NO304664B1 - Fremgangsmate og anordning for foring av en montert rorledning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og en anordning for foring av en montert rørledning, angitt i innledningen til henholdsvis de etterfølgende patentkrav 1 og 9. Oppfinnelsen skal beskrives i forbindelse med tilførselsrør for gass, olje og vann, men det vil forstås at oppfinnelsen kan anvendes for rør av alle typer.

Ved foring av monterte rør (hvilke rør kan bli utsatt for brister på grunn av bevegelser i underlaget når de er nedgravd) er det kjent å trekke en oppvarmet foring i form av en plastslange gjennom en dyse for å minske diameteren og deretter inn i en lengde av det monterte røret.

Med montert rør menes rør som allerede er montert på plass for å utføre sin hensikt, slik som f.eks. nedgravde rørledninger for gass, olje, vann eller kloakkvann, en rørledning som utgjør en del av en større installasjon, slik som i et olje- eller gassraffineri eller en lagringsinstallasjon, eller en rørledning som ligger på bakken og forbinder et tilførsels-forråd med en mottaksenhet, slik som et oljerør som forbinder en brønn med et raffineri eller en havn.

Når det gjelder en nedgravd rørledning vil det forstås at det normale arrangement når en slik prosess utføres vil være en trekkeinnretning slik som en vinsj i nærheten av en utgravning ved en ende av en lengde av et rør som skal fores, idet en kabel eller et lignende element er ført gjennom lengden av rør til en annen utgravning, utenfor hvilken den er festet til den fremre ende av en foringsslange av plastmaterial. Nær den annen utgravning er en innretning for oppvarming og komprimering av slangen, med en varmeanordning og en dyse for størrelsesminskning.

Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse kjennetegnes ved de trekk som fremgår av det etterfølgende patentkrav 1.

Foringsslangen blir således grepet før den entrer rørledningen, hvilket bidrar til både å trekke foringsslangen gjennom dysen og til å skyve foringsslangen mot rørledningen.

I henhold til en utførelsesform av fremgangsmåten oppvarmes foringsslangen før den kommer ut av dysen.

I henhold til en utførelsesform av fremgangsmåten kjøles foringsslangen når den kommer ut av dysen.

I henhold til en utførelsesform av fremgangsmåten forvarmes foringsslangen før formingen til en temperatur mellom 35 og 90 °C.

I henhold til en utførelsesform av fremgangsmåten forvarmes foringsslangen til en temperatur mellom 40 og 65 °C.

I henhold til en utførelsesform av fremgangsmåten forvarmes foringsslangen til en temperatur mellom 45 og 55 °C.

I henhold til en utførelsesform av fremgangsmåten trekkes foringsslangen inn i dysen ved omgivelsestemperatur, og det tilføres ikke eller utvikles ikke varme inne i dysen, bortsett fra friksjonsvarme som utvikles mellom foringsslangen og innsiden av dysen under trekkingen av foringsslangen gjennom dysen.

I henhold til en utførelsesform av fremgangsmåten minskes diameteren til foringsslangen med inntil 15% ved utøvelse av strekket.

Valget av foringsslanger som er egnet for forming ved omgivelsestemperatur vil blant annet avhenge av dimensjonene til foringsslangen, dens forhold mellom diameter og veggtykkelse før formingen og de særskilte egenskaper til materialet som foringsslangen er laget av. Hvorvidt en foringsslange under bestemte omstendigheter er i stand til å formes ved omgivelsestemperatur kan enkelt fastslås av operatøren ved prøving og feiling.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved de trekk som fremgår av patentkrav 9.

Det er således dannet et mellomrom mellom bærekonstruksjonen som holder dysen og som er festet til rørledningen, og inne i mellomrommet er det anordnet en skyveinnretning for foringsslangen, med den virkning som er forklart i forbindelse med fremgangsmåten.

