СИСТЕМЫ И СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ ГЕЛЕВОЙ ПРОБКИ Российский патент 2019 года по МПК C09K3/12 F16L55/128 F16L55/164 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится, в целом, к гелевым пробкам для использования в трубопроводах и способам их производства и, в частности, к способам и устройству для использования в водопроводах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Многие жидкости транспортируют по подземным/подводным трубопроводам. При возникновении в трубопроводе трещины или отверстия жидкость вытекает из трубопровода через них. Зачастую требуется много времени для обнаружения течи и еще больше времени для определения места течи. Таким образом, транспортировка нефти, газа и воды подвержена огромным потерям вследствие течей в трубопроводах.

Следовательно, существует потребность в осуществлении быстрого ремонта и герметизации подземных/подводных трубопроводов на месте.

Несколько патентных публикаций в данной области включают патент США US 3523826 A, относящийся к процессу очистки трубопроводной системы, который отличается прокачиванием по указанной системе тиксотропной эмульсии, имеющей объемное соотношение hi.-h внутренней фазы к внешней фазе и содержащей эмульгатор, эмульгируемое масло и немасло, где эмульсия представляет собой эмульсию "масло в немасле" или "немасло в масле", внутренняя фаза которой составляет по меньшей мере 80% по объему указанной эмульсии, причем эмульсия обладает характеристиками твердого тела при нахождении в состоянии покоя и характеристиками жидкости при воздействии на нее силы, при этом указанная эмульсия стремится быть неадгезивной и имеет критическое напряжение сдвига, достаточное для осуществления прокачивания с высокой скоростью, а также структурную вязкость в состоянии покоя более 1000 спз.

Патент США US 4216026 описывает способ удаления текучей среды и/или твердого мусора из трубопровода, отличающийся тем, что через трубопровод пропускают пробку из бингамовской высоковязкой жидкости с пластическими свойствами, которая собирает текучую среду и/или мусор. Пробку проталкивают через трубопровод скребком, который, в свою очередь, могут проталкивать посредством давления жидкости или газа. Если текучей средой, подлежащей удалению, является вода, используемая пробка из бингамовской высоковязкой жидкости с пластическими свойствами предпочтительно представляет собой смесь воды и ксантановой смолы, где смола может быть поперечно связана поливалентным металлом. Если текучей средой, подлежащей удалению, является углеводород, используемая пробка из бингамовской высоковязкой жидкости с пластическими свойствами предпочтительно представляет собой смесь минерального масла и органомодифицированного смектита, а также может включать дисперсный наполнитель, такой как пылевидный уголь.

Патент США US 4252465 A описывает гелевую пробку, используемую при строительстве морского трубопровода для отделения части трубопровода, заполненной газом, от части трубопровода, заполненной водой, и для осуществления контроля и перемещения границы раздела газ/гелевая пробка/вода по желанию для содействия выполнению операций строительства.

Патент США US 4254559 A относится к внутренней поверхности трубопровода, высушиваемой посредством последовательного пропускания по трубопроводу (а) водной поперечно связанной гелеобразной пробки, (b) буферного водополимерного раствора, содержащего поперечно не связанный гелеобразный алканол с 1-3 атомами углерода, и (с) иссушающее количество жидкого алканола с 1-3 атомами углерода. Например, трубопровод был высушен посредством последовательного пропускания через него (а) пробки из борнокислого поперечно связанного гидроксипропилпроизводного гуаровой смолы, (b) буферного водополимерного раствора, содержащего метанол, загущенный гидроксипропилцеллюлозой, и (с) метанола.

Патент США US 4379722 описывает гелевую пробку, состоящую из минерального масла, органомодифицированного смектита и дисперсного наполнителя, такого как пылевидный уголь, или гелевую пробку, состоящую из минерального масла и органомодифицированного смектита, используемую при строительстве морского трубопровода для отделения части трубопровода, заполненной газом, от части трубопровода, заполненной водой, и для осуществления контроля и перемещения границы раздела газ/гелевая пробка/вода по желанию для содействия выполнению операций строительства.

Патент США US 4416703 описывает способ удаления твердого мусора из трубопровода, отличающийся тем, что через трубопровод пропускают пробочную сборку, содержащую по меньшей мере одну гелевую пробку, обладающую свойствами захвата мусора, и по меньшей мере одну псевдопластическую пробку, которые собирают мусор. Гелевую пробку проталкивают через трубопровод скребком, который, в свою очередь, могут проталкивать посредством давления жидкости или газа.

Патент США US 4321968 A описывает гелеобразные составы, содержащие карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу в водных соляных растворах, которые загущены посредством добавления гидроксида щелочноземельного металла, такого как гидроксид кальция. Гелеобразные составы применяют в качестве водоотводящих реагентов, выталкивающих текучих сред, рабочих жидкостей для гидроразрыва пласта, буровых растворов, растворов для ремонта скважин и растворов для заканчивания скважин.

