NO20110003A1 - En toveis rørledningsplugginnretning, fluidstrømbehandlingsanlegg og fremgangsmåte ved rensing - Google Patents

Abstract

En toveis- og sviktsikker rørledningsplugginnretning for et rørledningssystem, innbefatter en plugg (20) som er anordnet for bevegelse inne i det minste en rørdel (5; 5') av rørledningssystemet, og innbefatter et rørformet legeme (22a; 22b; 22d) med en lengdeakse som er sammenfallende med rørdelens (5; 5') senterakse, og har minst en gjennomgående åpning (24, 24') mellom rørlegemets motliggende ender. Fluider (F) i rørledningssystemet tillates å strømme gjennom legemet, og innretningen innbefatter videre drivmidler (40; 50) som er anordnet og utformet for utøvelse av en drivkraft på pluggen, slik at derved pluggen kan beveges inne i rørdelen uavhengig av fluidstrømmen i rørledningssystemet. Et fluidstrømbehandlingsanlegg innbefatter en materørledning (5a) som er fluidforbundet med et fluidreservoar, og er anordnet for mating av fluid inn i anlegget, og en eksportrørledning (5b) for føring av fluidet ut fra anlegget. Minst ett mellomrør (5; 11, 5') i fluidforbindelse mellom materørledningen og eksportrørledningen, og innbefatter en rørledningsplugginnretning ifølge oppfinnelsen.

Description

En plugginnretning for en rørledning, og en fremgangsmåte for bruk av en Plugg

Oppfinnelsen vedrører en innretning og en fremgangsmåte for styring av bevegelsen til en gjenstand inne i en rørledning, som angitt i innledningen til de selvstendige kravene.

Generelt krever rørledninger rensing, testing, eller måling, og for slike formål er det kjent å bruke en såkalt "pig" (På norsk: renseplugg eller skrapeplugg). Rensepluggen er utformet for tett innpassing i røret, og bringes til å bevege seg i røret, ved å sende inn fluid under trykk bak rensepluggen. Plugger brukes også ved drift av en rørledning for å skille mellom ulike suksessive fluider. Pluggene har ulike utførelser, og den vanligste typen har spoleform, med ringformede tetningselementer rundt spolens to flenser. Andre plugger har en generell sylindrisk form, og er tilformet av et ettergivende materiale, så som oppskummet plast, og det er også vanlig å bruke sfæriske pigger, enten av et fast ettergivende materiale, eller pigger som er oppblåsbare eller deflaterbare.

Rørledninger som brukes for transport av produkter så som petroleum, gass eller andre fluider, kan bli blokkert eller ytelsesredusert som følge av en oppbygging av avleiringer på rørveggene. Avleiringene kan være fremmedstoffer, rester, eller naturlige avfallsprodukter så som eksempelvis parafin, kalsium, voks og hydrater. Det er også kjent å injisere en renseplugg i røret for å rense det. Rensepluggen blir transportert under trykk i røret, og har en ytre omkrets som er tilnærmet lik diameteren inne i røret. Når rensepluggen beveger seg i røret - sammen med fluidstrømmen i røret - tjener den derfor til å fjerne avleiringer fra innerveggen, idet den skraper mot denne, eller helt enkelt skyver avleiringene foran seg frem til et punkt hvor den kan tas ut sammen med de frigjorte avleiringene. Slike ensrettede renseplugger, som transporteres sammen med fluidstrømmen, kan sette seg fast når de støter på større mengder av rørveggavleiringer, og vil da kunne danne en permanent plugg i rørledningen.

Innenfor olje- og gassindustrien er nødvendigheten av såkalte piggingsoperasjoner særlig vesentlig. Alvorlige problemer oppstår ofte når hydrokarbonfluider transporteres i lange undersjøiske rørledninger på større dyp, og i kalde farvann. Slike problemer kan innbefatte dannelsen av hindringer i rørledningen i form av hydrater eller andre avleiringer så som is, voks og løse biter. Det i utgangspunktet varme brønnfluidet blir kjølt ned under påvirkning av kaldt sjøvann, hvilket vil indusere kondensering, utfelling og hydratdannelse. Det foreligger flere metoder for fjerning av slik voks- og hydratdannelse, eller for å hindre dannelsen av slike: • Tilsetting av kjemikalier så som metanol eller monoetylenglykol (MEG) til brønnfluider. Dette er en dyr metode, og den er miljøskadelig. • Bruk av direkte elektrisk oppvarming ("direct electric heating" - DEH), dvs. anordne elektriske ledninger langs rørledningen, for derved å kunne holde brønnfluidene på en temperatur over voksutefllingstemperaturen ("wax appearance temperature" - W AT). Denne metoden krever bruk av dyrt utstyr, installasjonsarbeider, og dyr drift. Energitilgjengelighet og infrastruktur for overføring av energien er en vesentlig kostnadsfaktor når det dreier seg om produksjon langt fra land, eller toppsideinstallasjoner.

• Termisk isolering i form av at det legges termisk belegg (isolasjon) rundt rørledningen, og/eller nedgraving av rørledningen i havbunnen. Dette krever bruk av ekstra materialer, og øker kostnadene i forbindelse med rørfabrikasjon og

-installering.