I henhold til en utførelsesform er det anordnet midler for oppvarming av dysen, for oppvarming av foringsslangen før den kommer ut av dysen.

I henhold til en utførelsesform er det anordnet midler i mellomrommet, for å kjøle

foringsslangen når den kommer ut av dysen.

I henhold til en utførelsesform omfatter dysen et hult element som midlene for oppvarming av dysen befinner seg i.

I henhold til en utførelsesform omfatter midlene for oppvarming en elektrisk varmespirål.

I henhold til en utførelsesform er skråvinkelen til formeflaten mellom 12 og 29°.

I henhold til en utførelsesform er vinkelen mellom 20 og 25°.

I henhold til en utførelsesform rager skråflaten en aksial lengde som utgjør en andel på i det minste 70 % av den samlede aksiale avstand mellom den del av formeflaten som har størst diameter og dyseutløpet.

I henhold til en utførelsesform er andelen i det minste 80 %.

I henhold til en utførelsesform er andelen i det minste 85 %.

I henhold til en utførelsesform er veggene i det parti av det indre av dysen som rager mellom formeflaten og utløpet parallelle med dyseaksen.

I henhold til en utførelsesform er formedysen utstyrt med en formeflate som i det minste i et parti er skrådd under en vinkel mellom 6 og 32° i forhold til dyseaksen.

Lengden av rørledningen som kan fores i en enkelt operasjon ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan for eksempel være fra 10 meter og oppover. Begrensningen for lengden av rørledning som kan fores vil i hvert enkelt tilfelle avhenge av en kombinasjon av faktorer, omfattende friksjonsmotstanden ved bevegelsen av foringen inne i rørledningen, den grad som foringsslangen med minsket diameter utsettes for deformasjon etter innføring i rørledningen (et problem som oppstår med foringsslanger med stor diameter og forholdsvist stort forhold mellom diameteren og veggtykkelsen før formingen), den grense for strekket i den fremre ende av foringsslangen som ved overskridelse kan bety permanent skade eller forlengelse, kapasiteten til mekanismen (for eksempel en vinsj) som utgjør trekkeinnretningen og ensartetheten til diameteren og/eller retningen eller andre parametere inne i rørledningen. Den lengde som i hvert enkelt tilfelle er egnet til å fores kan enkelt bestemmes ved prøving og feiling. Med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er det mulig å fore lengder av rørledninger opp til 450 meter eller mere. Overflatefinishen til dysen kan oppnås med kjente midler. Det foretrekkes at overflatefinishen i det minste bør være nede på N7, for eksempel N6, og fortrinnsvis nede på N5, og helst i området N4 eller lavere.

Det er funnet fordelaktig å benytte en dyse som har en forholdsvist liten skråvinkel mellom den skrå flaten i dysen og dyseaksen, innen området 12 til 29°, og fortrinnsvis fra 20 til 20°. Minskning av vinkelen bidrar til å minske strekket som kreves for å bevirke kompresjon av foringsslangen, men øker samtidig arealet til formeflaten for en gitt grad av kompresjon. Det optimale vinkel vil i hvert enkelt tilfelle være den som på den ene side gjør de samlede ulemper med en belastning for å bevirke kompresjon så små som mulig og på den annen side en stor friksjonsflate i dysen. Dyseflaten kan ha konisk form. Alternativt kan den ha en variabel skråvinkel med dyseaksen innen de ovenfor nevnte grenser. Det er et vesentlig og fordelaktig trekk ved oppfinnelsen at når det benyttes en foringsslange laget av et deformerbart materiale med "hukommelse" i henhold til fremgangsmåten i følge oppfinnelsen, kan foringsslangen ekspandere radialt inne i den forede rørledning under påvirkning av "hukommelsen" til materialet som den er dannet av. Ved passende valg av opprinnelig diameter til foringsslangen, graden av kompresjon under formeoperasjonen og diameteren til dyseåpningen i forhold til innerdiameteren til rørledningen som skal fores, kan det med den foreliggende oppfinnelse anordnes en tettsluttende foring i rørledningen, (etter at strekket opphører), på grunn av ekspansjonen som skyldes "hukommelsen" til foringsslangen ved den opptredende temperatur og trykket inne i rørledningen. Det er unødvendig å ha tilgang til midler i henhold til kjent teknikk for å ekspandere foringen inne i rørledningen, slik som anvendelsen av indre overtrykk eller tilførsel av varme til foringen innefra eller anvendelsen av meget høye strekkrefter på foringen for å bevirke en opprinnelig minskning av dens diameter før innføringen i rørledningen. De nøyaktige driftsbetingelser for å utføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen vil avhenge av de mange faktorer som er nevnt ovenfor i hvert enkelt tilfelle, og vil variere med rørledningens innerdiameter og dens anvendelsesformål (for eksempel enten den er for vann eller gass), materialet i foringsslangen og forholdet mellom diameteren til foringsslangen og dens veggtykkelse før formingen.

