NO336007B1 - Toveis fremdrifts-piggapparat for anvendelse i en rørledning og en fremgangsmåte for å rense rørledningen - Google Patents

Description

Apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse vedrører et apparat for injek-sjon av et rør ned gjennom en rørledning, en brønn eller et åpent borehull. Mer spesielt vedrører den foreliggende oppfinnelse et toveis fremdrifts-piggapparat som er i stand til å injisere kontinuerlig kveilerør ned gjennom et rør i dypt vann for å tilveiebringe ettersyn for røret for å fjerne blokkeringer som parafinvoks, hydrater, borekaks eller fast produksjonsavfall. Det angjeldende rør kan være en del av en vertikal eller horisontal brønn, en rørledning eller en kombinasjon av begge. Mer spesielt tilveiebringer apparatet og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse et toveis fremdriftssystem ved å anvende utskiftbare, regulerbare tilbakeslagsventiler som er dobbeltvirkende i hver retning, idet graden av hydraulisk fremdriftstrykk innstilles og bestemmes forut for arbeidet eller byttes ut på feltet. Det toveis fluidstrømningstrekk ved apparatet tillater at apparatet kan hentes opp fra rørledningen etter at det har fullført sin rensefunksjon ved å eliminere eller redusere enhver hydraulisk eller hydrostatisk kraft mot piggen når den hentes opp fra rørledningen eller brønnen.

Ved boring etter og produksjon av undergrunns olje- og gassforekomster og ved leting etter andre energikilder er det nødvendig å bore enten vertikale, horisontale, krumme eller en kombinasjon av slike, og deretter å innføre et langstrakt rør fra overflaten og dypt inn i røret eller det åpne borehull. Slike borehull kan for eksempel være en del av en brønn, en rørledning, en produksjonsledning eller borestreng, avhengig av omstendighetene. Ganske ofte er det nødvendig å inn-føre et rør, uansett om dette er kontinuerlig eller segmentert inn i røret eller det åpne hull, idet røret har en diameter mindre enn diameteren av borestrengen, produksjonsrøret eller det åpne hull, for å fjerne eller ødelegge blokkeringer som har dannet seg i røret eller det borede hull.

Det er blitt meget nyttig ved rensing eller avblokkering av rørledninger eller horisontale hull å anvende et kontinuerlig rør, referert til som et kveilerør. Røret er vanligvis av injeksjonstypen som er relativt fleksibelt og har en kontinuerlig lengde som kveiles av fra en stor spole ved riggstedet og ned i borehullet. Forskjellige typer av verktøy kan forbindes til enden av kveilerøret for å foreta hvilken som helst oppgave som kreves under overflaten. Kveilerørstrenger kan skjøtes sammen opp til og overstigende femten kilometer på en gang.

Store krefter er ofte nødvendig for å innføre og trekke ut tusenvis av meter eller mer av stålrør inn i eller ut av et rør eller et åpent hull som kan være fylt med hydrokarboner eller andre materialer. De fleste apparater fokuseres på injektorhodet lokalisert hvor det mindre rør injiseres i det større rør. Injektorhodet griper det mindre rør langs dennes lengde og i forbindelse med en motor styres og pres-ses det mindre rør inn i røret via for eksempel en dobbelt motstående gripekjede eller transportørbelte på overflaten av brønnen. Injektorhoder er ganske vanlig innenfor olje- og gassområdet og som finnes for eksempel i US-patenter 3.827.487; 5.309.990; 4.585.061; 5.566.764 og 5.188.174, som alle er innlemmet heri som referanse.

Et vanlig problem som finnes innenfor området med å injisere kveilerør ned gjennom en rørledning er at røret kan bøyes eller vris, det vil si at røret blir skole-formet, nede i brønnen på grunn av de store krefter som skyver mot det og vekten av selve røret. Videre, ettersom røret blir mer horisontalt virker vekten av selve kveilerøret ikke lenger som en kraft som drar røret videre og virker i stedet mot veggen av røret og skaper friksjon. I tillegg virker vekten av røret ikke lenger til å rette ut det snodde rør og vridningen fremmer snoingen i røret. En slik snoing, koplet med friksjon, resulterer i økt kraft mellom kveilerøret og den indre diameter av røret, og dette binder effektivt røret. Som et resultat av disse og andre problemer kan anordninger ifølge den tidligere kjente teknikkens stand ikke effektivt innføre mer enn omtrent 900 til 1.500 meter rør i et hovedsakelig horisontalt rør.

Andre metoder har vært anvendt for å øke den lengde hvorved rør kan injiseres. US-patent 5.704.393 beskriver et apparat som kan monteres i brønnen ved enden av kveilerørstrengen ved en bestembar lokalitet. Apparatet er et ventil-apparat, et produksjonspakningsapparat og et forbindelseselement. Tetninger er anordnet som tillater at kveilerøret, men ikke fluid, kan bevege seg i en sentralt lokalisert boring gjennom produksjonspakningsapparatet. Apparatet er ikke bevegelig mot den ytre rørledning, og har evnen til å begrense eller forhindre fluid-strømning. Når først produksjonspakningen er montert økes ringromstrykket, det vil si trykkforskjellen mellom rørledningen og det indre av kveilerøret, ved å injisere fluid inn i ringromsvolumet. Dette økte trykk avstiver og retter ut kveilerøret og tillater økt injeksjonsstrekning for kveilerør inn i rørledningen.

Videre lærer US-patent 6.260.617, utstedt 17. juli 2001 med tittel "Skate Apparatus for Injecting Tubing Down Pipelines", en anordning som periodevis anbringes langs lengden av kveilerøret og som har et flertall rulleelementer som tillater at kveilerøret opprettholdes i sentrum av røret for å redusere friksjon mellom kveilerøret og rørledningen. Over store avstander på tre eller flere kilometer er imidlertid en slik anordning fremdeles ikke egnet.

