BR102022018934A2 - Sensor de erosão submarino - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um sensor de erosão (10) que compreende uma pluralidade de elementos de detecção individuais (13) dispostos em uma pilha. Cada elemento de detecção (13) está separado de um elemento de detecção adjacente por um material eletricamente não condutivo (12). O sensor de erosão ainda compreende um elemento de detecção de referência (10), o elemento de detecção de referência sendo separado do elemento de detecção mais próximo (13), da pluralidade de elementos de detecção individuais, por um material eletricamente não condutivo (14). Cada elemento de detecção (13) tem uma espessura de pelo menos 0,25 mm.

Description

[0001] Esta invenção refere-se a um sensor de erosão submarino, especificamente para detectar erosão que ocorre submarina, ou sob a água e um método associado.

[0002] Na exploração de óleo e gás, as tubulações instaladas submarinas são de difícil de acessar e dispendiosas para manter ou reparar, requerendo a contratação de embarcações especializadas e a utilização de mergulhadores. No entanto, as consequências de uma falha de tubulação devido ao desgaste gradual do próprio material de tubulação, tipicamente causado por erosão, podem ser significativas. Assim, é desejável ser capaz de monitorar o estado da tubulação submarina e tomar medidas para mitigar os danos, ou programar reparos quando uma embarcação estiver no local por outras razões. Convencionalmente, os sensores de erosão têm um único sensor para ser erodido, o qual está sujeito ao mesmo ambiente agressivo que o equipamento ou tubulação que está sendo monitorado e um segundo sensor de referência que está protegido daquele ambiente e permite uma comparação para determinar o estado da tubulação.

[0003] No entanto, os sensores existentes são estes mesmos dispendiosos e precisam ser substituídos naturalmente ao longo da vida útil da tubulação. Um projeto de sensor aperfeiçoado é desejável.

[0004] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, um sensor de erosão submarino compreende uma pluralidade de elementos de detecção individuais dispostos em uma pilha; cada elemento de detecção sendo separado de um elemento de detecção adjacente por um material eletricamente não condutivo; o sensor de erosão submarino ainda compreendendo um elemento de detecção de referência, o elemento de detecção de referência sendo separado do elemento de detecção mais próximo, da pluralidade de elementos de detecção individuais, por um material eletricamente não condutivo; e em que cada elemento de detecção tem uma espessura de pelo menos 0,25 mm.

[0005] O sensor empilhado permite que o desgaste relativo à tubulação seja detectado, de modo que mudanças não operação podem ser feitas para reduzir a taxa de desgaste.

[0006] O material eletricamente não condutivo pode compreender uma termoplástico, tal como poliéter éter cetona (PEEK).

[0007] Cada elemento de detecção pode ainda compreender condutores elétricos eletricamente conectados em cada extremidade do elemento de detecção para medir uma propriedade de material do elemento de detecção.

[0008] Os condutores elétricos podem compreender uma liga metálica, especificamente, uma liga baseada em Níquel-Cromo, tal como a liga 625.

[0009] O sensor de erosão ainda compreende um alojamento externo eletricamente condutivo que contém os elementos de detecção.

[0010] O material do alojamento externo pode compreender uma liga metálica, tal como a liga 625.

[0011] A parte do sensor de erosão submarino sujeito ao fluido de processo pode ter uma espessura total de pelo menos 2 mm de camadas de detecção erodíveis. O sensor de erosão pode compreender pelo menos oito elementos de detecção. Cada elemento de detecção pode ter uma espessura entre 0,25 mm e 0,6 mm.

[0012] O elemento de detecção pode compreender um de uma espiral de espessura constante, ou um círculo, quadrado ou retângulo descontínuo, com ou sem cantos arredondados.

[0013] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, uma sonda de detecção submarina compreende um sensor de erosão submarino de acordo com o primeiro aspecto.