Патент США US 5346339 A раскрывает способ очистки трубопровода при помощи гелевой пробки, выполненной из графт-сополимера гидроксиалкилцеллюлозы, полученного в результате реакции окисления-восстановления с винилфосфоновой кислотой. Гелевая пробка образована посредством гидратирования графт-сополимера в водосодержащей жидкости. Гелевая пробка имеет поперечную связь за счет добавления основания Льюиса или основания Брэнстеда-Лоури к гелю в количестве, достаточном для инициирования образования поперечных связей графт-сополимера. Загрязняющие вещества, попавшие в поперечно связанную гелевую пробку в процессе очистки, могут быть отделены посредством добавления к пробке реагента, снижающего уровень рН, в результате чего вязкость геля снижается. Гель может быть использован для дополнительной очистки после отделения загрязняющих веществ посредством добавления дополнительного количества основания Льюиса или основания Брэнстеда-Лоури.

Патент США US 2003109385 A описывает процесс обработки продуктивного пласта, содержащего по меньшей мере одну углеводородоносную зону и по меньшей мере одну водоносную зону, причем отношение проницаемости углеводородоносной зоны/зон к проницаемости водоносной зоны/зон составляет от 1:20 до 3:1, который включает: а) последовательное закачивание в пласт: (i) водного полимерного раствора, содержащего 0,01-0,5 массовых долей водорастворимого полимера, который содержит 0,01-7,5 молярных долей поперечно связанных карбоксилатных и/или фосфонатных групп и имеет молекулярный вес в диапазоне от 250000 до 12000000; и (ii) водного раствора агента, образующего поперечные связи; и b) обеспечение соответствующего соотношения водного полимерного раствора и агента, образующего поперечные связи, с тем, чтобы поперечные связи полимера внутри пласта образовали гель, который является разрушаемым, для обеспечения потока углеводородов.

Патент США US 2008277112 A раскрывает способ обработки части подземного пласта или расклинивающей набивки. В целом, способ включает следующие этапы: (А) формирование или подготовка раствора для обработки приствольной зоны, содержащего: (i) воду; (ii) хелатирующий агент, способный образовывать гетероциклическое кольцо, содержащее ион металла, прикрепленный по меньшей мере к двум ионам неметалаа; и (iii) загуститель; и (В) закачивание раствора для обработки приствольной зоны в скважину под давлением, достаточным для внедрения указанного раствора в материнскую породу пласта или расклинивающую набивку.

Международная публикация WO 2008081441 описывает способ устранения течей в трубопроводах, включающий следующие этапы: формирование первого и второго отверстий в трубопроводе выше и ниже, соответственно, места течи, введение первого корпуса через первое отверстие, заполнение задней части пространства первого корпуса (С1) первым вязким герметизирующим материалом (M1), введение второго корпуса (С2) через первое отверстие в заднюю часть первого вязкого герметизирующего материала (M1), сдавливание первого герметизирующего материала за счет приложения давления к первому и второму корпусам (C1, С2) в противоположных направлениях, обеспечение совместного перемещения первого и второго корпусов (C1, С2) и сжатого первого герметизирующего материала (M1) в направлении второго отверстия, извлечение первого и второго корпусов (C1, С2). В предпочтительном варианте способ выполняют с использованием трех корпусов (C1, С2, С3) и двух герметизирующих материалов (M1, М2).

Однако, существует множество видов течей в трубопроводах, которые невозможно устранить, используя вышеупомянутые известные материалы и способы. Таким образом, сохраняется острая необходимость в разработке систем и способов устранения течей в трубопроводах.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей некоторых аспектов настоящего изобретения является разработка способов формирования гелевых пробок для использования в системах и способов герметизации течей в трубопроводах.

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения предлагаются усовершенствованные способы производства гелевых пробок.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ и система герметизации водопроводных трубопроводов.

Предлагаются системы и способы устранения течи в трубопроводе, причем система содержит по меньшей мере одну гелевую пробку и по меньшей мере один герметизирующий состав, которые образуют пробочную сборку, выполненную с возможностью перемещения вдоль трубопровода к области течи и возможностью герметизации течи.

Таким образом, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается система для устранения течи на одном участке трубопровода, которая содержит:

a) по меньшей мере одну гелевую пробку; и

b) по меньшей мере один герметизирующий состав; причем по меньшей мере одна гелевая пробка и по меньшей мере один герметизирующий состав образуют пробочную сборку, выполненную с возможностью перемещения вдоль трубопровода к области по меньшей мере одной течи и возможностью герметизации этой по меньшей мере одной течи.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна гелевая пробка включает одну гелевую пробку, и по меньшей мере один герметизирующий состав включает один герметизирующий состав.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна гелевая пробка включает две гелевые пробки, и по меньшей мере один герметизирующий состав включает один герметизирующий состав.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна гелевая пробка включает три гелевые пробки, и по меньшей мере один герметизирующий состав включает два герметизирующих состава.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка выполнена с возможностью перемещения по трубопроводу со скоростью 0,01-10 м/с.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна гелевая пробка включает одну заднюю пробку.

Помимо этого, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна из двух пробок имеет средний диаметр по меньшей мере на 5% меньше внутреннего диаметра трубопровода.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна из двух пробок имеет средний диаметр по меньшей мере на 10% меньше внутреннего диаметра трубопровода.

