, которое временно уменьшает наружный диаметр трубного лейнера.

21. Способ по п.20, в котором испытание на герметичность выполняют на отремонтированном или заменяющем трубном лейнере до снятия усилия натяжения на отремонтированном или заменяющем трубном лейнере.

22. Способ по любому из пп.19-21, в котором испытание на герметичность является испытанием вакуумированием.

23. Способ по любому из пп.19-21, в котором испытание на герметичность является испытанием давлением.

24. Устройство испытания на герметичность перед реверсией для испытания целостности трубного лейнера временно уменьшенного наружного диаметра, причем устройство испытания на герметичность перед реверсией включает:

пакер, выполненный с возможностью создания испытательного объема посредством обеспечения кольцевого уплотнения в трубном лейнере до прохождения процесса реверсии, содержащего расширение трубного лейнера радиально к своему первоначальному размеру,

трубу, проходящую через пакер, для нагнетания давления или по меньшей мере создания частичного вакуумирования в испытательном объеме,

а также датчик разгерметизации для обнаружения одной или более протечек из испытательного объема или в него при нагнетании давления или по меньшей мере частичном вакуумировании, причем датчик разгерметизации представляет собой датчик давления, который при применении сообщается по текучей среде с испытательным объемом.

25. Устройство по п.24, в котором труба содержит один или более клапанов, расположенных, адаптированных и/или выполненных с возможностью управления расходом текучей среды испытания на герметичность, поступающей в испытательный объем и/или выходящей из него.

26. Устройство по п.24 или 25, в котором пакер является надувным.

27. Устройство по п.24 или 25, в котором пакер включает один или более фланцев.

28. Устройство по любому из пп.24-27, дополнительно содержащее насос.

29. Устройство по п.28, в котором насос является вакуумным насосом, выполненным с возможностью удаления воздуха и/или другой текучей среды из испытательного объема.

30. Устройство по любому из пп.24-27, дополнительно содержащее источник текучей среды.

31. Устройство по п.30, в котором источник текучей среды является воздушным компрессором.

32. Устройство по п.30, в котором источник текучей среды является источником сжатого воздуха.

33. Устройство по любому из пп.24-32, дополнительно содержащее второй пакер, сконфигурированный для вставления в трубный лейнер на конце, противоположном первому пакеру, для обеспечения второго уплотнения в трубном лейнере с созданием испытательного объема между первым пакером и вторым пакером.

34. Устройство по любому из пп.24-33, дополнительно содержащее клапан сброса давления, выполненный или выбранный для открытия при заданном давлении, для предотвращения разрушения трубного лейнера или прохождения принудительной реверсии.

35. Система трубного лейнера, содержащая устройство, выполненное с возможностью временного уменьшения наружного диаметра трубного лейнера, лебедку, выполненную с возможностью протягивания трубного лейнера через несущую трубу посредством устройства, и устройство испытания на герметичность до реверсии по любому из пп.24-34, сконфигурированное или выполненное с возможностью испытания целостности трубного лейнера после его протягивания через несущую трубу, но до снятия усилия натяжения лебедки.