[0014] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, um método de detectar erosão em um sensor de erosão submarino para o primeiro aspecto compreende instalar o sensor de erosão submarino em uma tubulação de fluido de processo de modo que pelo menos um da pluralidade de elementos de detecção individuais fique exposto ao fluido de processo e o elemento de detecção de referência sendo localizado de modo que este seja protegido do fluido de processo; detectar uma propriedade elétrica ou de material em um primeiro elemento de detecção da pluralidade de elementos de detecção; detectar uma propriedade elétrica ou de material no elemento de detecção de referência; comparar os resultados derivados do elemento de detecção e do elemento de detecção de referência; determinar quando o elemento de detecção foi erodido por uma quantidade que excede um valor limite; e comutar para o próximo elemento de detecção da pluralidade de elementos de detecção.

[0015] O método pode ainda compreender converter a propriedade elétrica ou de material detectada para uma medição de espessura para tanto o elemento de detecção quanto o elemento de referência antes de executar a comparação. Esta medição de espessura é tipicamente uma medição de espessura contínua.

[0016] O método pode ainda compreender detectar as propriedades elétricas ou de material de múltiplos elementos de detecção de erosão no sensor de erosão simultaneamente. O método pode ainda compreender determinar a espessura total requerida para calcular a erosão projetada em um dado ambiente e instalar um sensor de erosão que tenha elementos suficientes para uma vida útil projetada.

[0017] O sensor de erosão pode ser implementado em um projeto de sonda intrusiva, disposta no nível com ou inclinada no fluxo de processo.

[0018] Um exemplo de um sensor de erosão submarino e método associado de acordo com a presente invenção será agora descrito com referência aos desenhos acompanhantes nos quais:

[0019] Figura 1 ilustra um exemplo de um sistema de tubulação submarina típico no qual sensor de erosão de acordo com a presente invenção pode ser utilizado;

[0020] Figura 2 ilustra um primeiro exemplo de um sensor de erosão de acordo com a presente invenção;

[0021] Figura 3 mostra mais detalhes do sensor de erosão da Figura 2;

[0022] Figura 4 ilustra uma primeira forma alternativa para um elemento de detecção o qual pode ser utilizado no sensor de erosão das Figuras 2 e 3;

[0023] Figura 5 ilustra uma segunda forma alternativa para um elemento de detecção o qual pode ser utilizado no sensor de erosão das Figuras 2 e 3; e,

[0024] Figura 6 é um fluxograma que ilustra um método de detectar desgaste em uma tubulação submarina, de acordo com a presente invenção.

[0025] O esforço para reduzir os custos de ciclo de vida totais, tanto as despesas de capital (CAPEX) quanto despesas operacionais (OPEX), associadas com os desenvolvimentos de óleo e gás de águas profundas significa que aperfeiçoamento aos projetos, processos de fabricação e operação existentes são desejáveis. A redução de custos operacionais de manutenção de equipamentos submarinos se baseia em monitoramento remoto do status dos equipamentos e da adequação da operação para reduzir a taxa de desgaste, ou programar substituição de equipamentos para coincidir com outros trabalhos que também requerem serviços de embarcação ou mergulhador, para reduzir os excessos.

[0026] A presente invenção aborda as dificuldades encontradas com tal monitoramento remoto de desgaste gradual utilizando sensores de erosão submarinos convencionais. Os sensores de erosão convencionais tipicamente medem a resistência elétrica, por exemplo, para ser capaz de determinar como o material erodido tal como areia afetou a espessura de parede de uma tubulação de processo. Em sistemas de detecção que utilizam sensores de intrusão, isto é, sensores que estão sujeitos aos mesmos danos de desgaste que o equipamento ou tubulações porque estes estão diretamente dentro do fluxo de fluido de processo, os sensores eventualmente desgastam. Os elementos de erosão de resistência elétrica são normalmente projetados como um elemento de detecção em várias formas sujeito à erosão, e um ou dois elementos de referências não sujeitos à erosão. Aumentar a espessura do elemento de sensor estenderia quanto tempo o sensor dura, mas as medições de resistência elétrica tornam-se menores conforme a espessura de um elemento de detecção aumenta e muda em resistência elétrica que ficam cada vez menores, de modo que as mudanças tornam-se muito difíceis de detectar. Para ser capaz de instalar sensores de desgaste que têm uma vida útil similar à tubulação ou equipamento sendo monitorado, uma abordagem alternativa é requerida.

