RU2773700C1 - In-line intelligent pig for gas pipelines - Google Patents
In-line intelligent pig for gas pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773700C1 RU2773700C1 RU2021127341A RU2021127341A RU2773700C1 RU 2773700 C1 RU2773700 C1 RU 2773700C1 RU 2021127341 A RU2021127341 A RU 2021127341A RU 2021127341 A RU2021127341 A RU 2021127341A RU 2773700 C1 RU2773700 C1 RU 2773700C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- projectile
- bypass channel
- speed control
- pig
- wedge
- Prior art date
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к приборам и аппаратам для внутритрубной диагностики газопроводов низкого давления, предназначенных для перекачки попутного нефтяного газа, и направлено на разработку конструкции инспекционного снаряда, обеспечивающего непрерывный съем диагностических данных при его перемещении внутри трубопровода.The invention relates to the oil industry, in particular to instruments and apparatus for in-line diagnostics of low-pressure gas pipelines intended for pumping associated petroleum gas, and is aimed at developing the design of an inspection tool that provides continuous removal of diagnostic data when it moves inside the pipeline.
В настоящее время диагностика газопроводов осуществляется внутритрубными снарядами, приводимыми в движение перекачиваемым газом. Необходимым условием качественной диагностики является постоянство скорости снарядов. Если трубопровод не содержит неоднородностей (стопоров), то движение такого снаряда происходит с постоянной скоростью. Однако, при наличии неоднородностей, движение становится неравномерным: чем ниже давление в трубопроводе, тем не равномернее движение снаряда. Из опыта известно, что для обеспечения движения снаряда с постоянной скоростью необходимо, чтобы давление в трубопроводе было не менее 30 атм. В трубопроводах для попутного нефтяного газа давление, обычно, не превышает 10 атм. Диагностика таких трубопроводов существующими моделями внутритрубных диагностических снарядов затруднительна, а порой и не возможна. Во-первых, это объясняется тем, что при неравномерном движении снаряда не все дефекты трубопровода могут быть обнаружены. Во-вторых, при ускорении снаряда возрастают силы его взаимодействия со стенками трубопровода, что может привести к разрушению, как снаряда, так и трубопровода.At present, diagnostics of gas pipelines is carried out by in-line pigs driven by the pumped gas. A necessary condition for high-quality diagnostics is the constancy of the speed of the projectiles. If the pipeline does not contain inhomogeneities (stoppers), then the movement of such a projectile occurs at a constant speed. However, in the presence of inhomogeneities, the movement becomes uneven: the lower the pressure in the pipeline, the more uneven the movement of the projectile. It is known from experience that in order to ensure the movement of the projectile at a constant speed, it is necessary that the pressure in the pipeline be at least 30 atm. In pipelines for associated petroleum gas, the pressure usually does not exceed 10 atm. Diagnostics of such pipelines by existing models of in-line diagnostic tools is difficult, and sometimes not possible. Firstly, this is due to the fact that with an uneven movement of the projectile, not all defects in the pipeline can be detected. Secondly, when the projectile accelerates, the forces of its interaction with the pipeline walls increase, which can lead to the destruction of both the projectile and the pipeline.
Известен «Аппарат внутритрубного контроля и способ перемещения его в магистральном газопроводе с заданной равномерной скоростью» (патент РФ №2451867, опубл. 27.05.2012), в котором предлагается корректировать скорость движения диагностического снаряда путем включения в его состав устройства мотор-генератор-колесо, которое может работать в трех режимах: как двигатель, тормоз или пассивное устройство. Known "In-line inspection apparatus and a method of moving it in the main gas pipeline at a given uniform speed" (RF patent No. 2451867, publ. which can operate in three modes: as a motor, brake or passive device.