Помимо этого, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна гелевая пробка содержит:

a. целлюлозный полисахарид;

b. поверхностно-активное вещество; и

c. воду.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна гелевая пробка дополнительно содержит:

d. наполнитель; и

e. гидроксид металла.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна гелевая пробка дополнительно содержит масло.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна гелевая пробка включает заднюю пробку и переднюю пробку, которые имеют разный состав.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка выполнена с возможностью приспособления к внутреннему профилю трубопровода.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения диаметр внутреннего профиля трубопровода по меньшей мере на одном участке снижен по меньшей мере на 20%.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения диаметр внутреннего профиля трубопровода по меньшей мере на одном участке снижен по меньшей мере на 50%.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения диаметр внутреннего профиля трубопровода по меньшей мере на одном участке снижен по меньшей мере на 75%.

К тому же, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения диаметр внутреннего профиля трубопровода по меньшей мере на одном участке увеличен по меньшей мере на 20%.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения диаметр внутреннего профиля трубопровода по меньшей мере на одном участке увеличен по меньшей мере на 50%.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения диаметр внутреннего профиля трубопровода по меньшей мере на одном участке увеличен по меньшей мере на 75%.

Помимо этого, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения система дополнительно включает текучую среду под давлением для придания движения системе вдоль трубопровода с ее первого конца.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения текучая среда под давлением включает жидкость.

Помимо этого, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения текучая среда под давлением включает газ.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения текучая среда под давлением включает трехфазную композицию.

Помимо этого, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения текучая среда под давлением находится под давлением 1-150 бар.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка выполнена с возможностью предотвращения перепуска перемещаемого продукта более чем на 30%.

Помимо этого, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка выполнена с возможностью ее извлечения из трубопровода через канал диаметром менее двух дюймов при давлении менее 3 бар.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения система дополнительно включает текучую среду под противодавлением для обеспечения воздействия противодавления на пробочную сборку с ее второго конца.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения текучую среду под противодавлением используют для управления скоростью перемещения пробочной сборки вдоль трубопровода.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка может быть запущена из трубы диаметром, составляющим менее 75% от диаметра трубопровода.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка может быть запущена из трубы диаметром, составляющим менее 50% от диаметра трубопровода.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка может быть запущена из трубы диаметром, составляющим менее 75% от диаметра трубопровода.

К тому же, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка может быть запущена из трубы, расположенной под углом более 30° к трубопроводу.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка может быть запущена из трубы, расположенной под углом более 60° к трубопроводу.

Более того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка может быть запущена из трубы, расположенной под углом более 80° к трубопроводу.

Помимо этого, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка может быть запущена из трубы под давлением 2-15 бар.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка может быть запущена из трубы под давлением 2-4 бар.

Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения пробочная сборка выполнена с возможностью прохождения через препятствия в трубопроводе и возможностью оставаться в рабочем состоянии после этого.

К тому же, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения препятствие может представлять собой бугристую коррозию, зарастание, двустворчатый клапан, клин, гвоздь, винт, препятствующий движению элемент, внутритрубный измерительный инструмент, обжимное кольцо водопроводной трубы, перегородку, затвор и их сочетания.

Настоящее изобретение будет понято более полно на основании нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения вкупе с сопроводительными чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее приведено описание изобретения применительно к определенным предпочтительным вариантам осуществления изобретения со ссылками на иллюстративные сопроводительные чертежи для более полного понимания.

Следует отметить, что детали, показанные подробно на конкретных чертежах, приведены лишь в качестве примера и в целях наглядного рассмотрения предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, а также ради предоставления наиболее полезного и легко понятного описания принципов и концептуальных аспектов изобретения. В этой связи, не предпринимается попытка показать конструкционные элементы изобретения более подробно, чем это необходимо для понимания принципов изобретения, и специалистам в данной области техники понятно из описания вкупе с чертежами, каким образом могут быть на практике реализованы различные формы изобретения.

На чертежах:

Фиг. 1А изображает упрощенный графический рисунок системы герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 1В изображает упрощенный графический рисунок другой системы герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 1С изображает упрощенный графический рисунок еще одной системы герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 1D изображает упрощенный графический рисунок еще одной системы герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 изображает упрощенную структурную схему способа герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 изображает упрощенную структурную схему другого способа герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 изображает упрощенную структурную схему еще одного способа герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 5 изображает упрощенный графический рисунок системы герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На всех фигурах аналогичные детали имеют одинаковые ссылочные позиции.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В подробном описании приведены многочисленные конкретные детали для обеспечения полного понимания изобретения. Однако, специалистам в данной области техники понятно, что они являются конкретными вариантами осуществления изобретения, и что настоящее изобретение может быть также осуществлено различными способами, реализующими отличительные характеристики изобретения, изложенные в описании и формуле изобретения, которые представлены в настоящей заявке.