Et foretrukket materiale for foringsslangen er polyetylen, men andre materialer som har de nødvendige egenskaper for formhukommelse, slik som en kopolymer av polyetylen og i det minste en oc-olefin med inntil 10 karbonatomer kan likeledes be-

nyttes. Selv om minskningen av diameteren til foringsslangen under bevegelsen gjennom formedysen kan være opp til 15 %, foretrekkes minskninger i området 5,0 % til 9,8 %. Minskningen bær være slik at den muliggjør trekking av foringsslangen gjennom det eksisterende rør. Denne noe enkle betingelse kompliseres av det faktum at eksisterende rør ofte ikke er nøyaktig dimensjonert innvendig, idet innerdiameteren kan variere langs lengden av røret, og at graden av tilbakeekspansjon for foringsslangen kan variere med omgivelsestilstandene og materialet som slangen er laget av. Veggtykkelsen til foringsslangen bør være så liten som mulig, avhengig av bruken av røret og kravene til tilstrekkelig indre tetning av det eksisterende rør. Et forhold mellom veggtykkelsen og diameteren til foringsslangen i området 10 til 46 foretrekkes.

Det maksimale strekk som velges for å trekke foringsslangen gjennom det eksisterende rør bør fortrinnsvis være i området 45 % til 55 % av flytegrensen til vedkommende foringsslange, og særlig omtrent 50 %. Forholdet mellom munningsdiameteren til dysen og diameteren til det eksisterende rør bør fortrinnsvis være i området 1,05:1 til 1,15:1. En frem og tilbakegående skyver kan benyttes for å øke strekket som bevirkes av trekkeinnretningen, for å trekke foringsslangen gjennom formedysen.

Oppfinnelsen vil fremgå klarere av den følgende beskrivelse av en eksempelvis utførelse under henvisning til den vedføyde tegning.

Figuren viser et lengdesnitt gjennom en utførelse av anordningen i henhold til oppfinnelsen.

Anordningen vist i figuren omfatter en holdekonstruksjon 1 som omfatter festemidler i form av en rørklemme 2 ved en ende og en formedyse 3 ved den annen ende. Formedysen 3 er hovedsakelig sylindrisk og omfatter et parti 4 med stor diameter som henger sammen med et parti 5 med liten diameter, og med et konisk overgangsparti 6 mellom disse. Formedysen har en polert formeflate som er skrådd under en vinkel på mellom 6° og 32° i forhold til aksen til dysen, fortrinnsvis mellom 12°C og 29°, og fortrinnsvis mellom 20° og 25°. Poleringen er i det minste ned mot N7, for eksempel ned mot N6, fortrinnsvis ned mot N5 og ideelt i område N4 eller mindre. Forholdet mellom diametrene til partiene 4 og 5 er fortrinnsvis i området 1,05:1 og 1,15:1. Dette er funnet å gi en passende klaring mellom foringsslangen og innsiden av røret for de fleste vanlige rør, og ligger godt innenfor den diametrale tilbakeekspansjon til materialet.