Alle de ovennevnte problemer som man møter på innen området med å anvende kveilerør nede i et borehull eller en rørledning kan finnes i det relaterte US-patent 6.315.498 med tittel "Thruster Pig Apparatus for Injecting Tubing Down Pipelines" som er innlemmet heri som referanse. Dette patent lærer en metode og apparat for å innføre og trekke ut kveilerør fra et rør for å unngå bøyning eller snoing av kveilerøret ved store nedhulls avstander. Det tilveiebringes en fremdriftspigg som anvender trykkforskjell over fremdriftspiggen for å generere kraft som trengs som for å injisere røret ned gjennom rørledningen. Piggen inkluderer én eller flere V-pakninger for å hindre fluidstrømning omkring piggen, slik at piggen kan trykksettes ved sin bakre ende for å bevege seg ned gjennom rørledningen. Det er tilveiebrakt en åpning for å tillate at fluider som pumpes ned gjennom senter av rørledningen passerer til forsiden av piggen. Det er videre tilveiebrakt én eller flere ventiler i serie eller i parallell og som forsinker fluidenes passering gjennom piggen til ringrommet bak piggen. Det er et andre sett av tilbakeslagsventiler for å tillate fluider under noen betingelser til å strømme fra ringrommet mellom røret og den indre overflate av piggen til forsiden av piggen. Disse ventiler er grenser for det trykk som kan utøves mot baksiden av piggen, og vil åpne seg til å tillate at fluider kan passere, i første rekke når piggen trekkes ut fra rørledningen. Denne anordning, selv om den er effektiv, kan ikke opereres for å tillate at anordningen fortsetter til samtidig å bevege seg fremover i rørledningen mens hindringer i rør-ledningen ryddes bort. Til forskjell fra den foreliggende oppfinnelse blir også fluidet under trykk injisert gjennom boringen av kveilerøret gjennom en enkelt dyse ved den fremre ende av piggen, noe som begrenser dennes bevegelse og rense-evne i rørledningen. Det er heller ingen foranstaltning i denne anordning for å la stykker av avfall strømme opp til overflaten bak piggen når piggen beveger seg forover for å ødelegge hindringene i rørledningen.

US 6250387 omtaler et brønnverktøy for å fange opp avfall i et borehull, hvor anordningen har to aksialt rettete rør som tillater fluid å strømme gjennom i først den ene retningen og deretter i motsatt retning ved hjelp av et ventilsystem.

I henhold til et aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et toveis fremdrifts-piggapparat for anvendelse i en rørledning, hvor piggen omfatter: en hoveddel med fremre og bakre endedeler og en første hovedboring derigjennom; kjennetegnet ved at et flertall fremdriftsåpninger strekker seg gjennom hoveddelen for å tillate at fluid strømmer gjennom hver av fremdriftsåpningene i en første retning under et første fluidtrykk og i en andre retning under et andre fluidtrykk; og ventilanordning er anordnet inne i hver fremdriftsåpning, hvilken ventilåpning tillater fluidstrømning gjennom fremdriftsåpningene når det respektive første og andre fluidtrykk overskrider en forhåndsbestemt verdi.

I henhold til et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en fremgangsmåte for å rense en rørledning, omfattende de følgende trinn: a. tilveiebringelse av en pigg festet til enden av en lengde av kveilerør i rørledningen; b. fluid injiseres under trykk inn i rørledningen bak piggen for å gi foroverbevegelse av piggen i rørledningen; c. fluidtrykket bak piggen økes ved et forutbestemt punkt slik at fremdriftsåpninger inne i pigghoveddelen åpnes og tillater flere strømmer av fluid å strømme gjennom åpningene og sendes ut gjennom en fremre ende av piggen; d. det utsendte fluid sirkuleres tilbake gjennom pigghoveddelen og opp gjennom kveilerøret til overflaten slik at det resirkulerte fluid medfører alle stykker av avfall som er løsnet fra rørledningen ved hjelp av den utsendte fluidstrøm.

Utførelsene ifølge den foreliggende oppfinnelse løser problemer på området på en enkel og direkte måte. En foretrukket utførelse omfatter et piggapparat som kan hentes opp igjen og som har en vesentlig sylindrisk hoveddel, idet hoveddelen har en sentral strømningsboring derigjennom. Det bakre av hoveddelen vil bli festet til den første ende av en lengde av kveilerør og vil inkludere en sentral fluid-strømningsboring i fluidkommunikasjon med den indre boring av kveilerøret. Fremdriftsåpningene er i like stor avstand fra hverandre inne i hoveddelen, hvor fremdriftsåpningene tillater at fluidstrømning kan injiseres med et forutbestemt trykk gjennom dem slik at fluidet utsendes på den fremre ende av piggen for å danne en høytrykks sprut av fluid eller lignende materiale for å bryte opp blokkeringer som for eksempel parafinvoks eller lignende i rørledningen. Det avfall som dannes fra oppbrytingen av parafinvoks eller lignende vil bli ført gjennom den sentrale boring tilbake i kveilerøret for å bli lagret i en tank eller lignende på overflaten. Det er videre inkludert et flertall fleksible skåler, som er anbrakt i avstand fra hverandre langs den ytre vegg av pigghoveddelen, og hver med en diameter lik den indre diameter av rørledningen, idet hver skål er festet til en indre metallring som er glidbart i inngrep omkring hoveddelen av piggen, hvor de fleksible skåler strekker seg i en avstand ut fra hoveddelen av piggen og hvis ender går til kontakt med veggen av rørledningen slik at det tilveiebringes en kontinuerlig fluidtetning mellom veggen av rørledningen og endene av flertallet av fleksible skåler. For bruk av hver skål er det tilveiebrakt en sammentrykkbar sikkerhetsring slik at hvis piggen skulle møte trykk til det punkt som kunne resultere i brudd på rørledningen vil de sammentrykkbare elementer komprimeres slik at fluid tillates å strømme forbi antallet av fleksible skåler og redusere trykket i rørledningen. Videre er det innenfor antallet av seks strømningsboringer omkring den indre strømningsboring anordnet et system for å regulere den kraft som tillates å passere gjennom flertallet av boringer i den ene eller den andre retning ved å tilveiebringe et første og andre fjærelement inne i boringene, idet hvert av fjærelementene har en forutbestemt sammentrykningskraft for å tillate at fjæren sammentrykkes og påvirker fluid-strømning gjennom boringen og sammentrykkes. Det kan videre være anordnet en anordning på den bakre del av piggen for å tillate at et oppfiskingsverktøy kan festes på piggen for å fjerne piggen fra rørledningen i tilfellet av at piggen blir sittende fast i rørledningen. Når dette gjøres får fluidstrømning på nytt strømme i den motsatte retning i fremdriftsåpningen slik at piggen tillates å bli fjernet fra rørled-ningen under bruk. Denne forbedrede fremdriftspigg har mange fordeler som er forbedringer i forhold til fremdriftspiggen omhandlet i US-patent 6.315.498 som det tidligere er vist til.