• Steindumping og nedgraving av rørledninger foretas hovedsakelig for ytterligere isolering av rørene, for derved å holde fluidstrømmen varm. Dette er en tidkrevende aktivitet, som også representerer ekstra kostnader. • Bruk av en renseplugg, som beskrevet foran. De kjente rensepluggene er beheftet med flere ulemper. Et rensepluggesystem innbefatter typisk en utsendingsstasjon, og en uthentingsstasjon, som begge innbefatter stengeventiler, en felle, en inngangsluke, og en omløpsventil, som muliggjør at en operatør kan sende en renseplugg inn i rørledningen på en sikker måte, og hente den ut ved den andre enden. Fellene er generelt lukket i den ene enden, og er plassert utenfor hovedrørledningen. Systemet krever vanligvis et større volum, og er tungt. Brønnstrømproduksjonen må også i mange tilfeller reduseres for ikke å utøve et for høyt trykk mot rensepluggen. • Samtlige tiltak som i dag brukes for å hindre dannelsen av hydrater og voks har begrensninger hva angår transportavstanden. Jo lengre røret er, desto høyere er kostnadene. For felt langt ute til havs, så som Stockman-feltet, er de kjente metodene ikke brukbare, verken teknisk eller økonomisk.

Et enkelt og pålitelig system for å sikre en undersjøisk transport av hydrokarboner over lange avstander, er å muliggjøre en såkalt "kald strøm" ("cold flow"). Dersom brønnstrømfluider, rørledningsveggen, og det omgivende sjøvannet alle har samme temperatur, så vil voks ikke settes av på den indre rørveggen, men vil bli transportert sammen med brønnfluidet uten problemer. Kald strøm oppnås vanligvis ved å tillate at brønnstrømmen kjøles til den omgivende sjøvannstemperaturen simpelthen ved hjelp av varmeveksling gjennom rørledningsveggen. I den delen av rørledningen hvor kjølingen foretas, vil det imidlertid forekomme kraftige hydrat-og voksdannelser i rørledningen. Denne relativt korte kjølestrekningen må derfor pigges oftere.

Den kjente teknikk innbefatter WO 2006/068929 Al. Der beskrives det et system for å sikre en undersjøisk hydrokarbonproduksjonsstrøm i rørledninger. En hydrokarbonproduksjonsstrøm kjøles i en varmeveksler, med dannelse av faststoffer, og det brukes en renseplugg for periodisk fjerning av avleiringer og plassering av disse i en slammasse. Det beskrives et lukket utsendings- og mottakssystem. En produksjonsstrøm fra brønnene blir transportert fra en manifold og til en kaldstrømmodul gjennom strømningsledningen. Kaldstrømmodulen er forbundet med en kjølesløyfe/varmeveksler, med retur til kaldstrømmodulen. Utsendelses- og -håndteringssystemer er forbundet med varmeveksleren. Rensepluggen drives av fluidstrømmen, og kan alternativt sendes gjennom varmeveksleren, og hentes ut ved en endestasjon, enten på en offshoreplattform eller på land.

Kjent teknikk innbefatter også WO 02/42601, hvor det beskrives en alternativ renseplugg-fremdriftsmetode.

Søkeren har utviklet og realisert foreliggende oppfinnelse, for derved å overvinne mangler som hefter ved den tidligere kjente teknikk, og for å oppnå ytterligere fordeler.

Oppfinnelsen er angitt og kjennetegnet i de selvstendige kravene, mens de uselvstendige kravene angir andre inventive egenskaper.

Det er derfor frembrakt en rørlednings-plugginnretning for et rørledningssystem, innbefattende en plugg anordnet for bevegelse inne i det minste en del av rørledningssystemet, kjennetegnet ved at pluggen innbefatter et rørformet legeme med en lengdeakse som er sammenfallende med rørdelens senterakse, og med minst én gjennomgående åpning mellom det rørformede legemets motliggende ender, slik at fluider i rørledningssystemet kan strømme gjennom legemet, hvilken innretning videre innbefatter fremdriftsmidler anordnet og utformet for utøvelse av en drivkraft på pluggen, slik at pluggen derved er bevegbar inne i rørdelen uavhengig av fluidstrømmen i rørledningssystemet.

I én utførelse innbefatter pluggen et magnetisk materiale, mens rørdelen innbefatter et materiale som har en høy magnetisk permeabilitet, og fremdriftsmidlene er anordnet i en avstand fra pluggen, og innbefatter midler for styrt generering av et magnetfelt som påvirker pluggen.

I én utførelse innbefatter fremdriftsmidlene elektromagnetiske viklinger, anordnet langs utsiden av den nevnte rørdelen, og en energi- og -styreinnretning anordnet for selektiv energisering av viklingene, for derved å variere magnetfeltet langs i det minste en del av rørdelen.

I én utførelse innbefatter fremdriftsmidlene et kjøretøy som har minst én magnet, og er anordnet og utformet for bevegelse langs en del av rørdelen, slik at når kjøretøyet blir beveget langs rørdelen, vil pluggen bli beveget sammen med kjøretøyet som følge av den magnetkraften som dannes mellom magneten og det magnetiske materialet i legemet. Kjøretøyet innbefatter fortrinnsvis hjul og en motor for bevegelse av kjøretøyet langs rørdelen, og den i det minste ene magneten er en permanentmagnet eller en elektromagnet. I én utførelse innbefatter kjøretøyet ett eller flere renseelementer, som er anordnet og utformet for rensing av en del av rørets ytterflate når kjøretøyet beveges langs røret.

