BR112012003541A2 - sistema e método para a detecção de vazamentos - Google Patents

Abstract

SISTEMA E MÉTODO PARA A DETECÇÃO DE VAZAMENTOS Um sistema de detecção de vazamento inclui um sistema de pressão que requer a realização de testes de vazamento e/ou pressão. Um sensor de pressão acoplado ao sistema de pressão detecta uma primeira pressão no tempo time0, após o que o sistema de bombeamento de fluido provê um volume selecionado de fluido de teste para o sistema de pressão. O sensor de pressão detecta uma pressão de teste em time1 e a intervalos selecionados de 'n' a time(n+1) e transmite um sinal refletivo das pressões em cada tempo para um computador de uso geral para registro e armazenamento em meio legível por computador. Um programa operacional é configurado de modo a calcular um valor de detecção de vazamento, que vem a ser uma função de uma razão da primeira pressão no tempo time0 e a pressão de teste no tempo time1; da pressão de teste no tempo time1 e a pressão de teste em time 2 ; e assim por diante até uma pressão de teste em timen e a pressão de teste em time(n+1). Uma saída gráfica é configurada de modo a exibir o valor de detecção de vazamento como uma função do tempo.

Description

"SISTEMA E MÉTODO PARA A DETECÇÃO DE VAZAMENTOS"

REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE O presente pedido reivindica o benefício e a prioridade do Pedido de Patente Provi- sório dos Estados Unidos N° 61/234 736, depositado em 18 de agosto de 2009, e intitulado 5 "System and Method for Detecting Leaks", como também do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos N° 61/311 863, depositado em 09 de março de 2010, e intitulado "Sys- tem and Method for Detecting Leaks", cada qual sendo incorporado, em sua totalidade, para todos os fins, por meio desta referência.

CAMPO As modalidades da presente invenção dizem respeito a sistemas e métodos para a detecção de vazamento e para testar a integridade de um sistema de pressão, exemplos dos quais inclui vários sistemas configurados de modo a reter e ou transportar fluidos, tais como líquidos e gases. Exemplos não limitantes de tais sistemas de pressão incluem tubu- lações, recipientes de armazenamento, tubulações hidráulicas I de fluido, válvulas, veda- ções, e outros sistemas similares destinados a reter um fluido, quer seja um gás, um líquido, ou uma combinação dos mesmos.

FUNDAMENTOS Tubos, válvulas, vedações, contêineres, tanques, receptores, vasos de pressão, tu- bulações, condutos, trocadores de calor, e outros componentes similares são normalmente configurados de modo a reter líquidos e/ou fluidos de transporte sob pressão. Para os fins do presente pedido, estes componentes diferentes são referidos como um sistema de pres- são e compreendem um ou mais dos componentes acima e seus equivalentes e, opcional- mente, incluem outros componentes. Um exemplo não limitante de um sistema de pressão inclui uma tubulação para o transporte de gás natural ou outros hidrocarbonetos. Outro e- xemplo não limitante é um gás natural e/ou poço de petróleo e/ou poços de outros tipos, quer seja ativamente perfurado ou já em processo de produção, que tipicamente transporta fluidos a partir da formação geológica de produção para uma cabeça de poço. Tal poço in- clui um ou mais dentre os seguintes componentes: uma árvore de Natal ou cabeça de poço; uma tubulação de produção; invólucros; tubo de perfuração; sistemas de segurança contra estouros; equipamento de finalização; tubulação de enrolamento; equipamento de amorte- cimento, além de outros componentes típicos e similares. Ainda um outro exemplo não limi- tante inclui tubulações hidráulicas e de combustível de vários tipos para o transporte de flui- dos para uso em dispositivos mecânicos. Ainda um outro exemplo não limitante inclui recipi- entes de armazenamento para a retenção de fluidos nos mesmos. Outros sistemas de pres- são recaem dentro do âmbito da presente invenção. Os líquidos retidos ou transportados dentro dos sistemas de pressão incluem tipi- camente um ou mais gases, líquidos, ou suas combinações, incluindo quaisquer componen-

tes sólidos arrastados dentro do fluido.

Como um exemplo não limitante, um fluido típico compreende metano ou gás natural, dióxido de carbono, sulfureto de hidrogênio, líquidos de gás natural, água, ou coisa do gênero.