[0027] A WO2021075698 descreve um sensor de corrosão para uma tubular-lação de gás o qual tem três camadas de diferentes espessuras, de 80 mícrons ou menos. Apesar disto poder ser apropriado para detecção de corrosão para tubulações de óleo e gás em terra, tal disposição não é adequada para detecção de erosão em tubulações submarinas, já que este seria erodido muito mais rapidamente do que a vida útil da tubulação, deixando um longo período de operação, onde nenhum dado poderia ser obtido sobre a taxa ou extensão do desgaste.

[0028] Em um sensor de erosão submarino de acordo com a presente invenção, para detectar erosão, ou desgaste devido a partículas prejudiciais no meio de processo, cada elemento de detecção individual é mantido tão fino quanto possível, mas dentro de uma faixa de espessura que atende o objetivo de leituras precisas sobre um período de tempo suficientemente longo e múltiplos elementos de detecção são empilhados, isto é, dispostos em paralelo, com uma camada de separação entre cada elemento de detecção. Além disso, um elemento de detecção de referência está provido, separado de um elemento de detecção adjacente por um material eletricamente não condutivo. Esta pilha de elementos de detecção, em combinação com um sensor de referência, forma um sensor que é espesso o bastante para durar toda a vida útil prevista da tubulação, equipamento, ou produto, com base em condições de operação normais, mas o qual tem precisão aperfeiçoada comparado com um sensor de elemento único convencional.

[0029] Os próprios elementos de detecção do sensor de erosão da presente invenção têm um projeto relativamente simples que pode ser produzido em massa. Os elementos de detecção podem assumir várias formas que atingem um elemento de sensor longo em uma área total relativamente limitada, tal como espirais, as quais podem ser contínuas ou descontínuas; quadrados ou retângulos descontínuos, com ou sem cantos ou arredondados, ou outras formas que serão aparentes a pessoa versada na técnica. O número de elementos de detecção em qualquer sensor de erosão específico pode então ser adaptado para a utilização pretendida deste sensor específico relativamente facilmente e os custos de fabricação são mantidos baixos utilizando elementos de detecção simples, produzidos em massa e construindo o sensor destes. Tal sensor de erosão pode ser incorporado a uma sonda existente em uma tubulação, ou instalado como um item independente na tubulação. Cada elemento de detecção no sensor de erosão está separado de um elemento de detecção vizinho por uma camada de um material eletricamente isolante, de modo que cada elemento supra valores de resistência individuais para eletrônica de monitoramento ou controle em um sistema de sensor. Para conveniência, os elementos de detecção são fabricados para terem a mesma espessura e então múltiplos elementos de detecção são empilhados juntos, separados por camadas eletricamente isolantes, as quais são também de uma espessura comum, apesar de não necessariamente da mesma espessura do sensor que as camadas de detecção. Isto reduz o número de partes distintas que precisam ser feitas e estocadas, simplifica a montagem e assim reduz custos.

[0030] Como acima mencionado, os elementos de detecção de erosão de resistência elétrica fornecem um valor de medição muito pequeno para a resistência, tipicamente em miliohms e utilizam uma mudança em resistência medida para indicar que a erosão ocorreu convertendo a mudança de resistência medida para uma mudança de espessura representativa. Esta mudança em espessura é calculada, mas tipicamente os valores são da ordem de micrômetros. Um sensor de erosão que tem um único elemento de detecção no modo convencional que precisasse ter uma espessura suficiente para uma vida útil de 25 a 30 anos de operação, não produziria um resultado mensurável para mudança de espessura porque o valor de ohm de resistência diminui conforme a espessura do elemento aumenta. Simplesmente fazendo a espessura do elemento suficiente para durar através da vida útil esperada resulta em uma resistência muito baixa em nano-ohm para ser medida com a precisão necessária para um sensor de erosão não recuperável intrusivo ser colocado submarino. Isto significa que tais elementos de detecção precisavam ser substituídos ao longo da vida útil da tubulação ou outro equipamento com o qual estes são utilizados.