I én utførelse innbefatter pluggen videre en strømningssikringsinnretning med veggrensemidler som er anordnet rundt i det minste en del av plugglegemet.

Det foreslås også et fluidstrømbehandlingsanlegg, innbefattende en materørledning som er fluidforbundet med et fluidreservoar, og er anordnet for mating av fluid inn i anlegget, og en eksportrørledning for føring av fluidet vekk fra anlegget, kjennetegnet ved minst ett mellomrør, som gir fluidforbindelse mellom materørledningen og eksportrørledningen, og innbefatter en

rørledningsplugginnretning ifølge oppfinnelsen.

I én utførelse innbefatter anlegget videre et antall mellomrør som er anordnet i hovedsaken parallelt med hverandre, og er forbundet med materørledningen og eksportrørledningen via en innløpsmanifold, henholdsvis en utløpsmanifold, idet hver av antallet mellomrør innbefatter en plugg og fremdriftsmidler. Anlegget innbefatter fordelaktig også kjøretøy enheter som innbefatter hosliggende kjøretøy for individuelle rør, og sammenkoblet, så vel som påvirkningsmidler for kjøretøyet eller kjøretøy enhetene.

I én utførelse er anlegget understøttet på havbunnen under en vannmasse, og reservoaret er ett eller flere underjordiske reservoarer som produserer en strøm av hydrokarboner med en temperatur som er høyere enn den omgivende sjøvannstemperaturen, idet et antall mellomrør er utformet og anordnet på havbunnen for kjøling av strømmen av hydrokarboner, til en temperatur på samme nivå som det omgivende sjøvannet, slik at det derved dannes et kjøleavsnitt for strømmen.

I én utførelse innbefatter anlegget en returledning som er fluidkoblet mellom eksportrørledningen og materørledningen, nær innløpet til mellomrøret eller rørene, og pumpemidler og ventilmidler anordnet i returledningen, slik at en del av strømmen i eksportrørledningen kan mates inn i strømmen oppstrøms for kjøleavsnittet.

Det foreslås også en fremgangsmåte for rensing av innerveggen i en rørledning ved hjelp av en innretning ifølge oppfinnelsen inne i røret, anordnet for koaksial bevegelse med røret, og med rensemidler for samvirke med i det minste en del av

rørveggen, kjennetegnet ved at det utøves en drivkraft på innretningen fra et di stålt sted. I én utførelse er drivkraften en magnetkraft som genereres ved hjelp av en styrt manipulering av et elektromagnetisk felt i nærheten av innretningen, eksempelvis på utsiden av røret, eller i rørveggen. I en annen utførelse er drivkraften en magnetkraft som genereres i et kjøretøy som beveges langs røret.

Det foreslås også en fremgangsmåte for bevegelse av en innretning i et rør, hvilken innretning innbefatter et rørformet legeme med en lengdeakse som er sammenfallende med rørets senterakse, og er utformet for koaksial bevegelse med røret, kjennetegnet ved at det utøves en drivkraft på innretningen fra et distalt sted. I én utførelse, når innretningen innbefatter et magnetisk materiale, og røret innbefatter et materiale med en høy magnetisk permeabilitet, er drivkraften en magnetkraft som genereres ved hjelp av en styrt manipulering av et elektromagnetisk felt i nærheten av innretningen. I én utførelse er drivkraften en magnetkraft som genereres i et kjøretøy som beveges langs røret.

Ved hjelp av oppfinnelsen kan voks- og hydratavleiringer, etc. i undersjøiske hydrokarbonproduksjonsstrømningsledninger fjernes på en effektiv måte. Det nye anlegget bruker den raske kjølingen av strømningen i kjøleavsnittet, med fjerning av avsetninger, etc, for derved å sikre en langdistanseeksport av hydrokarboner under WAT (Wax Appearance Temperature - voksdannelsestemperatur).

Oppfinnelsen kan brukes for enhver hydrokarbonstrøm, så som en multifasestrøm, oljestrøm, gasstrøm og kondensatstrøm hvor avsetninger, voks og hydrater vil kunne utgjøre et problem, og kan også brukes for andre typer strømninger eller produksjon i rør hvor avsetninger, rester eller materialer kan sette seg fast på den innvendige rørveggen. Eksempler på slike andre fluidstrømninger er vann, kjølemidler, brensler, kloakk.

I kjøleavsnittet kan kjølingen bedres ved aktivt å presse vann (eller luft, dersom det dreier seg om et landanlegg) over kjølerørene, eksempelvis ved hjelp av propeller, vifter, etc. Rørene i kjøleavsnittet kan også innbefatte et rør-i-rør-arrangement, hvor brønnfluider strømmer i et innvendig rør, og kjølefluider strømmer i ringrommet mellom innerrøret og ytterrøret, fortrinnsvis i motsatt retning av brønnfluidene. Kjøleavsnittets lengde vil være avhengig av produksjonsvolumet og strømningsmengdene, så vel som av fluidets innhold og temperatur. Jo større antallet av parallelle mellomrør er, desto kortere kan kjøleavsnittets lengde være. Strømmen i rørene blandes (turbulent) og homogent, slik at derved hydrokarbonene ikke skiller seg ut i anlegget, og slik at derved kjølingen bedres.

