ES2923225T3

ES2923225T3 - Tapón de aislamiento con sello energizado

Info

Publication number: ES2923225T3
Application number: ES19737395T
Authority: ES
Inventors: Thomas H Mckone; Cody A Parsley; Keelan J Prewett
Original assignee: TDW Delaware Inc
Current assignee: TDW Delaware Inc
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2022-09-26
Anticipated expiration: 2039-06-21
Also published as: WO2019246550A1; EP3810972B1; CA3096696A1; SA520420781B1; US20220065380A1; US20190390814A1; AU2019288682A1; PL3810972T3; HUE059841T2; PT3810972T; SG11202009756TA; EP3810972A1; US10989347B2; US20240133502A1; BR112020021076A2; GEP20227441B; US11796114B2; MX2020014005A

Abstract

Una herramienta de aislamiento de tuberías (10) y el método para su uso incluye un cabezal de obturación (20) que tiene un sello (30) para acoplarse de manera sellada a una pared de la tubería; un cilindro activado por fluido (64) ubicado en un lado del sello y móvil en una dirección axial; segmentos metálicos de soporte (40) ubicados en otro lado del sello y desplazables en dirección transversal radialmente hacia afuera y hacia adentro; incluyendo los segmentos de metal una porción cóncava (45), una porción (35) del sello que reside dentro de la porción cóncava cuando se desarma y se arma. Cuando está en una posición de sellado desarmado, una porción (33) del sello está cubierta por segmentos de soporte de metal adyacentes de la pluralidad. Cuando está en una posición de ajuste del sello, la parte del sello queda expuesta entre los segmentos de soporte de metal adyacentes. El sello es autoenergizante, su fuerza de accionamiento está en la misma dirección que la fuerza de la presión de aislamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tapón de aislamiento con sello energizado

Esta solicitud reivindica la prioridad de las Solicitudes Provisionales de EE. UU. No. 62/688,875 presentada el 22 de junio de 2018 y 62/689,527, presentada el 25 de junio de 2018.

Antecedentes

Esta divulgación pertenece al campo de los sistemas, dispositivos y métodos que hacen uso de sellos expansivos para aislar una sección de tubería presurizada como parte de una operación de roscado en caliente.

Se pueden encontrar ejemplos de herramientas de aislamiento con un sello expansivo en el documento US 8,307,856 B2 de Yeazel, titulado Double Block and Bleed Plug, y el documento US 9,746,088 B2 de Odori, titulado Device for Sealing Pipelines.

Compendio

La invención se refiere a una herramienta de aislamiento de tuberías como se define en la reivindicación 1 ya un método para bloquear un interior de una tubería como se define en la reivindicación 11. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.

Las realizaciones de una herramienta de aislamiento de esta divulgación están configuradas para aislar una sección de tubería presurizada utilizando un sello reutilizable expansivo que proporciona un acoplamiento de sellado en una amplia gama de espesores de pared de tubería de un diámetro exterior de tubería nominal. El sello puede ser un sello de durómetro dual, que tiene una superficie exterior más blanda que su núcleo. Un diámetro establecido del sello puede estar, por ejemplo, en un intervalo de 1,13 a 1,30 de su diámetro cuando está en una posición no fijada. El sello hace uso de segmentos que soportan el sello, pero no encierran completamente el sello, estando abiertos, por un lado. Las fuerzas de accionamiento necesarias para expandir el sello se aplican al sello en lugar de a los segmentos de soporte. En realizaciones, la herramienta se puede usar en aplicaciones de tamaño a medida y en aplicaciones de ramificación reducida.

En algunas realizaciones, una disposición de cilindro y pistón accionada hidráulicamente comprime el sello axialmente, expandiendo así el sello radialmente hacia el exterior hacia un diámetro interior opuesto a una tubería. La disposición de pistón y cilindro puede configurarse para moverse axialmente en la dirección de la sección aislada de la tubería (haciendo el sello auto energizante). La transferencia hidráulica puede estar contenida dentro del cabezal de la barra de control, la junta del cabezal de obturación y el cabezal de obturación. En algunas realizaciones, el fluido se transfiere a través de la junta usando un pasador de transferencia que contiene conductos de fluido que se extienden longitudinal y lateralmente y ranuras circunferenciales. El fluido puede transferirse entre conductos de fluido longitudinales de componentes adyacentes a través de un pasador de transferencia que contiene un conducto que se extiende longitudinalmente.

En realizaciones, una primera superficie que mira hacia el sello se puede encontrar en una primera placa configurada para movimiento axial o longitudinal hacia un elemento de sellado expansivo y una segunda superficie que mira hacia el sello se puede encontrar en una segunda placa configurada para movimiento transversal radialmente hacia arriba y hacia abajo (o hacia fuera y hacia dentro) con respecto al elemento de sellado expansivo. En algunas realizaciones, la primera placa es parte de una disposición de pistón y cilindro accionada por fluido. La segunda superficie que mira hacia el sello se puede encontrar en placas de metal o segmentos de soporte separados alrededor del elemento de sellado. Los segmentos descansan sobre una placa de segmento que proporciona una pista para cada segmento para guiar el segmento a medida que se mueve radialmente hacia afuera y hacia adentro. A medida que la primera superficie que mira hacia el sello se mueve axialmente, la segunda superficie que mira hacia el sello se mueve transversalmente, deslizándose radialmente con el sello a medida que se expande y soportando el sello contra la presión diferencial.

Los segmentos de soporte de metal pueden tener un perfil que incluya una pluralidad de superficies inclinadas hacia arriba que funcionan como superficies de empuje para mantener el acoplamiento entre el segmento y el sello. Una o más de las superficies pueden estar ubicadas en una cavidad o rebaje en el que reside una parte del sello cuando está en un estado no expandido (no fijado) y expandido (fijado). Las superficies proporcionan un área de contacto incrementada con el sello cuando está en el estado no fijado, mientras cambia entre los estados no fijados y fijado, y cuando está en el estado fijado.

