專利名稱：改進(jìn)的阻塞物除去裝置和方法
改進(jìn)的阻塞物除去裝置和方法本發(fā)明涉及清潔流體導(dǎo)管或容器的裝置和方法。本發(fā)明特別適用于從在烴勘探與生產(chǎn)工業(yè)中使用的流體導(dǎo)管，例如容納在臍帶式管路(umbilical)內(nèi)的流體導(dǎo)管中除去阻塞物。本發(fā)明還涉及在流體導(dǎo)管或容器中產(chǎn)生脈沖的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在烴勘探與生產(chǎn)過程期間，常見的是，包括管道、井眼、提升管和臍帶式管路的流體導(dǎo)管的內(nèi)部變得骯臟。污垢常常導(dǎo)致在流體導(dǎo)管內(nèi)形成阻塞物，這可能是由于在導(dǎo)管的內(nèi)表面上材料的逐漸積累或由于形成以(可能地未預(yù)期的)化學(xué)反應(yīng)的不期望的副產(chǎn)物形式的堵塞物。阻塞物阻止進(jìn)一步使用流體導(dǎo)管并且在過程可繼續(xù)之前必須被除去。已開發(fā)了從流體導(dǎo)管中除去阻塞物的一系列技術(shù)。這些技術(shù)范圍從固有地受其范圍限制的噴槍系統(tǒng)或噴嘴系統(tǒng)和將聲能施加到流體以試圖在流體中誘發(fā)氣蝕的超聲系統(tǒng)。還建議使用增壓流體脈沖，以便從流體導(dǎo)管和容器的內(nèi)表面除去材料。US 5，183，513描述了經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)器將高壓泵連接到流體容器的系統(tǒng)?？煽亻y位于容器和壓力調(diào)節(jié)器之間的流體管路中，并且經(jīng)由可控閥連接到容器。閥被周期地打開和關(guān)閉，以允許壓力脈沖進(jìn)入容器。閥的操作被控制，使得形成具有在流體內(nèi)誘發(fā)氣蝕的頻率、壓力和溫度的脈沖，據(jù)說該脈沖從容器的內(nèi)表面除去材料。氣蝕在許多應(yīng)用中是不期望的，因?yàn)闅馀莸膬?nèi)爆可使流體系統(tǒng)的內(nèi)表面凹陷或損壞流體系統(tǒng)的內(nèi)表面。壓力脈沖系統(tǒng)諸如在US 5，183，518中描述的壓力脈沖系統(tǒng)在控制脈沖幅度方面有缺陷。當(dāng)流體導(dǎo)管或容器對壓力敏感時(shí)，如可能在許多烴生產(chǎn)和輸送設(shè)施的情況下，該系統(tǒng)呈現(xiàn)出特定的困難性。在這些設(shè)施的操作者中，擔(dān)憂允許進(jìn)入流體系統(tǒng)的不受控制的脈沖將產(chǎn)生損壞，導(dǎo)致降低的完整性和縮短的操作使用期。因此，存在對相對于前述建議的系統(tǒng)被改進(jìn)的用于清潔管道系統(tǒng)的方法和裝置的需求。本發(fā)明的目的和目標(biāo)之一是提供用于清潔允許輸送具有受控的壓力脈沖的流體壓力脈沖的流體導(dǎo)管或容器的方法和裝置。通過閱讀下面的描述，另外的目的和目標(biāo)將變得明顯。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種從流體導(dǎo)管中除去阻塞物的方法，該方法包括提供包括第一部分的裝置，第一部分含有經(jīng)由可控閥與流體導(dǎo)管分開的流體體積；周期地打開和關(guān)閉可控閥，使得第一部分和流體導(dǎo)管之間的壓差在流體導(dǎo)管中產(chǎn)生一系列壓力脈沖；調(diào)節(jié)壓差，以控制所述系列壓力脈沖的振幅。該方法可包括調(diào)節(jié)第一部分中的流體體積的壓力，使得第一部分中的流體體積的壓力大于流體導(dǎo)管中的壓力(稱為正壓差)；以及
將正壓脈沖傳輸?shù)綄?dǎo)管?？蛇x擇地，該方法可包括調(diào)節(jié)第一部分中的流體體積的壓力，使得第一部分中的流體體積的壓力小于流體導(dǎo)管中的壓力(稱為負(fù)壓差)；以及將負(fù)壓脈沖傳輸?shù)綄?dǎo)管。該方法可包括將正壓脈沖和負(fù)壓脈沖兩者均傳輸?shù)搅黧w導(dǎo)管中。例如，該方法可包括將一系列正壓脈沖傳輸?shù)较到y(tǒng)中(在壓力上升周期(pressuring up cycle))，隨后將一系列負(fù)壓脈沖傳輸?shù)较到y(tǒng)中(在壓力釋放周期(pressure bleeding cycle))或反之亦然。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，允許壓力脈沖被傳輸?shù)搅黧w導(dǎo)管中改變導(dǎo)管中的流體壓力。當(dāng)傳輸正壓脈沖時(shí)，導(dǎo)管中的流體壓力隨每個(gè)脈沖增大，從而減小壓差和后續(xù)脈沖的幅度。當(dāng)傳輸負(fù)壓脈沖時(shí)，可發(fā)生逐漸的壓力均衡(在關(guān)閉系統(tǒng)中)，這減小后續(xù)脈沖的幅度。 可選擇地，對于第一部分保持在低壓下的系統(tǒng)，傳輸?shù)呢?fù)脈沖的幅度可能是不期望地大的。