[0031] Construindo um sensor de erosão submarino de múltiplos elementos de detecção que forma empilhados juntos, para detectar a erosão como daqui em diante descrito em mais detalhes, os problemas associados com a redução no valor legível para qualquer mudança na resistência medida podem ser tratados. No projeto de acordo com a presente invenção, o elemento de resistência elétrica de espessura único convencional é substituído por múltiplos elementos de resistência elétrica finos empilhados entre folhas de um material isolante adequado, por exemplo, um termoplástico, tal como poliéter éter cetona (PEEK). As leituras de dados detectados são tipicamente transmitidas somente dos elementos operativos de detecção, por exemplo, do elemento de detecção mais externo, isto é, aquele mais próximo do fluido de processo, e o elemento de referência, o qual está protegido. Essas leituras são transmitidas para a eletrônica de controle ou monitoramento, onde os dados recebidos são processados. Em certas circunstâncias, o sistema de controle e monitoramento pode determinar que um elemento de detecção operativo não está mais funcionando corretamente, por exemplo, para o sensor mais externo, se o elemento de detecção estiver muito desgastado. Neste caso, os dados começarão a ser recebidos do próximo sensor, ao invés de.

[0032] A Figura 1 ilustra uma instalação típica na qual um sensor de erosão de submarino intrusivo pode ser instalado. Um ou mais sensores erodíveis 1, cada um compreendendo uma pluralidade de elementos de detecção de erosão, podem ser instalados em uma tubulação 2 ou outro corpo de carregamento de meio e serem expostos ao meio de processo, o qual pode, por exemplo, compreender um fluido de processo tal como gás, ou óleo, juntamente com água, assim como areia e/ou produtos químicos. A areia, especificamente, pode causar a erosão da tubulação e a erosão é afetada pela taxa na qual a areia e outros materiais fluem através da tubulação. A corrosão pode ser causada, por exemplo, por um meio de processo de serviço ácido que é muito agressivo para as classes de materiais utilizadas. Os componentes a jusante do sensor podem ter sido mecanicamente danificados por alguma outra causa, o que pode também produzir partículas que desgastam a tubulação e outras partes molhadas. Tendo múltiplos sensores na tubulação permitem que problemas específicos sejam localizados mais facilmente, apesar de que uma alternativa seria ter um único sensor onde o meio de processo entra em uma seção de tubulação. Os dados do, ou cada sensor podem ser coletados em um centro de controle 3, os dados sendo recebidos no centro de controle através de linhas de comunicações 4. O centro de controle pode ser submarino ou convés, ou em uma localização remota, por exemplo, quando utilizado como uma parte de um sistema de monitoramento de condições automatizado. Os dados recebidos podem ser monitorados por operadores ou automatizados a um certo grau. Quando as taxas de erosão prejudicial são detectadas, o operador pode enviar um sinal de controle para o centro de controle e através das linhas de comunicações 4 para um atuador de válvula 5, a montante do sensor para reduzir a taxa de fluxo do meio de processo na seção de tubulação. Em um sistema automatizado, isto pode ser feito em resposta a um valor de acionamento sendo atingido. Uma medição precisa da taxa de erosão permite que mudanças sejam feitas no processo de extração para reduzir a quantidade de danos causados, se a taxa de erosão da tubulação for considerada ser muito alta.

[0033] A Figura 2 mostra mais detalhes de um sensor 10 que compreende múltiplos elementos de detecção 13. O sensor compreende um corpo eletricamente condutivo 11, ou alojamento externo, para conter os elementos de detecção. A frente do elemento de detecção de resistência elétrica 13 neste exemplo está formada em forma de "e" aberto para fazer bom uso do espaço disponível na sonda de sensor de erosão 1 e sensor 10, mas outras formas podem ser utilizadas, tal como como loops fechados ou abertos, círculos, quadrado ou retângulo descontínuos, com ou sem cantos arredondados, em forma de C, ou formas espirais fechadas ou abertas, por exemplo como mostrado em mais detalhes nas Figuras 4 e 5 e daqui em diante descritos, já que estes fazem a melhor utilização da área disponível no sensor, para o melhor comprimento possível do elemento de erosão.

