清管器和使用清管器的方法
【專利摘要】一種用于潤濕管道的頂部內(nèi)表面的清管器，所述清管器包括：清管器本體；附接到所述清管器本體的一個或多個圓形刷；和用于使得所述一個或多個圓形刷在清管器運動通過所述管道時旋轉的裝置。
【專利說明】清管器和使用清管器的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求在2012年7月12日提交的美國臨時申請N0.61/670，850的權益，在此將該美國臨時申請以引用方式并入本發(fā)明。

【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及包括一個或多個圓形刷的清管器。

【背景技術】
[0004]用于運送油和氣的管道常常因油和氣中的多種組分而遭受腐蝕。一種類型的腐蝕被稱作管道頂部腐蝕，并且在液體(尤其是水)凝結在管道的頂部內(nèi)表面上時，導致了這種類型的腐蝕。當管道在組合的氣/液流中操作使得流的液體部分僅僅接觸管道的內(nèi)表面的一部分時發(fā)生這種類型的腐蝕。這種腐蝕通常是由氣中的污染物(諸如，二氧化碳、硫化氫和/或有機酸)和因管道中的壓力和溫度變化而引起的水凝結而導致的。
[0005]腐蝕抑制劑通常隨著油和氣被注入到管道中，以防止腐蝕，但是當管道沒有在全液狀態(tài)中操作時，則腐蝕抑制劑將不會接觸管道的頂部內(nèi)表面。結果，不存在一種利用腐蝕抑制劑處理管道的頂部內(nèi)表面的有效方式。這種凝結尤其普遍存在于管道的靠近井口的部分處，在該處，油和氣隨著其離開井而冷卻。
[0006]與在US 5，903，946中公開的清管器類似的傳統(tǒng)清管器可用于在清管器沿著軸向方向運動通過管時清理管的內(nèi)部。即使在清理管道時，管道也通常沒有充全液體，并且也不存在一種確保清管操作期間注入的腐蝕抑制劑將導致腐蝕抑制劑和管道的頂部內(nèi)表面之間完全接觸的方式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種用于潤濕管道的頂部內(nèi)表面的清管器，所述清管器包括:清管器本體；附接到清管器本體的一個或多個圓形刷；和用于使得所述一個或多個圓形刷隨著清管器運動通過管道而旋轉的裝置。
[0008]本發(fā)明還提供了一種用于潤濕管道的頂部內(nèi)表面的方法，所述方法包括使得清管器通過管道，其中，清管器包括:清管器本體；附接到清管器本體的一個或多個圓形刷；和用于使得所述一個或多個圓形刷隨著清管器運動通過管道而旋轉的裝置，并且其中，當所述圓形刷旋轉時，容納在管道中的液體被向上推動以接觸管道的頂部內(nèi)表面。
[0009]本發(fā)明還提供了一種將腐蝕抑制劑保持在清管器的前圓盤和后圓盤之間并且從而允許分批進行腐蝕抑制劑處理(與昂貴的連續(xù)腐蝕抑制劑注入相比)的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1示出了管道中的不同流態(tài)；
[0011]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的清管器具有位于清管器中部的刷的一個實施例；
[0012]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的清管器具有位于前部的一個刷的另一個實施例；
[0013]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的清管器具有位于前部的兩個刷的另一個實施例；
[0014]圖5示出了其中一個刷的視圖，示出了作為用于旋轉的裝置的電動機；
[0015]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的清管器的另一個實施例，示出了作為用于旋轉的裝置的輪；
[0016]圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的清管器的另一個實施例，示出了作為用于旋轉的裝置的錐齒輪；
[0017]圖7B示出了圖7A中示出的刷的視圖，示出了作為用于旋轉的裝置的齒輪。

【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明提供了一種清管器，該清管器可用于通過確保注入到管道中的腐蝕抑制劑與管道的頂部內(nèi)表面相接觸來防止頂部腐蝕。尤其是參照附圖在此更加詳細地描述了清管器的實施例和用于使得清管器旋轉以確保液體被運送到管道的頂部內(nèi)表面的裝置。