На фиг. 1А изображен упрощенный графический рисунок системы 100 герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Система 100 выполнена с возможностью герметизации трубопровода 106, содержащего по меньшей мере один участок 108 течи, такой как трещина или отверстие. Система 100 содержит герметизирующий состав 102 и гелевую пробку 104. Система 100 выполнена с возможностью перемещения по трубопроводу при помощи первой силы ПО давления, приложенной к задней части гелевой пробки, и противодействующей силы 112, действующей навстречу потоку (которая меньше силы 110). Некоторые неограничительные примеры составов гелевой пробки представлены в нижеприведенных примерах. Некоторые неограничительные примеры герметизирующих составов раскрыты в патенте Израиля №180474.

Неограничительный пример состава 104:

a) По меньшей мере один органический или неорганический наполнитель, выбранный из углеродной золы, гидроксида алюминия, карбоната кальция, гидроксида кальция, гидроксида магния, карбоната магния, гидроксида титана, кремния, схожих наполнителей и их сочетаний, с массовой долей 0,01-3%.

b) По меньшей мере один гелеобразующий агент, выбранный из каррагенана, агар-агара, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы и их сочетаний, с массовой долей 0-20%.

c) Окрашивающая добавка, выбранная из водорастворимого красителя, водонерастворимого красителя, краски, оксида, оксида металла и их сочетаний, с массовой долей 0-1%.

d) По меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, выбранное из ионного поверхностно-активного вещества, анионного поверхностно-активного вещества, детергента, пищевого масла, непищевого масла и их сочетания, с массовой долей 0,01-10%.

е) По меньшей мере один водный агент, выбранный из морской воды, водопроводной воды, дистиллированной воды, льда и их сочетаний, с массовой долей 20-90%.

На фиг. 1В изображен упрощенный графический рисунок другой системы 120 герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система 120 содержит две гелевые пробки 104, 106. Эти гелевые пробки могут иметь одинаковый или разный состав. В настоящей заявке они называются задняя гелевая пробка 104 и передняя гелевая пробка 106. Между двумя гелевыми пробками распределен герметизирующий состав 102. Некоторые неограничительные примеры составов гелевой пробки представлены в нижеприведенных примерах. Некоторые неограничительные примеры герметизирующих составов раскрыты в патенте Израиля №180474.

На фиг. 1С изображен упрощенный графический рисунок другой системы 140 герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система 140 содержит три гелевые пробки 104, 114, 118 и два герметизирующих состава 102, 116. Эти гелевые пробки могут иметь одинаковый или разный состав. Аналогичным образом, герметизирующие составы 102, 116 могут быть одинаковыми или разными. Некоторые неограничительные примеры составов гелевой пробки представлены в нижеприведенных примерах. Некоторые неограничительные примеры герметизирующих составов раскрыты в патенте Израиля №180474.

Неограничительный пример состава 114:

a) По меньшей мере один органический или неорганический наполнитель, выбранный из углеродной золы, гидроксида алюминия, карбоната кальция, гидроксида кальция, гидроксида магния, карбоната магния, гидроксида титана, кремния, схожих наполнителей и их сочетаний, с массовой долей 0,01-10%.

b) По меньшей мере один гелеобразующий агент, выбранный из каррагенана, агар-агара, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы и их сочетаний, с массовой долей 0-30%.

c) Окрашивающая добавка, выбранная из водорастворимого красителя, водонерастворимого красителя, краски, оксида, оксида металла и их сочетаний, с массовой долей 0-1%.

d) По меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, выбранное из ионного поверхностно-активного вещества, анионного поверхностно-активного вещества, детергента, пищевого масла, непищевого масла и их сочетания, с массовой долей 0,01-20%.

е) По меньшей мере один водный агент, выбранный из морской воды, водопроводной воды, дистиллированной воды, льда и их сочетаний, с массовой долей 20-85%.

Неограничительный пример состава 118:

a) По меньшей мере один органический или неорганический наполнитель, выбранный из углеродной золы, гидроксида алюминия, карбоната кальция, гидроксида кальция, гидроксида магния, карбоната магния, гидроксида титана, кремния, схожих наполнителей и их сочетаний, с массовой долей 0,01-10%.

b) По меньшей мере один гелеобразующий агент, выбранный из каррагенана, агар-агара, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы и их сочетаний, с массовой долей 0-30%.

c) Окрашивающая добавка, выбранная из водорастворимого красителя, водонерастворимого красителя, краски, оксида, оксида металла и их сочетаний, с массовой долей 0-1%.

d) По меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, выбранное из ионного поверхностно-активного вещества, анионного поверхностно-активного вещества, детергента, пищевого масла, непищевого масла и их сочетания, с массовой долей 0,01-20%.

e) По меньшей мере один водный агент, выбранный из морской воды, водопроводной воды, дистиллированной воды, льда и их сочетаний, с массовой долей 20-85%.