[0034] A espessura de elemento tem um grande impacto no valor da resistência. Elementos mais finos fornecem um valor de Ohm mais alto tornando uma melhor resolução possível. Por exemplo, um elemento unitário único convencional precisa ter 6 mm de espessura para suportar o desgaste esperado por 15 a 20 anos, mas não mais do que isto devido ao efeito adverso sobre a precisão. Um elemento de sensor único de 6 mm de espessura convencional tipicamente tem uma tolerância de 45 micrômetros de resultado de medição de erosão. Em contraste, na presente invenção, um elemento de sensor 13 de 0,25 mm de espessura como parte de um elemento de detecção empilhado, pode atingir uma resolução de 1 micrômetro. A espessura de sensor tipicamente tem uma espessura mínima de 0,25 mm para cada elemento 13 com uma espessura total das camadas empilhadas sendo pelo menos 2 mm, excluindo as camadas de isolamento entre estes, isto é, utilizando oito elementos. O sensor tipicamente está formado de elementos de detecção com uma espessura máxima de 0,6 mm para cada elemento 13, com neste caso uma espessura total mínima de 6 mm, excluindo as camadas de isolamento entre estes, isto é, 10 elementos. No entanto, sujeito a estes limites externos, a espessura de camada ou espessura erodível total não está restrita aos valores específicos destes dois exemplos, e outros valores são igualmente válidos.

[0035] Nos exemplos dados, o corpo 11 do sensor compreende uma liga metálica, por exemplo uma liga baseada em Níquel-Cromo, tal como a liga 625, assim como o próprio elemento de detecção 13. A liga 625 é adequada para a maioria dos serviços ácidos, mas dependendo do meio de processo e do material de tubo, outras classes de materiais podem ser utilizadas, desde que o material seja resistente à corrosão para o meio real, compatível com o material de tubo, e tenha uma condutividade elétrica aceitável.

[0036] Cada elemento de detecção 13 está separado de seu vizinho por uma camada 12 de material isolante, neste exemplo, PEEK. Outros materiais não condutivos podem ser utilizados, desde que a integridade de material não seja prejudicialmente afetada pelo meio do processo, exceto quando exposto à erosão após o elemento de detecção acima na pilha ter sido desgastado. Cada elemento de detecção no sensor 10 está provido com condutores elétricos 15, também neste exemplo feitos de liga 625, os quais conectam os elementos de detecção e o elemento de detecção de referência 16 através de um penetrador de alta pressão (não mostrado) para a eletrônica de sensor na unidade de controle e/ou monitoramento 3. Os condutores 15 conectam a cada extremidade de cada elemento de detecção, provendo entrada de energia para os elementos 13 e emitindo as propriedades de material medido do elemento de detecção, tipicamente valores de resistência, para a unidade de eletrônica.

[0037] A seção transversal da Figura 3 mostra múltiplos elementos de detecção 13 em uma fila, cada um tendo uma camada eletricamente isolante fina 12, neste exemplo PEEK, entre um elemento e o próximo. Um total de oito elementos 13 está mostrado neste exemplo para substituir o único elemento que estaria presente em um sensor de erosão convencional. Cada um dos elementos, neste exemplo, tem uma espessura de 0,25 mm dando uma boa e legível resolução do valor de resistência comparado com o único elemento de 6 mm convencionalmente utilizado, dando uma espessura total do sensor 10 exposto ao fluido de processo de pelo menos 2 mm. No entanto, a espessura de cada um dos elementos de detecção 13 pode ser de até 0,6 mm, sem excessivamente afetar a precisão, o que para um sensor de dez elementos daria uma espessura de sensor, exposta ao fluido de processo, de pelo menos 6 milímetros. A espessura total é aumentada pela espessura das camadas de separação de material eletricamente isolante, para o qual um valor típico pode ser de 0,1 mm por camada. O sensor de referência pode ser isolado com uma camada de isolamento mais espessa dependendo do projeto de sonda, ou colocado separadamente dentro da sonda. Todos os elementos 13 têm dois condutores 15 de liga 625 ligados para leituras de resistência.