該方法允許壓力調(diào)節(jié)器補(bǔ)償系統(tǒng)中的壓力變化，以將壓差維持在可接受的并且優(yōu)選的范圍內(nèi)。這允許控制在流體導(dǎo)管中產(chǎn)生的壓力脈沖的振幅。因此，該方法可包括反饋機(jī)制，該反饋機(jī)制監(jiān)控由于脈沖傳輸導(dǎo)致的壓力條件的變化并且響應(yīng)地調(diào)整或調(diào)節(jié)壓差。優(yōu)選地，該方法包括測量流體導(dǎo)管中的(第二)流體壓力。方法可包括測量例如在至少一個(gè)脈沖周期時(shí)期內(nèi)流體導(dǎo)管中的平均壓力。該方法可包括測量第一部分中的第一流體壓力的步驟。然后可根據(jù)第一流體壓力和第二流體壓力計(jì)算壓差?？蛇x擇地，第一流體壓力可根據(jù)用于調(diào)節(jié)第一部分中的壓力的壓力調(diào)節(jié)器的參數(shù)和/或標(biāo)度來間接地確定。優(yōu)選地，第一流體壓力測量結(jié)果和/或第二流體壓力測量結(jié)果被傳送到控制模塊，控制模塊可以是可編程邏輯控制器(PLC)的形式。優(yōu)選地，控制模塊可控地操作閥。當(dāng)存在來自流體導(dǎo)管的壓力釋放周期時(shí)，該方法可包括通過周期地打開和關(guān)閉閥來引導(dǎo)流體通過第二可控閥的步驟。第二可控閥優(yōu)選地位于流體回流管路上。通過提供流體回流管路，可沿單獨(dú)的流路從導(dǎo)管中釋放壓力。這有助于使用有利種類的閥，如在下面將詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種從流體導(dǎo)管或容器中除去阻塞物的裝置，該裝置包括第一部分，其含有流體體積；連接器，其用于將第一部分連接到流體導(dǎo)管或容器；可控閥，其布置在第一部分和連接器之間；至少一個(gè)壓力傳感器，其用于測量流體導(dǎo)管或容器中的壓力；控制模塊，其用于打開和關(guān)閉閥；以及流體壓力調(diào)節(jié)器，其配置成響應(yīng)于來自壓力傳感器的信號(hào)控制第一部分中的流體壓力。優(yōu)選地，該裝置配置成周期地打開和關(guān)閉閥，以將壓力脈沖傳輸?shù)搅黧w導(dǎo)管中，以便除去阻塞物。優(yōu)選地，該裝置配置成測量壓差，壓差可以是跨過閥的壓差。優(yōu)選地，該裝置布置成被連接到高壓泵?？蛇x擇地，高壓泵可形成該裝置的一部分。優(yōu)選地，壓力調(diào)節(jié)器包括減壓閥，減壓閥可以是定比減壓閥。壓力調(diào)節(jié)器可因此能夠通過從可控閥的低壓側(cè)釋放壓力來平衡跨過可控閥的壓差減小。壓力調(diào)節(jié)器可以是雙向壓力調(diào)節(jié)器，并且更優(yōu)選地是電子可控的。該裝置可包括用于配置裝置的操作參數(shù)的控制模塊。操作參數(shù)可以是選自由以下組成的組的一個(gè)或多個(gè)操作頻率；脈沖寬度；最大壓差(dp)；最大壓力；以及最小壓力。該裝置可包括從流體導(dǎo)管至第一部分的流體回流管路。流體回流管路可包括第二閥。優(yōu)選地，第二閥配置成在例如釋放周期期間可控地傳輸流體壓力脈沖。閥和/或第二閥中的至少一個(gè)優(yōu)選地是搖動(dòng)閥(oscillating valve)，并且更優(yōu)選地是快速作用的搖動(dòng)閥。至少一個(gè)可以是電子可操作的，并且在一個(gè)實(shí)施方式中是電磁致動(dòng)的搖動(dòng)閥。閥中的至少一個(gè)可具有IOmm至20mm范圍的孔，優(yōu)選約15mm的孔。閥中的至少一個(gè)可具有每分鐘300至500升范圍的流速，優(yōu)選每分鐘約400升的流速。閥和/或第二閥中的至少一個(gè)可以是液壓致動(dòng)閥。該裝置可包括液壓致動(dòng)閥的液壓控制系統(tǒng)。本發(fā)明的第二方面的優(yōu)選的或任選的實(shí)施方式可包括本發(fā)明的第一方面的優(yōu)選的或任選的特征或反之亦然。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種烴生產(chǎn)或輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括流體導(dǎo)管和從流體導(dǎo)管中除去阻塞物的裝置，該裝置連接到導(dǎo)管，該系統(tǒng)包括第一部分，第一部分含有第一流體體積；可控閥，其布置在第一部分和流體導(dǎo)管之間；壓力源，其用于將增壓流體提供到第一部分；控制模塊，其配置成打開和關(guān)閉閥，以允許壓力脈沖進(jìn)入流體導(dǎo)管中；壓力傳感設(shè)備，其用于測定跨過可控閥的壓差；以及流體壓力調(diào)節(jié)器，其配置成響應(yīng)于來自壓力傳感設(shè)備的信號(hào)控制第一部分中的流體壓力。該系統(tǒng)可包括動(dòng)壓調(diào)節(jié)器(dynamic pressure regulator)，例如使用封閉的流體系統(tǒng)，使用雙向調(diào)節(jié)器，或可包括靜壓調(diào)節(jié)器，例如使用減壓閥。