Недостатком данного аппарата является постоянный механический контакт активных (соединенных с приводом) колес диагностического снаряда с корпусом трубопровода, сопровождающийся износом контактирующих поверхностей и необходимость комплектации снаряда мощной батареей, обеспечивающей его движение внутри трубопровода.The disadvantage of this device is the constant mechanical contact of the active (connected to the drive) wheels of the diagnostic projectile with the pipeline body, accompanied by wear of the contact surfaces and the need to equip the projectile with a powerful battery that ensures its movement inside the pipeline.
Известны «Внутритрубный инспекционный снаряд с управляемой скоростью движения» (патент РФ №2318158, опубл. 27.02.2008) и «Внутритрубный инспекционный снаряд-дефектоскоп с регулируемой скоростью движения» (патент РФ №2369783, опубл. 10.10.2009), в которых предлагается использовать четыре периферийных цилиндрических байпасных канала, закрытых клапанами, которые открываются электроприводом, путем их выдвижения в направлении оси каналов (вращательное движение штока клапанов преобразуется в их поступательное движение). Клапаны после их открытия остаются на оси канала. Known are “In-tube inspection projectile with controlled movement speed” (RF patent No. 2318158, published on February 27, 2008) and “In-tube inspection projectile with adjustable movement speed” (RF patent No. 2369783, published on 10/10/2009), which propose use four peripheral cylindrical bypass channels, closed by valves that are opened by an electric drive, by extending them in the direction of the axis of the channels (the rotational movement of the valve stem is converted into their translational movement). Valves after their opening remain on the axis of the channel.
Такое решение недостаточно, поскольку для регулировки скорости требуется мгновенное срабатывание клапанов при срыве снаряда со стопора, что не может обеспечить вращательное движение штока клапанов. Кроме того, за цилиндрическими каналами и клапанами устанавливается нестационарное течение, поэтому будут не стационарны силы, действующие на снаряд. Это затруднит стабилизацию его скорости. This solution is not sufficient, since the speed control requires instantaneous operation of the valves when the projectile breaks off the stopper, which cannot ensure the rotational movement of the valve stem. In addition, an unsteady flow is established behind the cylindrical channels and valves, so the forces acting on the projectile will not be stationary. This will make it difficult to stabilize its speed.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является «Дефектоскоп-снаряд для внутреннего обследования трубопроводов» (патент РФ №2102738, опубл. 1998). Дефектоскоп-снаряд снабжен байпасным патрубком для перепуска транспортируемого по обследуемому трубопроводу продукта и системой автоматического регулирования скорости перемещения, содержащей датчик скорости перемещения, блок управления скоростью перемещения и регулирующий орган в виде взаимодействующего со стенкой трубопровода тормозного устройства - многосекционного кольцевого электромагнита. Данное устройство принято за прототип.The closest to the claimed invention in terms of essential features and the achieved effect is the "Defectoscope-projectile for internal inspection of pipelines" (RF patent No. 2102738, publ. 1998). The flaw detector-projectile is equipped with a bypass branch pipe for bypassing the product transported through the inspected pipeline and an automatic movement speed control system containing a movement speed sensor, a movement speed control unit and a regulator in the form of a brake device interacting with the pipeline wall - a multi-section ring electromagnet. This device is taken as a prototype.
Общими признаками, присущими прототипу и заявляемому техническому решению, являются: корпус с системой манжет и центрирующих колес, размещенные в корпусе измерительные приборы и система управления скоростью движения, содержащая систему торможения.The common features inherent in the prototype and the claimed technical solution are: a body with a system of cuffs and centering wheels, measuring instruments placed in the body and a speed control system containing a braking system.
