ES2206934T3 - Deteccion de fugas en una tuberia con un retroextrapolacion del regimen de disminucion de la presion. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo remolcado de raspado de una conducción que permite detectar una fuga. Este dispositivo comprende un cuerpo (13) y está asociado a juntas (23-26) para crear compartimientos sellados destinados a soportar una presión de prueba. El fluido puede seguir fluyendo a través de la conducción por el tubo central (28). Una válvula de igualación (35) puede cerrarse normalmente durante la verificación de fugas sobre una junta de conducción previamente detectada por los detectores (30-32). UN ordenador (20) proporciona el nivel de fuga y otros parámetros.

Description

Detección de fugas en una tubería con una retroextrapolación del régimen de disminución de la presión.

La invención está relacionada con la detección de fugas en tuberías para su utilización en tuberías de transporte de fluidos (por ejemplo, gas natural, FR-A-2439990).

Existe una necesidad de comprobar las tuberías para comprobar la existencia de fugas y preferiblemente hacerlo mientras que el fluido esté circulando realmente a través del conducto, a fin de evitar la interrupción del suministro de aguas abajo o de los servicios.

La presente invención está relacionada con el suministro de un mecanismo para comprobar las fugas tales como la que pueden tener lugar en las juntas de la tubería.

La invención está expuesta en las reivindicaciones 1, 18.

La invención será descrita a continuación a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 muestra una realización del taco de detección de fugas;

la figura 2 muestra una vista esquemática del taco de detección de fugas dentro de una tubería existente; y

la figura 3 muestra un gráfico asociado con la configuración de la prueba.

El tren del taco de pruebas de fugas 10 de la figura 1 se muestra dentro de una tubería existente 11, la cual incorpora una junta 12 en donde se acoplan por contacto dos secciones. El tren del taco 12 incluye un taco de fugas 13 con una parte de cuerpo central flexible (por ejemplo, de material de plástico flexible) capaz de doblarse en una dimensión al pasar y estando conectado a un módulo de válvula y sensor 27, módulo regulador 20 para regular el gas de prueba, un módulo de control electrónico 14 y una terminación umbilical, y el modulo regulador de alimentación 15, estando este último enlazado a través de un cable umbilical posterior 19 a una estación base 22.

La estación base está conectada a un ordenador 29 (por ejemplo, un ordenador portátil). El módulo de control 20 incluye una válvula reguladora de gas 18 que recibe gas para los fines de pruebas a través de la línea umbilical 19. La línea umbilical proporciona también alimentación al taco así como también las líneas de control y de datos (digitales). El taco es traccionado a través de la tubería 11 a través del cono de tracción 16 por los medios de la línea de tracción 17 fijada a un torno 40. El cable umbilical 19 será suministrado a través de una rueda codificadora 21 para indicar la distancia recorrida, siendo pasada esta información al ordenador 29 a través de la estación base 22. El taco es traccionado automáticamente bajo el control del ordenador a través de la tubería principal de gas 11 de una forma por pasos para ejecutar las pruebas de disminución de la presión en cada etapa. El sistema puede estar configurado para proporcionar cierto solapado en cada etapa, para asegurar la comprobación completa de la tubería.

Un generador de energía eléctrica portátil 41 suministra alimentación eléctrica al taco, al ordenador 29 y a la estación base 22. Una botella de gas 42 (por ejemplo, gas natural) proporciona el gas de prueba para las pruebas de presión al taco a través de la línea umbilical 19 que pasa a través del tambor 43.

El taco incluye cuatro juntas herméticas circunferenciales 23-26 para proporcionar un volumen de prueba anular en la zona situada entre las juntas herméticas 23 y 26. El volumen de pruebas se encuentra entre dos volúmenes de juntas anulares unidas por las juntas 24 y 25. El suministro de gas se permite que pase a través de la tubería en utilización, por la presencia de una parte del tubo central hueca 28. La parte del cuerpo flexible entre las juntas 24 y 25 permite dobleces relativamente herméticos durante la inserción y acomodar el desplazamiento, tal como lo hacen los requisitos de control y regulación en varios módulos separados para permitir la comprobación de la tubería de 8 pulgadas.

El taco incluye tres sensores 30-32, los cuales están separados circunferencialmente alrededor del taco, para detectar el emplazamiento de la junta de la tubería 12, conforme el taco se desplaza a través de la tubería. Estos sensores pueden comprender cada uno una pequeña fuente magnética con el sensor magnético asociado ( por ejemplo, por efecto Hall).