[0038] A Figura 4 ilustra um exemplo de um primeiro projeto de elemento de detecção espiral, no qual a espiral 30 tem uma espessura substancialmente constante entre uma primeira extremidade 31 do elemento de detecção no centro do sensor e uma segunda extremidade 32 na direção do exterior. A largura do elemento de detecção 30 é relativamente espessa, se comparada com a largura do material isolante 33 que separa os lados do elemento espiral da próxima curva da espiral. Mais material isolante 34 preenche o espaço entre a parte externa da espiral e a borda do sensor 10. Múltiplos sensores do tipo mostrado são então empilhados, separados por camadas de material isolante, como mostrado na Figura 2.

[0039] A Figura 5 ilustra um exemplo alternativo no qual o elemento de sensor espiral 40 não é aberto, nem de largura constante, mas tem uma extremidade interna 41 que é grande o bastante para receber um contato de condutor no centro e uma extremidade externa 42 que realmente é contínua ao redor de toda uma secção do isolamento de separação 43. Assim, a parte funcional do sensor tem uma espessura constante quando considerada como parte de uma pilha de múltiplos sensores espirais, mas a fabricação e montagem é tornada mais fácil com as maiores e seções central e externa. Isto tem a vantagem que o segundo condutor pode ser conectado em qualquer local ao redor da parte externa 42, tornando a fabricação menos complexa para múltiplos sensores empilhados, cada um com suas próprias conexões de condutor. Novamente, a parte externa 44 do sensor 10 compreende um material isolante.

[0040] O sensor de erosão submarino 1, 10 é instalado em uma tubulação de fluido de processo de modo que pelo menos um da pluralidade de elementos de detecção individuas seja exposto ao fluido de processo e o elemento de detecção de referência 16 está Localizado de modo que este fique protegido do fluido de processo. O sensor pode ser implementado em um projeto de sonda intrusiva, disposto no nível com ou inclinado no fluxo de processo. Uma propriedade elétrica ou de material é detectada em um primeiro elemento de detecção 13, 32, 42 da pluralidade de elementos de detecção e no elemento de detecção de referência 16. As saídas derivadas do elemento de detecção 13, 32, 42 e do elemento de detecção de referência 16 são comparadas para determinar quando o elemento de detecção foi erodido por uma quantidade que excede um valor limite, de modo que o sistema possa comutar para receber dados do próximo elemento de detecção. Tipicamente, a propriedade elétrica ou de material detectada é convertida para uma medição de espessura para tanto o elemento de detecção quanto o elemento de referência antes de executar a comparação. Apesar das propriedades elétricas ou de material poderem ser detectadas para múltiplos elementos de detecção 13, 32, 42 simultaneamente, mais usualmente, a detecção é para um único elemento de detecção por vez. O sensor é fabricado de múltiplos elementos de detecção após a espessura total requerida para lidar com a erosão projetada em um dado ambiente ter sido determinada.

[0041] A Figura 6 é um fluxograma de um método de medição para detectar desgaste, tipicamente causado por erosão. Em operação, as leituras começam 20 com o elemento de detecção 13, neste caso, o elemento n° 1 (o mais à esquerda na Figura 3). As leituras recebidas são compensadas para influência de meio e ruído 21 com valores obtidos de um sensor de referência 16, o qual está sujeito ao meio de processo, mas protegido da erosão. As diferenças nas leituras calibradas de um elemento não desgastado indicam o desgaste da tubulação. Somente quando o primeiro elemento foi erodido e ou o sinal do elemento n° 1 foi perdido inteiramente, ou uma mudança no valor de ohm no elemento 13 n° 2 foi detectada, as leituras continuam 21 com o elemento n° 2. O sistema de monitoramento pode verificar 22 em intervalos se um elemento de detecção específico está ainda operando corretamente, ou se outro elemento de detecção está gerando as leituras. Neste exemplo, os elementos são numerados de 1 a 8 da esquerda para a direita. O número total de elementos e sua espessura individual em qualquer sensor de erosão submarino são determinados para sua aplicação e vida útil esperada. Quando o elemento n° 2 foi erodido, as leituras começam 23 para o próximo elemento 13, neste caso n° 3. Este processo continua 23 ao longo do tempo durante o qual o sensor 10 está instalado na tubulação submarina, até que todos os elementos 13 tenham sido trabalhados e finamente o elemento 13 n° 8 está em operação 24 e eventualmente cessa, se não for substituído até então. Em cada caso, os valores de desgaste são calculados com base em leituras recebidas do elemento de detecção correntemente operacional e do elemento de referência.