Основным недостатком известного устройства, принятого за прототип, является высокий расход энергии батарей при торможении. Действительно, при типичных условиях: масса снаряда 600 кг, ускорение при торможении 10 м/с2, время торможения 1 с, получим, что сила торможения 6000 Н, а усилие прижатия электромагнитного тормоза к стенке трубопровода N = 20000 Н (коэффициент трения 0,3). Перемещение магнита порядка L = 5 см. Энергия, расходуемая батареей, составит порядка N⋅L = 1000 Дж. Мощность – порядка 1 кВт на одно торможение одним тормозом. Минимальное число тормозов равно двум. Видно, что электромагнитное торможение требует применения аккумулятора большой емкости. Это дополнительно увеличивают массу и себестоимость снаряда, и дополнительно затрудняет регулировку скорости.The main disadvantage of the known device, taken as a prototype, is the high energy consumption of batteries during braking. Indeed, under typical conditions: the mass of the projectile is 600 kg, the acceleration during deceleration is 10 m/s 2 , the deceleration time is 1 s, we find that the deceleration force is 6000 N, and the force of pressing the electromagnetic brake to the pipeline wall is N = 20000 N (friction coefficient 0, 3). The displacement of the magnet is about L = 5 cm. The energy consumed by the battery will be about N⋅L = 1000 J. The power is about 1 kW for one braking with one brake. The minimum number of brakes is two. It can be seen that electromagnetic braking requires the use of a high-capacity battery. This further increases the mass and cost of the projectile, and further complicates the speed control.
Задачей настоящего изобретения является разработка внутритрубного диагностического снаряда для газопроводов низкого давления (до 10 атм.), приводимого в движение прокачиваемым по трубопроводу газом, имеющего систему управления для поддержания постоянной скорости движения при прохождении участков трубопровода, содержащих стопоры.The objective of the present invention is to develop an in-line diagnostic projectile for low pressure gas pipelines (up to 10 atm.), Driven by gas pumped through the pipeline, having a control system to maintain a constant speed of movement when passing pipeline sections containing stoppers.
Поставленная задача была решена за счет того, что известный внутритрубный диагностический снаряд для газопроводов, содержащий корпус с манжетами и центрирующими колесами, измерительные приборы и систему управления скоростью движения, включающую систему торможения, согласно изобретению выполнен в виде трех отдельных секций -аккумуляторной, измерительных приборов и управления скоростью движения, соединенных между собой шарнирами, при этом в секции управления скоростью движения расположен байпасный канал, профиль которого в продольном сечении имеет обтекаемую форму, в узкой части байпасного канала установлена заслонка, выполненная в виде поворотного затвора для регулирования площади сечения байпасного канала, а система торможения состоит, по крайней мере, из двух пар клиньев, расположенных по периферии в диаметрально противоположных точках снаряда, каждая пара состоит из внутреннего и внешнего клина, при этом внутренний клин жестко закреплен на снаряде в осевом направлении и установлен с возможностью перемещения в поперечном направлении, внешний клин, имеет шарнирное закрепление и установлен с возможностью перемещения, как в продольном направлении, так и перпендикулярно оси снаряда.The problem was solved due to the fact that the well-known in-line diagnostic projectile for gas pipelines, containing a housing with cuffs and centering wheels, measuring instruments and a speed control system, including a braking system, according to the invention, is made in the form of three separate sections - battery, measuring instruments and movement speed control, interconnected by hinges, while in the movement speed control section there is a bypass channel, the profile of which in the longitudinal section has a streamlined shape, in the narrow part of the bypass channel there is a damper made in the form of a rotary shutter to control the cross-sectional area of the bypass channel, and the braking system consists of at least two pairs of wedges located along the periphery at diametrically opposite points of the projectile, each pair consists of an internal and external wedge, while the internal wedge is rigidly fixed to the projectile in the axial direction and at is mounted with the possibility of movement in the transverse direction, the outer wedge has a hinged fastening and is installed with the possibility of movement both in the longitudinal direction and perpendicular to the axis of the projectile.