Los módulos incluyen microprocesadores para proporcionar un enlace de datos hacia/desde el ordenador 20 a través del cable 19 y los sistemas electrónicos incorporados que recibirán la información de los sensores, así como también la operación del taco. Una batería proporciona la fuente de alimentación o una fuente alternativa.

Con el fin de llevar a cabo la operación de la prueba de fugas se proporciona una válvula de ecualización 35, la cual al estar abierta bajo el control electrónico permite equilibrar las presiones de los volúmenes de prueba y de sellado. Se proporciona un sistema de sensor de presión diferencial 34 de precisión para determinar las caídas de presión durante las pruebas de disminución de presión. El sensor para los fines ilustrativos se muestra en el taco 13, pero en la práctica estará localizado típicamente dentro del módulo apropiado 27 y estará enlazado al taco 13 mediante pequeñas tuberías para permitir la obtención de la detección en los volúmenes interno y externo descritos más adelante.

El mecanismo asociado con las pruebas de fugas está ilustrado en el dibujo esquemático de la figura 2. El dibujo esquemático muestra el taco 13 dentro de la tubería 11 y una fuga presente en la junta 12 (estando exagerada la fuga para los fines ilustrativos). Las juntas 24 y 25 conjuntamente con la pared exterior de la parte del taco cilíndrico 36 y la pared de la tubería forman una primera cámara 37 (cuando se cierra la válvula de ecualización 35). Las juntas 23 y 26 conjuntamente con la pared interna de la parte del taco cilíndrico 36 y la pared de la parte del taco cilíndrico interna 38 forman una segunda cámara 39. El gas de prueba escapará a través de la fuga de la junta (fuga Q). Puede existir también una fuga (junta q) del gas de prueba entre las cámaras ya que éstas no forman una junta hermética perfecta con la tubería. No obstante, esto es procesado en los cálculos por ordenador.

El volumen de prueba se encuentra dentro de la cámara 37 y el volumen de sellado se encuentra dentro de la cámara 39 y con la válvula 35 abierta sus presiones pueden ser equilibradas. Para un gas perfecto, dp/dt \propto Q/V, en donde Q es el flujo salido del volumen V de la cámara 37. Utilizando una presión de prueba, puede detectarse la fuga y en la práctica el grado de la fuga puede medirse también.

Se efectúa una prueba de disminución de la presión mediante el cierre de la válvula de ecualización y monitorizando la presión de prueba utilizando el sistema del transductor de presión de alta resolución 34. En la práctica, con el cierre de la válvula principal se pueden provocar alteraciones en la zona de aguas abajo. Con el fin de generar una referencia más estable, se proporciona una cámara de referencia de pequeño volumen, con su propia válvula de regulación en serie para mantener un valor de referencia estable justo durante la secuencia de la válvula principal. La disminución de presión debida a una fuga del volumen de prueba será reducida por la fuga pasadas las juntas internas 24, 25 a partir del sellado del volumen de prueba. No obstante, en el instante de que se cierre la válvula de ecualización 35, habrá una presión diferencial cero a través de las juntas internas, y por tanto sin fugas pasando las mismas. Utilizando la retroextrapolación de los datos de la prueba, es posible determinar el régimen de caída de la presión inicial dp/dt en el instante de que se cierre la válvula de ecualización, y puesto que se conoce el volumen de prueba, puede calcularse la fuga Q.

Se ha determinado que aunque pueden existir fugas en la tubería a partir de las juntas 23 y 26 así como también entre las cámaras 37 y 39 debido a las juntas 24 y 25, es la pendiente de la curva de fugas la que está relacionada con la fuga de la junta.

A partir de la figura 3 se proporcionan distintos gráficos para una fuga de la junta dada (fuga Q) para varios patrones de fugas de la junta entre las cámaras (junta q). Así pues, el gráfico (e) muestra la junta más efectiva, y el gráfico (a) la menos efectiva. Utilizando el cálculo para determinar la pendiente dp/dt está relacionada directamente con la fuga Q. La fuga de la junta interna es cero en el instante de cerrar la válvula de ecualización. Mediante la utilización de una cámara relativamente pequeña 37, el volumen pequeño de prueba proporcionará tasas de caída grandes para la fuga Q, detectando así pequeñas fugas.

En consecuencia, el taco será traccionado por pasos bajo el control del ordenador. En cada etapa, la tracción será interrumpida por pausas para permitir la realización de la prueba. La fuga puede tener lugar, por ejemplo, en puntos calientes o en las juntas. Cuando la fuga se encuentre en una junta, la presencia de los detectores 30-32 (de la figura 1) identificará la fuente de la fuga.