La herramienta puede ser una herramienta de doble bloqueo y purga e incluir un cabezal de obturación primario conectado de manera pivotante al cabezal de la barra de control y un cabezal de obturación secundario conectado de manera pivotante al cabezal de obturación primario. Una articulación o bisagra respectiva de cada cabezal incluye un pasador que contiene conductos de fluido. El uso de dos cabezales de obturación pivotantes puede proporcionar una mayor separación entre los cabezales y, por lo tanto, una zona de energía cero más grande. En realizaciones, los cabezales de obturación están separados de manera que siempre hay un volumen suficiente entre los cabezales de obturación de modo que los cabezales o los elementos de sellado no pueden entrar en contacto entre sí cuando el elemento de sellado está en un estado expandido.

Se pueden incluir topes duros que colocan los cabezales de obturación en una orientación correcta y controlan el movimiento de los cabezales de obturación para una inserción más suave en la línea. La conexión entre los cabezales puede configurarse para mantener el cabezal secundario en un ángulo adecuado durante la inserción y el posterior giro a una posición de sellado dentro de la tubería.

Los pies del cabezal de la barra de control pueden apoyarse en el lado del diámetro interior de la tubería para asegurar el cabezal de obturación o los cabezales de obturación primario y secundario en la línea. Al apoyarse en el lado de la tubería, en lugar de en la parte inferior, la bisagra del cabezal de obturación primario puede hacerse más estrecha para facilitar la inserción y la retracción. Debido a la variación del espesor de la pared de la tubería, el cabezal de la barra de control no necesariamente se ubica de manera que la línea central del sello se alinee con la línea central de la tubería, por lo tanto, el sello debe superar la desalineación axial y proporcionar un aislamiento efectivo.

En algunas realizaciones, la herramienta puede incluir un barrido con un perfil curvado montado en un extremo delantero de la herramienta para empujar las virutas y otros desechos lejos de las superficies de sellado durante la inserción y el posicionamiento en la línea, lo que facilita que el sello reutilizable expansivo forme un sello contra el diámetro interior de la tubería. El barrido puede ser un disco flexible de un material de uretano. En realizaciones, el barrido puede incluir una pluralidad de nervaduras que ayudan a reducir la fricción durante el barrido. El uso del barrido elimina la necesidad de imanes para eliminar virutas y desechos.

En realizaciones, una herramienta de aislamiento de tuberías de esta divulgación incluye al menos un cabezal de obturación que incluye un sello configurado para acoplarse de manera sellada a una pared de tubería y expandible entre una posición no fijada y una fijada; un cilindro activado por fluido ubicado en un lado del sello y móvil en una dirección axial, el cilindro activado por fluido que incluye una primera superficie que mira hacia el sello en contacto con una pared lateral opuesta del sello; una pluralidad de segmentos de soporte de metal ubicados en un lado del sello opuesto al del cilindro activado por fluido y móviles en una dirección transversal radialmente hacia afuera y hacia adentro a medida que el sello se mueve entre las posiciones de fijado y no fijado; cada segmento de soporte de metal de la pluralidad incluye una segunda superficie que mira hacia el sello en contacto con otra pared lateral opuesta del sello, incluyendo la segunda superficie que mira hacia el sello una parte cóncava, una parte de la otra pared lateral opuesta del sello que reside dentro de la parte cóncava; en donde, en la posición no fijada, una parte del sello está cubierta por segmentos de soporte de metal adyacentes de la pluralidad; y en donde, en la posición fijada, la parte del sello queda expuesta entre los segmentos de soporte de metal adyacentes. Un segundo cabezal de obturación que incluye estas características puede conectarse al ,al menos, un cabezal de obturación. La conexión puede ser una conexión pivotante.

El cabezal obturador puede incluir un barrido que tenga un extremo inferior curvado. El extremo inferior curvado del barrido puede ubicarse debajo del al menos un cabezal de obturación cuando el sello está en una posición no fijada dentro del interior de la tubería y delante del cabezal cuando el sello está en la posición fijada dentro de la tubería. Se pueden producir barridos múltiples a medida que el cabezal de obturación se baja, sube o sube parcialmente y se vuelve a bajar al interior de la tubería antes de fijar el sello. El barrido puede incluir una pluralidad de nervaduras situadas en una superficie delantera del barrido para reducir la fricción durante el barrido.

El cabezal de obturación puede incluir una bisagra que contiene un pasador de transferencia que incluye una pluralidad de conductos de fluido, el cabezal de obturación que está en relación pivotante con la bisagra. Al menos un conducto de fluido de la pluralidad de conductos de fluido puede ser un conducto de fluido hidráulico para suministrar fluido hidráulico al cilindro accionado por fluido. Al menos otro conducto de fluido de la pluralidad de conductos de fluido puede ser un conducto de gas que permita la purga del producto de la tubería.

El sello puede ser un sello de durómetro dual, con una parte que mira hacia la pared exterior de la tubería que tiene una primera dureza Shore y otra parte hacia el interior de la parte que mira a hacia la pared exterior de la tubería que tiene una segunda dureza Shore mayor.

La herramienta de aislamiento de tuberías puede incluir un cabezal de barra de control conectado a al menos un cabezal de obturación, el cabezal de la barra de control incluye un par de pies separados ubicados en un extremo inferior del cabezal de la barra de control, un pie del par que se encuentra a la izquierda de una línea central vertical del cabezal de la barra de control y otro pie del par que se encuentra a la derecha de la línea central vertical. Los pies están separados de modo que el cabezal haga contacto con una parte de la pared lateral de la tubería y no apoye sobre la parte inferior de la tubería. El cabezal de la barra de control puede incluir un tope configurado para evitar la rotación y orientar el al menos un cabezal de obturación en una primera orientación durante el rodaje en el interior de una tubería y en una segunda orientación diferente cuando está en la tubería.