[0042] Atrás do elemento n° 8 está o elemento de referência 16, o qual está separado do elemento n° 8 por uma camada isolante mais espessa 14 do que as camadas 12 as quais separam cada um dos elementos de detecção de medição 13. Estes estão todos contidos dentro do corpo 11. O número total de elementos 13 utilizado em um sensor específico 10 depende da espessura total calculada ser necessária para o ambiente de erosão projetado no qual o sensor deve ser utilizado durante um período pré-determinado. O sensor de erosão de resistência elétrica empilhado 10 pode ser implementado em qualquer projeto de sonda intrusiva, seja em nível ou inclinado no fluxo de processo.

[0043] Este projeto específico permite a construção de um sensor de erosão com uma possível precisão até 1 micrômetro e uma vida útil de até 20 anos. Isto é porque, a diminuição em espessura de elemento de detecção do sensor de elemento único convencional com uma espessura de 6 mm para o sensor da presente invenção com elementos de detecção de 0,25 mm de espessura, a resolução do valor de resistência medido aumenta 24 vezes dando as possibilidades de medir menores perdas de erosão do que os 45 micrômetros convencionalmente possíveis. Na prática, o sensor empilhado é capaz de utilizar elementos de detecção com uma espessura entre 0,25 mm e 2 mm sem excessiva perda de precisão. O sensor 10 pode ser incorporado em uma sonda de detecção submarina durante a fabricação, ou adaptado.

[0044] Além de aperfeiçoar a confiabilidade dos sensores, ao ter efetivamente múltiplos back-ups conforme que cada elemento de detecção desgasta, existe também economias de custo evitando o custo de recuperar a instalação submarina para mudar os sensores. Tais operações de recuperação podem chegar a milhões de Euros. Oferecendo aos operadores leituras confiáveis por longos períodos de tempo, os quais podem ser além de 20 anos, ajustes podem ser feitos à produção para minimizar a erosão através de toda a vida útil de produção da instalação submarina, minimizando a necessidade para manutenção ou substituição de tubulações submarinas, ou outras instalações. O sensor pode também detectar possíveis pulsos de acúmulo prejudicial de partículas causados pela reabertura de válvulas de estrangulamento ou de partes corroídas ou danificadas a jusante do sensor. Dependendo da taxa de atualização da eletrônica, a operação pode ser desligada antes de qualquer dano ao equipamento a montante do sensor.

[0045] Apesar da presente invenção ter sido acima descrita com referência a várias modalidades, deve ser compreendido que muitas mudanças e modificações podem ser feitas às modalidades descritas. É, portanto, pretendido que a descrição acima seja considerada como ilustrativa ao invés de limitante, e que deve ser compreendido que todos os equivalentes e/ou combinações de modalidades pretendem estar incluídos nesta descrição.

[0046] Os exemplos acima foram providos meramente para o propósito de explicação e não devem em nenhum modo ser considerados como limitantes da presente invenção aqui descrita. Apesar da invenção ter sido descrita com referência a várias modalidades, é compreendido que as palavras, as quais foram aqui utilizadas, são palavras de descrição e ilustração, ao invés de palavras de limitação. Ainda, apesar da invenção ter sido aqui descrita com referência a meios, materiais, e modalidades específicos, a invenção não pretende ser limitada pelos particulares aqui descritos; ao invés, a invenção estende para todas as estruturas, métodos e utilizações funcionalmente equivalentes, tal como estão dentro do escopo das reivindicações anexas. Aqueles versados na técnica, tendo o benefício dos ensinamentos deste relatório descritivo, podem efetuar numerosas modificações a este e mudanças podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção em seus aspectos.

[0047] Deve ser notado que o termo "compreendendo"não exclui outros elementos ou etapas e "um" ou "uma"não exclui a pluralidade. Os elementos descritos em associação com diferentes modalidades podem ser combinados. Deve também ser notado que os símbolos de referência nas reivindicações não devem ser considerados como limitando o escopo das reivindicações. Apesar da invenção ser ilustrada e descrita em detalhes pelas modalidades preferidas, a invenção não está limitada pelos exemplos descritos, e outras variações podem ser derivadas desta por uma pessoa versada na técnica sem se afastar do escopo da invenção.