Si se detecta una fuga grande a lo largo de la tubería en cualquier lugar, esto puede provocar una alarma o bien otra indicación en el ordenador personal, según lo detectado, siendo incapaz de equilibrar las presiones en los volúmenes de prueba y de la junta hermética.

Típicamente, las medidas de fuga son desde 0,0028 metros cúbicos por hora estándar (0,1 pies cúbicos por hora estándar) a 1,0 metros cúbicos por hora estándar (35 pies cúbicos por hora estándar) en una conducción de baja presión.

Los resultados de medida de la fuga pueden estar dentro de una precisión del 10% o superior.

Prueba de integridad de la junta interna

En el caso de que el taco se detenga con una junta interna descansando sobre una intrusión o restos, la fuga pasada la junta interna puede ser tal que las presiones del volumen de prueba y de la junta permanezcan ecualizadas cuando se cierre la válvula de ecualización. Esto podría enmascarar cualquier fuga del volumen de prueba, si no tuviera lugar la prueba adicional. No obstante, si las juntas internas funcionan correctamente, un incremento forzado en la presión del volumen de prueba (por ejemplo, cambiando la presión de regulación preajustada) con la válvula de ecualización cerrada daría un incremento en la presión diferencial a través de las juntas internas. Mediante la monitorización de este efecto, puede comprobarse la integridad de la junta en cada etapa de la prueba a lo largo de la tubería. Alternativamente, la ventilación del volumen de prueba a través de otra válvula con respecto a la presión de la tubería en curso para conseguir una caída de presión servirá también como mecanismo para comprobar la integridad de la junta.

Localización de las tuberías de servicio

Si se toman tuberías de servicio de la tubería principal, será necesario discriminar entre las fugas de juntas y las caídas de presión debidas al consumo en los emplazamientos de las tuberías de servicio. Los empalmes de las tuberías de servicio podrían ser detectados, por ejemplo, mediante una fuente magnética presente en la tubería de servicio.

La fuga de las tuberías de servicio puede ser medidas si se obtura el servicio en la propiedad. En este caso, una fuga deliberada adicional en el extremo de la propiedad del servicio se utilizará para la cuantificación del volumen de servicio. Si no se precisan las medidas de las fugas del servicio, el flujo a través de la instalación en el taco asegura la continuidad del suministro de gas. En este caso, las medidas de la fuga mientras que el taco está aparcado en la tubería de servicio serán enmascaradas por la demanda de la propiedad y serían descartadas.

El ordenador proporciona una interfaz de usuario para la introducción de detalles del emplazamiento, con la visualización gráfica de la fuga con respecto a la distancia a lo largo de la tubería principal, y software para ejecutar la secuencia de pruebas y de los sistemas de control de tracción.

El análisis de datos en la post-inspección permitirá la presentación gráfica del emplazamiento o el estilo de informe de los resultados de la inspección, mostrando la posición y magnitud de las fugas por encima de un umbral fijado por el usuario, conjuntamente con las posiciones de las juntas y de los servicios.

El tiempo de inspección será típicamente de 20-30 minutos por cada 100 metros de tubería principal. En consecuencia, el taco está diseñado para su utilización en las tuberías principales de gas, típicamente sin interrupción en el suministro de gas o de servicios de zonas de aguas abajo. Incorpora la detección de la posición de las juntas y de los servicios, y determinará la posición y magnitud de la fuga con respecto a las tuberías principales y servicios.

El taco de fugas es exclusivo porque localiza tanto la fuga de gas de medición precisa en las tuberías de distribución, inactivas o activas. La fuente de la fuga podría ser una junta defectuosa o un defecto de la tubería.

El taco es capaz por tanto de:

1.

Cuantificar con precisión la fuga tanto para los fines de inspección como para la recogida de datos de evaluación de las fugas;

2.

Ejecutar la prueba de integridad de cualquier reparación de la tubería; y

3.

Localizar las fugas en donde esté excluido el taladrado y la reparación exterior.

El dispositivo ha sido descrito en términos de la realización de comprobaciones mientras que está estacionario temporalmente sobre cualquier posición de la tubería en particular, y utilizando la válvula de ecualización, antes de que el dispositivo se desplace hacia delante otra vez hasta la siguiente posición de la etapa.

No obstante en una configuración adicional, la válvula podría ser reemplazada por una abertura de ecualización y el dispositivo podría desplazarse continuamente a través de la tubería para llevar a cabo sus pruebas.

Esta detección libre de flujos sería particularmente adecuada para las pruebas de pequeñas fugas (por ejemplo, del orden de 100 metros cúbicos por hora estándar) en un sistema de tuberías de transmisión, utilizando tanto las medidas de caída de presión locales como el mapeado del conducto de la tubería.