En realizaciones de un método para bloquear el interior de una tubería utilizando una herramienta de aislamiento de tuberías de esta divulgación, el método incluye bajar el cabezal de obturación a través de una abertura de acceso al interior de la tubería; después del descenso, orientar el cabezal de obturación en una orientación predeterminada dentro del interior de la tubería; y después de la orientación, expandir un sello del al menos un cabezal obturador entre una posición no fijada y una fijada, estando el sello en acoplamiento de sellado a una pared de tubería opuesta cuando está en la posición fijada. Durante la orientación, el método puede incluir el barrido de desechos ubicados dentro del interior de la tubería por debajo de la abertura de acceso por delante del al menos un cabezal de obturación durante la orientación del al menos un cabezal de obturación. El método también puede incluir la rotación del cabezal de obturación alrededor del pasador durante la orientación. Cuando se usa un segundo cabezal de obturación, ese cabezal también gira. El barrido está ubicado en el cabezal delantero, en lugar del cabezal trasero. Los efectos técnicos logrados por las realizaciones de esta divulgación incluyen, pero no se limitan a, los siguientes efectos: un sello de durómetro dual que optimiza las capacidades de extrusión y sellado; placas de metal o segmentos de soporte de metal que incluyen un perfil único que es altamente efectivo en la expansión y retracción del sello, proporciona soporte y acoplamiento de sellado con el sello sobre el espacio de extrusión, y permite un mayor intervalo de extrusión (p.ej. 1.13 a 1.30) con mayor capacidad de retención de presión; un cabezal de barra de control que no se apoya en la parte inferior de la tubería e incluye funciones antirrotación; y un barrido que aleja las virutas y los desechos durante la inserción de la herramienta en lugar de requerir otras herramientas y procedimientos y proporciona una superficie de sellado mejorada de la tubería que se presenta a los sellos.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es una vista isométrica de una realización de un tapón de aislamiento de esta divulgación. El tapón se puede insertar en una sección de tubería presurizada con o en contra de la dirección del flujo de la tubería.

La FIG. 2 es una vista en sección transversal de una realización con los elementos de sellado en un estado de rodaje retraído (no expandido).

La FIG. 3 es una vista en sección transversal de una realización con los elementos de sellado en un estado completamente desplegado y expandido. Los segmentos de soporte de metal se deslizan radialmente con el sello. La FIG. 4 es una vista de extremo de una realización ubicada dentro de un espacio interior de una tubería. Los pies del cabezal de la barra de control apoyan en el lado del diámetro interior de la tubería para asegurar los cabezales de obturación primario y secundario en la línea. A modo de ejemplo no limitativo, se muestran los diámetros interiores de las tuberías SCH 10, SCH 40 y SCH 80.

La FIG. 5A es una realización de un pasador de transferencia de esta divulgación. Para evitar los sistemas hidráulicos externos, la transferencia hidráulica puede estar contenida dentro del cabezal de la barra de control y los cabezales de obturación. El fluido se puede transferir a través de las juntas utilizando el pasador de transferencia. El pasador de transferencia no gira libremente y mueve dos fluidos separados, un gas y un líquido, tanto en sentido ascendente como descendente. En realizaciones, se usan dos pasadores de transferencia con uno de los fluidos desplazándose a través de ambos pasadores. Tenga en cuenta que el puerto de purga no siempre transfiere un gas y puede transferir un líquido o alguna combinación de ambos.

La FIG. 5B es una vista en sección transversal del pasador de transferencia de la FIG. 5A. El sistema hidráulico se mueve internamente a través del pasador y externamente a través de ranuras a lo largo del diámetro exterior del pasador, contenido por juntas tóricas ubicadas a ambos lados de la ranura (ver p. ej. la FIG. 5A mostrando juntas tóricas).

La FIG. 6 es una vista en sección transversal de una realización de un tapón de aislamiento de esta divulgación a medida que se desplaza hacia abajo a través de un tubo de acceso lateral hacia la línea. Los topes duros controlan el movimiento del cabezal de obturación para una inserción más suave. Los pies del cabezal de la barra de control actúan como un tope duro para el cabezal de obturación primario al hacer contacto con la bisagra del cabezal de obturación primario, lo que restringe el movimiento del cabezal de obturación. La guía del cabezal hace contacto, a continuación, con la bisagra del segundo cabezal de obturación, restringiendo el movimiento de este cabezal de obturación.

La FIG. 7 es una realización de un conjunto de accionador de esta divulgación. El accionador inserta y retrae los cabezales de obturación en la tubería, mientras que también transfiere los sistemas hidráulicos internamente a los cabezales de obturación para activarlos una vez insertados.

La FIG. 8A es una realización de una barra de control de esta divulgación. La barra de control puede incluir tres perforaciones hidráulicas que se extienden en toda su longitud, lo que permite que se bombee el sistema hidráulico a los cabezales de obturación a través de la parte superior de la barra de control y que se purgue el fluido de la tubería desde el cabezal de obturación hacia la parte superior de la barra de control.

La FIG. 8B es una realización de una conexión entre el extremo inferior de la barra de control y la parte superior del cabezal de la barra de control.

La FIG. 8C es una realización de una conexión entre la parte superior de la barra de control y la tuerca de alimentación, que tiene tres orificios para accesorios que conducen a las líneas hidráulicas. En las realizaciones, dos de los orificios pueden conectarse a una bomba hidráulica para activar los sellos, mientras que un tercero puede conectarse a una manguera que puede alejarse del sitio para purgar con seguridad el volumen de aislamiento ubicado entre los sellos.

La FIG. 8D es una vista en sección transversal de una realización de un pasador de transferencia que es recibido por un puerto de pasador de transferencia. El pasador incluye un conducto que se extiende longitudinalmente que permite la transferencia de fluido entre componentes adyacentes y una pluralidad de ranuras, cada una con una junta tórica.

La FIG. 9A es una realización que ilustra la herramienta a medida que se acerca a virutas y desechos. Después de una operación de roscado en caliente, una pila de virutas cae a la parte inferior de la tubería debajo del orificio roscado. A medida que la herramienta de esta divulgación se inserta en la tubería y avanza axialmente hasta una posición de sellado, el barrido, que puede comprender uretano, barre hacia abajo las virutas y los desechos por la tubería y la aleja de las superficies de sellado. Inicialmente, el barrido se puede flexionar hacia atrás debajo del cabezal de obturación, con su superficie frontal orientada hacia la parte inferior de la tubería.