En utførelse ifølge den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et toveis fremdrifts-piggapparat som er i stand til å feste seg til et kontinuerlig kveilerør og trekke kveilerøret en strekning ned i en brønn, en rørledning eller et borehull over en strekning på 16.000 meter eller mer;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et sikkerhets sammenfallingssystem omfattende et UMHW-armatur understøttelsessystem for hver skål konstruert til å trykke sammen og tillate at skålene faller sammen når for stort trykk utøves, idet dette kan bestemmes på forhånd for å forhindre ethvert overtrykk i ringrommet;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et toveis fremdriftssystem omfattende utbyttbare, regulerbare tilbakeslagsventiler som er dobbeltvirkende i hver retning, idet mengden av hydraulisk fremdriftstrykk innstilles og bestemmes på forhånd før arbeidet eller endres på feltet;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et flertall dobbeltvirkende tilbakeslagsventiler i "coiltac" fremdriftspiggen som vil tillate å presse kveilerør ned gjennom en rørledning, et borehull eller en brønn i streknin-ger på mer enn 16.000 meter mens det foretas utvasking foran fremdriftspiggen mens den beveger seg fremover og bak denne når fremdriftspiggen trekkes ut av rørledningen, brønnen eller borehullet;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et dobbeltvirkende tilbakeslagsventilsystem inne i fremdriftspiggen og som vil tillate å sprøyte kjemikalier foran fremdriftspiggen langsetter kveilerøret eller under retur tilbake gjennom fremdriftspiggen opp gjennom ringromssiden, noe som er mer økonomisk og hurtigere enn å pumpe kjemikalier ned gjennom ringromssiden.

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe en fremdriftspigg som tillater innstilling av returstrømnings tilbakeslagsventilen i fremdriftspiggen til en forhåndsinnstilt hydraulisk fremdriftspiggkraft som vil hjelpe til med å trykke kveilerøret eller røret tilbake langs rørledningen slik at det meste av nokke- eller kileanleggs friksjonskraften tilbake gjennom en radius elimineres;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan eliminere ikke bare vri-knekkingen av kveilerøret eller røret når det drives frem gjennom rørledningen, men også å hindre svikt av kveilerøret eller ledningen ettersom fremdriftstrykket er innstilt sikkert før arbeidet som bruker den mekaniske intelligens av tilbakeslags-ventilinnstillingen;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe en fremdriftspigg som ikke har noen metalldeler som kan brytes av eller gå tapt i brønnen eller rørledningen;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe en fremdriftspigg som kan helt utfoldes og ombygges på feltet, hvor da alle dobbeltvirkende tilbakeslagsventiler og sammenfallingssystemer blir utbyttet, ombygget eller innstilt på nytt på feltet;

Utførelser ifølge foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe tre eller flere fleksible skåler som kan tilsettes til systemet for å sikre mindre slitasje for lange avstander ned langs rørledningen eller brønnen;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe en ny fremdriftspigg som kan inkludere en indre innbygget profil for frigivelse fra piggen og hente den opp fra ledningen;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et nytt fremdrifts piggsystem som kan være så kort som 30,5 cm og som fremdeles vil opprettholde fremdriftskraft for å drive kveilerøret eller røret i en avstand opp til mer enn 16.000 meter, mens systemet tillates å virke gjennom en kort bøyningsradius som inkluderer, men ikke er begrenset til en 5D radius;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et system som kan anvende skåler eller koniske eller toveis fremdriftspigger;

Utførelser ifølge for den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe de spesi-alstøpte skåler konstruert for fremdriftspiggen som kan utfoldes til å virke for et flertall rørstørrelser, for eksempel 15,24 cm, 20,32 cm, 25,4 cm og 30,48 cm og andre størrelser;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe en fremdriftspigg som kan generere hydrauliske krefter store nok til å drive kveilerøret eller røret ned langs en brønn over en større avstand enn 16.000 meter etter be-hov og som kan anvendes med eller uten glidere;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et toveis fremdrifts-piggapparat som vil tillate fluidstrømning gjennom piggen samtidig i to retninger, for å tillate at piggen beveger seg forover inne i rørledningen eller når den skal hentes opp fra rørledningen i det aktuelle tilfellet.

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et fremdrifts-piggapparat med et kompresjons-sikkerhetsfrigivelsessystem for å tillate at trykk-oppbygging inne i rørledningen samtrykker en del av piggen og for å frigi trykket inne i rørledningen;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et fremdrifts-piggapparat med et flertall ytre strømningskanalerfor å tillate at fluidstrømning passerer under trykk ut av den fremre del av piggen og som har en sentral strøm-ningsboring for å tillate at fluidstrømmen returnerer bakover gjennom piggen inn i et kveilerør som lagres i en tank på overflaten;

Utførelser ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilveiebringe et fremdrifts-piggapparat festet til enden av et kveilerør og som ved hjelp av en metode for å skyve piggen gjennom rørledningen via trykk ved den bakre del av piggen som tillater at piggen bærer kveilerøret langs rørledningen i avstander som er større enn 16.000 meter, men hvor bøyning eller snoing i kveilerøret elimineres under bruk.