本發(fā)明的第三方面的優(yōu)選的或任選的實(shí)施方式可包括本發(fā)明的第一方面或第二方面的優(yōu)選的或任選的特征或反之亦然。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種從流體導(dǎo)管或容器中除去阻塞物的裝置，該裝置包括第一部分，其含有流體體積；連接器，其用于將第一部分連接到流體導(dǎo)管或容器；第一可控閥，其布置在第一部分和連接器之間，配置成以從第一部分至連接器的方向傳輸正壓脈沖；流體回流管路；第二可控閥，其布置在第一部分和連接器之間，配置成以從連接器至第一部分的方向釋放壓力脈沖；以及控制模塊，其用于打開和關(guān)閉第一閥和第二閥。本發(fā)明的第四方面的優(yōu)選的或任選的實(shí)施方式可包括本發(fā)明的第一方面至第三方面的優(yōu)選的或任選的特征或反之亦然。
本發(fā)明還延伸到清潔管道、導(dǎo)管或容器的內(nèi)表面，且因此根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了包括本發(fā)明的第一方面和第二方面的特征的清潔流體系統(tǒng)的內(nèi)表面的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種在流體導(dǎo)管或容器中產(chǎn)生壓力脈沖的裝置， 該裝置包括第一部分，其含有流體體積；連接器，其用于將第一部分連接到流體導(dǎo)管或容器；可控閥，其布置在第一部分和連接器之間；至少一個(gè)壓力傳感器，其用于測量流體導(dǎo)管或容器中的壓力；控制模塊，其用于打開和關(guān)閉閥；以及流體壓力調(diào)節(jié)器，其配置成響應(yīng)于來自壓力傳感器的信號(hào)控制第一部分中的流體壓力。本發(fā)明的第五方面的優(yōu)選的或任選的實(shí)施方式可包括本發(fā)明的第一方面至第四方面的優(yōu)選的或任選的特征或反之亦然。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種在流體導(dǎo)管或容器中產(chǎn)生壓力脈沖的裝置， 該裝置包括第一部分，其含有流體體積；連接器，其用于將第一部分連接到流體導(dǎo)管或容器；第一可控閥，其布置在第一部分和連接器之間，配置成以從第一部分至連接器的方向傳輸正壓脈沖；流體回流管路；第二可控閥，其布置在第一部分和連接器之間，配置成以從連接器至第一部分的方向釋放壓力脈沖；以及控制模塊，其用于打開和關(guān)閉第一閥和第二閥。本發(fā)明的第六方面的優(yōu)選的或任選的實(shí)施方式可包括本發(fā)明的第一方面至第五方面的優(yōu)選的或任選的特征或反之亦然。附圖簡述現(xiàn)將僅以示例方式通過參考附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的系統(tǒng)的工藝與儀器裝設(shè)系統(tǒng)圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的系統(tǒng)的工藝與儀器裝設(shè)系統(tǒng)圖。碰首先參考圖1，大體示出以10描述的流體系統(tǒng)，該流體系統(tǒng)包括裝置11和流體導(dǎo)管32，在本情況下，流體導(dǎo)管32為臍帶式管路。流體導(dǎo)管32經(jīng)由適合的界面(未示出)和隔離閥30連接到裝置11。裝置11還經(jīng)由高壓泵14連接到流體源12。微粒過濾器16位于泵14和雙向壓力調(diào)節(jié)器18之間。本實(shí)施方式的雙向壓力調(diào)節(jié)器18是修改的標(biāo)準(zhǔn)壓力調(diào)節(jié)器，使得壓力輸出可由計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備控制。適合的可商購的實(shí)例包括由Advanced Pressure Products of Ithaca，New York，United States 銷售的 Automated Pressure Regulators。蓄壓器22經(jīng)由止回閥20連接到壓力調(diào)節(jié)器18。蓄壓器22阻止在脈沖傳輸期間振幅的損失，如將在下面描述。管路M將蓄壓器22連接到第一搖動(dòng)閥沈，第一搖動(dòng)閥沈?qū)⒀b置的第一部分與管路觀分開，管路觀與導(dǎo)管32流體連通。在本實(shí)施方式中，搖動(dòng)閥沈?yàn)殡姶胖聞?dòng)的桿閥，該桿閥能夠在高頻(例如，高達(dá)每秒10周期)下快速致動(dòng)以及打開和關(guān)閉。適合的閥將具有約15mm的閥孔和每分鐘約400 升的流量。已發(fā)現(xiàn)，這種種類的閥由于其快速致動(dòng)和高流速特性在許多阻塞物除去應(yīng)用中具有特定的益處。