La FIG. 9B es la herramienta de la FIG. 9A a medida que el barrido empuja las virutas y los desechos hacia adelante de la herramienta mientras la herramienta continúa su recorrido axial. El barrido cambia entre estar flexionado hacia atrás y hacia adelante. Al moverse entre los dos, el barrido puede arrojar virutas y desechos corriente abajo de la herramienta.

La FIG. 9C es la herramienta de la FIG. 9A a medida que el barrido retira virutas y desechos de la superficie de sellado de la tubería. El barrido se puede flexionar en una dirección hacia adelante, similar a la de la FIG. 17. Se pueden realizar varias pasadas para asegurarse de que las superficies de sellado estén libres de virutas y desechos. La FIG. 9D es una ilustración del interior de la tubería mirando en una dirección hacia el orificio de acceso después de que el barrido haya retirado las virutas y los desechos. El área entre las dos pilas de virutas y desechos es donde residiría la herramienta de esta divulgación.

La FIG. 10A es una realización de un elemento de sellado de esta divulgación en un estado no expandido. Los segmentos de soporte de metal están configurados para deslizarse radialmente hacia afuera con el sello.

La FIG. 10B es una realización de un elemento de sellado de esta divulgación en un estado expandido. Los segmentos de soporte de metal se deslizan radialmente hacia afuera con el sello, soportando el sello contra la presión diferencial.

La FIG. 11A es una vista en sección transversal de una realización de un segmento de soporte metálico y un sello de esta divulgación con el sello en un estado no expandido. Una superficie inferior del segmento que mira hacia el sello discurre sustancialmente paralela a una superficie de la placa o cilindro móvil que mira hacia el sello. Una pluralidad de superficies inclinadas hacia arriba funcionan como superficies de empuje para ayudar a mantener el acoplamiento del sello entre el segmento y el sello cuando el sello pasa al estado fijado (p. ej., moviéndose radialmente hacia arriba). La placa o cilindro móvil puede ser una placa circunferencial completa.

La FIG. 11B es otra vista en sección transversal del segmento de soporte de metal y el sello de la FIG. 11A. La altura total del segmento es proporcional a una altura total de una cavidad que mira hacia el sello o parte rebajada del segmento.

La FIG. 11C es otra vista en sección transversal del segmento de soporte de metal y el sello de la FIG. 11A. La profundidad total de un extremo inferior de la cavidad es proporcional a la distancia total entre el extremo inferior del segmento y el cilindro. La superficie de este extremo inferior mantiene el acoplamiento con el sello a medida que el sello pasa al estado de no fijado (p.ej. moviéndose radialmente hacia abajo).

La FIG. 11D es otra vista en sección transversal del segmento de soporte de metal y el sello de la FIG. 11A. En un estado no expandido, el segmento de metal y el sello forman una forma isósceles con forma trapezoidal.

La FIG. 11E es otra vista en sección transversal del segmento de soporte de metal y el sello de la FIG. 11A. El segmento de metal tiene generalmente forma triangular con una cavidad o parte rebajada en forma de cuadrilátero a lo largo de su lado que mira hacia el sello.

La FIG. 12A es una vista en sección transversal de una realización de un segmento de soporte metálico y un sello de esta divulgación con el sello en un estado expandido. Una superficie inferior del segmento que mira hacia el sello discurre sustancialmente paralela a una superficie del cilindro que mira hacia el sello.

La FIG. 12B es otra vista en sección transversal del segmento de soporte de metal y el sello de la FIG. 12A. La altura total del segmento es proporcional a la altura total de una cavidad que mira hacia el sello o parte rebajada del segmento.

La FIG. 12C es otra vista en sección transversal del segmento de soporte metálico y el sello de la FIG. 12A. La profundidad total de un extremo inferior de la cavidad es proporcional a la distancia total entre el extremo inferior del segmento y el cilindro. La superficie de este extremo inferior mantiene el acoplamiento con el sello a medida que el sello pasa al estado de no fijado (p.ej. moviéndose radialmente hacia abajo).

La FIG. 12D es otra vista en sección transversal del segmento de soporte de metal y el sello de la FIG. 12A. En un estado no expandido, el segmento de metal y el sello forman una un isósceles con forma trapezoidal.

La FIG. 12E es otra vista en sección transversal del segmento de soporte de metal y el sello de la FIG. 12A. El segmento de metal tiene generalmente forma triangular con una cavidad o parte rebajada en forma de cuadrilátero a lo largo de su lado que mira hacia el sello.

La FIG. 13A es un esquema de segmentos de soporte de metal adyacentes cuando el sello está en un estado des energizado.

La FIG. 13B es un esquema de los segmentos de soporte de metal adyacentes de la FIG. 13A cuando el sello está en un estado energizado.

La FIG. 14A es un esquema que representa un sello expandible con un mecanismo de accionamiento configurado para auto des energizarse cuando se coloca el sello.

La FIG. 14B es un esquema que representa un sello expandible con un mecanismo de accionamiento configurado para auto energizarse cuando se coloca el sello.

La FIG. 15 es una realización de un elemento de sellado de esta divulgación en un estado no expandido, que ilustra el sello que se encuentra debajo de una línea central de la tubería.

La FIG. 16 es un esquema que ilustra la posición del sello durante la alineación y desalineación axial. Las realizaciones de esta divulgación pueden adaptarse a la desalineación debida, al menos en parte, a la variación del espesor de la pared de la tubería.

La FIG. 17 es una realización de un barrido de esta divulgación en un estado flexionado durante el barrido. El barrido incluye una pluralidad de nervaduras que ayudan a reducir la fricción.