Outro exemplo não limitante é o petróleo bruto, que inclui tipicamente metano, propano, octano, e hidrocarbonetos de cadeias mais longas, in- 5 cluindo o óleo pesado I asfaltenos.

Ainda um outro exemplo não limitante é o fluido hidráuli- co dentro de uma tubulação hidráulica.

Os sistemas de pressão e/ou os componentes individuais que compõem o sistema, tipicamente são testados de modo a assegurar que o sistema de pressão não tem vazamen- to e/ou que o sistema de pressão é capaz de manter a integridade da pressão.

Por exemplo, 1O um sistema de pressão tipicamente é testado de modo a garantir que o sistema de fluido é capaz de reter o fluido mantido no seu interior a uma pressão selecionada (por exemplo, uma classificação de pressão máxima ou pressão nominal máxima) sem o vazamento ou escape de fluido do sistema de pressão.

Deve-se entender que, com relação aos fluidos e gases que exibem uma alteração potencialmente significativa na pressão como uma função da temperatura do fluido, pode ser difícil determinar se uma mudança na pressão, tipicamente, embora não necessariamen- te, uma diminuição na pressão em um sistema de pressão é meramente o resultado da alte- ração na temperatura do fluido, ou se é o resultado de um vazamento em algum lugar dentro do sistema de pressão.

Por exemplo, um volume fixo de um fluido de perfuração sintético em um vaso I recipiente de pressão adequado utilizado na perfuração de petróleo e gás exi- be uma pressão decrescente como uma função de temperatura.

Dependendo do fluido de perfuração envolvido, a pressão pode variar muito significativamente com a temperatura.

Na perfuração em águas profundas ao largo, na qual o fluido de perfuração fica em uma tempe- ratura dentre 26,6° C a 48,8° C (80° F a 120° F) na superfície, a flutuação de temperatura pode ser muito grande.

Por exemplo, o fluido se arrefece à medida que passa da plataforma de perfuração, através do tubo de perfuração e/ou da coluna de ascensão que é envolvida pelo oceano, para uma cabeça de poço ou sistema de segurança contra estouros que pode estar a vários milhares de metros abaixo da superfície do mar ou no fundo do mar, onde a temperatura da água circundante, ambiente pode ser tão baixa como 1,1° C (34° F). Sendo assim, existe uma rápida e grande transferência de energia térmica a partir do fluido de per- furação, através do tubo de perfuração de contenção e/ou da coluna de ascensão para o oceano circundante, o que, por sua vez, provoca uma diminuição por vezes significativa na pressão do fluido retido dentro do sistema de pressão.

Um problema é distinguir esta queda de pressão provocada pela diminuição de temperatura a partir de uma queda de pressão causada por um vazamento dentro do sistema de pressão, permitindo que o fluido ali retido vaze.

A fim de resolver este problema de se distinguir a causa da queda de pressão, os operadores dos sistemas de pressão frequentemente mantêm uma pressão de teste dentro do sistema de pressão durante um período de tempo significativo, que varia de 1O minutos a mais de uma hora, até que seja atingida uma pressão de teste de estado estacionário (isto é, uma na qual a pressão de teste muda muito pouco com o tempo). Ou seja, pode ser que, 5 somente depois de uma pressão de estado estacionário ser atingida, um operador poderá ter certeza de que uma diminuição na pressão terá sido o resultado do arrefecimento do fluido através de uma transferência de calor do fluido para o mar e/ou de outro meio circun- dante, e não por causa de um vazamento. Além disso, os testes podem ser repetidos várias vezes a fim de excluir vários fato- 1O res que afetam os resultados de teste, tais como a maneira como o fluido de teste é adicio- nado, erros no procedimento de teste, confirmação adicional para garantia, ou coisa do gê- nero. O resultado é que um tempo significativo e, frequentemente desnecessário, é gasto na realização de testes de vazamento I pressão. Isto se torna muito caro, uma vez que os tes- tes podem levar de 12 a 24 horas para terminar, quando, por exemplo, um navio ou plata- forma de perfuração ao largo paga um aluguel de $ 800.000 por dia. Deste modo, será pos- sível fazer uma grande economia de tempo e dinheiro se um sistema e método de detecção de vazamentos mais eficiente e preciso for encontrado. Outros métodos, incluindo aqueles que necessitam de cálculos complexos, equa- ções diferenciais que calculam uma equação a fim de ajustar os dados observados, ou coisa do gênero, têm sido propostos no sentido de reduzir o tempo que se leva para conduzir um teste de vazamento I pressão. Estes testes mais antigos, no entanto, normalmente se ba- seiam em modelos que requerem a entrada precisa de vários detalhes do sistema de pres- são, protocolos de testes meticulosos que devem ser respeitados rigorosamente, e pessoal altamente treinado. Por sua vez, tais sistemas podem ser impraticáveis em muitas aplica- ções. Sendo assim, existe uma necessidade de um sistema que possa executar compre- cisão um teste de vazamento I pressão, particularmente para fluidos, inclusive gases, que demonstre uma mudança na pressão com uma alteração na temperatura, que seja simples, e não necessite de modelos complexos ou dados suficientes para resolver equações dife- renciais.

