[发明专利]跟踪管道中的对象

说明书

技术领域

本发明涉及跟踪管道中的对象，且更具体地涉及跟踪管线中的诸如清洁或检查设备的对象，例如清管器（pig）。

背景技术

管线是运输流体物质（最通常是油和气体）的最经济可行的方法，但是也存在其他类型的管线。当今，存在负责收集、运输和分送这些自然资源的大量管线基础设施，其中仅在美国就有超过四分之三百万公里的油和气体管线。这些管线的连续适当操作是至关重要的，且故障带来巨大的经济损失、环境冲击以及还有潜在灾难性物理损坏。

因此，做出了相当大的努力来维护、监控和检查管线。然而，规模庞大（sheer size）的很多管线网络、以及很多公里的管线由地下或海底装置（installation）组成的事实使得有效且高效的监控成为难题。

为了监控、检查和维护管线，利用被插入到管线中且由其中流体的压力被承载通过管线的各种检查和维护工具。存在可以采用的通常被称为“清管器”的各种不同对象。简单的清洁清管器可以包含被整形为在其经过时洗刷或刮擦管线的内壁以提供清洁动作的对象。智能监控清管器可以包含各种传感器和机载处理器且可能是十分昂贵、十分复杂的仪器。

清管器还通常在管线投运期间使用，例如用于从管线的内部去除碎屑且使管线的内部排水。

使用清管器来进行检查或清洁通常被称为清管。清管常常在大量不间断的流体流动通过管线的情况下实施且因而是有利的，因为管线流动不需要停止以执行例行检查和维护。然而，清管器偶尔可能在管线中变得粘住。这可能由于很多原因而发生，例如清洁清管器可能刮擦管线壁以从中清洁任何材料。在油管线中，例如可能发生诸如蜡状或半固体残渣的各种碳氢化合物产品的积累（build up）。过剩残渣积累的区域可能给清管器带来太大的阻碍。而且，在正常操作中，来自清洁动作的碎屑在清管器的前面积累且在一些情况下可能阻隔清管器的通过。诸如凹陷或弯曲的对管线的损坏也可能造成内部尺寸的变化，从而防止清管器的容易通过。

在管线中变得粘住的清管器明显对管线造成严重破坏。清管器可能阻隔一些或全部流动且可能导致管线关闭。明显地，期望的是尽可能清除这种阻隔。管线停工时间可能具有相当大的成本牵连且供应故障的后果影响在一些应用中可能是相当大的。此外，如前所述，一些检查清管器是十分昂贵的且可能存在在清管器本身不工作方面的成本牵连。

为了清除阻隔，可能必须实际切入管线且去除损坏了的清管器。然而显然，存在对检测清管器变得粘住的需要。清管器正造成阻隔的事实可能可由流动监控设备检测，但是可能不能确定清管器是否仍在尽管缓慢地移动或者清管器是否已停止移动。对于简单清洁类型的清管器，典型的清管运行可以简单地涉及在管线中的清管器插入点处插入清管器且稍后在某一时间之后从下游提取点提取该清管器。检测清管器已变得粘住可以仅当清管器在它被插入之后在某一时间窗口内没有在提取点处出现时发生。而且，当确定清管器被粘住时，管线中的清管器的实际位置需要被识别。对于没有任何传感器或发射器的清管器，假定管线可能被掩埋且可能是很多公里长，定位该阻隔可能代表一个挑战。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于跟踪和/或定位在管道中移动的对象的方法和设备。

在第一方面中，本发明提供一种跟踪管道中的对象移动的方法，该方法包含：通过询问沿着所述管道的路径定位的光纤（optic fibre）以提供分布式声感测，取得对应于信号返回的数据；以及处理来自多个分立纵向感测部分中的每一个的返回以检测与所述管道中的所述对象的移动相关联的声特征（signature）且确定所述声特征的来源。

本发明的该方面的方法使用分布式声感测来提供管道中的对象的跟踪，诸如管线中的清管器的跟踪。基于光纤的分布式声感测是已知的技术，其中通过使用光来询问光纤（fibre）且检测由于振动而发射或反射的光中的变化，检测光纤的振动。信号被分析，使得光纤实际上提供光纤长度上分布的一系列独立的声传感器。在很多实施例中，通过使用以不同频率的光脉冲来询问光纤，提供光纤光学（fibre-optic）分布式声感测。这种实施例典型地通过检测来自感测光纤的瑞利反向散射光且使用询问脉冲的频率关系以确定沿光纤长度入射到光纤上的声信号来操作。然而可以采用任何合适的分布式感测技术。

已提出了这种分布式光纤光学传感器用于周界监控以及还用于监控油和气体管线，例如以检测可能威胁管线的附近地面作业。

本发明使用由管道中的对象移动所造成的特性特征以允许对象的检测以及因此跟踪。本发明因此不对作为声跟踪的正常方法的最响传感器类型方法进行操作，而是改为使用声特征来检测和跟踪对象。