Elementos y Numeración utilizados en los Dibujos y Descripción Detallada

10 Herramienta de aislamiento de tuberías

11 Extremo delantero

14 Placa de segmento

15 Accionador

16 Pasador de transferencia

17 Guía de pista

18 Conducto de fluido que se extiende longitudinalmente

15 Accionador

20 Cabezal de obturación

21 Extremo inferior

22 Guía o rueda guía

23 Bisagra

25 Línea central

27 Conducto de fluido

29 Tope

30 Sello

32 Pared lateral o lateral

33 Parte cubierta por 40 cuando no está fijada y descubierta cuando está fijada

34 Pared lateral o lateral

Parte contenida por 45

Línea central

Banda de material de núcleo más duro

Banda de material de núcleo más blando

Segmento metálico

Segunda superficie que mira hacia el sello

Mitad inferior

Superficie

Extremo superior

Parte cóncava (cavidad o rebaje)

Placa

Extremo inferior

Extremo de la parte inferior de 45

Extremo de la parte superior de 45

Barrido

Extremo de la parte inferior o borde

Nervadura

Disposición de pistón y cilindro

Primera superficie que mira hacia el sello

Pistón

Placa

Cilindro

Superficie plana inclinada

Extremo superior

Extremo inferior

Pasador de transferencia

Conducto de fluido que se extiende longitudinalmente

Conducto de fluido que se extiende lateralmente

Puerto

Ranura

Junta tórica

Cabezal de la barra de control

Pies

Conducto de fluido que se extiende longitudinalmente

Extremo inferior

Parte inferior

Tope

89 Línea central vertical

90 Barra de control

91 Conductos de fluido que se extienden longitudinalmente

93 Extremo superior

95 Extremo inferior

100 Tuerca de alimentación

102 Conducto de fluido que se extiende longitudinalmente

120 Circuito 120 de fluido de accionamiento interno

Descripción detallada

Las siguientes realizaciones proporcionan ejemplos, disposiciones o diseños de una herramienta de aislamiento de tuberías de esta divulgación. En referencia primero a las FIGS. 1-3, 5 y 6, cuando está en un uso previsto, la herramienta 10 se inserta a través de un accesorio y un orificio de acceso roscado al interior de una tubería y después gira para orientar un cabezal 20 de obturación o cabezales en una posición de sellado. Durante la inserción, se puede usar un barrido 50 que tiene una parte inferior 51 curvada y está ubicado en un extremo 11 delantero de la herramienta 10 para empujar virutas y desechos hacia adelante y lejos de las superficies de sellado del cabezal 20 antes de que esas superficies se acoplen a la pared de la tubería. Se puede usar una bomba hidráulica para activar una disposición 60 de pistón y cilindro que comprime cada sello 30 de un cabezal 20 axialmente de modo que el sello 30 se expanda radialmente hacia afuera, sellando contra la pared de la tubería. A medida que el sello 30 se expande radialmente hacia afuera, los segmentos 40 de soporte de metal se mueven radialmente hacia afuera y soportan el sello 30 contra la presión diferencial. A continuación, la sección aislada se ventila o drena y, en el caso de dos cabezales 20A y B de obturación, el volumen entre los cabezales 20A y B de obturación se ventila o drena a través de la herramienta 10 (para proporcionar doble bloqueo y purga). Una vez que concluye la operación en la sección aislada de la línea, se equilibra la presión, se desactivan los sellos 30A y B y se retrae la herramienta 10 a través del orificio roscado y el accesorio. El accesorio suele ser un accesorio de bifurcación de silla de montar que proporciona una conexión de acceso lateral a la tubería y puede ser un accesorio de tamaño a medida. En algunas realizaciones, el accesorio es un accesorio de ramificación reducido.

Las realizaciones de una herramienta 10 de aislamiento de tuberías de esta descripción pueden incluir un cabezal 20A de obturación primario conectado por una bisagra 23A a un cabezal 80 de barra de control que incluye un tope 87 para orientar el cabezal 20A de obturación primario en una orientación no vertical durante el rodaje a través de la conexión de acceso lateral a una sección presurizada de tubería y en una orientación adecuada para girar a una posición de sellado. El cabezal 20A de obturación, la bisagra 23A y el cabezal 80 de la barra de control puede contener cada uno conductos 71, 82 de fluido internos en comunicación entre sí. El cabezal 20A de obturación primario puede incluir un sello 30A expansible ubicado entre y en contacto con una primera superficie o placa 61 o que mira hacia el sello de la disposición 60 de pistón y cilindro y una segunda superficie o placa 41 que mira hacia el sello de los segmentos 40 de soporte metálico. Tal como se usa en esta divulgación, que mira hacia el sello significa una superficie que mira y está en contacto con al menos una parte de la pared lateral del sello 30. La primera superficie 61 que mira al sello está ubicada en un lado del sello 30 y hace contacto con una parte opuesta la pared lateral 32 del sello 30. La segunda superficie 41 que mira hacia el sello está ubicada en otro lado del sello 30 y hace contacto con otra pared lateral 34 opuesta del sello 30.

La primera superficie 61 que mira al sello puede configurarse para movimiento axial, la segunda superficie 41 que mira al sello puede configurarse para movimiento transversal. El movimiento axial, que generalmente es horizontal, puede ser en la misma dirección que una fuerza de la presión de aislamiento, haciendo así que el sello 30 se auto energice. Véase, p. ej. Las FIGS. 14A y B. El movimiento transversal, que es sustancialmente radial con respecto a la línea central 25 de la tubería o del cabezal de obturación, permite que la segunda superficie 41 que mira al sello se mueva radialmente con el sello 30 a medida que el sello 30 se mueve entre los estados no colocados (retraído) y colocados (expandidos). Por ejemplo, en algunas realizaciones, el movimiento transversal puede estar en un intervalo de 1° a 15° fuera de la vertical, existiendo valores discretos y subintervalos dentro de este intervalo más amplio. Véase, p. ej., las FIGS. 13A y B. En realizaciones, un cilindro 64 activado por fluido puede contener la primera superficie 61 que mira hacia el sello y; un segmento 40 de soporte de metal puede contener la segunda superficie 41 que mira hacia el sello. El segmento 40 de soporte de metal puede, cuando se mueve radialmente, moverse en un ángulo con respecto a la vertical. Los segmentos 40 apoyan o corren contra una placa 41 de segmento que incluye una pluralidad de facetas, cada una incluye una pista o ranura (no mostrada) en la que se coloca una guía 17 de pista del segmento 40. Véase, p. ej., las FIGS. 11A y 13A y B.