Dyseelementet 3 i den viste utførelse er hult og inneholder en elektrisk varmekveil 8 som tilføres strøm gjennom en elektrisk krets 9. Strømtilførsel til varmekveilen anvendes for å varme foringsslangen til en temperatur i området 35 til 95°C, og fortrinnsvis til omtrent 50°C. Når den formede foringsslangen kommer ut av dysen kjøles den ved hjelp av en ringformet varmeveksler 12 som er anordnet rundt slangen og som fjerner varme fra slangen. Varmevekslermediet kan være C02, luft, vann eller hvilket som helst passende fluid.

Klemmen 2 er festet til den frie ende av det eksisterende rør, og bevirker sammen med det eksisterende rør 10 en fastholding for trekking av foringsslangen 7. Holdekonstruksjonen som klemmen 2 er forbundet med kan være rørformet eller bestå av flere armer som forbinder klemmen 2 med formedysen 3.

Ved bruk av innretningen kan en lengde av foringsslange 7 av polyetylen eller annet passende materiale skråskjæres i en ende eller preformes for dannelse av en konus på enden, på hvilken en gjennomhullet metallkonus kan anbringes. Et forhold mellom veggtykkelsen og diameteren til foringsslangen i området 10 til 46 foretrekkes. Hull er utstanset i konuspartiet, tilsvarende hullene i metallkonusen, gjennom hvilke en kabel kan forbindes med slangen. Kabelen føres gjennom formedysen 3 og den eksisterende rørledning 10, og forbindes med en eller annen type trekkeinnretning (ikke vist), slik som en vinsj som er fastgjort på passende måte. Det tilføres elektrisk strøm for å oppvarme dysen til den nødvendige temperatur, og den koniske enden til foringsslangen innføres i den oppstrøms ende av dysen. Strekket i kabelen økes til den nødvendige verdi (vanligvis mellom 45 % og 55 % av flytegrensen til vedkommende foringsslange, og særlig 50 %), inntil foringsslangen begynner å bevege seg gjennom dysen og trekkes inn i den eksisterende rørledning. Slangen hjelpes gjennom det eksisterende rør ved hjelp av en skyveinnretning som omfatter en ramme 21, hydrauliske sylindre 22, en klemring 23 og hjelpeutstyr, og som befinner seg mellom formedysen 3 og rørklemmen 2. Under bruk trekker denne skyveinnretningen foringsslangen gjennom formedysen 3 og skyver den inn i den eksisterende rørledningen 10.

Foringsslangen trekkes fullstendig gjennom den eksisterende rørledningen 10. Kabelen løsgjøres, og "hukommelsen" til materialet i slangen benyttes for å ekspandere slangen inntil den kommer i kontakt med innsiden av den eksisterende rørledningen 10.

Claims (20)

1. Fremgangsmåte for foring av en montert rørledning, omfattende at det benyttes en lengde av en foringsslange laget fra et plastmaterial med "hukommelse" og med en ytterdiameter som er større enn innerdiameteren i rørledningen som skal fores, at det benyttes en trekkeinnretning som er festet til forenden av foringsslangen og er ført gjennom rørledningen, at foringsslangen trekkes gjennom en formedyse som er festet direkte eller indirekte til rørledningen som skal fores, for å minske ytterdiameteren til foringsslangen, idet strekket som utøves av trekkeinnretningen er slik at den radiale ekspansjon av ytterflaten til foringsslangen delvis hindres etter at denne kommer ut fra dysen, at foringsslangen trekkes gjennom den monterte rørledningen med sin ytterdiameter minsket til og/eller opprettholdt på en dimensjon som er mindre enn innerdiameteren i den monterte rørledningen, hvoretter foringsslangen tillates å ekspandere inne i rørledningen ved at strekket opphører, etterfulgt av en ekspansjon på grunn av "hukommelsen" ved vanlig atmosfæretrykk og ved omgivelsestemperaturen til rørledningen,karakterisert vedat foringsslangen (7) som kommer ut av dysen (3) gripes i et rom mellom dysen (3) og rørledningen (7) og trekkes mot og gjennom rørledningen (10).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat foringsslangen (7) oppvarmes før den kommer ut av dysen (3).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2,karakterisert vedat foringsslangen (7) kjøles når den kommer ut av dysen (3).