Claims (16)

1. Sensor de erosão submarino, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de elementos de detecção individuais dispostos em uma pilha; cada elemento de detecção sendo separado de um elemento de detecção adjacente por um material eletricamente não condutivo; o sensor de erosão submarino ainda compreendendo um elemento de detecção de referência, o elemento de detecção de refe rência sendo separado do elemento mais próximo da pluralidade de ele mentos de detecção individuais, por um material eletricamente não con- dutivo; e em que cada elemento de detecção tem uma espessura de pelo menos 0,25 mm.

2. Sensor de erosão submarino, de acordo com a reivindica ção 1, caracterizado pelo fato de que o material eletricamente não con- dutivo compreende um termoplástico, tal como poliéter éter cetona (PEEK).

3. Sensor de erosão submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada ele mento de detecção ainda compreende condutores elétricos eletrica mente conectados em cada extremidade do elemento de detecção para medir uma propriedade de material do elemento de detecção.

4. Sensor de erosão submarino, de acordo com a reivindica ção 3, caracterizado pelo fato de que os condutores elétricos compre endem uma liga metálica, especificamente, uma liga baseada em Ní- quel-Cromo, tal como liga 625.

5. Sensor de erosão submarino, de acordo com qualquer rei-vindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o sensor de ero são ainda compreende um alojamento externo eletricamente condutivo que contém os elementos de detecção.

6. Sensor de erosão submarino, de acordo com a reivindica ção 5, caracterizado pelo fato de que o material do alojamento externo compreende uma liga metálica, tal como liga 625.

7. Sensor de erosão submarino, de acordo com qualquer rei-vindicação precedente, caracterizado pelo fato de que a parte do sensor de erosão submarino sujeita ao fluido de processo tem uma espessura total de pelo menos 2 mm de camadas de detecção erodíveis.

8. Sensor de erosão submarino de acordo com qualquer rei-vindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o sensor de ero são compreende pelo menos oito elementos de detecção.

9. Sensor de erosão submarino, de acordo com qualquer rei-vindicação precedente, caracterizado pelo fato de que cada elemento de detecção tem uma espessura entre 0,25 mm e 0,6 mm.

10. Sensor de erosão submarino, de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que o elemento de detecção compreende um de uma espiral de espessura constante, uma espiral de espessura variável, ou um círculo, quadrado ou retângulo descontínuo, com ou sem cantos arredondados.

11. Sonda de detecção submarina, caracterizada pelo fato de compreender um sensor de erosão submarino de acordo com qual-querreivindicação precedente.

12. Método de detectar desgaste em um sensor de erosão submarino, como definido em qualquer reivindicação precedente, o mé todo caracterizado pelo fato de que compreende instalar o sensor de erosão submarino em uma tubulação de fluido de processo de modo que pelo menos um da pluralidade de elementos de detecção individuais está exposto ao fluido de processo e o elemento de detecção de refe rência está localizado de modo que este seja protegido do fluido de pro cesso; detectar uma propriedade elétrica ou de material em um primeiro elemento de detecção da pluralidade de elementos de detecção; detec tar uma propriedade elétrica ou de material no elemento de detecção de referência; comparar os resultados derivados do elemento de detecção e do elemento de detecção de referência; determinando quando o ele mento de detecção foi erodido por uma quantidade que excede um valor limite; e comutar para o próximo elemento de detecção da pluralidade de elementos de detecção.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende converter a propriedade elétrica ou de material detectada para uma medição de espessura para tanto o elemento de detecção quanto o elemento de referência antes de executar a comparação.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende detectar as propriedades elétricas ou de material de múltiplos elementos de detecção de erosão no sensor de erosão simultaneamente.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que o método ainda compreende determinar a espessura total requerida para calcular a erosão projetada em um dado ambiente e instalar um sensor de erosão que tenha ele mentos suficientes para uma vida útil projetada.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que o sensor de erosão está imple mentado em um projeto de sonda intrusiva, disposta no nível com ou inclinada no fluxo de processo.