SUMÁRIO Deve-se entender que a presente invenção inclui uma variedade de diferentes ver- sões ou modalidades, e este Sumário não se destina a ser limitante ou totalmente inclusivo. O presente Sumário oferece algumas descrições gerais de algumas modalidades, mas pode também incluir algumas descrições mais específicas de outras modalidades. As modalidades de um sistema de detecção de vazamento incluem um sistema de pressão configurado de modo a manter um primeiro volume de um fluido em uma primeira pressão em um tempo inicial, time 0 . Opcionalmente, o primeiro volume é igual a zero, isto é, o sistema de pressão não mantém nenhum fluido (exceto o ar ambiente, por exemplo) em um tempo time 0 e, por conseguinte, a primeira pressão é ambiente ou atmosférica e consi- derada a ser aproximadamente zero.

Uma unidade de bombeamento de fluido é acoplada 5 ao sistema de pressão, cujos exemplos não limitantes incluem unidades de cimentação, bombas de vários tipos (por exemplo, centrífuga, duplex, triplex, de deslocamento positivo e edutores) todas energizadas por um meio apropriado (por exemplo, hidráulico, elétrico, ou por qualquer outra fonte de energia adequada para fazer uma bomba funcionar), além de outros dispositivos, tais como uma seringa ou pipeta a fim de suprir fluido para um sistema 1O de pressão de um volume muito pequeno que pode ser encontrado em um equipamento de laboratório, ou coisa do gênero.

A unidade de bombeamento de fluido é configurada de mo- do a suprir um volume selecionado de um fluido de teste para o sistema de pressão.

O vo- lume de fluido de teste depende, em parte, do tamanho do sistema de pressão, e pode ser de pequenas quantidades, tais como microlitros para um equipamento de laboratório, a grandes quantidades, tais como barris ou mais, para sistemas de pressão de grandes di- mensões, como pode ser esperado com oleodutos e poços de petróleo.

A adição do fluido de teste ao sistema de pressão aumenta a pressão na qual o fluido no interior do sistema de pressão está confinado, de tal modo que uma pressão de teste (ou seja, a pressão dentro do sistema de pressão depois de o fluido de teste ser adicionado ao sistema de pressão) em um tempo time1seja maior do que a primeira pressão no tempo time 0 . A pressão de teste apresenta uma mudança na pressão, tal como uma diminuição da pressão, à medida que o tempo passa, uma vez que a temperatura do fluido (tanto o fluido de teste como o primeiro fluido) diminui com o tempo.

Em outras palavras, a pressão de teste diminui ao longo de um intervalo de tempo time 0 para um tempo time1 independentemente de fato de quaisquer va- zamentos estarem presentes dentro do sistema de pressão.

As modalidades do sistema de detecção de vazamento também incluem um com- putador de uso geral configurado para aceitar e armazenar um programa operacional e da- dos como uma função do tempo em um meio legível por computador, tal como um disco rígido, uma memória flash, discos compactos, fitas de dados, ou coisa do gênero.

Pelo me- nos um sensor de pressão é acoplado ao sistema de pressão e ao computador de uso geral.

O sensor de pressão é configurado de modo a detectar a primeira pressão e a pressão de teste no tempo to, timet. time2. em um tempo timern+t;. e transmitir um sinal refletivo da pri- meira pressão e das pressões de teste em cada um dos tempos para o computador a ser armazenado no meio legível por computador.