另外，電磁致動(dòng)閥的快速致動(dòng)允許產(chǎn)生明確定義的可重復(fù)的脈沖，這在使用傳輸時(shí)間來估計(jì)阻塞物的位置的阻塞物定位系統(tǒng)中可能是有用的。壓力傳感器82測量導(dǎo)管中壓力脈沖的發(fā)生，并且將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠磕K80。初始脈沖和從導(dǎo)管中的阻塞物反射的脈沖之間的傳輸時(shí)間允許計(jì)算阻塞物的距離。然而，一些電磁致動(dòng)閥的一種局限是當(dāng)暴露于兩個(gè)方向的壓差時(shí)，它們不能被快速地打開和關(guān)閉。例如，閥26僅在壓差為箭頭方向時(shí)，即，當(dāng)在管路M中存在較高壓力時(shí)， 能夠快速地打開和關(guān)閉。因此，本發(fā)明實(shí)施方式包括流體回流管路34，流體回流管路34接合閥沈和流體導(dǎo)管32之間的管路觀。位于流體回流管路中的是與閥沈相同類型的第二搖動(dòng)閥36，第二搖動(dòng)閥36將管路38與管路34和連接的導(dǎo)管32分開。閥36布置成當(dāng)在管路34中存在較高壓力時(shí)，快速致動(dòng)。這種布置使得本發(fā)明的益處在壓力上升周期和壓力釋放周期期間均被利用(如在下面描述的)。位于搖動(dòng)閥36和至壓力調(diào)節(jié)器18的管路42之間的是可控放卸閥40。裝置11還包括呈可編程邏輯控制器(PLC) 50形式的控制單元50。PLC 50與閥沈、36和40相連通，控制它們的操作。PLC 50還控制壓力調(diào)節(jié)器18的操作。外部控制板 52允許使用者操作PLC 50?？刂瓢蹇刂茡u動(dòng)閥(valve oscillator)沈和36的操作頻率、 最大壓差(dp)、最大壓力和最小壓力?？刂瓢暹€具有開/關(guān)轉(zhuǎn)換、壓力調(diào)節(jié)器過調(diào)節(jié)功能 (override function)和用于裝置11的多個(gè)部件的狀態(tài)的目視指示器。電力分配系統(tǒng)60設(shè)置在裝置11中，以接收來自外部電源62的電力并且將電力分配到壓力調(diào)節(jié)器18、閥洸、36和40以及PLC 50。壓力傳感器23測量裝置的在蓄壓器22和閥沈之間的第一部分中的壓力P1。類似地，壓力傳感器四測量閥沈和流體導(dǎo)管之間的管路中的壓力P2(即，流體導(dǎo)管壓力)， 且壓力傳感器44測量回流管路42中管路中的壓力P4。每個(gè)壓力傳感器將測量信號(hào)提供到PLC 50。任選地，設(shè)置另外的壓力傳感器37，以測量閥36和放卸閥40之間的壓力并且將信號(hào)提供到PLC 50?，F(xiàn)將描述系統(tǒng)10的操作。在初始配置中，搖動(dòng)閥沈和36將通常是關(guān)閉的。雙向調(diào)節(jié)器18是完全打開的。操作者經(jīng)由控制板52進(jìn)入設(shè)置，設(shè)置包括搖動(dòng)閥6和36的操作頻率、最大壓差(dp)、最大壓力和最小壓力。為開始疏通導(dǎo)管32，泵14被觸發(fā)，以從流體槽12泵送流體通過裝置11。搖動(dòng)閥 26保持關(guān)閉，并且壓力傳感器P2獲取管路觀(其對導(dǎo)管32是敞開的)中的壓力測量結(jié)果。 PLC 50讀取壓力信號(hào)并且調(diào)節(jié)雙向調(diào)節(jié)器18，以將管路M中的壓力Pl提高到P2+dP的預(yù)設(shè)置值的預(yù)定范圍內(nèi)(例如，正或負(fù)5%)的值。當(dāng)Pl的值達(dá)到時(shí)，PLC 50命令搖動(dòng)閥沈以其預(yù)設(shè)置頻率周期地打開和關(guān)閉。因此，正壓脈沖被傳輸?shù)綄?dǎo)管32，以開始除去阻塞物。 壓力脈沖的傳輸提高壓力P2。
在脈沖傳輸期間，雙向調(diào)節(jié)器被PLC 50自動(dòng)地調(diào)節(jié)，以將管路M中的壓力Pl維持在P2+dP的所需范圍內(nèi)。如果在該操作期間，Pl超出P2+dP的預(yù)定范圍(例如超出10% )， 則搖動(dòng)閥沈自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)壓力Pl恢復(fù)到P2+dP的所需范圍內(nèi)時(shí)，搖動(dòng)閥沈重新開始周期工作。當(dāng)流體導(dǎo)管中的壓力P2達(dá)到預(yù)設(shè)置最大值時(shí)，開始壓力釋放周期。搖動(dòng)閥沈保持在打開位置，使得壓力未捕獲在蓄壓器22中，并且整個(gè)系統(tǒng)10可被壓力釋放。搖動(dòng)閥36 關(guān)閉，放卸閥40打開，并且管路42中的壓力P4通過壓力調(diào)節(jié)器18來增大。任選的壓力傳感器37可讀取在壓力增大操作期間的壓力P3，以確保無旁路。