На фиг. 1D изображен упрощенный графический рисунок еще одной системы 160 герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Система 160 содержит две гелевые пробки 114, 170 и герметизирующий состав 102 или 116, расположенный между ними. Передняя гелевая пробка 114 может быть сходной или одинаковой с пробками, описанными в настоящей заявке. Задняя гелевая пробка 170 содержит по меньшей мере два или три различных состава 122, 124, 126 для последовательного введения в трубопровод (сначала 122, потом 124 и затем 126).

Неограничительный пример состава 122 или состава 124, или состава 126:

а) По меньшей мере один органический или неорганический наполнитель, выбранный из углеродной золы, гидроксида алюминия, карбоната кальция, гидроксида кальция, гидроксида магния, карбоната магния, гидроксида титана, кремния, схожих наполнителей и их сочетаний, с массовой долей 0,01-3%.

b) По меньшей мере один гелеобразующий агент, выбранный из каррагенана, агар-агара, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы и их сочетаний, с массовой долей 0-20%.

c) Окрашивающая добавка, выбранная из водорастворимого красителя, водонерастворимого красителя, краски, оксида, оксида металла и их сочетаний, с массовой долей 0-1%.

d) По меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, выбранное из ионного поверхностно-активного вещества, анионного поверхностно-активного вещества, детергента, пищевого масла, непищевого масла и их сочетания, с массовой долей 0,01-10%.

e) По меньшей мере один водный агент, выбранный из морской воды, водопроводной воды, дистиллированной воды, льда и их сочетаний, с массовой долей 20-90%.

В дополнительном или альтернативном варианте задняя гелевая пробка содержит четыре состава, пять составов, шесть составов, семь составов, восемь составов или другое множество составов. Четвертый состав 128 (не показан), пятый состав 130 (не показан), шестой состав 132 (не показан).

Когда применяют шесть составов, первый состав (от переднего к заднему) выполняет роль сепаратора между герметизирующим составом и вторым составом. Он имеет плотность 1,0-1,5 г/см³. Второй состав вместе с третьим составом образуют двухслойный (горизонтальный) герметик, предотвращающий перепуск движущей жидкости. Второй состав имеет плотность 0,9-1,5 г/см³, а третий состав имеет плотность 0,8-1,2 г/см³. Четвертый и пятый составы изолируют третий состав от движущей жидкости. Соответствующие значения плотности 1,0-1,8 г/см³ и 0,8-1,2 г/см³. Шестой состав представляет собой гелевый герметик, целью которого является временная герметизация пробочной сборки сзади при запуске. Он имеет плотность 0,8-1,2 г/см³.

На фиг. 2 изображена упрощенная структурная схема способа 200 герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 1А. На этапе 202 введения герметизирующего состава в трубопровод 106 вводят герметизирующий состав, такой как герметизирующий состав 102. Это может быть выполнено с одного конца трубы или через люк или вертикальный ввод.

После этого, на этапе 204 введения гелевой пробки вводят гелевую пробку 104 с того же конца трубы, что и герметизирующий состав, или через люк или вертикальный ввод.

Сочетание герметизирующего состава 102 и гелевой пробки 104 в настоящей заявке называется пробочной сборкой. Пробочная сборка перемещается по трубе на этапе 206 перемещения к участку 108 течи. Герметизирующий состав выполнен с возможностью герметизации течи на этапе 208 герметизации. Обычно для полного отверждения требуется от нескольких минут до нескольких часов.

Как правило, диаметр гелевой пробки 104 приблизительно равен внутреннему диаметру трубы, а длина гелевой пробки равна 0,5-10 диаметрам. Физические свойства гелевой пробки представлены в Таблице 4.

На фиг. 3 изображена упрощенная структурная схема способа 300 герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 1.

На этапе 302 введения пробки в трубу вводят первую гелевую пробку 114. Гелевая пробка может быть введена через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу.

На этапе 304 введения герметизирующего состава в трубопровод 106 через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу вводят герметизирующий состав, такой как герметизирующий состав 102. Это может быть выполнено с одного конца трубы или через люк или вертикальный ввод.

После этого, на этапе 306 введения второй гелевой пробки вводят вторую гелевую пробку 104 с того же конца трубы, что и герметизирующий состав, через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу.

Сочетание герметизирующего состава 102 и гелевых пробок 114, 104 в настоящей заявке называется пробочной сборкой. Пробочная сборка перемещается по трубе на этапе 308 перемещения к участку 108 течи. Герметизирующий состав выполнен с возможностью герметизации течи на этапе 310 герметизации. Обычно для полного отверждения требуется от нескольких минут до нескольких часов.

Как правило, диаметр гелевых пробок 104, 114 приблизительно равен внутреннему диаметру трубы, а их длина равна 0,5-10 диаметрам. Физические свойства передней гелевой пробки 114 представлены в Таблице 5.

Пробочную сборку, как правило, извлекают из трубопровода на этапе 312 извлечения из трубы.

На фиг. 4 изображена упрощенная структурная схема другого способа 400 герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 1С.

На этапе 402 введения первой пробки в трубу вводят первую гелевую пробку 118. Гелевая пробка может быть введена через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу.