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа: снаряд выполнен в виде трех отдельных секций - аккумуляторной, измерительных приборов и управления скоростью движения, соединенных между собой шарнирами; в секции управления скоростью движения расположен байпасный канал; профиль байпасного канала в продольном сечении имеет обтекаемую форму; в узкой части байпасного канала установлена заслонка, выполненная в виде поворотного затвора для регулирования площади сечения байпасного канала; система торможения состоит, по крайней мере, из двух пар клиньев, расположенных по периферии в диаметрально противоположных точках снаряда, каждая пара состоит из внутреннего и внешнего клина, при этом внутренний клин жестко закреплен на снаряде в осевом направлении и установлен с возможностью перемещения в поперечном направлении, внешний клин, имеет шарнирное закрепление и установлен с возможностью перемещения, как в продольном направлении, так и перпендикулярно оси снаряда. Features of the proposed technical solution, different from the prototype: the projectile is made in the form of three separate sections - battery, measuring instruments and speed control, interconnected by hinges; a bypass channel is located in the speed control section; the profile of the bypass channel in the longitudinal section has a streamlined shape; in the narrow part of the bypass channel, a damper is installed, made in the form of a rotary valve to control the cross-sectional area of the bypass channel; the braking system consists of at least two pairs of wedges located along the periphery at diametrically opposite points of the projectile, each pair consists of an internal and external wedge, while the internal wedge is rigidly fixed to the projectile in the axial direction and is mounted with the ability to move in the transverse direction , an external wedge, has a hinged fastening and is installed with the possibility of movement, both in the longitudinal direction and perpendicular to the axis of the projectile.
Разделение диагностического снаряда на секции обеспечивает его геометрическую проходимость. Регулирование скорости снаряда осуществляется путем открытия и закрытия центрального байпасного канала, перекрытого заслонкой, которая выполнена в виде поворотного затвора. Профиль байпасного отверстия выполнен в виде обтекаемого тела. Дополнительное регулирование скорости снаряда, при его ускорении при срыве со стопора, осуществляется системой механических тормозов.The division of the diagnostic projectile into sections ensures its geometric cross-country ability. The projectile speed is controlled by opening and closing the central bypass channel, which is blocked by a shutter, which is made in the form of a rotary shutter. The bypass hole profile is made in the form of a streamlined body. Additional regulation of the speed of the projectile, when it accelerates when it breaks off the stopper, is carried out by a system of mechanical brakes.
Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг.1-3.The essence of the invention is illustrated by the drawings shown in Fig.1-3.
На фиг. 1 изображен общий вид диагностического снаряда, на фиг. 2 – секция управления движением, на фиг. 3 – система торможения.In FIG. 1 shows a general view of the diagnostic projectile, Fig. 2 - section of traffic control, in Fig. 3 - braking system.
Диагностический снаряд (фиг. 1) выполнен в виде трех отдельных секций – аккумуляторной 1, измерительных приборов 2 и управления движением 3, соединенных между собой шарнирами 4. Такой вид закрепления позволяет секциям 1 -3 поворачиваться друг относительно друга. Аккумуляторная секция 1 и секция измерительных приборов 2 центрируются в трубе пассивными колесами 5. Секция управления 3 центрируется и уплотняется манжетами 6.The diagnostic projectile (Fig. 1) is made in the form of three separate sections -
Секция управления 3 (фиг.2) состоит из корпуса 7 с центральным байпасным каналом 8 и системой торможения. В продольном сечении профиль байпасного канала 8 имеет обтекаемую форму, чтобы минимизировать взаимодействие с потоком газа. В узкой части байпасного канала 8 установлена поворотная заслонка 9, выполненная в виде поворотного затвора для регулирования площади сечения байпасного канала 8.The control section 3 (figure 2) consists of a
Система торможения (фиг.3) состоит, по крайней мере, из двух пар клиньев, расположенных по периферии в диаметрально противоположных точках снаряда. Каждая пара состоит из внутреннего 10 и внешнего клина 11 (или якоря). Внутренний клин 10 жестко закреплен на снаряде в осевом направлении и установлен с возможностью перемещения в поперечном направлении. The braking system (figure 3) consists of at least two pairs of wedges located along the periphery at diametrically opposite points of the projectile. Each pair consists of an
На контактирующую с внутренней стенкой трубы 12 поверхность якоря 11 установлена резиновая накладка 13. Внешний клин 11 шарниром 14 закреплен к рычагу 15, который в свою очередь закреплен к корпусу 7. Внешний клин 11 установлен с возможностью перемещения, как в продольном направлении, так и перпендикулярно оси снаряда. A
На фиг. 3 позицией 16 показан электропривод, 17- шток; 18 – второй электропривод; 19-пружина. In FIG. 3
Диагностический снаряд работает следующим образом.Diagnostic projectile works as follows.