當(dāng)管路42中的壓力P4被壓力調(diào)節(jié)器18調(diào)節(jié)到P2_dP的預(yù)設(shè)置范圍內(nèi)(例如低于設(shè)置值10%)的值時(shí)，搖動(dòng)閥36被觸發(fā)，以允許以受控方式從流體導(dǎo)管32釋放壓力。因此，負(fù)壓脈沖被傳輸?shù)綄?dǎo)管32，這提高壓力P4并且降低壓力P2。在脈沖傳輸期間，雙向調(diào)節(jié)器18被PLC 50自動(dòng)地調(diào)節(jié)，以將管路42中的壓力P4維持在P2_dP的所需范圍內(nèi)。如果在該操作期間，P4超出P2_dP的預(yù)定范圍(例如低于設(shè)置值10% )，則搖動(dòng)閥26自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)壓力Pl恢復(fù)到P2+dP的所需范圍內(nèi)時(shí)，搖動(dòng)閥36重新開始周期工作。當(dāng)在流體導(dǎo)管32中達(dá)到最小壓力時(shí)，搖動(dòng)閥26、36和放卸閥40關(guān)閉。雙向調(diào)節(jié)器18提高壓力P1，直至其在P2+dP的所需范圍內(nèi)并且重復(fù)該過程。與未充分地解決補(bǔ)償由于傳輸脈沖導(dǎo)致的壓力變化的問題的現(xiàn)有技術(shù)建議相比， 所描述的實(shí)施方式允許在壓力上升和壓力釋放周期期間產(chǎn)生已知振幅的壓力脈沖。提供振幅控制允許將系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置成更接近流體導(dǎo)管的可接受的極限，具有將不損壞導(dǎo)管32 的較高置信水平。最終，這提供比現(xiàn)有技術(shù)中可得到的操作參數(shù)范圍更大的操作參數(shù)范圍。使用電磁致動(dòng)閥提供快速致動(dòng)和自動(dòng)操作的優(yōu)點(diǎn)。這有助于以高頻操作而不依賴于人類操作者來手動(dòng)地打開和關(guān)閉閥。閥的選擇具有產(chǎn)生明確定義的可重復(fù)的脈沖的另外的益處，該脈沖在流體導(dǎo)管中或在流體導(dǎo)管附近可被檢測，用于定位阻塞物。在某些應(yīng)用中，可能期望使用具有不同的閥、致動(dòng)和/或壓力調(diào)節(jié)部件的可選擇的系統(tǒng)配置。圖2是特別適合于與更大孔徑的管路系統(tǒng)(例如，約4至10英寸(約100至 250mm)范圍的內(nèi)徑)一起使用的系統(tǒng)的實(shí)例并且代表本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。系統(tǒng)，大體以100示出，與系統(tǒng)10相似并且將通過圖1和附帶文本來理解。然而，系統(tǒng)100在其配置和閥的選擇以及壓力調(diào)節(jié)部件上不同，如將在下面描述。系統(tǒng)100包括經(jīng)由適合的界面(未示出)和隔離閥(未示出)連接到流體導(dǎo)管132 的裝置111。呈可編程邏輯控制器(PLC)形式的控制系統(tǒng)150與裝置111通訊，以設(shè)置操作參數(shù)并且控制裝置的閥的致動(dòng)。外部控制板(未示出)為控制系統(tǒng)150提供用戶界面，并且具有用于操作搖動(dòng)閥的頻率、系統(tǒng)中的最大壓差以及系統(tǒng)中的最大壓力和最小壓力的控制器?？刂瓢暹€具有開/關(guān)轉(zhuǎn)換、壓力調(diào)節(jié)器過調(diào)節(jié)功能和用于系統(tǒng)100的各個(gè)部件的狀態(tài)的目視指示器。流體入口 102經(jīng)由高壓泵(未示出)連接到流體源(例如槽)并且經(jīng)由微粒過濾器104將流體輸送到裝置111。入口壓力調(diào)節(jié)器106經(jīng)由止回閥107控制輸送到蓄壓器108 的壓力流體，經(jīng)由導(dǎo)管112將過量的流體(高于預(yù)定壓力)輸送到回流管路110。因此，入口壓力調(diào)節(jié)器106經(jīng)由控制系統(tǒng)150以預(yù)定速率、設(shè)置將流體輸送到蓄壓器108。蓄壓器108阻止在脈沖傳輸期間振幅的損失，如關(guān)于圖1的實(shí)施方式所描述。蓄壓器內(nèi)的壓力由減壓閥114控制，減壓閥114布置在蓄壓器108和回流管路110之間。減壓閥是油液壓操作的定比減壓閥，被設(shè)計(jì)成能夠在500巴(50MPa)的壓力和高達(dá)40毫米的流動(dòng)面積直徑下操作。適合的閥的實(shí)例是從HL Hydraulik GmbH可得到的DN40 PN500減壓閥。裝置111還設(shè)置有應(yīng)急減壓管路116，其為減壓閥114設(shè)旁路并且包括應(yīng)急停止致動(dòng)，應(yīng)急停止致動(dòng)將蓄壓器中的所有壓力放到回流管路110。裝置111包括第一搖動(dòng)閥120，第一搖動(dòng)閥120通過控制系統(tǒng)150液壓地致動(dòng)。