На этапе 404 введения первого герметизирующего состава в трубопровод 106 вводят герметизирующий состав, такой как герметизирующий состав 116. Это может быть выполнено с одного конца трубы или через люк, пожарный гидрант, боковую трубу, соединительную трубу, ответвительную трубу или вертикальный ввод.

После этого, на этапе 406 введения второй гелевой пробки вводят вторую гелевую пробку 114 с того же конца трубы, что и первый герметизирующий состав, или через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу.

На этапе 408 введения второго герметизирующего состава в трубопровод 106 через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу вводят второй герметизирующий состав, такой как герметизирующий состав 102. Это может быть выполнено с одного конца трубы или через люк или вертикальный ввод.

После этого, на этапе 410 введения третьей гелевой пробки вводят третью гелевую пробку 104 с того же конца трубы, что первый и второй герметизирующие составы, через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу.

Сочетание герметизирующих составов 102, 116 и гелевых пробок 118, 114 и 104 в настоящей заявке называется пробочной сборкой. Пробочная сборка перемещается по трубе на этапе 412 перемещения к участку 108 течи. Герметизирующий состав(-ы) выполнен(-ы) с возможностью герметизации течи на этапе 414 герметизации. Обычно для полного отверждения требуется от нескольких минут до нескольких часов.

Как правило, диаметр гелевых пробок 104, 114, 118 приблизительно равен внутреннему диаметру трубы, а их длина обычно равна 0,5-10 диаметрам. Физические свойства передней/средней гелевой пробки 118/114 представлены в Таблице 5.

Пробочную сборку, как правило, извлекают из трубопровода на этапе 416 извлечения из трубы.

В некоторых случаях одна или большее количество гелевых пробок могут быть заменены полимерной пробкой, например, полиуретановой.

На фиг. 5 изображен упрощенный графический рисунок системы 500 герметизации трубопровода в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Система 500 содержит переднюю гелевую пробку 114 и заднюю гелевую пробку 104. Между пробками 114 и 104 расположен герметизирующий состав 102, образуя пробочную сборку 120. В трубопровод 501 подают текучую среду 502 через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу и прикладывают к этой текучей среде 502 первое давление P₁ 506. Кроме того, ко второй текучей среде 504 прикладывают второе противодавление Р₂ 508. Как правило, P₁ намного больше, чем Р₂.Средняя скорость пробочной сборки 120 определяется свойствами текучей среды и разницей давлений (Р₁-Р₂).

Давление Р1 подают насосом 512, при помощи существующей системы давления или посредством любого другого подходящего средства подачи давления, известного в данной области техники. Давление Р1 обычно регулируют средствами управления, известными в данной области техники.

Давление Р2 может быть подано любыми подходящими пассивными средствами, такими как клапан 514 сброса давления, дренажный клапан, регулятор давления и т.п.

Гелевые пробки в соответствии с настоящим изобретением предоставляют следующие преимущества:

1) Гелевые пробки выполнены с возможностью адаптации к переменным диаметрам труб на месте.

2) Являются неабразивными (в отличие от полимерных пробок, которые могут застревать в трубопроводе, вызывать окрашивание воды, изменение уровня рН воды или изнашивание).

3) Предложенные гелевые пробки подлежат введению в трубу и извлечению из трубы, обеспечивая гибкость системы.

4) Предложенные гелевые пробки обычно не застревают в трубе (лучше, чем полимерные (твердые) пробки) и вследствие своей текучести всегда могут быть вымыты из трубы.

5) Задняя пробка не ослабляет/вытесняет/отсоединяет вновь образованные герметизирующие уплотнения, в отличие от твердых пробок.

6) Предложенные гелевые пробки являются полностью вымываемыми (в отличие от твердых пробок, оставляющих мусор).

7) Предложенная передняя пробка позволяет воде обтекать и обгонять ее, обеспечивая путь выхода для предотвращения/минимизации разбавления герметизирующего состава.

8) В системе, состоящей из двух пробок, задняя пробка и передняя пробка ведут себя по-разному.

9) Для гелевых пробок не требуется устройство приема/извлечения, как для твердых пробок.

10) Предложенные гелевые пробки являются биологически разлагаемыми.

11) Предложенные гелевые пробки снижают транспортные расходы - они могут быть выполнены на площадке использования или возле нее. Экономия на транспортных расходах.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Гелевая пробка выполнена в соответствии со следующим способом.

1) Химические компоненты были получены в соответствии с таблицей 1.

2) Смесь гелевой пробки была получена посредством смешивания компонентов, представленных в таблице 1, в резервуаре с мешалкой в течение нескольких (1-30) минут при температуре и давлении окружающей среды.

3) Получившийся в результате гель хранился в закрытом контейнере в темноте в течение 0-60 дней при комнатной температуре перед применением.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения физические свойства гелевых пробок представлены в таблицах 2 и/или 3.