For en bedre forståelse av arten, formålene og fordelene ved den foreliggende oppfinnelse skal det vises til den følgende detaljerte beskrivelse som leses i forbindelse med de vedføyde tegninger, hvori tilsvarende henvisningstall angir like elementer og hvori: Figur 1 illustrerer et oversiktsriss med deler bortkuttet av fremdrifts-piggapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse ved enden av et kveilerør inne i en rørledning; Figur 2 illustrerer en tverrsnittstegning med deler bortkuttet av den foretrukne utførelsesform av fremdrifts-piggapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse festet til enden av et kveilerør; Figur 3 illustrerer en ytterligere del-tverrsnittstegning av apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse og viser den sentrale indre boring gjennom apparatet; Figur 4 og 5 illustrerer henholdsvis fremside- og baksideriss av den foretrukne utførelsesform av fremdrifts-piggapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse; Figur 6 illustrerer et perspektivriss med komponentene rykket fra hverandre og som inneholdes i én av flertallet av ytre boringer inne i fremdrifts-piggapparatet; Figurene 7A til 7C illustrerer fluidstrømningen gjennom én av de ytre boringer på fremdrifts pigghoveddelen i avhengighet av trykket inne i boringen; Figur 8 illustrerer et riss av fremdrifts-piggapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse under bruk av apparatet mens apparatet beveger seg gjennom rørled-ningen for å rense ut avfall som har avsatt seg inne i rørledningen; Figur 9 illustrerer en tverrsnittstegning av den foretrukne utførelsesform av apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse under opphenting fra rørledningen hvor fluidstrømning er reversert gjennom piggen for å oppnå dette; Figur 10 illustrerer en tverrsnittstegning av piggapparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse som innføres med et fiskeverktøy eller lignende; Figur 11 illustrerer et ytterligere riss av fremdrifts-piggapparatet etter at fiskeverktøyet er blitt låst inn i fremdrifts-piggapparatet for opphenting fra rør-ledningen; og Figur 12 illustrerer en instruksjonsmodell av hele systemet og som anvendes ved gjennomføring av metoden for å føre piggen inn i rørledningen og hente den opp igjen fra rørledningen under bruk. Figurene 1-12 illustrerer den foretrukne utførelsesform av apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse og fremgangsmåten som anvender dette apparatet. Som illustrert i samlerisset med deler kuttet bort i figur 1, illustreres der fremdrifts-piggapparatet 10, i det følgende referert til som apparatet 10, som er posisjonert inne i en rørledning 12, og som normalt er en segmentert rørledning eller forings-rør som har blitt boret enten vertikalt, horisontalt eller en kombinasjon av disse to, over en stor avstand opp til 15 eller 18 kilometer eller mer, for å produsere hydrokarboner gjennom boringen 14 av rørledningen opp til overflaten, i retning av pilen 16. Rørledningen inkluderer, som illustrert, en kontinuerlig sirkulær vegg-del 19 og har som tidligere angitt, en boring 14 derigjennom. Som det ses i figur 1 er piggapparatet 10 festet ved enden av en lengde av kveilerør 22 som vanlig fore-finnes innenfor olje- og gassindustrien. Kveilerøret 22, er som vel kjent på området en kontinuerlig lengde av noe fleksibelt slangerør som spoles av fra en spole på rigg-gulvet og kveilerøret tillates kontinuerlig avspoling å føres ned i rørlednin-gen for forskjellige anvendelser. Selv om den foretrukne nedhulls manøvrerings-måte for piggapparatet 10 er ved bruk av kveilerøret 22, kan andre typer av rør-strenger anvendes ved metoden beskrevet heri.

Som det ses i figur 1 og også i risset i figur 2 er kveilerøret 22 først festet til en hydraulisk frigivelsesmekanisme 18, som er vanlig kjent på dette området, og tjener til å la piggapparatet 10 bli frigitt fra kveilerøret i det tilfelle at piggen blir sittende fast nede i rørledningen 12. Den hydrauliske frigivelsesmekanisme 18 er festet til en første kneleddforbindelse 20, som i sin tur er festet til en andre kneleddforbindelse 20, idet kneleddforbindelsene 20 fungerer til å tillate at piggen ved enden av kveilerøret 22 danner en kritisk bøy i rørledningen. Den andre kneleddforbindelse 20 vil være gjengbart festet til piggapparatet 10 gjennom et gjenget element 23 som det ses i figur 2.

Viktigheten av å anvende kneleddforbindelsene 20 i konstruksjonen mellom kveilerøret 22 og piggapparatet 10 forklares best ved henvisning til figur 12. I figur 12, hvor hele systemet er illustrert som instruksjonsmodell, gjør rørlednin-gen 12 en 90-graders bøy ved punkt 15, som er kjent innen rørledningsarbeid som en 5D (diameter) bøy. For at piggapparatet 10 ved enden av kveilerøret 22 skal danne denne bøy er de to kneleddforbindelser 20 nødvendige slik at piggapparatet 10 lettes i sin bevegelse omkring 5D bøyen, for å fortsette ned gjennom den horisontale vertikale rørledning 12. Selv om piggen i denne utførelsesform man-øvrerer omkring en 5D bøy er det forutsett at det forekommer andre dimensjoner av slike bøyninger og som kan styres rundt bøyningen avhengig av rørledningens størrelse.

Det vises nå til figurene 2-5 som illustrerer piggapparatet 10 som illustrert i detalj. Idet det først nå vises til figur 2 inkluderer apparatet 10 en hovedsakelig sylindrisk hoveddel 32 med en første sentral strømningsboring 34 derigjennom fra en fremre ende 36 av apparatet til den bakre ende 38 av apparatet. Som illustrert passerer strømningsboringen 34 kontinuerlig som en kontinuerlig strømningsbor-ing gjennom kneleddforbindelsene 20, den hydrauliske frigivelsesmekanisme 18, og inn i boringen 35 av kveilerøret 22 opp til rigg-gulvet. Funksjonen av boringen skal ytterligere forklares. Ved den fremre ende 36 av apparatet 10 er det anordnet et neseelement 29 som er gjengbart festet til apparatet 10 ved hjelp av en gjenget del 31, og som har et flertall armer 33 som er skilt fra hverandre og avsluttes i endedelen 37 og som definerer et flertall av fluidstrømningsrom 39 mellom arm-ene 33, for å tillate strømning gjennom strømningsrommene 39 inn i strømnings-boringen 34 av grunner som skal forklares ytterligere.