Den magnetiske vognen er opphentbar, og kan lett erstattes dersom det oppstår en feil. En vogn kan styre én eller flere plugger. Vognen eller vognenheten inneholder elektronikk, batterier (eventuell batteridrift), elektromotorer, permanentmagneter eller elektromagneter, for sammenlåsing av vogn og plugg. Elektromagnetene i vognen kan brukes for induktiv oppvarming av plugglegemet inne i røret. Dette kan være fordelaktig for rensing av pluggen, eller for smelting av hydrat- eller voksplugger som danner seg på rørets innervegg. Energi tilveiebringes via en umbilikal/kabel fra en hosliggende enhet, via kabler på havbunnen eller spoler, eller via elektrisitet som går gjennom rørene eller skinner på rørene. Vognen eller vognenheten kan lades ved hjelp av dokkings- og ladestasjoner ved én eller begge ender av kjøleavsnittet.

Den inventive pluggen er i utgangspunktet en passiv innretning, som inneholder få bevegelige deler, og har en enkel utførelse. Pluggen har ingen egen fremdriftsmekanisme, men drives med eksterne midler, så som magnetfelt. Pluggen drives frem i røret ved hjelp av magnetisk samvirke med en beveget vogn på utsiden av røret, eller ved hjelp av et magnetfelt (generert med elektromagnetiske viklinger) som varierer langs rørlengden.

Det er mulig å kommunisere med pluggen gjennom rørveggen, og pluggen kan fordelaktig være forsynt med sensorer, RFID-merker, og lignende.

Den inventive pluggen er en toveisplugg. Den kan beveges i begge retninger i røret, relativt uavhengig av strømningsretningen, dvs. også mot strømningsretningen. Den inventive hule pluggen er feilsikker, idet den gjennomgående boringen muliggjør en strøm av brønnfluider i rørledningen, selv dersom pluggen forstyrres og ikke kan

bevege seg i rørledningen.

Ved hjelp av magnetfelt som tilveiebringes i vognen, muliggjøres spinning, vibrering, risting eller hamring. Vinkelen, retningen, styrken og frekvensen til magnetfeltet vil påvirke pluggen på ulike måter. Det vil også være mulig å utforme og tilpasse plugganordningen og dens utførelse i samsvar med ulike bevegelsesmønstre.

Oppfinnelsen tilveiebringer et effektivt verktøy for fjerning av is fra et rør, både på innsiden (ved hjelp av pluggen) og på utsiden (ved hjelp av renseelementer på vognen).

Mens en kjent plugg ikke vil bevege seg dersom røret er fullstendig tilstoppet, så kan den inventive hule pluggen, som er uavhengig av fluidstrømmen, beveges til tilstoppingen (eksempelvis avleiringer) i røret, og bearbeide disse (hamring, oppvarming, smelting), for på den måten å fjerne hindringen, og gjenopprette fluidstrømmen i rørledningen.

Disse og andre kjennetegn ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse av foretrukne utførelser, her gitt som ikke-begrensende eksempler, under henvisning til den skjematiske tegning hvor: Fig. 1 er et perspektivriss av et undersjøisk behandlingsanlegg ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 er et lengdesnitt gjennom et rør og en toveisplugg ifølge oppfinnelsen,

Fig. 3a og 3b er henholdsvis lengdesnitt og tverrsnitt gjennom en annen utførelse av toveispluggen, Fig. 4a og 4b er henholdsvis lengdesnitt og tverrsnitt av nok en utførelse av toveispluggen, Fig. 5 er et lengdesnitt av en toveisplugg i et rør omgitt av elektromagnetiske viklinger i samsvar med oppfinnelsen, Fig. 6a og 6b er henholdsvis et tverrsnitt og et perspektivriss av røret, og viser et alternativt arrangement av de elektromagnetiske viklingene, Fig. 7 er et sideriss av rørledningen og en magnetisk vogn i samsvar med oppfinnelsen, Fig. 8 er et lengdesnitt av utførelsen i fig. 7, og viser også en toveisplugg inne i røret,

Fig. 9 er et tverrsnitt sett i retning av snittlinjen A-A i fig. 7,

Fig. 10 er et grunnriss av en del av det undersjøiske behandlingsanlegget ifølge oppfinnelsen, Fig. 11 er et sideriss av det undersjøiske behandlingsanlegget ifølge oppfinnelsen, og viser også kraft- og kommunikasjonsmidler, Fig. 12 er et perspektivriss av en alternativ utførelse av det undersjøiske behandlingsanlegget ifølge oppfinnelsen, Fig. 13 er et grunnriss av en del av det undersjøiske behandlingsanlegget som er vist i fig. 12,

Fig. 14 er et sideriss av nok en utførelse av røret, og

Fig. 15 er et sideriss av rørledningen, og av en alternativ utførelse av magnetvognen ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser skjematisk et undersjøisk behandlingsanlegg som er plassert på en havbunn (ikke vist). Fig. 1 er ikke ment å vise samtlige elementer som vanligvis inngår i et undersjøisk produksjonssystem, så som strømningsledningsforbindelser, rørledningssklirammer, og annet nødvendig utstyr, idet hensikten helt enkelt er å danne en kontekst for foreliggende oppfinnelse. Eksempelvis kan anlegget innbefatte konvensjonelle pluggstartere, slik at operatøren kan bruke konvensjonell back-up-plugging i visse tilfeller, eksempelvis ved start, etc.