В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения гидрофобные растворители представляют собой жидкие масла, полученные из растительных, морских или животных источников. Представленное в примере каноловое масло может быть заменено любым подходящим жидким маслом, включая насыщенные, ненасыщенные или полиненасыщенные масла. В качестве примера, ненасыщенным маслом может быть оливковое масло, кукурузное масло, соевое масло, хлопковое масло, кокосовое масло, кунжутное масло, подсолнечное масло, масло бурачника, гвоздичное масло, конопляное масло, жир сельди, жир печени трески, лососевый жир, льняное масло, масло зародышей пшеницы, каноловое масло, масло первоцвета вечернего или их смеси в любой пропорции.

В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения представленный в примере кремний может быть заменен а) микрогубкой, b) минеральными примесями, такими как цеолит, бентонит, (iii) графитом, включая полимеры, дендримеры и липосомы, или их смесями в любой пропорции.

В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения гидроксид алюминия, представленный в примере, может быть заменен минералами, такими как фосфат алюминия и фосфат кальция или их смесью в любой пропорции.

В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения гидроксиэтилцеллюлоза, приведенная в примере, может быть заменена по меньшей мере одной полимерной добавкой, выбранной из следующей группы: полисахариды, природные полисахариды, их производные, модифицированные полисахариды, их производные, крахмал, декстрин, гликоген, целлюлоза и хитин, гликозаминогликан, хондроитин сульфат, дерматан сульфат, кератан сульфат, гепаран сульфат, гепарин, гиалуронан, амилоза и амилопектин, производные целлюлозы, ксантановая смола, карбоксиметилцеллюлоза натрия, метилцеллюлоза, гидроксил пропил метилцеллюлоза или их смеси в любой пропорции.

Конкретными неограничительными примерами поверхностно-активных веществ являются ионное поверхностно-активное вещество, неионное поверхностно-активное вещество или их смесь в любой пропорции.

Примерные гигроскопические агенты, которые могут быть использованы в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления изобретения, включают, например, природные полимерные материалы, такие как смола бобов рожкового дерева, альгинат натрия, казеинат натрия, яичный альбумин, желатиновый агар, каррагенан, альгинат натрия, ксантановая смола, экстракт семян айвы, трагакантовая смола, гуаровая смола, крахмал, химически модифицированные крахмалы и т.п., полусинтетические полимерные материалы, такие как простые эфиры целлюлозы (например, гидроксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза), гуаровая смола, гидроксипропилпроизводное гуаровой смолы, растворимый крахмал, катионные целлюлозы, катионные гуары и т.п., и синтетические полимерные материалы, такие как карбоксивинилполимеры, поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, полимеры на основе полиакрилатовой кислоты, полимеры на основе полиметакриловой кислоты, полимеры на основе поливинилацетата, полимеры на основе поливинилхлорида, полимеры на основе поливинилиден хлорида и т.п. Предусмотрены смеси вышеперечисленных соединений.

В соответствии с некоторыми дополнительными вариантами осуществления изобретения основание может быть выбрано из гидроксида натрия, гидроксида магния, гидроксида алюминия, гидроксида калия и их сочетаний.

Представленные в настоящей заявке ссылочные документы раскрывают многие принципы, применимые к настоящему изобретению. Таким образом, полное содержание этих публикаций включено в настоящую заявку посредством ссылки в соответствующих случаях для раскрытия дополнительных или альтернативных деталей, характеристик и/или технической информации.

Следует понимать, что изобретение не ограничено в своем применении деталями, представленными в данном описании или изображенными на чертежах. Изобретение может иметь другие варианты осуществления и может быть реализовано различными способами. Специалистам в данной области техники понятно, что различные модификации и изменения могут быть применены к вариантам осуществления настоящего изобретения, как описано выше, в пределах объема изобретения, заданного прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для герметизации течей в трубопроводе. Предлагаемая система герметизации течи в трубопроводе содержит по меньшей мере одну гелевую пробку и по меньшей мере один герметизирующий состав, которые образуют пробочную сборку, выполненную с возможностью перемещения вдоль трубопровода к области течи и возможностью герметизации течи. 38 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.

1. Система устранения течи на одном участке трубопровода, содержащая:

a) по меньшей мере одну гелевую пробку; и

b) по меньшей мере один герметизирующий состав; причем указанные по меньшей мере одна гелевая пробка и по меньшей мере один герметизирующий состав образуют пробочную сборку, выполненную с возможностью перемещения вдоль указанного трубопровода к области указанной по меньшей мере одной течи и с возможностью герметизации этой по меньшей мере одной течи.

2. Система по п. 1, в которой указанная по меньшей мере одна гелевая пробка включает одну гелевую пробку, а указанный по меньшей мере один герметизирующий состав включает один герметизирующий состав.

3. Система по п. 1, в которой указанная по меньшей мере одна гелевая пробка включает две гелевые пробки, а указанный по меньшей мере один герметизирующий состав включает один герметизирующий состав.

4. Система по п. 1, в которой указанная по меньшей мере одна гелевая пробка включает три гелевые пробки, а указанный по меньшей мере один герметизирующий состав включает два герметизирующих состава.

5. Система по п. 1, в которой пробочная сборка выполнена с возможностью перемещения по указанному трубопроводу со скоростью 0,01-10 м/с.

6. Система по п. 2, в которой указанная по меньшей мере одна гелевая пробка включает одну заднюю пробку.