搖動(dòng)閥130是被設(shè)計(jì)成能夠在500巴(50MPa)的壓力和每分鐘500升的流速下操作的液控止回閥。適合的閥的實(shí)例是從HL Hydraulik GmbH可得到的液控止回閥DN40PN500。閥130 的致動(dòng)允許以與圖1的系統(tǒng)10相似的方式將受控脈沖或系列脈沖輸入到流體導(dǎo)管132中。裝置還包括第二搖動(dòng)閥140，第二搖動(dòng)閥140通過控制系統(tǒng)150致動(dòng)。閥140是雙向液壓方向閥，其可被引導(dǎo)成從外部油液壓管路打開或關(guān)閉。適合的閥的實(shí)例是從HL Hydraulik GmbH可得到的雙向液壓定向閥DN40PN500。在壓力上升周期，閥140優(yōu)選處于打開位置，但其作用是在裝置的壓力釋放周期周期地操作(與系統(tǒng)10的閥沈和36類似)。 閥140布置在流體導(dǎo)管132和回流管路110之間，以經(jīng)由可控減壓閥142使流體回流到管路 110。壓力傳感器123測量裝置的在蓄壓器106和閥130之間的壓力Pl并且將信號(hào)提供到控制系統(tǒng)150。類似地，壓力傳感器1 測量閥130和流體導(dǎo)管132之間的管路中的壓力P2(即，流體導(dǎo)管壓力)，并且壓力傳感器137測量閥140和減壓閥142之間的壓力P3， 壓力傳感器1 和137均將信號(hào)提供到控制系統(tǒng)150。控制系統(tǒng)150經(jīng)由油填充的液壓管路113(為了清晰性，僅示出液壓管路中的一些)致動(dòng)閥130、140、114、142。在該實(shí)施方式中，管路113中的引導(dǎo)介質(zhì)(pilot medium) 具有足夠高以允許快速致動(dòng)閥的操作壓力。特別地，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式配置成以大于 IHz的脈沖頻率操作搖動(dòng)閥130、140。為促進(jìn)該操作，在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，管路113 中的引導(dǎo)介質(zhì)壓力大于20MPa(并且典型地約30MPa)。對于所選擇的閥部件，本發(fā)明預(yù)期1 至IOHz的脈沖頻率。系統(tǒng)100的操作與系統(tǒng)10的操作類似。在初始配置中，搖動(dòng)閥130將通常是關(guān)閉的，并且閥140將處于其打開位置。操作者進(jìn)入控制系統(tǒng)150中的設(shè)置，設(shè)置包括搖動(dòng)閥 130和140的操作頻率、最大壓差(dp)、最大壓力和最小壓力。應(yīng)注意，管路中的最大壓力可由減壓閥142控制，減壓閥142暴露于流體導(dǎo)管132。為開始疏通導(dǎo)管132，泵(未示出) 被觸發(fā)，以從流體槽泵送流體通過入口調(diào)節(jié)器106和蓄壓器108的止回閥107。搖動(dòng)閥130 保持關(guān)閉，并且壓力傳感器P2獲取導(dǎo)管132中的壓力測量結(jié)果?？刂葡到y(tǒng)150讀取壓力信號(hào)并且調(diào)節(jié)減壓閥114，以將壓力Pl控制在P2+dP的預(yù)設(shè)置值的預(yù)定范圍內(nèi)(例如，正或負(fù)5% )的值。當(dāng)所期望的Pl的值達(dá)到時(shí)，控制系統(tǒng)150命令搖動(dòng)閥130以其預(yù)設(shè)置頻率 (例如3Hz)周期地打開和關(guān)閉。因此，正壓脈沖被傳輸?shù)綄?dǎo)管132，以開始除去阻塞物。壓力脈沖傳輸提高壓力P2，且因此在脈沖傳輸期間，閥114通過控制系統(tǒng)150自動(dòng)地調(diào)節(jié)，以將壓力Pl維持在P2+dP的所需范圍內(nèi)。當(dāng)流體導(dǎo)管中的壓力P2達(dá)到預(yù)設(shè)置最大值時(shí)，開始壓力釋放周期。閥130被關(guān)閉， 并且任選地，從蓄壓器將壓力放到回流管路110。在關(guān)閉閥140之前，P3的壓力初始地等于流體導(dǎo)管中的壓力P2。減壓閥142從P3釋放壓力，直至跨過閥140的壓差(即，P2-P3) 為所期望的水平。然后閥140可被致動(dòng)成以其所期望的頻率(例如3Hz)打開和關(guān)閉，當(dāng)從導(dǎo)管132釋放壓力時(shí)，這在流體導(dǎo)管132中產(chǎn)生負(fù)壓脈沖。這具有提高壓力P3和降低壓力 P2的效果。在脈沖傳輸期間，減壓閥142通過控制系統(tǒng)150自動(dòng)地調(diào)節(jié)，以將壓力P3維持在P2-dP的所需范圍內(nèi)。當(dāng)在流體導(dǎo)管132中達(dá)到最小壓力時(shí)，可重復(fù)該過程。使用定比減壓閥控制壓力調(diào)節(jié)有利地允許在脈沖系列期間調(diào)節(jié)壓差的操作模式。 