Som det ses klart i figurene 2 og 3 omfatter piggapparatet 10 ytterligere et flertall fleksible skåler 24 i avstand fra hverandre. Skålene 24 vil være konstruert av et bestandig, fleksibelt materiale, som for eksempel polyuretan eller et lignende materiale. Hver skål 24 har sirkulært tverrsnitt og inkluderer en sirkulær hoveddel 25 festet til et indre metallringelement 26, som er festet omkring den ytre vegg av pigghoveddelen 32. Hver skål 24 inkluderer videre en flensdel 27 som strekker seg utover fra hoveddelen 25 av hver skål 24, og som danner kontakt langs den indre overflate 13 av rørledningen 12, slik at det dannes kontaktinngrep med overflaten 13 når piggen beveger seg i rørledningen 12 undertrykk, idet ikke noe fluid får passere derimellom.

Som illustrert i fremre og bakre riss i figurene 2 til 5 er det videre et flertall av ytre strømningsboringer (fremdriftsåpninger) 40, idet hver av strømningsboring-ene 40, som sett i figurene, strekker seg fra frontenden 36 av apparatet til den bakre ende 38 av apparatet 10. Som illustrert avgrenser hver av strømningsbor-ingene 40 et system som tillater at fluid under trykk kan strømme i den ene eller andre retning inne i strømningsboringene 40, som det skal forklares videre. Systemet i hver strømningsboring 40 omfatter en første foroverrettet trykkfjær 42, en bakre bakoverrettet trykkfjær 44, hvor den bakre fjær 44 holdes på plass via en mutter 46, som illustrert i figur 5, og den fremre fjær 42 holdt på plass via dyseelementer (fremdriftsdyser) 48, 49 i gjengbart inngrep inne i boringen 40 av apparatet.

Som videre illustrert i detaljriss er det mellom fjærene 42, 44 posisjonert et bevegelig stempelelement 50 som kan festes inne i en krage 52, idet tetningsdelen 52 har et par O-ringer 54 for å tillate eller blokkere fluidstrømning derigjennom avhengig av trykket i systemet. Virkemåten for hver av disse strømningsbor-inger 40 som rommer elementene som drøftet i det foregående vil bli behandlet mer fullstendig i det følgende med henvisningen til figurene 8 og 9 heri.

Før forklaring av piggapparatet 10 under drift vises det nå til figurene 6 og figurene 7A til 7C, som forklarer detaljert virkemåten for komponentene inne i hver av de ytre boringer 40 av piggapparatet 10. Som det ses i figur 6 i snitt perspektivriss, som tidligere sett i forbindelse med figur 5, er der et total av seks boringer 40 inne i hoveddelen av piggen 10, idet tre av dysene 48 har en enkelt boring 51 derigjennom for å rette fluidstrømning direkte forover fra piggapparatet 10 og idet hver av de tre andre dyseelementer 49 har et flertall av tre boringer 51 derigjennom slik at det bevirkes en sprut utover fra dysene som gjør kontakt med veggen av for-ingsrøret som sett i figurene 6 og 8. Dyseelementene 48 og 49 ville bli anordnet vekselvis inne i hoveddelen 32 av piggen 10 og ville bli brakt til gjenget inngrep via et spindelelement 53 som er gjenget inn i den fremre gjengede åpning 55 av boringen som det ses i figur 6.

I operering av fluid trykksystemet vises det til figur 7. Som vist i figur 7A er trykkfjærelementene 42 og 44 på plass i boringen 40, og stempelelementet 50 er i inngrep inne i tetningsdelen 52 og tettet på plass mot O-ringene 54 slik at ingen fluidstrømning tillates med mindre de utsettes for en forutbestemt styrke av fluid kraft. Det vises nå til figur 7B hvor den bakre fjær 44 har vært underkastet fluidkraft for å la fjæren 42 bli sammentrykket. Det er forutsett at den foretrukne kraft ville være 204 kg (2002 newton) kraft, selv om mengden av kraft kan økes eller minskes avhengig av situasjonen. Når den forutbestemte kraft er blitt utøvet vil den fremre fjær 42 bli sammentrykket, og stempelet 50 vil bli frigjort fra O-ringene 54 slik at fluidet får strømme i rommet 40 og passere forbi tetningen mellom O-ringene 54 i retningen av pilen 110, og ut av den fremre del av hver av dysene 48, 49 som illustrert. Dette ville være den type av strømning som ville fore-komme når operasjonen av piggen 10 skal drøftes med henvisning til figur 8.

Figur 7C illustrerer fluidstrømningen gjennom boringen 40 i den motsatte retning i forhold til figur 7B, i operasjonen av piggen 10 som vil bli drøftet i forbindelse med figur 9. Som det ses i figur 7C ville den hovedfluidstrømmen strømme forover gjennom den indre boring 34 i piggen 10 og ville returnere via flertallet av ytre boringer 40. Når dette skjer ville fluidstrømning som sett i retningen av pilen 112 i figur 7C, trykkfjæren 42 sammen med fluidstrømningen, komprimere den bakre trykkfjær 44 slik at stempelelementet 50 frigjøres fra tettende inngrep med O-ringene 54 og ville derved la fluidstrømmen 112 strømme gjennom hele boringen 40 i retningen av pilen 12 og bli returnert i strømningsboringen 14 av rørledningen 12. Det er forutsett at den foretrukne kraft ville være omtrent 68 kg (667 newton) kraft på trykkfjæren for å sammentrykke den bakre trykkfjær 44, selv om mengden av kraft kan økes eller minskes avhengig av situasjonen. Det er gjennom denne kombinasjon av fluidstrømning gjennom de forutbestemte trykkfjærer som vil bestemme den mengde trykk som er nødvendig for å tillate strøm-ningen til å gå i den ene eller den andre retning i aktuelle tilfellet.