Det undersjøiske anlegget kan generelt innbefatte eller være forbundet med satellittbrønner, brønnmanifolder og rammer, etc., slik en fagperson vil forstå. Fig. 1 viser et eksempel hvor en PLEM (Pipeline End Manifold - rørledningsendemanifold) 2 mottar brønnfluider eksempelvis fra flere brønnhoder, satellitter, etc. (ikke vist). PLEM'en 2 er forbundet med et landanlegg eller en toppsideplattform (ikke vist), ved hjelp av en eksportrørledning 5b. Brønnfluidene, som er trukket ut fra underjordiske brønner, er varme, sammenlignet med det omgivende sjøvannet, når de kommer fra PLEM i røravsnittet 5a. I praksis vil strømledninger som fører varme brønnfluider til PLEM være isolert (eksempelvis nedgravd) for derved å hindre dannelse av voks og hydrat i disse strømningsledningene. I tillegg eller alternativt, kan disse strømningsledningene også innbefatte i og for seg kjente separate pluggsystemer.

Et antall rør 5 er anordnet i hovedsaken innbyrdes parallelt, og med en innbyrdes avstand, og hvert rør 5 er i en respektiv ende forbundet med PLEM via en innstrømmingsmanifold 3a, og røravsnittet 5a, mens den andre enden er forbundet med eksportrørledningen 5b via en utgangsmanifold 3b. Rørene 5 og innstrømmings- og utgangsmanifoldene utgjør et kjøleavsnitt 3 for det undersjøiske anlegget, og lengden til hvert rør i kjøleavsnittet er utformet slik at brønnfluidene vil ha nådd en temperatur ved eller nær temperaturen til det omgivende sjøvannet, eller rørveggen, når fluidene kommer frem til utgangsmanifolden 3b. lnnstrømmingsmanifolden tjener til å dele strømmen fra røravsnittet 5a til rørene 5, og utgangsmanifolden tjener som en samling av den kjølte strømmen inn i eksportrørledningen 5b. Rørene har små diametre (eksempelvis mellom 3" og 8"), sammenlignet med eksportrørledningen, for derved å øke det overflatearealet som foreligger for effektiv kjøling.

Ved å anordne rørene slik side om side, oppnås en effektiv kjøling over en relativt kort strekning. Rørstøttene 9 holder kjøleavsnittet over grunnen (havbunn, ikke vist), for derved å eksponere rørets hele omkrets mot sjøvannet, og på den måten oppnå effektiv kjøling. Fig. 1 viser også et antall vognenheter 4. Hver vognenhet dekker to rør 5. Detaljer og virkemåten til disse enhetene vil bli omtalt nærmere nedenfor. Fig. 2, som er et skjematisk lengdesnitt gjennom en del av et rør i kjøleavsnittet, viser at en såkalt "pig" eller renseplugg 20 er anordnet inne i røret 5. Pluggen 20 innbefatter i den viste utførelsen et rørformet legeme 22, som har hjul 23, for avstøtting av pluggen mot rørets 5 innervegg. På plugglegemet er det anordnet børster 21 som går mot innerveggen. Børstene kan erstattes av andre midler (skrapere, strykere, bust, etc.), for rensing av rørveggen. Som følge av at plugglegemet er åpent, dannes det en kanal 24 mellom pluggens to ender, slik at brønnfluider kan strømme gjennom pluggen (strømning indikert med pilen F), og slik at pluggen kan beveges i begge retninger inne i røret, slik det er antydet med dobbeltpilen M. Fig. 3a, 3b og 4a, 4b viser ytterligere utførelser av pluggen. I fig. 3a og 3b har pluggen et sentralt og massivt kjernelegeme 22c. Hjulene og børstene er anordnet på ringsegmenter 22b, som bæres av den sentrale kjernen ved hjelp av radielle stag 22e. I denne utførelsen av pluggen vil strømmen av brønnfluider gjennom kanalen 24 ha form av et ringlegeme, som bestemmes av kjernen 22c og ringsegmentene. I fig. 4a og 4b er det rørformede legemet 22 mindre enn som vist i fig. 2. Børstene 21 og hjulene 23 er anordnet på ringsegmenter 22d, som bæres av det rørformede legemet ved hjelp av radielle stag 22e. På denne måten kan brønnfluider strømme gjennom kanalen 24 i det rørformede legemet 22b, og gjennom det ringrommet 24' som dannes av det rørformede legemet og ringsegmentene. I alle disse utførelsene av pluggen kan fluidet strømme så godt som uforstyrret gjennom pluggen, og pluggen kan beveges i begge retninger inne i røret 5, uavhengig av brønnfluidstrømmen. Det vil si at den inventive pluggen kan beveges i røret også når det ikke forekommer noen fluidstrøm der.

Pluggen kan beveges inne i røret 5 ved hjelp av mekaniske midler, så som et vinsj - og vaierarrangement (ikke vist), inne i røret. Det foretrekkes imidlertid å gjennomføre pluggbevegelsen ved hjelp av styrte magnetfelt, slik det vil bli beskrevet nedenfor.

Røret 5 er i denne utførelsen av et materiale som muliggjør at magnetfelt kan gå gjennom rørveggen, dvs. et materiale som har en høy magnetisk permeabilitet. Foretrukne rørmaterialer innbefatter et ikke-magnetisk materiale så som titan, keramer, plast, kompositter (GFRP, CRFP), aluminium, eller rustfritt stål (austenittisk). For å muliggjøre effektiv kjøling av brønnstrømmen, har rørmaterialet fordelaktig en høy termisk ledningsevne. Kjølerør av metall må være kompatible med, eller være isolert mot resten av rørledningssystemet for oppnåelse av CP (Cathodic Protection - katodebeskyttelse).