例如，在壓力下降周期期間，壓力P3的增大可通過定比減壓閥來平衡，定比減壓閥被充分地打開以釋放壓力，以將壓差維持在所期望的范圍內(nèi)?？蛇x擇地，減壓閥可在一個(gè)脈沖或一系列脈沖之后被操作，以在下一個(gè)脈沖或多個(gè)脈沖產(chǎn)生之前重新設(shè)置壓差。系統(tǒng)100提供與系統(tǒng)10相似的優(yōu)點(diǎn)，主要通過允許在壓力上升和壓力釋放周期期間產(chǎn)生已知振幅的壓力脈沖。提供振幅控制允許將系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置成更接近流體導(dǎo)管的可接受的極限，具有將不損壞導(dǎo)管132的較高的置信水平。閥部件和壓力調(diào)節(jié)部件特別適合于具有約2至12英寸(約50至300mm)內(nèi)徑的導(dǎo)管并且發(fā)現(xiàn)特別適于商用應(yīng)用于2至12 英寸(約100至250mm)的導(dǎo)管。使用具有大于20MPa(并且優(yōu)選約30MPa)的引導(dǎo)介質(zhì)壓力的液壓致動(dòng)閥提供快速致動(dòng)和自動(dòng)操作的優(yōu)點(diǎn)。這有助于在高頻下操作而不依賴于人類操作者來手動(dòng)地打開和關(guān)閉閥。閥的選擇具有產(chǎn)生明確定義的可重復(fù)的脈沖的另外的益處， 該脈沖在流體導(dǎo)管中或在流體導(dǎo)管附近可被檢測，以便使用已知的傳輸時(shí)間技術(shù)來定位阻塞物。本發(fā)明提供了從流體導(dǎo)管中除去阻塞物的方法和裝置。裝置包括含有經(jīng)由可控閥與流體導(dǎo)管分開的流體體積的第一部分。閥被周期地打開和關(guān)閉，使得第一部分和流體導(dǎo)管之間的壓差在流體導(dǎo)管中產(chǎn)生一系列壓力脈沖。壓差被調(diào)節(jié)，以控制系列壓力脈沖的振幅?？稍诒景l(fā)明的范圍內(nèi)對所描述的實(shí)施方式作出改變。具體地，將明白，在本發(fā)明的可選擇的實(shí)施方式中，系統(tǒng)10和100的部件可相互互換，并且除清楚地要求保護(hù)的特征外， 特征的組合也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于從流體導(dǎo)管中除去阻塞物的方法，所述方法包括提供包括第一部分的裝置，所述第一部分含有經(jīng)由可控閥與所述流體導(dǎo)管分開的流體體積；周期地打開和關(guān)閉所述可控閥，使得所述第一部分和所述流體導(dǎo)管之間的壓差在所述流體導(dǎo)管中產(chǎn)生一系列壓力脈沖；調(diào)節(jié)所述壓差，以控制所述系列壓力脈沖的振幅。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括調(diào)節(jié)所述第一部分中的所述流體體積的壓力，使得所述第一部分中的所述流體體積的壓力大于所述流體導(dǎo)管中的壓力；以及將正壓脈沖傳輸?shù)剿隽黧w導(dǎo)管。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，包括調(diào)節(jié)所述第一部分中的所述流體體積的壓力，使得所述第一部分中的所述流體體積的壓力小于所述流體導(dǎo)管中的壓力；以及將負(fù)壓脈沖傳輸?shù)剿鰧?dǎo)管。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，包括在壓力上升周期期間將一系列正壓脈沖傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)中以及在壓力釋放周期期間傳輸一系列負(fù)壓脈沖。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括將所述壓差維持在優(yōu)選的預(yù)定范圍內(nèi)。
6.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括測量所述流體導(dǎo)管中的流體壓力。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，包括測量在至少一個(gè)脈沖周期時(shí)期內(nèi)所述流體導(dǎo)管中的平均壓力。
8.如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的方法，包括測量所述第一部分中的第一流體壓力， 并且根據(jù)所述第一流體壓力和所述流體導(dǎo)管中的所述流體壓力計(jì)算所述壓差。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一流體壓力測量結(jié)果和/或第二流體壓力測量結(jié)果被傳送到控制模塊。