Haciendo referencia a las FIGS. 11A-12E, la segunda superficie 41 que mira hacia el sello puede incluir una pluralidad de superficies 43A-D orientadas para mantener el acoplamiento del sello durante las transiciones entre las posiciones del sello 30 no fijado y fijado. Una o más de las superficies 43A-D pueden estar ubicadas en una cavidad o rebaje (parte cóncava) 45 de la segunda superficie 41 que mira hacia el sello que contiene una parte 35 del sello 30 expandible. En algunas realizaciones, la segunda superficie 41 que mira hacia el sello incluye tres superficies 43A-C inclinadas hacia arriba que funcionan como superficies de empuje a medida que el sello 30 se expande hacia afuera. Dos superficies 43A y B de las tres superficies 43A-C pueden estar ubicadas entre un extremo inferior o cara 47 y la cavidad 45 de la superficie 41 que mira al sello. La tercera superficie 43C puede formar un extremo superior o cara 49 de la cavidad 45. Otra superficie 43D que se encuentra opuesta a esta tercera superficie 43C puede formar un extremo inferior o cara 48 de la cavidad 45. Las superficies 43A-D proporcionan un área de contacto aumentada con el sello 30 a medida que pasa entre los estados fijado y no fijado y cuando está en estado fijado.

Haciendo referencia de nuevo a las FIGS. 1 y 6, las realizaciones de la herramienta 10 de aislamiento de tuberías también pueden incluir un cabezal 20B de obturación secundario conectado por una bisagra 23B al cabezal 20A de obturación primario, el cabezal 20B de obturación secundario y su bisagra 23B que contienen al menos un conducto 27B de fluido en comunicación con uno de los conductos 27A de fluido del cabezal de obturación primario. El cabezal 20A de obturación primario puede incluir un tope 29 para orientar el cabezal 20B de obturación secundario en una orientación fuera de la vertical durante el rodaje, de modo que esté en una orientación adecuada para girar a una posición de sellado. En algunas realizaciones, los cabezales 20 de obturación primario y segundo se encuentran completamente dentro de un cilindro definido por un diámetro interior de la conexión de acceso lateral durante el rodaje y hasta que una guía o rueda 22 guía del cabezal 20B de obturación secundario hace contacto con la parte inferior de la tubería.

La separación entre los cabezales 20 de obturación puede ser mayor que la longitud de la cinta que da como resultado una operación de roscado que proporciona el orificio de acceso al interior de la tubería. La longitud de la cinta normalmente no es mayor que el diámetro del orificio roscado y, más típicamente, no mayor que aproximadamente 3/4 del diámetro. En algunas realizaciones, la separación entre los cabezales 20A y B de obturación o los elementos 30A y B de sellado puede estar en un intervalo de 3/4X a 2X o de 1X a 2X del diámetro del orificio roscado, con valores discretos y subintervalos dentro de estos intervalos más amplios.

El cabezal 20B de obturación secundario también puede incluir un sello 30B expansible y las superficies 61,41 que miran al sello primera y segunda. En algunas realizaciones, cabezal 20B de obturación secundario también incluye un barrido 50 flexible conectado al extremo 28 más inferior del cabezal 20B de obturación secundario. Véase las FIGS. 1 y 17. El barrido 50 puede ser un material de uretano. En realizaciones, el barrido 50 tiene un extremo o borde 51 inferior curvado. El barrido 50 se forma como un disco semicircular o puede tener una forma elíptica. En algunas realizaciones, el barrido incluye una pluralidad de nervaduras 53 que ayudan a reducir la fricción durante el barrido y proporcionan resistencia. El barrido 50 también se puede incorporar en una forma de realización de un solo cabezal 20 de obturación. Haciendo referencia a las FIGS. 9A-D, cuando está en uso, un extremo inferior o borde 51 del barrido 50 está ubicado debajo y detrás del cabezal 20 obturador (al menos inicialmente durante la rotación) y barre las virutas hacia adelante y lejos del cabezal 20 a medida que el cabezal 20 gira y se mueve axialmente a una posición de sellado. El barrido 50 puede entonces volver a una posición vertical y permanecer perpendicular al eje longitudinal de la tubería.

Haciendo referencia ahora a las FIGS. 5A y B, la bisagra 23A del cabezal 20A de obturación primario puede incluir un pasador 70 que contiene conductos 71 que se extienden longitudinalmente y conductos 73 de fluido que se extienden lateralmente en comunicación con los conductos 71A de fluido que se extienden longitudinalmente. En algunas realizaciones, el pasador 70 incluye tres conductos que se extienden longitudinalmente, un conducto 71A configurado para el cabezal 20A de obturación primario, otro conducto 71B configurado para el cabezal 20B de obturación secundario y el tercer conducto 71C configurado para purgar el área o volumen entre los dos cabezales 20A y B. Los conductos 73 de fluido que se extienden lateralmente pueden incluir cada uno un puerto 75 contenido en una ranura 77 circunferencial respectiva del pasador 70, contenido por juntas tóricas 79 en cada lado de las ranuras 77. La bisagra 23B del cabezal 20B obturador secundario también puede incluir un pasador 70 que contiene un conducto 71 que se extiende longitudinalmente y un conducto 73 de fluido que se extiende lateralmente en comunicación con él. El pasador 70 del cabezal 20B de obturación secundario también puede incluir ranuras 77 circunferenciales, contenidas por juntas tóricas 79 a cada lado de las ranuras 77, en las que salen los conductos 73 de fluido que se extienden lateralmente. Los pasadores 23A y B de bisagra primario y secundario tienen al menos un conducto 71 de fluido que se extiende longitudinalmente en comunicación entre sí (p.ej. el conducto del cabezal de obturación secundario).