7. Система по п. 4, в которой по меньшей мере одна из указанных двух пробок имеет средний диаметр по меньшей мере на 5% меньше внутреннего диаметра указанного трубопровода.

8. Система по п. 4, в которой по меньшей мере одна из указанных двух пробок имеет средний диаметр по меньшей мере на 10% меньше внутреннего диаметра указанного трубопровода.

9. Система по п. 1, в которой указанная по меньшей мере одна гелевая пробка содержит:

а. целлюлозный полисахарид;

b. поверхностно-активное вещество; и

c. воду.

10. Система по п. 9, в которой указанная по меньшей мере одна гелевая пробка также содержит:

d. наполнитель; и

e. гидроксид металла.

11. Система по п. 9, также содержащая масло.

12. Система по п. 1, в которой указанная по меньшей мере одна гелевая пробка включает заднюю пробку и переднюю пробку, которые имеют разный состав.

13. Система по п. 1, в которой пробочная сборка выполнена с возможностью приспособления к внутреннему профилю указанного трубопровода.

14. Система по п. 13, в которой диаметр указанного внутреннего профиля указанного трубопровода по меньшей мере на одном участке снижен по меньшей мере на 20%.

15. Система по п. 14, в которой диаметр указанного внутреннего профиля указанного трубопровода по меньшей мере на одном участке снижен по меньшей мере на 50%.

16. Система по п. 15, в которой диаметр указанного внутреннего профиля указанного трубопровода по меньшей мере на одном участке снижен по меньшей мере на 75%.

17. Система по п. 13, в которой диаметр указанного внутреннего профиля указанного трубопровода по меньшей мере на одном участке увеличен по меньшей мере на 20%.

18. Система по п. 17, в которой диаметр указанного внутреннего профиля указанного трубопровода по меньшей мере на одном участке увеличен по меньшей мере на 50%.

19. Система по п. 15, в которой диаметр указанного внутреннего профиля указанного трубопровода по меньшей мере на одном участке увеличен по меньшей мере на 75%.

20. Система по п. 1, которая также включает текучую среду под давлением для придания движения указанной системе вдоль трубопровода с ее первого конца.

21. Система по п. 1, в которой указанная текучая среда под давлением включает жидкость.

22. Система по п. 1, в которой указанная текучая среда под давлением включает газ.

23. Система по п. 1, в которой указанная текучая среда под давлением включает трехфазную текучую среду.

24. Система по п. 1, в которой указанная текучая среда под давлением находится под давлением 1-150 бар.

25. Система по п. 17, в которой пробочная сборка выполнена с возможностью предотвращения перепуска перемещаемого продукта более чем на 30%.

26. Система по п. 1, в которой пробочная сборка выполнена с возможностью ее извлечения из указанного трубопровода через канал диаметром менее двух дюймов при давлении менее 3 бар.

27. Система по п. 20, которая также включает текучую среду под противодавлением для обеспечения воздействия противодавления на пробочную сборку с ее второго конца.

28. Система по п. 27, в которой текучая среда под противодавлением предназначена для управления скоростью перемещения пробочной сборки вдоль указанного трубопровода.

29. Система по п. 20, в которой обеспечена возможность запуска пробочной сборки из трубы диаметром, составляющим менее 75% от диаметра указанного трубопровода.

30. Система по п. 29, в которой обеспечена возможность запуска пробочной сборки из трубы диаметром, составляющим менее 50% от диаметра указанного трубопровода.

31. Система по п. 30, в которой обеспечена возможность запуска пробочной сборки из трубы диаметром, составляющим менее 75% от диаметра указанного трубопровода.

32. Система по п. 20, в которой обеспечена возможность запуска пробочной сборки из трубы, расположенной под углом более 30° к указанному трубопроводу.

33. Система по п. 32, в которой обеспечена возможность запуска пробочной сборки из трубы, расположенной под углом более 60° к указанному трубопроводу.

34. Система по п. 33, в которой обеспечена возможность запуска пробочной сборки из трубы, расположенной под углом более 80° к указанному трубопроводу.

35. Система по п. 20, в которой обеспечена возможность запуска пробочной сборки из трубы под давлением в диапазоне 2-15 бар.

36. Система по п. 20, в которой обеспечена возможность запуска пробочной сборки из трубы под давлением в диапазоне 2-4 бар.

37. Система по п. 1, в которой пробочная сборка выполнена с возможностью прохождения через препятствия в указанном трубопроводе и возможностью оставаться в рабочем состоянии после этого.

38. Система по п. 37, в которой указанное препятствие выбрано из группы, включающей: бугристую коррозию, зарастание, двустворчатый клапан, клин, гвоздь, винт, препятствующий движению элемент, внутритрубный измерительный инструмент, обжимное кольцо водопроводной трубы, перегородку, затвор и их сочетания.

39. Система по п. 1, в которой пробочная сборка выполнена с возможностью ее введения в указанный трубопровод через пожарный гидрант, люк, вертикальный ввод, боковую трубу, соединительную трубу или ответвительную трубу.