Det vises til figurene 8 og 9 for en forståelse av operasjonen av apparatet når det er på plass inne i rørledningen 12 som sett i figur 1. Idet det først vises til figur 8 er piggapparatet 10 posisjonert inne i den indre boring 14 i rørledningen 12, idet antallet av skålelementer 24, foretrukket tre i antall har deres ytre flensede skåldel 27 til kontakt med den indre overflate 15 av rørledningen 12, over hele den kontinuerlige overflate av veggen 15, slik at fluidstrømning mellom piggen 10 og den indre overflate 15 av rørledningen 12 blokkeres.

Som illustrert i figur 8 ville apparatet 10 igjen bli posisjonert som angitt tidligere på enden av kveilerøret 22, og fluidtrykk, ved et forutbestemt trykk ville bli inji sert inn i rørledningen mellom piggen 10, og det trykksatte fluid ville skyve piggen fremover i rørledningen 12, hvor piggen 10 drar kveilerøret 22 av sted mens den beveger seg forover. I det spesielle riss i figur 8 har piggen 10 støtt avfall 70, som for eksempel parafinvoks, hydrater, borekaks eller annet fast avfall eller lignende materiale, som befinner seg i det indre av rørledningen og behøver å bli fjernet. For operasjonsformål blir piggen ved enden av kveilerøret 22 underkastet en fluidkraft i retningen av pilene 75 ved sin bakre ende slik at fluidkraften av fluidet fra rigg-gulvet inne i den indre boring 14 av rørledningen 12 skyver piggen av sted og piggen drar faktisk kveilerøret av sted når den beveger seg fremover. Som illustrert, når piggen støter på en hindring 70, vil trykket bak piggen 10 bli økt til en grad på omtrent 31,6 kg/cm<2>(3.100 kilopascal). Ved dette punkt vil trykket være tilstrekkelig til å bringe de seks boringer 40 i operasjon, på den måte som er beskrevet i figur 7A, og et fluid ville strømme ut av de seks dyser 48, 49 og rette en fluidsprut under trykk mot rørledningsveggen 13 og avfallet 70 under oppbryting av avfallet til små stykker 71 i sin bane. Avfallet ville bæres av fluidstrømmen i retningen av pilene 77 gjennom åpningene 39 i neseelementet 29 av piggen 10 og bli kanalisert bakover gjennom piggen inne senterboringen 34 for til slutt å bevege seg gjennom boringen 35 i kveilerøret 22 opp til overflaten i retning av pilen 90. På denne måte tvinges piggen 22 av sted ved hjelp av kraften bakfra av fluid under trykk og bryter opp avfall når piggen støter på dette.

Idet det nå vises til figur 9 er piggapparatet 10 på nytt inne i boringen 14 i rørledningen 12. I dette spesielle riss, etter at piggen har fullført sitt arbeid som beskrevet i figur 8, blir piggen faktisk hentet opp igjen fra rørledningen i retning av pilene 100 som det ses i figur 9. Dette bevirkes ved å la fluidstrømningen inne i boringen 35 i kveilerøret 22 til å strømme i retning av pilen 102 og til slutt gjennom den sentrale boring 34 i piggen 10. Fluidet ville strømme ut av åpningene 39 i neseelementet 29 og ville så returnere som fluidstrømning gjennom åpningene i dysene 48, 49 gjennom hver av de ytre boringer 40 i retningen av pilen 104 og inn i boringen 14 omkring piggapparatet 10 og oppover gjennom rørledningen/forings-røret. Dette er motsatt fluidstrømningen som foregikk i figur 8 hvor fluidstrømning-en er gjennom rørledningen/foringsrøret og retur skjer opp gjennom det indre av kveilerøret 22. I figur 9 er den foroverrettede fluidstrøm gjennom boringen 34 av piggen 10 og retur skjer gjennom flertallet av ytre boringer og inn i fluidstrømnings- boringen 14 i rørledningen/foringsrøret og fluidet returneres derfor gjennom rør-ledningen/foringsrøret hvorigjennom kveilerøret 22 passerer.

Ett av trekkene ved apparatet 10 som ennå må drøftes er det forhold at ofte kan piggapparatet møte trykk inne i rørledningen som i det verste tilfelle ville bevirke skade på rørledningen eller endog bryte i stykker denne. Heller enn at dette forekommer vises det til piggapparatet hvor hver av skålelementene 24 holdes på plass med en sammentrykkbar sikkerhetsring 28 som spesielt ses i figurene 8 og 9. Hvis trykket oppbygges inne i rørledningen ville de sammentrykkbare ringer 28 trykkes sammen og derfor la flertallet av ringer 60 tillate fluidstrømning til å flyte forbi skålene 24 og derfor ikke danne en tetning som ville bevirke et brudd på rør-ledningen.

Et ytterligere trekk ved apparatet er det forhold at hver av skålene 24 som er festet omkring piggens hoveddel er festet til en indre metallring 26 som det ses i figurene. Denne metallring 26 har forskjellige bredder, avhengig av størrelsen av den rørledning som piggen må passe inn i. For derfor å opprettholde hver av skålene 24 med en konstant fleksibel tilstand må ringen 26 passe på pigghoveddeler med forskjellig diameter for å passe inne i rørledninger med bestemt diameter. Metallringene 26 har derfor forskjellige tykkelser mellom den fleksible skål 24 og pigghoveddelen for å tilpasses mindre eller større rom inne i rørledningen.

Det vises nå til figurene 10 og 11 hvor det vises et riss av piggapparatet 10 for eksempel innsatt inne i rørledningen 12 i et tenkt tilfelle. For å hente opp apparatet 10 ville man først aktivere den hydrauliske frigivelsesmekanisme 18 fra rigg-gulvet, på en måte som er kjent på dette området, slik at piggen 10 frigis fra kveile-røret 22. Som det ses i figur 10 ville operatøren så sende et fiskeverktøy 120 til nedhullsenden av kveilerøret 22. Fiskeverktøyet 120 ville inkludere en gripe-ende 122 som ville kunne innføres i boringen 34 av piggen og ville bli låst på plass inne i boringen 34 av piggen 10 inne i rørledningen 12 som det ses i figur 11. Når dette er oppnådd ville kveilerøret 22 eller lignende bli spolt tilbake i retning av pilen 130 som det ses i figur 11 og piggen 10 ville bli hentet opp igjen. Også her, hvis det var fluid eller lignende som ville bli møtt kunne fluidstrømmen flyte i den retningen som ble beskrevet tidligere i forbindelse med figur 9 mens piggen ble hentet opp fra rørledningen.