Haciendo referencia a la FIG. 4, en algunas realizaciones de la herramienta 10 de aislamiento de tuberías, el cabezal 80 de la barra de control puede incluir un par de patas o pies 81 separados ubicados en un extremo 83 inferior del cabezal 80 de la barra de control, un pie 81A del par que se encuentra a la izquierda de una línea central 89 vertical del cabezal 80 de la barra de control y otro pie 81B del par que se encuentra a la derecha de la línea central 89 vertical. Cuando está en un uso previsto, cada pie 81 del par de pies separados apoyan sobre una parte de la pared lateral de una tubería. (A diferencia de los cabezales de la barra de control de la técnica anterior que no incluyen pies y están configurados para apoyar sobre la parte inferior de la tubería). El uso de los pies 81 evitan que la parte inferior 85 del cabezal 80 de la barra de control apoye o se asiente en cualquier viruta o desecho que dan como resultado de una operación de roscado. Se pueden usar otros espacios donde sea apropiado. Asegurando el lado de la tubería, la bisagra 23 del cabezal de obturación primario se puede hacer más estrecha para facilitar la inserción y la retracción.

Haciendo referencia a las FIGS. 4, 15 y 16, debido a la variación del espesor de la pared de la tubería, el cabezal 80 de la barra de control no se ubica necesariamente de manera que la línea central 36 del sello 30 se alinee con la línea central de la tubería. Por lo tanto, el sello 30 debe superar la desalineación axial y proporcionar un aislamiento efectivo. En algunas realizaciones, el sello 30 es capaz de aislarse con un ángulo fuera del eje en un intervalo de al menos 4° para superar la desalineación axial debida a la variación del espesor de la pared de la tubería. Se pueden acomodar otros ángulos fuera del eje.

Para los fines de esta divulgación, cuando se hace referencia a la colocación de los pies 81 de la barra de control, la parte inferior de la tubería es la parte más baja de la tubería que se encuentra en un arco en un intervalo de 5° a -5°, 10° a -10°, o de 15° a -15° en relación con el punto inferior del punto muerto (0°) definido por la línea central vertical de la tubería, existiendo valores discretos y subintervalos dentro de los intervalos más amplios.

En las realizaciones de la herramienta 10 de aislamiento de tuberías, no se usa ningún conducto de fluido externo para transportar el fluido que activa el movimiento axial de la primera superficie 61 que mira hacia el sello. Por ejemplo, además de los conductos de fluido descritos anteriormente, la herramienta puede incluir una barra 90 de control que contiene una pluralidad de conductos 91 de fluido que se extienden longitudinalmente, con una tuerca 100 de alimentación ubicada en su extremo 93 superior y el cabezal 80 de la barra de control ubicado en su extremo 95 inferior. Véase las FIGS. 7-8C. La tuerca 100 de alimentación y el cabezal 80 de la barra de control también pueden contener conductos 18, 102 de fluido que se extienden longitudinalmente complementarios a los conductos 91 de la barra 90 de control. En realizaciones, la tuerca 100 de alimentación, la barra 90 de control y el cabezal 80 de la barra de control incluyen tres conductos de fluido: uno para el cabezal 20A de obturación primario, uno para el cabezal 20B de obturación secundario y otro para purgar el anillo entre los dos cabezales 20A y B. Los pasadores 16 de transferencia ubicados entre la barra 90 de control y la tuerca 100 de alimentación y entre la barra 90 de control y el cabezal 80 de la barra de control facilitan la transferencia de fluido entre los componentes. Un pasador 16 de transferencia similar puede ubicarse en el circuito 120 de fluido del cabezal 20 de obturación. A diferencia de los pasadores 70 de transferencia, que permiten el movimiento pivotante entre los componentes, el pasador 16 de transferencia no lo permite.

En realizaciones, el sello 30 expansible, que puede estar hecho de un material elastómero, tiene un diámetro de sello no fijado y un diámetro de sellado (mayor) fijado. En algunas realizaciones, el diámetro del sello fijado puede estar en un intervalo de 1,13 a 1,30 veces mayor que el del diámetro del sello no fijado, existiendo valores discretos y subintervalos dentro de este intervalo mayor. El sello se arma y se desarma a medida que las superficies 61, 41 que miran hacia el sello primera y segunda se acercan y se alejan una de la otra. En realizaciones, la primera superficie 61 que mira hacia el sello se mueve axialmente pero no transversalmente. La segunda superficie 41 que mira hacia el sello se mueve transversalmente pero no axialmente.

El sello 30 puede ser un sello de durómetro dual que tenga una banda 38 más grande (más gruesa) de material de núcleo más duro que proporcione una estructura adecuada al sello y una banda 39 más pequeña (más delgada) de material exterior más blando que se adapte a las irregularidades de la tubería tales como, entre otras, costuras de soldadura, corrosión, picaduras y desechos. Una dureza Shore de una parte interior o una banda 38 más grande del sello 30 de elastómero puede ser mayor que una dureza Shore de una parte exterior o una banda 39 más pequeña del sello 30 de elastómero, midiéndose la dureza Shore en la misma escala. En algunas realizaciones, el diámetro exterior blando (banda 39 más delgada) del sello tiene un espesor entre el 3% y el 5% del diámetro exterior duro (banda 38 más gruesa) de la herramienta 10 de aislamiento, existiendo valores discretos y subintervalos dentro de este intervalo más amplio. Se pueden usar otros espesores y proporciones de espesores cuando sea apropiado.

La primera superficie 61 que mira hacia el sello puede ser un cilindro o placa 63 que tiene un perfil que presenta una superficie 65 inclinada que se extiende en una distancia vertical completa entre un extremo 67, 69 superior e inferior de la superficie 61 que mira hacia el sello. La superficie 41 puede ser una placa 46 e incluir superficies 43A-D inclinadas hacia arriba que funcionan como superficies de empuje y discurren sustancialmente paralelas a la de la primera superficie 61 que mira hacia el sello. En realizaciones, esta parte 43A-D de la segunda superficie 41 que mira hacia el sello puede incluir dos superficies de empuje diferentes. Una cavidad o parte 45 rebajada puede ubicarse hacia el extremo 44 superior de la segunda superficie 41 que mira hacia el sello e incluir otra superficie de empuje para el movimiento radial hacia afuera y otra para el movimiento radial hacia adentro. Esta cavidad o parte 45 rebajada puede tener forma de cuadrilátero en sección transversal. En algunas realizaciones, la altura Vc vertical de la cavidad o rebaje 45 es proporcional a una altura V^tvertical total de toda la superficie que mira hacia el sello 41. Una longitud HB horizontal del extremo 48 inferior de la cavidad 45 puede ser proporcional a una separación Hs horizontal entre el extremo 69, 47 inferior de la primera y la segunda superficie 61,41 que miran hacia el sello.