При прокачке газа на снаряде создается перепад давления. Силы давления перемещают снаряд вдоль трубы. На прямолинейных участках трубопровода, при отсутствии неровностей или стопоров на его внутренних стенках, сила трения постоянна и уравновешивается силами давления. Снаряд движется с постоянной скоростью. При наличии неоднородностей, сила трения становится переменной, управление силой давления осуществляется путем приоткрытия заслонки 9. Открытие заслонки осуществляется с помощью электропривода 16. When pumping gas, a pressure drop is created on the projectile. Pressure forces move the projectile along the pipe. On straight sections of the pipeline, in the absence of irregularities or stoppers on its inner walls, the friction force is constant and is balanced by pressure forces. The projectile moves at a constant speed. In the presence of inhomogeneities, the friction force becomes variable, the pressure force is controlled by slightly opening the
Если снаряд натыкается на препятствие и останавливается, а прокачка газа продолжается, то растет перепад давления на снаряде. Когда стопор, под действием сил давления разрушается, снаряд начинает ускоренное движение, что может привести к потере диагностической информации. В этот момент срабатывает механический тормоз: шток 17 с помощью электропривода 18 прижимает внутренний клин 10 к якорю 11, который, через резиновую прокладку 13, соприкасается со стенкой трубопровода 12. Одновременно с этим происходит растяжение пружины 19, которая вернет якорь 11 в прежнее положение, после отвода клина 10. При соприкосновении якоря 11 со стенкой трубопровода его скорость движения вдоль трубопровода уменьшается. Диагностический снаряд, продолжая двигаться с прежней скоростью, прижимает внутренний клин 10 к якорю 11. Клинья скользят по поверхности соприкосновения, что усиливает прижатие внешнего клина (якоря) к поверхности трубопровода, снаряд останавливается. Торможение возникает из-за смещения клиньев, вызванного торможением внешнего клина (якоря) о стенку трубопровода и инерции снаряда.If the projectile hits an obstacle and stops, and the gas pumping continues, then the pressure drop across the projectile increases. When the stopper is destroyed under the action of pressure forces, the projectile begins to accelerate, which can lead to the loss of diagnostic information. At this moment, the mechanical brake is activated: the
После остановки, открывается заслонка 9 в центральном байпасном канале 8. Давление на переднем и заднем торце снаряда начинают выравниваться. After stopping, the
Снятие снаряда с механического тормоза происходит путем радиального перемещения штока 17 и образования зазора между клиньями 10 и 11. При этом внешний клин (якорь) 11 за счет пружины 19 отодвигается от стенки трубопровода 12 и не препятствуют дальнейшему движению снаряда. The removal of the projectile from the mechanical brake occurs by radial movement of the
Таким образом, использование заявляемой конструкции позволяет регулировать скорость движения снаряда внутри нефтегазового трубопровода.Thus, the use of the proposed design allows you to control the speed of the projectile inside the oil and gas pipeline.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773700C1 true RU2773700C1 (en) | 2022-06-07 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4609994A (en) * | 1984-01-16 | 1986-09-02 | The University Of Manitoba | Apparatus for continuous long-term monitoring of acoustic emission |
| RU2102738C1 (en) * | 1994-02-03 | 1998-01-20 | Малое предприятие "Ультратест" | Flaw detector-tool for intrapipe examination of pipe-lines |