[0019]在管道中可能遭遇多種流態(tài)，包括:全液流、氣泡流、活塞流、層流、波流、段塞流、環(huán)流、霧流和氣體流。下面將參照圖1來進一步描述這些流態(tài)。全液流流態(tài)是當整個管道充滿流體并且在管道中不存在氣體時的流態(tài)。這是能夠確保注入到管道中的腐蝕抑制劑接觸管道的頂部內(nèi)表面的唯一流態(tài)。氣泡流流態(tài)是當大部分管道充滿液體，但是在液體中分布有氣泡的流態(tài)?；钊髁鲬B(tài)是當蒸汽塞(大于氣泡)存在于管道中并且通常在管道的頂部內(nèi)表面處發(fā)現(xiàn)這些蒸汽塞的流態(tài)。分層流流態(tài)是當液體流和氣體流分成兩個獨立相時的流態(tài)，其中，液體在管道的底部部分中流動而氣體在管道的上部部分中流動。波流流態(tài)是與分層流流態(tài)類似的流態(tài)，只是液體流產(chǎn)生了一系列流動通過管道的液體波浪。段塞流流態(tài)是當液體和氣體單獨地流動通過管道而且液體段塞通過管道，使得管道的某些分段可能處于全液條件下的流態(tài)。環(huán)流流態(tài)是當液體沿著管道的表面流動而氣體在管道的中央分段中流動時的流態(tài)。霧流流態(tài)是當通過管線的大部分流是氣體和攜帶有氣體并且散布在整個管道中的小液體顆粒時的流態(tài)。氣體流流態(tài)是通過管道的整個流是氣體而不存在液體時的流
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[0020]可看到的是，這些流態(tài)中的若干流態(tài)(尤其是層流流態(tài)和波流流態(tài))使得管道的頂部內(nèi)表面與液體不能接觸。注入到液體中的任何液體腐蝕抑制劑將不會接觸管道的頂部內(nèi)表面，從而使得該表面不能得到保護。另外，在一些情況中，水凝結將發(fā)生在管道的頂部內(nèi)表面上，這可能導致腐蝕率增大。
[0021]本發(fā)明提供了一種清管器，所述清管器具有刷，所述刷在旋轉時掃略掠管道的整個內(nèi)圓周周圍的液體，使得管道的頂部內(nèi)表面以及甚至管道的側部的上部分將與液體接觸并且當腐蝕抑制劑注入到液體中時與腐蝕抑制劑接觸。刷可通過本領域中的普通技術人員已知的任何方法而旋轉。
[0022]腐蝕抑制劑可以在分批操作或者連續(xù)操作中注入。由于通過減小所需的化學制品量而削減了成本，分批操作是優(yōu)選的。
[0023]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的清管器的一個實施例。這個實施例包括帶有位于清管器的中央段中的兩個刷的清管器。清管器包括前段16和后段14，每個段均包括三個圓盤。位于最前方的圓盤和位于最后方的圓盤的直徑小于管的內(nèi)徑。這允許這些圓盤幫助引導清管器通過管，尤其是通過管中的彎曲部和彎頭。中間的4個圓盤、前段16中的兩個圓盤位于、后段14中的兩個圓盤的直徑與管的內(nèi)徑相等或者略大于所述管的內(nèi)徑。這些圓盤提供了清管器與管之間的密封。
[0024]這些段通過連接件28連接，所述連接件28還設置成用于將刷(18和20)附接到清管器。清管器顯示為位于管道10中，所述管道10具有頂部內(nèi)表面12和底部內(nèi)表面22。用24示出了管道中的液位，用26示出了清管器的前段和后段之間的液位。如可從該圖中看到的那樣，清管器各段之間的液位高于管道中的液位。這源于清管器的向前運動，并且其導致增加了刷的潤濕程度，于是所述刷在其旋轉時能夠潤濕管道的頂部內(nèi)表面。通過選擇清管器的前段和后段的適當?shù)某叽绾蛶缀谓Y構可設計保持在前段和后段之間的液體保持量。刷18和20可通過可獲得的使得刷旋轉的任何裝置而旋轉。在清管器啟動之前用腐蝕抑制劑填充在圓盤之間的安裝有刷的空間。因此，當剛剛啟動清管器時液位26應當(幾乎)是全液位。前端處的圓盤將在施加新的腐蝕抑制劑之前有助于清理管道內(nèi)表面(頂部、底部或者側部)，并且后端處的圓盤有助于用由刷所施加的腐蝕抑制劑均勻地覆蓋管道表面。
[0025]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的清管器的另一個實施例。這個實施例與圖2中示出的清管器類似，只是清管器具有位于清管器的前部處的一個刷。清管器包括前段16、后段14和刷18，所述刷18通過連接件28連接到清管器。與圖2中的管道和液位類似地示出并且標注管道和液位。
[0026]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的清管器的另一個實施例。這個實施例具有在清管器的前部處的兩個刷的清管器。清管器包括前段16和兩個刷(18和20)，所述兩個刷通過連接件28連接到清管器。這兩個刷將沿著不同的方向旋轉，使得因刷旋轉而產(chǎn)生的作為在清管器上的作用力互相抵消。與圖2中的管道和液位類似地示出并且標注管道和液位。
[0027]圖5示出了用于使得刷旋轉的裝置的一個實施例。根據(jù)這個實施例，葉輪位于刷的中央段中。在沒有全液的管道中，管道的無全液的橫截面典型地包括氣體，所述氣體也流動通過清管器(清管器旁流)。當氣體流動通過清管器時，氣體流經(jīng)刷中的葉輪。因氣體速度產(chǎn)生的作用力被葉輪轉換成隨后使得刷旋轉的旋轉力。當刷旋轉時，液體沿著管道的內(nèi)側運送并且接觸管道的頂部內(nèi)表面。在一個實施例中，葉輪位于連接件28(圖2至4中示出)的內(nèi)部并且刷位于連接件的外部。在這個實施例中，葉輪必須例如通過磁力聯(lián)接到刷。