Plugglegemet innbefatter et ferromagnetisk materiale som reagerer på et eksternt magnetfelt, og/eller er av et permanent magnetisk materiale. Derfor kan pluggen drives frem ved hjelp av en styrt manipulering av magnetfeltet som påvirker pluggen. Ved å påvirke magnetfeltet kan pluggen drives i begge retninger inn i røret, og med hastigheter som egner seg for den gitte praktiske tilstanden.

Fig. 5 viser en utførelse hvor det er anordnet et antall elektromagnetiske viklinger 50 rund røret 5. Viklingene 50 er forbundet med en energikilde, og en styreinnretning 52. Viklingene kan være plassert rundt og på utsiden av røret (som vist), eller kan være lagt inn i rørveggen. De enkelte elektromagnetiske viklingene 50 kan energiseres i sekvens ved hjelp av styreinnretningen 52 (indikert med vekslende grå og hvite mønstre i fig. 5) for derved å generere magnetfelt som samvirker med det magnetiske plugglegemet, slik at derved pluggen 20 skyves eller trekkes langs innsiden av røret. Børstene vil sveipe rørveggen, og fjerne voks, hydrater og andre komponenter. Viklingene må ikke nødvendigvis være anordnet ende mot ende slik det er vist i fig. 5, men kan ha en innbyrdes aksial avstand. Alternativt, se fig. 14, kan kjølerøret innbefatte avsnitt bestående av stålrør 11, og avsnitt av ikke-magnetisk rør 5'. De ikke-magnetiske røravsnittene 5' innbefatter én eller flere elektromagnetiske viklinger.

De elektromagnetiske viklingene kan være anordnet parallelt med, aksialt, radialt (se fig. 6a, 6b), eller i en vinkel i forhold til røret. Viklingene kan også innbefatte en ribbestruktur (ikke vist) eller lignende, for derved å muliggjøre en effektiv kjøling med det omgivende sjøvannet.

Fig. 7, 8 og 9 viser en annen innretning for fremdrift av pluggen inne i røret. En

vogn 40, som har en halvsylindrisk utsparing 6 som er komplementær med rørets 5 yttervegg, er anordnet på den ytre rørveggen, og omslutter en del av rørets omkrets (se fig. 9). Vognen 40 hviler på røret 5 ved hjelp av et antall ruller eller hjul 44, slik at derved vognen kan bevege seg i begge retninger langs røret (indikert med dobbeltpilen M). Eksterne renseelementer (strykere, børster eller bust) 48 er

hensiktsmessig anordnet ved begge ender av vognen, for på den måten å kunne sveipe vekk rester, avleiringer og/eller is på utsiden av røret, som ellers ville kunne forstyrre vognens bevegelse langs røret. Denne rensingen av rørets utside vil også bedre varmevekslingen mellom brønnfluidene i røret og omgivelsene (eksempelvis luft dersom man befinner seg på land, sjøvann dersom man befinner seg i sjøen). De eksterne renseelementene 48 kan således gå i en omkretsretning, for derved å kunne sviepe over et større overflateareal av den ytre rørveggen.

Det skal her i tillegg vises til fig. 15, hvor det på begge ender av vognen er vist ører 46 som muliggjør at vognen kan trekkes frem og tilbake på røret, og også kan tas opp til overflaten for vedlikehold. I slike tilfeller forbindes vaiere eller kjettinger 61 med respektive hjul eller skiver ved begge ender av røret 5, hvilke sistnevnte drives ved hjelp av en elektromotor 63.

Hjulene 44 drives i den viste utførelsen med en elektromotor (skjematisk indikert med henvisningstallet 42), som kan drives ved hjelp av stedlige batterier, eller fra en ekstern kilde gjennom en umbilikal 47. Hjulene kan være gummihjul, og rulle direkte på den ytre rørveggen. Hjulene 44 kan også være tannhjul som ruller på en tannstang 45, på samme måte som en tannstangmekanisme.

I utførelsen i fig. 7-9 har vognen én eller flere magneter 41. Disse kan være permanentmagneter eller elektromagneter. Energi til elektromagnetene leveres fra

lokale energikilder 10, eller fra en fjerntliggende energikilde, gjennom umbilikalen 47. Det magnetfeltet som magneten 41 genererer, samvirker med magnetmaterialet i pluggen 20, og vil holde pluggen i nærheten av vognen. Derfor vil pluggen bevege seg sammen med vognen når vognen beveges langs røret 5, som indikert med dobbeltpilen M. Børstene vil sveipe rørveggen, og fjerne voks, hydrater og andre komponenter.

Magneten 41 kan også styres slik at det genereres et magnetfelt som er motsatt det i rørlegemet. 1 et slikt tilfelle vil vognen søke å frastøte pluggen, og således skyvebevege den inne i røret.

Som vist i fig. 1, brukes toveispluggen og det magnetiske frem driftssystem et fordelaktig i kjøleavsnittet 3, i et undersjøisk behandlingsanlegg på havbunnen. I den viste utførelsen er magnetvogner på hosliggende rør 5 gruppert slik at det dannes vognenheter 4. Dette er også vist i fig. 10, som er et skjematisk riss av kjøleavsnittet. De enkelte vognenhetene kan beveges uavhengig av hverandre, eller kan være sammenkoblet med hverandre.