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3,karakterisert vedat foringsslangen (7) før formingen forvarmes til en temperatur mellom 35 og 90 °C.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4,karakterisert vedat foringsslangen (7) forvarmes til en temperatur mellom 30 og 65 °C.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5,karakterisert vedat foringsslangen (7) forvarmes til en temperatur mellom 45 og 55 °C.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert vedat foringsslangen

(7) trekkes inn i dysen (3) ved omgivelsestemperatur, og at det ikke tilføres eller utvikles varme inne i dysen (3), bortsett fra friksjonsvarme som utvikles mellom foringsslangen (7) og innsiden av dysen (3) under trekkingen av foringsslangen (7) gjennom dysen (3).

8. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-7,karakterisert vedat diameteren til foringsslangen minskes med inntil 15% ved utøvelse av strekket.

9. Anordning for foring av en montert rørledning, omfattende en bærekonstruksjon, en formedyse anordnet i konstruksjonen, for minskning av diameteren til en foringsslange som beveges gjennom denne, samt festemidler som muliggjør at konstruksjonen kan festes til rørledningen som skal fores,karakterisert vedat festemidlene (2) er innrettet til å holde konstruksjonen i en avstand fra rørledningen, idet en skyveinnretning (21,22,23) befinner seg i mellomrommet, for å gripe foringsslangen (7) etter utløpet fra dysen (3) og å føre den mot og gjennom rørledningen (10).

10. Anordning som angitt i krav 9,karakterisert vedat det er anordnet midler (8) for oppvarming av dysen (3), for oppvarming av foringsslangen (7) før den kommer ut av dysen (3).

11. Anordning som angitt i krav 9 eller 10,karakterisert vedat det er anordnet midler (12) i mellomrommet, for å kjøle foringsslangen (7) når den kommer ut av dysen (3).

12. Anordning som angitt i krav 9, 10 eller 11,karakterisert vedat dysen (3) omfatter et hult element som midlene (8) for oppvarming av dysen befinner seg i.

13. Anordning som angitt i krav 12, karakteriser ved at midlene (8) for oppvarming omfatter en elektrisk varmespiral.

14. Anordning som angitt i hvilket som helst av kravene 9-13, karakterisert vedat skråvinkelen til formeflaten er mellom 12 og 29°.

15. Anordning som angitt i krav 14,karakterisert vedat vinkelen er mellom 20 og 25°.

16. Anordning som angitt i hvilket som helst av kravene 9-15, karakterisert vedat skråflaten rager en aksial lengde som utgjør en andel på i det minste 70 % av den samlede aksiale avstand mellom den del av formeflaten som har størst diameter og dyseutløpet.

17. Anordning som angitt i krav 16,karakterisert vedat andelen er i det minste 80 %.

18. Anordning som angitt i krav 17,karakterisert vedat andelen er i det minste 85 %.

19. Anordning som angitt i hvilket som helst av kravene 16 - 18,karakterisert vedat veggene i det parti av det indre av dysen (3) som rager mellom formeflaten og utløpet er parallelle med dyseaksen.

20. Anordning som angitt i hvilket som helst av kravene 9-19,karakterisert vedat formedysen (3) er utstyrt med en formeflate som i det minste i et parti er skrådd under en vinkel mellom 6 og 32° i forhold til dyseaksen.