Fremdrifts-piggapparatet 10 ifølge den foreliggende oppfinnelse, som beskrevet i denne fremstilling, ville sammen med dets ytterligere utførelsesformer bli anvendt i en rørledning, som for eksempel normalt ville inneholde en 5D radius, eller annen størrelsesradius. Piggapparatet 10 ville bli festet til en kontinuerlig lengde av kveilerøret 22 inklusive minst én hydraulisk frigivelsesmekanisme og et par kule- eller kneleddforbindelser 20 slik at piggen var i stand til å krummes omkring 5D radien i rørledningen.

Piggen ville være utstyrt med trykkfjærer 42, 44 i de seks strømningskamre, idet fjærene foretrukket var innstilt ved 204 kg/cm<2>(3.100 kilopascal) og revers-fremdriftsfjærer 44 innstilt med 68 kg/cm<2>(1.034 kilopascal) selv om innstillingene kan variere avhengig av det fluidstrømningstrykk som trengs. Foretrukket vil tre av strømningsboringene 40 ha en 6 mm dyse 48 som peker rett nedover, parallelt til rørledningen, og tre vekselvise strømningsboringer 40 med tre mm dyser 49, hver anordnet i vinkel for å dekke hele omkretsen av rørledningen med maskevirkning fremover. Størrelsen og antallet av strømningsdyser 48, 49 assosiert med piggen kan måtte endres avhengig av forholdene ved det arbeidet som skal foretas.

Etter at piggen 10 er festet til kveilerøret 22 tilføres fluidtrykk på baksiden av piggen og flertallet av skåler 24, hvis ytre ender er i kontakt med rørledningens vegg, vil tillate at det trykksatte fluid skyver piggen forover inne i rørledningen. Så lenge som fluidtrykket forble under 204 kg/cm<2>(3.100 kilopascal) ville trykkfjærene inne i strømningsboringen ikke bli aktivert. Som tidligere angitt ville de to kule-eller kneleddforbindelser tillate at piggen krummes omkring 5D avsnittet 15, som det ses i figur 12, og fluidtrykket ville så fortsette å skyve piggen fremover. Når piggen ville møte en hindring, som for eksempel parafinvoks, ville trykket økes slik at trykkfjærene ville bli sammentrykket og fluidet ville strømme gjennom strøm-ningspassasjene og komme ut gjennom de seks sett av dyser slik at det skapes en fluidstrømning under trykk rettet omkring hindringen, for å oppløse eller bryte opp denne. Fluidet inneholdende det oppbrutte materialet ville returnere gjennom den indre strømningsboring 34 i piggen 10 og bakover inn i kveilerøret 22 og opp til overflaten for å bli oppsamlet i en oppsamlingstank eller lignende.

Denne prosess ville bli fortsatt inntil piggen hadde beveget seg ned gjennom hele rørledningen mens den trakk kveilerøret med seg. På grunn av den enestående kombinasjon ville piggen være i stand til å bevege seg over 15 eller 18 kilometer eller mer for å fullføre sin oppgave. Når oppgaven er fullført dras piggen igjen opp til overflaten ved å spole inn kveilerøret. Fluidstrømning ville da bli reversert i strømningsboringene slik at fluid ville bli pumpet ned gjennom kveile-røret gjennom boringen 34 og ut av den fremre ende av piggen 10. Etter oppnå-else av et trykk på minst 68 kg/cm<2>(1.034 kilopascal) foran piggen ville trykkfjærene bli aktivert til å tillate fluid å strømme bakover inn i strømningsåpningene og inn i den del av rørledningen som ligger bak piggen 10 for å bli oppsamlet ved overflaten.

Idet tilfelle at piggen ville bli sittende fast nede i hullet ville den hydrauliske frigivelsesanordning 18 bli aktivert, som det gjøres på dette området, slik at kveile-røret frigis fra piggen og hentes opp igjen. Deretter ville et fiskeverktøy bli senket ned i hullet for å gå til kontakt med piggen og hente den opp fra sin fastsittende posisjon.

De enestående trekk som beskrevet inkluderer også det forhold at piggen kan modifiseres ved riggsetet alt etter behovet. For eksempel kan trykkfjærene ha forskjellige styrker avhengig av nedhullstrykket. Skålene kan også ha forskjellige størrelser avhengig av rørledningens diameter. Alle modifikasjoner er forutsett foretatt ved riggsetet for å lette utførelse av fremgangsmåten.

For å gjennomføre fremgangsmåten som beskrevet i det foregående med anvendelse av piggapparatet 10 vises det til figur 12 som illustrerer rørlednin-gen 12, hvor det ses en spole 150 for kveilerør 22 og kveilerøret 22 innført i rør-ledningen 12. Piggen 10 er posisjonert ved enden av kveilerøret 22. Som illustrert er det inkludert en pumpe 152 som vil pumpe fluidet gjennom ledningen 153 og inn i hodet 154 av rørledningen etter at piggen 10 er på plass i rørledningen. Fluidet ville så bli pumpet via pumpen 152 under et forutbestemt trykk som ville bevege piggen nedover i rørledningen i retning av pilen 160. Fluidet returneres når piggen beveger seg nedover på den måte som ses i figur 8; det vil si fluidet ville bli returnert gjennom boringen 35 i kveilerøret 22 gjennom ledningen 155 og inn i en lagringstank 157. Likeledes ville ethvert overskudd fluid også bli returnert via ledningen 159 inn i tanken 157 hvor den på nytt ville bli pumpet ved hjelp av pumpen 152 for å bevege piggen forover. Det ses også en energipakke 170 som overvåkes av et instrumentbord 172 hvor en arbeider ville overvåke alle funksjon-ene av systemet.