10.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括通過控制模塊可控地操作所述閥。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括通過周期地打開和關(guān)閉第二可控閥來引導(dǎo)流體通過所述第二可控閥。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第二可控閥位于流體回流管路上。
13.一種用于從流體導(dǎo)管或容器中除去阻塞物的裝置，所述裝置包括第一部分，其含有流體體積；連接器，其用于將所述第一部分連接到所述流體導(dǎo)管或容器；可控閥，其布置在所述第一部分和所述連接器之間；至少一個(gè)壓力傳感器，其用于測量所述流體導(dǎo)管或容器中的壓力；控制模塊，其用于打開和關(guān)閉所述閥；以及流體壓力調(diào)節(jié)器，其配置成響應(yīng)于來自所述壓力傳感器的信號(hào)控制所述第一部分中的流體壓力。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，配置成周期地打開和關(guān)閉所述閥，以將壓力脈沖傳輸?shù)搅黧w導(dǎo)管中，以除去阻塞物。
15.如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的裝置，配置成測量壓差，所述壓差可以是跨所述閥的壓差。
16.如權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述壓力調(diào)節(jié)器包括減壓閥。
17.如權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述壓力調(diào)節(jié)器包括雙向壓力調(diào)節(jié)
18.如權(quán)利要求13至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述壓力調(diào)節(jié)器是電子可控的。
19.如權(quán)利要求13至18中任一項(xiàng)所述的裝置，包括控制模塊，該控制模塊用于配置所述裝置的操作參數(shù)，該操作參數(shù)選自由以下組成的組操作頻率；脈沖寬度；最大壓差 (dp)；最大壓力；以及最小壓力。
20.如權(quán)利要求13至19中任一項(xiàng)所述的裝置，包括來自所述流體導(dǎo)管的流體回流管路。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，包括第二閥，所述第二閥布置在所述流體導(dǎo)管和所述流體回流管路之間。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述第二閥配置成可控地傳輸流體壓力脈沖。
23.如權(quán)利要求21或權(quán)利要求22所述的裝置，包括用于調(diào)節(jié)跨所述第二閥的壓差的設(shè)備。
24.如權(quán)利要求13至23中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述閥和/或所述第二閥中的至少一個(gè)是搖動(dòng)閥。
25.如權(quán)利要求M所述的裝置，其中所述閥和/或所述第二閥中的至少一個(gè)是液壓可操作的。
26.如權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述液壓可操作閥是通過超過20MPa的壓力的液壓管路可致動(dòng)的。
27.如權(quán)利要求M至沈中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述閥和/或所述第二閥中的至少一個(gè)是電子可操作的。
28.—種烴生產(chǎn)或輸送系統(tǒng)，包括流體導(dǎo)管和用于從所述流體導(dǎo)管中除去阻塞物的裝置，所述裝置連接到所述導(dǎo)管，所述系統(tǒng)包括含有第一流體體積的第一部分；可控閥，其布置在所述第一部分和所述流體導(dǎo)管之間； 壓力源，其用于將增壓流體提供到所述第一部分；控制模塊，其配置成打開和關(guān)閉所述閥，以允許壓力脈沖進(jìn)入所述流體導(dǎo)管中； 壓力傳感設(shè)備，其用于測定跨所述可控閥的壓差；以及流體壓力調(diào)節(jié)器，其配置成響應(yīng)于來自所述壓力傳感設(shè)備的信號(hào)控制所述第一部分中的流體壓力。
全文摘要
本發(fā)明提供了從流體導(dǎo)管中除去阻塞物的方法和裝置。裝置包括含有經(jīng)由可控閥與流體導(dǎo)管分開的流體體積的第一部分。閥被周期地打開和關(guān)閉，使得第一部分和流體導(dǎo)管之間的壓差在流體導(dǎo)管中產(chǎn)生一系列壓力脈沖。壓差被調(diào)節(jié)，以控制系列壓力脈沖的振幅。
文檔編號(hào)B08B9/032GK102574170SQ201080042777
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者休·麥肯齊氏 申請人:帕拉迪姆流動(dòng)服務(wù)有限公司