[0028]圖6示出了用于使得刷旋轉的裝置的另一個實施例。在這個實施例中，輪子40定位在清管器本體上或者輪系統(tǒng)42上，所述輪系統(tǒng)42相對于清管器的縱向軸線成一角度。當清管器向前運動通過管道時，輪子接觸管道的側部，并且因輪子的傾斜定向而導致清管器的整個本體在管道內(nèi)部旋轉。在一個實施例中，刷相對于清管器固定在合適位置中，使得刷以與清管器相同的速度并且沿著相同的方向旋轉。圖包括三個盤的前段16。清管器的后段沒有示出，但是通過連接桿連接到前段。
[0029]圖7A示出了用于使得刷旋轉的裝置的又一個實施例。在這個實施例中，錐齒輪定位成向刷提供旋轉力。輪子用于接觸管道的側部，而且這些輪子與清管器的縱向軸線平行。輪子連接到第一組齒輪，所述第一組齒輪隨著輪子一起轉動。當?shù)谝唤M齒輪轉動時，它們使得第二組齒輪旋轉，所述第二組齒輪定位成相對于第一組齒輪成O至90度的角度。第二組齒輪隨后將旋轉力施加到刷，從而致使所述刷旋轉并且將液體推動成沿著管道的表面。在一些實施例中，使用兩個刷并且將所述刷定位成使得它們沿著相反的方向旋轉。這有助于穩(wěn)定清管器并且抵消旋轉力。
[0030]圖7B示出了連接到錐齒輪的刷的視圖，所述錐齒輪通過另一個齒輪連接到沿著管道滾動(未示出)的輪子。
[0031]除了防止在管道的頂部內(nèi)表面上發(fā)生腐蝕之外，使用這種清管器還提供了當使用標準管道清管器時實現(xiàn)的管清理的傳統(tǒng)益處。這種清管器尤其用于深水應用，在所述深水應用處，更難以測量以及監(jiān)測油和氣管道上的腐蝕。另外，導致污染物流失的任何腐蝕將致使巨大的破壞并且因安裝這些管道的水域的深度而難以控制。
[0032]本領域中的普通技術人員可采用任何其它用于使得刷旋轉的裝置，包括:磁力裝置、電磁力裝置、以及使用其它裝置來將氣體和/或液體流動的作用力轉換成旋轉力。例如，清管器可具有電池和電動機，所述電動機用于使得刷旋轉。
[0033]清管器可以包括一個、兩個或多個刷，并且它們可以放置在清管器的前部、后部或者中部。這些構造中的每一種構造在液體保持、制造難易度和其它重要的考慮事項方面具有不同的優(yōu)勢和劣勢。
【權利要求】
1.一種用于潤濕管道的頂部內(nèi)表面的清管器，所述清管器包括:清管器本體；附接到所述清管器本體的一個或多個圓形刷；和用于使得所述一個或多個圓形刷在所述清管器運動通過所述管道時旋轉的裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的清管器，其中，所述圓形刷還包括葉輪，所述葉輪設計成將流動通過所述葉輪的氣體的作用力轉換成使得所述一個或多個圓形刷旋轉的旋轉力。
3.根據(jù)權利要求1所述的清管器，其中，所述清管器包括輪子，所述輪子定位成相對于所述清管器本體的縱向軸線成一角度，使得當所述清管器向前運動時，所述輪子將旋轉力施加給所述清管器。
4.根據(jù)權利要求1所述的清管器，其中，所述清管器包括輪子和齒輪，所述輪子和所述齒輪定位成使得當所述清管器向前運動時，所述輪子致使所述齒輪轉動并且將旋轉力施加給所述清管器。
5.根據(jù)權利要求1所述的清管器，其中，所述清管器包括使得所述圓形刷在所述清管器運動通過所述管道時旋轉的電動機和電池。
6.根據(jù)權利要求1所述的清管器，其中，所述清管器包括多于一個的圓形刷，并且還包括在所述圓形刷之間的保持空間，所述保持空間適于維持所述圓形刷之間的液體液位。
7.—種用于潤濕管道的頂部內(nèi)表面的方法，所述方法包括使得清管器通過所述管道，其中，所述清管器包括:清管器本體；附接到所述清管器本體的一個或多個圓形刷；和用于使得所述一個或多個圓形刷在所述清管器運動通過所述管道時旋轉的裝置，其中，當所述圓形刷旋轉時，容納在所述管道中的液體被向上推動以接觸所述管道的所述頂部內(nèi)表面。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，容納在所述管道中的所述液體包括腐蝕抑制劑。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述清管器本體還包括盤，所述盤形成包括腐蝕抑制劑的液體的密封區(qū)域。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，當所述清管器通過所述管道時，所述管道的頂部內(nèi)表面基本上被液體覆蓋。
【文檔編號】B08B9/04GK104428072SQ201380036595
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權日:2012年7月12日
【發(fā)明者】J·G·布羅澤, Y·李, X·周 申請人:國際殼牌研究有限公司