I fig. 10 blir forholdsvis varme brønnfluider Fh matet inn (fra underjordiske reservoarer, og eksempelvis via en PLEM), i kjøleavsnittet 3, hvor fluidene vil strømme gjennom de enkelte kjølerørene 5 (indikert med pilen F). Her foregår det en varmeveksling med det omgivende sjøvannet, med termisk konvensjon gjennom rørveggene. Når fluidene når utgangsmanifolden 3b, vil temperaturen til brønnfluidene være bragt til samme nivå som sjøvannstemperaturen, og de kjølte brønnfluidene Fc føres inn i eksportrørledningen 5b. Under en slik drift av behandlingsanlegget kan vognenhetene 4 beveges frem og tilbake, etter ønske eller behov, for derved å rense innsiden av kjølerørene 5 uten å forstyrre brønnstrømmen.

Fig. 11 viser en utførelse hvor vognen 40 (eller vognenheten) er forsynt med en konnektor 49, og hvor innstrømmingsmanifolden 3a innbefatter en dokkingsstasjon 7, som er forbundet med en energikilde via PLEM, på i og for seg kjent måte. Energikildene (dvs. batterier) i vognen (beskrevet foran), kan således lades, eksempelvis induktivt, når vognen befinner seg i en inaktiv, parkert stilling ved innstrømmingsmanifolden. Energi kan også leveres til vognen 40 via en skinne 77 på rørledningen.

Vognen eller vognenhetene kan styres enten via en umbilikal 47a fra et overflatefartøy 1, eller via en umbilikal 47b fra en styreenhet 8 som er tilknyttet

PLEM.

Det skal nå vises til fig. 12 og 13. Kjøleavsnittet 3 kan fordelaktig innbefatte en returledning 30, som gir fluidforbindelse mellom eksportledningen 5b (dvs. den "kalde" siden) og røravsnittet 5a (dvs. den "varme" siden). I returledningen er det anordnet en pumpe 31, og en ventil 32, slik at derved en ønsket del av den kjølte strømmen ut fra kjøleavsnittet 3, kan føres inn i de varmere brønnfluidene som går i røravsnittet 5a, for derved å senke temperaturen i strømmen oppstrøms for kjøleavsnittet 3. (Pumpen og ventilen fjernstyres på kjent måte, og er ikke vist her). En annen gunstig innvirkning av at en del av de kjølte fluidene føres inn i den varme brønnstrømmen før den går inn i kjøleavsnittet, er at det innføres forholdsvis tørre hydratpartikler i strømmen. Disse tørre hydratpartiklene er virkningsfulle kondenseringskatalysatorpartikler for voks og gasshydrater, og danner kjerner for ytterligere partikkelvekst. lnerte og tørre hydratpartikler vil således være suspendert i væskefasen når brønnstrømmen går inn i kjøleavsnittet, og resultatet er mindre avleiringer i rørene i kjøleavsnittet. Tørre hydrater er ikke så problematiske som en klebrig hydratmasse eller våt hydrat dannet på vannmolekyler.

Returledningen 30 kan eventuelt være forsynt med en plugg i samsvar med oppfinnelsen, en plugg som drives ved hjelp av én av de foran beskrevne fremgangsmåter og innretninger, eksempelvis ved hjelp av en vogn 40 (vist med stiplede linjer i fig. 13).

Selv om kjøleavsnittet 3 her er vist med parallelle og rette rør 5, så kan kjøleavsnittet i noen tilfeller fordelaktig ha en sirkulær form, eller en spiralform, med styreenheten for magnetvognen plassert i sentrum. En slik utførelse vil redusere lengden til umbilikalen mellom styreenheten og vognen. Oppfinnelsen kan også brukes i et kjøleavsnitt i form av en lukket sløyfe. Anlegget kan også ha en forbiføringsledning (ikke vist) mellom PLEM og eksportrørledningen (med tilhørende shunt-styreventiler).

Selv om oppfinnelsen her er beskrevet i forbindelse med et undersjøisk anlegg for hydrokarboner, så kan oppfinnelsen også implementeres for landbaserte installasjoner. I sistnevnte tilfelle kan luft være kjølemedium. Alternativt, i en landbasert installasjon, kan kjølemediet være en væske, eksempelvis vann.

Selv om oppfinnelsen her er beskrevet i forbindelse med et kjøleavsnitt i et undersjøisk anlegg for hydrokarboner, så kan oppfinnelsen også brukes i andre rørledninger, hvor en plugg eller en annen gjenstand blir beveget på en styrt måte ved hjelp av ett av de foran beskrevne fremdriftsmidlene.

Claims (19)

1. Rørledningsplugginnretning for et røriedningssystem, innbefattende en plugg (20) anordnet for bevegelse inne i det minste en del (5; 5') av rørledningssystemet,karakterisert vedat pluggen innbefatter et rørformet legeme (22a; 22b; 22d) med en lengdeakse som er sammenfallende med rørdelens (5; 5') senterakse, og med minst én gjennomgående åpning (24; 24') mellom det rørformede legemets motliggende ender, slik at fluider (F) i rørledningssystemet kan strømme gjennom legemet, hvilken innretning videre innbefatter fremdriftsmidler (40; 50) anordnet og utformet for utøvelse av en drivkraft på pluggen, slik at pluggen derved er bevegbar inne i rørdelen, uavhengig av fluidstrømmen i rørledningssystemet.