Los componentes de acero de la herramienta 10 pueden mecanizarse. Los sellos 30 pueden ser caucho de durómetro dual moldeado por compresión. El montaje de la herramienta 10 puede utilizar principalmente tornillos o piezas roscadas y anillos elásticos en espiral.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una herramienta (10) de aislamiento de tuberías que comprende:

al menos un cabezal (20) de obturación que incluye un sello (30) configurado para acoplarse de forma sellada a una pared de tubería y expansivos entre una posición no fijada y una fijada;

un cilindro (64) activado por fluido ubicado en un lado del sello y móvil en una dirección axial, el cilindro activado por fluido incluye una primera superficie (61) que mira hacia el sello en contacto con una pared (32) lateral opuesta del sello;

una pluralidad de segmentos (40) de soporte de metal ubicados en un lado del sello opuesto al del cilindro activado por fluido y móviles en una dirección transversal radialmente hacia afuera y hacia adentro a medida que el sello se mueve entre las posiciones de fijado y no fijado;

cada segmento de soporte de metal de la pluralidad incluye una segunda superficie (41) que mira hacia el sello en contacto con otra pared (34) lateral opuesta del sello, la segunda superficie orientada hacia el sello incluye una parte (45) cóncava, una parte (35) de la otra la pared lateral opuesta del sello que reside dentro de la parte cóncava cuando está en las posiciones no fijada y fijada;

en donde, en la posición no fijada, una parte (33) del sello está cubierta por segmentos de soporte de metal adyacentes de la pluralidad; y

en donde, en la posición fijada, la parte del sello queda expuesta entre los segmentos de soporte de metal adyacentes.

2. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 1, que comprende, además:

el al menos un cabezal de obturación que incluye un barrido (50) que tiene un extremo (51) inferior curvado.

3. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 2, que comprende, además:

el extremo inferior curvado del barrido que está ubicado por debajo del al menos un cabezal de obturación cuando el sello está en una posición no fijada y delante del cabezal cuando el sello está en la posición de fijada.

4. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 2, que comprende, además:

el barrido que incluye una pluralidad de nervaduras (53).

5. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 1, que comprende, además:

una bisagra (23) que contiene un pasador (70) de transferencia que incluye una pluralidad de conductos (71, 73) de fluido, el al menos un cabezal de obturación que está en relación pivotante con la bisagra.

6. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 5, que comprende, además:

al menos un conducto de fluido de la pluralidad de conductos de fluido siendo un conducto de fluido hidráulico; y al menos otro conducto de fluido de la pluralidad de conductos de fluido siendo un conducto de gas o de líquido.

7. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 1, que comprende, además:

el sello que incluye

una parte (39) que mira hacia la pared del tubo exterior que tiene una primera dureza Shore; y

otra parte (38) hacia el interior de la parte que mira hacia la pared exterior del tubo que tiene una segunda dureza Shore mayor.

8. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 1, que comprende, además:

un cabezal (80) de barra de control conectado al menos un cabezal de obturación, el cabezal de barra de control que incluye un par de pies (81) separados ubicadas en un extremo (83) inferior del cabezal de barra de control, un pie del par que se encuentra a la izquierda de una línea (89) central vertical del cabezal de la barra de control y otro pie del par que se encuentra a la derecha de la línea central vertical.

9. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 8, que comprende, además:

el cabezal de la barra de control que incluye un tope (87) configurado para orientar el al menos un cabezal de obturación en una primera orientación durante el rodaje en el interior de una tubería y en una segunda orientación diferente cuando está en la tubería.

10. La herramienta de aislamiento de tuberías de la reivindicación 8, que comprende además un segundo cabezal (20B) de obturación en relación pivotante con el al menos un cabezal de obturación.

11. Un método para bloquear el interior de una tubería, el método que comprende:

descender al menos un cabezal (20) de obturación a través de una abertura de acceso al interior de la tubería; después del descenso, orientar el al menos un cabezal de obturación en una orientación predeterminada dentro del interior de la tubería; y

después de la orientación, expandir un sello (30) del al menos un cabezal obturador entre una posición no fijada y una fijada, estando el sello en acoplamiento de sellado a una pared de tubería opuesta cuando está en la posición fijada;

en donde el al menos un cabezal de obturación incluye:

cada segmento de soporte de metal de la pluralidad incluye una segunda superficie (41) que mira hacia el sello en contacto con otra pared (34) lateral opuesta del sello, la segunda superficie que mira hacia el sello incluye una parte (45) cóncava, una parte (35) de la otra pared lateral opuesta del sello que reside dentro de la parte cóncava durante las posiciones de fijado y no fijado;

en donde, en la posición fijada, una parte (33) del sello está cubierta por segmentos de soporte de metal adyacentes de la pluralidad; y

12. El método de la reivindicación 11, en donde al menos un cabezal de obturación incluye un barrido (50) que tiene un extremo (51) inferior curvado.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende, además:

barrer los desechos ubicados dentro del interior de la tubería por debajo de la abertura de acceso por delante del al menos un cabezal obturador durante la orientación del al menos un cabezal obturador.

14. El método de la reivindicación 11, en donde la herramienta de aislamiento de tuberías incluye una bisagra (23) que contiene un pasador (70) de transferencia que incluye una pluralidad de conductos (71, 73) de fluido, el al menos un cabezal obturador que está en relación pivotante con la bisagra.

15. El método de la reivindicación 14, que comprende, además:

girar el al menos un cabezal de obturación alrededor del pasador durante la orientación.