Claims (23)

1. Un detector de fugas de tubería, que comprende:

medios de desplazamiento a través del conducto de la tubería;

medios para aplicar una presión de prueba a la tubería;

medios para medir el régimen resultante de cambio de presión mediante la utilización de la retroextrapolación de los datos de la prueba, para determinar el régimen de la caída de presión inicial; y

medios para determinar el grado de fuga en una posición dada dentro de la tubería con respecto a la medida del régimen de cambio.

2. Un detector según la reivindicación 1, incluyendo medios para calcular el régimen instantáneo de cambio de presión (dp/dt) que sigue a la aplicación de la presión de prueba.

3. Un detector según la reivindicación 2, incluyendo los medios de detección (34) de la presión diferencial, para determinar la diferencia de presión entre una presión aplicada en una primera cámara (39) dentro del detector y una segunda cámara (37) adyacente a la primera cámara, formando la mencionada segunda cámara una cámara de prueba para la detección de la fuga, para permitir la determinación del régimen de cambio de presión en la misma.

4. Un detector según la reivindicación 3 que incluye medios de abertura (35) entre la primera y segunda cámaras, para permitir la ecualización de presión a proporcionar antes de la medida de la fuga.

5. Un detector según la reivindicación 4, en el que los medios de abertura incluyen una válvula para controlar el instante en que se abre la apertura.

6. Un detector según cualquier reivindicación anterior, incluyendo medios para incrementar el recorrido a lo largo de la tubería y medios para comprobar la existencia de fugas en dicho emplazamiento.

7. Un detector según la reivindicación 6, en el que los medios de incremento están configurados para hacer que las pruebas se realicen en etapas solapadas.

8. Un detector según cualquier reivindicación anterior incluyendo medios (30-32) para discriminar entre las juntas y el resto de la tubería.

9. Un detector según la reivindicación 8, en el que los medios de discriminación incluyen una configuración de detección magnética.

10. Un detector según cualquier reivindicación anterior incluyendo medios umbilicales (19) para proporcionar una presión de prueba desde una fuente remota.

11. Un detector según la reivindicación 10, en el que los medios umbilicales incluyen un cable eléctrico.

12. Un detector según cualquier reivindicación anterior, en el que los medios para desplazarse a través de la tubería incluyen una parte de cuerpo alargado de material flexible.

13. Un detector según la reivindicación 1 ó 2, en el que los medios para aplicar una presión de prueba incluyen una primera cámara (37) formada entre la pared de la tubería y el detector y una segunda cámara (39) coaxial con la primera cámara, y medios provistos para aplicar una presión de prueba del fluido a las cámaras desde una fuente separada a cualquier fluido que circule en la tubería.

14. Un detector según la reivindicación 13, incluyendo medios (35) para proporcionar una abertura entre la primera y segunda cámaras, para permitir la obtención de una ecualización de la presión.

15. Un detector según la reivindicación 13, en el que los medios de abertura están configurados para cerrarse como parte de la secuencia de pruebas.

16. Un detector según cualquier reivindicación anterior incluyendo medios para determinar la distancia recorrida por el detector dentro de la tubería, para ayudar a la localización de la posición de una fuga dentro de la longitud de la tubería.

17. Un detector según cualquier reivindicación anterior incluyendo medios (30-32) para detectar una unión de la tubería dentro de la tubería principal.

18. Un método para detectar una fuga en una tubería, que comprende:

hacer desplazar un dispositivo (10) a través de una tubería (10) hasta una posición determinada;

aplicar una presión de prueba a la tubería;

medir el régimen resultante de cambio de presión mediante la utilización de la retroextrapolación de los datos de la prueba para determinar el régimen de disminución de la presión inicial; y

determinar el grado de fugas en dicha posición a partir del régimen de cambio de la presión.

19. Un método según la reivindicación 18, incluyendo la etapa de calcular el régimen instantáneo de cambio de la presión (dp/dt) que sigue a la aplicación de la presión de prueba.

20. Un método según la reivindicación 19, incluyendo la etapa de determinar la diferencia de presión entre una presión aplicada en una primera cámara (39) y una segunda cámara (37) formando una cámara de prueba para la detección de fugas, para permitir que se determine el régimen de cambio de la presión a partir de la misma.

21. Un método según la reivindicación 20, incluyendo la etapa de ecualización de la presión en la primera y segunda cámaras con antelación a la etapa de la medida.

22. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21 incluyendo la etapa de detección de una junta dentro de la tubería conforme se desplaza el dispositivo a su través.

23. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, incluyendo la etapa de discriminar entre los empalmes de la tubería y las juntas herméticas de la tubería.