2. Innretning ifølge krav 1, hvor pluggen innbefatter et magnetisk materiale, rørdelen (5; 5') innbefatter et materiale med høy magnetisk permeabilitet, og fremdriftsmidlene er anordnet i en avstand fra pluggen, og innbefatter midler for styrbar generering av et magnetfelt som påvirker pluggen.

3. Innretning ifølge krav 2, hvor fremdriftsmidlene innbefatter elektromagnetiske viklinger (50) som er anordnet langs utsiden av den nevnte rørdelen, og en energi- og -styreinnretning (52) som er anordnet for selektiv energisering av viklingene, for derved å variere magnetfeltet langs i det minste en del av rørdelen.

4. Innretning ifølge krav 2, hvor fremdriftsmidlene innbefatter et kjøretøy (40) som har minst én magnet (41), og er anordnet og utformet for bevegelse langs i det minste en del av rørdelen, idet pluggen når kjøretøyet beveges langs rørdelen vil bli beveget sammen med kjøretøyet som følge av den magnetkraften som genereres mellom magneten og det magnetiske materialet i legemet.

5. Innretning ifølge krav 4, hvor kjøretøyet innbefatter hjul (44), og en motor (42) for bevegelse av kjøretøyet langs rørdelen, idet den i det minste ene magneten er en permanentmagnet eller en elektromagnet.

6. Innretning ifølge krav 4 eller 5, hvor kjøretøyet videre innbefatter ett eller flere renseelementer (48) som er anordnet og utformet for rensing av en del av rørets ytre overflate når kjøretøyet beveges langs røret.

7. Innretning ifølge et av de foregående krav, hvor pluggen (20) videre innbefatter en strømningssikringsinnretning med veggrensemidler (21) anordnet rundt i det minste en del av plugglegemet.

8. Fluidstrømbehandlingsanlegg, innbefattende en materørledning (5a) som er fluidforbundet med et fluidreservoar, og er anordnet for mating av fluid inn i anlegget, og en eksportrørledning (5b) for føring av fluidet vekk fra anlegget,karakterisert vedminst ett mellomrør (5; 11, 5') som gir fluidforbindelse mellom materørledningen og eksportrørledningen, og innbefatter en rørledningsplugginnretning ifølge et av kravene 1-7.

9. Anlegg ifølge krav 8, videre innbefattende et antall mellomrør (5; 11, 5') anordnet i hovedsaken innbyrdes parallelt, og forbundet med materørledningen og eksportrørledningen via en innløpsmanifold (3a), henholdsvis en utløpsmanifold (3b), idet hvert av antallet mellomrør innbefatter en plugg (20), og fremdriftsmidler (40, 50).

10. Anlegg ifølge krav 9, hvor kjøretøyenheter (40) innbefatter hosliggende kjøretøy (40) for individuelle rør, som er sammenkoblet.

11. Anlegg ifølge et av kravene 8-10, videre innbefattende lademidler (7, 49) for kjøretøyet (40) eller kjøretøyenhetene (4).

12. Anlegg ifølge et av kravene 8-11, hvor anlegget er opplagret på havbunnen under en vannmasse, og hvor reservoaret er ett eller flere underjordiske reservoarer som produserer en strøm (F) av hydrokarboner, med en temperatur som er høyere enn den omgivende sjøvannstemperaturen, og hvor et antall mellomrør (5; 11, 5') er utformet og anordnet på havbunnen for kjøling av strømmen av hydrokarboner til en temperatur på samme nivå som for det omgivende sjøvannet, hvorved det dannes et kjøleavsnitt (3) for strømmen.

13. Anlegg ifølge krav 12, videre innbefattende en returledning (30) som er fluidforbundet mellom eksportrørledningen (5b) og materørledningen (5a) nær innløpet til mellomrøret eller mellomrørene, og pumpemidler (3) og ventilmidler (32) anordnet i returledningen, slik at en del av strømmen i eksportrørledningen kan føres inn i strømmen oppstrøms for kjøleavsnittet (3).

14. Fremgangsmåte ved rensing av innerveggen i en rørledning ved hjelp av en innretning (20) ifølge et av kravene 1-6 inne i røret, anordnet for koaksial bevegelse i røret, og forsynt med rensemidler (21) for samvirke med i det minste en del av rørveggen, karakterisert vedat innretningen påtrykkes en drivkraft fra et distalt sted.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor drivkraften er en magnetkraft som genereres med en styrt manipulering av et elektromagnetisk felt i nærheten av innretningen.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14, hvor drivkraften er en magnetkraft som genereres i et kjøretøy (40) som beveges langs røret.

17. Fremgangsmåte for bevegelse av en innretning (20) i et rør (5; 5'), hvilken innretning innbefatter et rørformet legeme (22a; 22b; 22d) med en lengdeakse som er sammenfallende med rørets senterakse, og er utformet for koaksial bevegelse i røret, karakterisert vedat innretningen påtrykkes en drivkraft fra et di stålt sted.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor, når innretningen innbefatter et magnetisk materiale, og røret innbefatter et materiale med høy magnetisk permeabilitet, drivkraften er en magnetkraft som genereres med en styrt manipulering av et elektromagnetisk felt i nærheten av innretningen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvor drivkraften er en magnetkraft som genereres i et kjøretøy (40) som beveges langs røret.