| RU2147098C1 (en) * | 1999-06-03 | 2000-03-27 | ОАО "Газпром" ДОАО "Гипрогазцентр" | Method of revealing section of main pipe lines predisposed to corrosion cracking under stress (stress corrosion) |
| US6241028B1 (en) * | 1998-06-12 | 2001-06-05 | Shell Oil Company | Method and system for measuring data in a fluid transportation conduit |
| RU2527003C2 (en) * | 2012-08-03 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Method of combined processing of diagnostics data on proceeding from results of in-pipe inspection transducer passage |
| RU2697007C1 (en) * | 2018-09-20 | 2019-08-08 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" | Device for in-pipe diagnostics of pipeline technical state |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4609994A (en) * | 1984-01-16 | 1986-09-02 | The University Of Manitoba | Apparatus for continuous long-term monitoring of acoustic emission |
| RU2102738C1 (en) * | 1994-02-03 | 1998-01-20 | Малое предприятие "Ультратест" | Flaw detector-tool for intrapipe examination of pipe-lines |
| US6241028B1 (en) * | 1998-06-12 | 2001-06-05 | Shell Oil Company | Method and system for measuring data in a fluid transportation conduit |
| RU2147098C1 (en) * | 1999-06-03 | 2000-03-27 | ОАО "Газпром" ДОАО "Гипрогазцентр" | Method of revealing section of main pipe lines predisposed to corrosion cracking under stress (stress corrosion) |
| RU2527003C2 (en) * | 2012-08-03 | 2014-08-27 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | Method of combined processing of diagnostics data on proceeding from results of in-pipe inspection transducer passage |
| RU2697007C1 (en) * | 2018-09-20 | 2019-08-08 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" | Device for in-pipe diagnostics of pipeline technical state |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2752317C (en) | Pipeline apparatus and method | |
| US6190090B1 (en) | Apparatus for use in a pipeline | |
| EP3682215B1 (en) | Speed control device for a smart pipeline inspection gauge | |
| US6370721B1 (en) | Variable speed pig for pipeline applications | |
| RU2773700C1 (en) | In-line intelligent pig for gas pipelines | |
| CN109027393B (en) | Compressor anti-surge quick opening valve | |
| CN105508717B (en) | A kind of booster quick action emergency valve | |
| KR100191338B1 (en) | Sanitary fittings | |
| CN116658741B (en) | A device for continuous internal pipeline repair | |
| CN108131468B (en) | A direct acting bypass valve for pig | |
| RU2779721C1 (en) | In-line smart pig with adjustable speed for inspection of pipelines | |
| KR101564552B1 (en) | Moving model test rig using high-speed piston valve | |
| Himr et al. | Experimental investigation of check valve behaviour during the pump trip | |
| CN118549106B (en) | A brake shoe pressure control detection system capable of simulating an environment | |
| RU2821847C1 (en) | In-line diagnostic tool with adjustable speed for inspection of low-pressure pipelines | |
| CN103148223A (en) | Bypass valve for controlling speed of detector in three-dimensional high-definition magnetic leakage of gas transmission pipeline | |
| KR20010020490A (en) | Decelerator device mounted in the exhaust gas circuit of a vehicle equipped with a combustion engine | |
| RU2293612C2 (en) | Inter-tube inspection tool at controllable speed of motion | |
| BR112022015035A2 (en) | CENTRIFUGALLY MOTIVATED FLUID SYSTEMS, DEVICES AND METHODS | |
| US2753148A (en) | Engine brake valve | |
| RU2395748C2 (en) | Pipeline shut-off device | |
| US11408513B2 (en) | Aviation valve with status indicator | |
| RU63489U1 (en) | PIPELINE IN-TUBE EXAMINATION DEVICE | |
| RU2318158C1 (en) | Tool for inspecting pipeline | |
| Salazar et al. | Study and speed control of a Pipeline Inspection Gauge (PIG) |