[发明专利]定位管道内物体的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位管道内物体的装置和方法。尤其涉及一种用于定位已经被引入管道中的可移动物体的装置和方法。在其优选的实施例中，本发明涉及定位探测器单元的位置，所述探测器单元用于探测携载液体的管道内的异常，所述液体例如油或水、或者是气体，例如天然气。

背景技术

通常，获知已经被引入管道内的物体的位置是有用的，例如用于维修或探测泄漏的目的。例如，有时需要获知已经被引入管道并用以清洁管道的管道清管器的位置。获知该位置能够使操作人员预测清管器何时将到达清管器站，或在清管器塞住时执行释放清管器的步骤。

对于特定类型的物体，上述方法可能在特定的时间获知所述特定类型的物体在管道内的位置是有用的，所述特定类型的物体是探测器单元，所述探测器单元感应管道内的状态。

无线探测器单元在很多年前就已经被人们所熟知，所述无线探测器单元在管道中移动，随着它们的移动感应管道内的状态。例如，石油工业很久以前就开始使用无线“清管器”，所述无线“清管器”填充管道的横截面，并且被流动的油推动前进。在输油管道和输水管道中，已经开始使用无线球状探测器单元，例如，全技术有限公司(Pure Technology Ltd.)的已公开的PCT申请WO 2006/081671中所述设备。在该已公开的申请中，其探测器单元采用目前优选的形式，所述单元沿着填充流体的管道的底部滚动，被流体流推动前进。其中还提供了无线驱动探测器单元，所述无线驱动探测器单元靠自身动力穿过管道。

探测器单元通常放置在管道中以探测异常状态，例如泄漏、腐蚀或管壁破损，利用适当的已知的传感器来感应特定的异常状态。显然，尽可能准确地确定异常状态的位置是必需的，因此才能进一步地做出补救或监测。为了确定该位置，通常获知探测器单元在异常状态被捕获时的定位是重要的。在多数情况中，采用卫星(例如GPS定位设备)的方法并不可用，因为对于此类方法来说，管道被埋入地下太深以致难以展开工作。

已经有很多方法用于确定探测器单元在管道中的位置。探测器单元由流体流携载，所述流体流在管道中流动的平均速度是已知的，记录从所述单元被释放以穿过管道直至其达到异常点所用的时间，能够做出对该探测器单元的粗略测定。这种方法有时可以通过沿管道设置(例如在检验孔)间隔地发出特定声音特征的信标，并利用探测器单元经过该信标的时间来帮助校准管道中的特定截面的平均流速的方式来改进。如果探测器设计为沿着管道的底部滚动，那么能够计算旋转的数量以提供传送距离的指示。如果探测器单元配备有磁力计，所述磁力计能够感应管路结构要素，例如金属管道中的焊接处或混凝土绕丝制成的管道中的承插式接头。类似地，探测器单元上的压力和温度传感器通常能够感应管路结构要素，例如其它线路接合的位置、或离开被监测管道的位置，因为液体离开或进入被监测管道会影响管道中的压力或温度。

尽管这些确定探测器单元的位置的方法是有用的，但是它们不能提供探测器单元的精确定位。在管道中的流体流可能并不恒定，尤其是在管道部分地填充有液体或在流体在管道中上行或下行的情况中。对探测器单元滚动所产生的旋转数量的测量有时是不正确的，例如该单元夹带在流体中而不与管道底部接触的情况。对管路结构的感应可能并不可行，例如只存在对结构特征定位的不完整或不精确的记录的情况。

因此，用于确定已经被引入管道的物体、尤其是探测器单元在管道中的位置的准确并且精确的方法是有用的，并且执行该方法的装置也是有用的。

发明内容

已经发现，高频率的声发射穿过管道传输时几乎没有振幅损失。这就允许在远方位置(例如几千米远)接收所述发射，而不会过分减弱。

如果所述声发射从第一位置穿过管道发送的精确时间确定，并且该发射在第二远方位置处被接收的精确时间确定，那么就能够根据本发明获得发送位置与接收位置之间的管道长度的非常精确的测量值。为了获得两个位置之间的距离，首先确定声发射在两个位置之间传送所用的时间，并将该值乘以管道内液体类型中的特定频率的声音的速度。其中，第一位置与第二位置中的一个是管道中的可移动物体，而另一个是沿管道的已知位置，这就提供了一种用于找出可移动物体的位置的方法。

附图说明

下面将参照附图描述本发明，其中：

图1为根据本发明的探测器单元的示意图(未按比例)，所述探测器单元配备有发送站并且定位在管道内，其中探测器单元为无线清管器，所述无线清管器沿管道的底部滚动。管道以截面示出以示出探测器单元。