Det følgende er en liste av egnede deler og materialer for de forskjellige elementer av den foretrukne utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse.

De foregående utførelsesformer er bare vist som eksempel idet rammen for den foreliggende oppfinnelse bare skal begrenses av de etterfølgende patentkrav.

Claims (19)

1. Toveis fremdrifts-piggapparat for anvendelse i en rørledning (12), hvor piggen omfatter: en hoveddel (32) med fremre og bakre endedeler (37, 38) og en første hovedboring (34) derigjennom; karakterisert vedat et flertall fremdriftsåpninger (40) strekker seg gjennom hoveddelen (32) for å tillate at fluid strømmer gjennom hver av fremdriftsåpningene (40) i en første retning (110) under et første fluidtrykk og i en andre retning (112) under et andre fluidtrykk; og ventilanordning (50, 51, 52) er anordnet inne i hver fremdriftsåpning (40), hvilken ventilåpning (50, 51, 52) tillater fluidstrømning gjennom fremdriftsåpningene (40) når det respektive første og andre fluidtrykk overskrider en forhåndsbestemt verdi.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat ventilanordningene (50, 51, 52) inne i hver fremdriftsåpning (40) ytterligere omfatter en første trykkfjær (42) og en andre revers trykkfjær (44) for å kontrollere strømningen gjennom åpningene (40).

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert vedat sammentrykningen av den første trykkfjær (42) tillater en første fluidstrømning gjennom flertallet av fremdriftsåpninger (40) fra det bakre av piggen for å kontakte materialet (70) som ligger foran piggen når denne beveges langs rørledningen under trykk.

4. Apparat ifølge krav 2, karakterisert vedat sammentrykningen av revers trykkfjæren (44) tillater fluidstrømning gjennom fremdriftsåpningene (40) fra forsiden av piggen og som returnerer til det bakre av piggen ved et fluidtrykk som overskrider den for-håndsbestemte verdi.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat apparatet er festet til enden av et kveilerør (22).

6. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat det er festet til minst én kneleddforbindelse (20) og en hydraulisk frigivelsesmekanisme (18).

7. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat flertallet av fremdriftsåpninger (40) gir en trykksatt fluidstrøm gjennom fremdriftsdysene (48, 49), idet tre dyser (48) sender ut fluid foran piggen og tre av dysene (49) sender fluid i en retning mot veggen (113) av rørledningen (12) inntil piggen.

8. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat minst tre fleksible skåler (24) er i lik avstand fra hverandre langs den ytre vegg av pigghoveddelen (32) og som kontakter en indre vegg (13) av rørledningen (12).

9. Apparat ifølge krav 1, karakterisert vedat sammentrykkbare ringer (28) er anbrakt mellom hver av de tilstøtende skålene (24) som vil sammentrykkes under et overskudds-trykk inne i rørledningen (12) for å redusere trykkoppbyggingen.

10. Apparat ifølge krav 8, karakterisert vedat apparatet er opererbart for å fremskaffe en første fluidstrømning gjennom flertallet av fremdriftsåpninger (40) fra baksiden av piggen for å kontakte materialet foran piggen når piggen beveges langs rørledningen (2) under trykk, og en andre fluidstrøm fra forsiden av piggen og som returnerer til baksiden av piggen gjennom den første hovedboring (34), idet fluidet medfører avfall (71) som har vært i kontakt med den første fluidstrømning.

11. Apparat ifølge krav 10, karakterisert vedat hoveddelen (32) er festet til et par kneleddforbindelser (20) for å tillate at piggen kan styres gjennom krumninger i rørledningen (12).

12. Apparat ifølge krav 10, karakterisert vedat apparatet er festet til en hydraulisk frigivelsesmekanisme (18) for å tillate frigivelse av hoveddelen (32) fra kveilerøret (22).

13. Apparat ifølge krav 1 eller 10, karakterisert vedat det er anordnet minst seks fremdriftsåpninger (40) i hoveddelen (32).

14. Apparat ifølge krav 2, karakterisert vedat den første trykkfjær (42) er sammentrykkbar ved 3.100 kilopascal trykk for å tillate fluidstrømning i den første retning.

15. Apparat ifølge krav 13, karakterisert vedat revers trykkfjæren (44) er sammentrykkbar ved 1.034 kilopascal trykk for å tillate fluidstrømning i den andre retning.

16. Fremgangsmåte for å rense en rørledning (12) omfattende de følgende trinn: a. tilveiebringelse av et pigg (10) festet til enden av en lengde av kveilerør (22) i rørledningen (12); b. fluid injiseres under trykk inn i rørledningen (12) bak piggen (10) for å gi foroverbevegelse av piggen (10) i rørledningen (12); c. fluidtrykket bak piggen (10) økes ved et forutbestemt punkt slik at fremdriftsåpninger (40) inne i pigghoveddelen (32) åpnes og tillater flere strømmer av fluid å strømme gjennom åpningene (40) og sendes ut gjennom en fremre ende av piggen (10); d. det utsendte fluid sirkuleres tilbake gjennom pigghoveddelen (32) og opp gjennom kveilerøret (22) til overflaten slik at det resirkulerte fluid medfører alle stykker av avfall (71) som er løsnet fra rørledningen (12) ved hjelp av den utsendte fluidstrøm.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat piggen (10) gjenvinnes fra nede i rørledningen (12) ved å sende fluid under trykk ned gjennom boringen i kveilerøret (22) og under et forutbestemt trykk å åpne fremdriftsåpningene (40) i den motsatte retning slik at fluid som strømmer gjennom kveilerørboringen (22) returneres til punktet bak piggen gjennom fremdriftsåpningene (40).

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert vedat fremdriftsåpningene (40) åpnes av fluidtrykk som virker på en trykkfjær (42) ved en kraft på 3.100 kilopascal.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert vedat fremdriftsåpningene (40) åpnes i den motsatte retning av fluidkraft som virker på andre revers trykkfjærer (44) ved en kraft på 1.034 pascal.