As modalidades do programa operacional são configuradas de modo a calcular um valor de detecção de vazamento, que vem a ser uma função de uma variâncía de uma alte- ração percentual na pressão ao longo do tempo, tal como a variação percentual em uma diferença na primeira pressão no tempo time 0 e na pressão de teste no tempo time1; a pres- são de teste no tempo time 1 e a pressão de teste no tempo time 2 , e assim por diante, para uma determinada pluralidade de intervalos de tempo 'n' para uma pressão de teste no tempo timen e a pressão de teste no tempo time(n+1J· Um benefício do presente método é a sua rela- 5 tiva simplicidade e precisão e o fato de não precisar de fórmulas complexas ou equipamen- tos para o seu uso. As modalidades do sistema também incluem uma saída gráfica acoplada ao com- putador de uso geral. A saída gráfica é configurada de modo a exibir o valor de detecção de vazamento como uma função de tempo. Exemplos de saída gráfica incluem monitores, im- 1O pressões geradas por uma impressora, páginas da web que recebem a transmissão do valor de detecção de vazamentos através de um servidor ou outra Internet conectada ao compu- tador de uso geral, vídeos dedicados e/ou terminais simples (dumb), ou coisa do gênero. Métodos de uso do sistema acima descrito para a detecção de vazamento são tam- bém apresentados. Tal como usado no presente documento, termos como "pelo menos um", "um ou mais" e "e/ou" são expressões abertas que são tanto conjuntivas como disjuntivas em ope- ração. Por exemplo, cada uma das expressões "pelo menos um dentre A, 8 e C", "pelo me- nos um dentre A, 8 ou C", "um ou mais dentre A, 8 e C", "um ou mais dentre A, 8, ou C" e "A, 8, e/ou C" significa A sozinho, 8 sozinho, C sozinho, A e 8 juntos, A e C juntos, 8 eC juntos, ou A, 8 e C juntos. Várias modalidades da presente invenção são definidas nas figuras em anexo e na descrição detalhada, tais como providas na presente invenção e conforme incorporadas pe- las reivindicações. Deve-se entender, contudo, que o presente Sumário não contém todos os aspectos e modalidades de uma ou mais presentes invenções, não se destina a ser limi- tante ou restritivo de nenhuma maneira, e que a invenção tal como aqui apresentada deve e será compreendida por aqueles com conhecimentos correntes na técnica no sentido de a- branger os aperfeiçoamentos e modificações óbvias aos mesmos. As vantagens adicionais da presente invenção tornar-se-ão facilmente evidentes a partir da apresentação que se segue, em particular quando tomada em conjunto com os desenhos em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A fim de esclarecer as vantagens acima e outras vantagens e características de uma ou mais presentes invenções, faz-se referência a modalidades específicas que são ilustradas nos desenhos em apenso. Os desenhos mostram apenas modalidades típicas e, portanto, não devem ser considerados limitantes. Uma ou mais modalidades serão descritas e explicadas com especificidade e detalhe adicionais através do uso dos desenhos em ane- xo, nos quais:

A Figura 1 é um diagrama de blocos de uma modalidade do sistema de detecção de vazamento; A Figura 2 é um exemplo de uma modalidade do sistema de detecção de vazamen- to utilizado para testar um sistema de segurança contra estouros em uma plataforma de pe- 5 tróleo; A Figura 3 é um exemplo de um gráfico de dados brutos correntes criados por uma modalidade da presente invenção; A Figura 4 é um exemplo de um gráfico de uma série de valores de detecção de vazamento calculados a partir dos dados brutos mostrados na Figura 3; A Figura 5 é um exemplo de um gráfico de dados brutos correntes criados por uma modalidade da presente invenção; A Figura 6 é um exemplo de um gráfico de uma série de valores de detecção de vazamento calculados a partir dos dados brutos mostrados na Figura 5; A Figura 7 é um fluxograma de uma modalidade do método de detecção de vaza- mentos; A Figura 8 é uma continuação do fluxograma da Figura 7 de uma modalidade do método de detecção de vazamentos; e, A Figura 9 é o exemplo de um gráfico de dados brutos correntes na Figura 3 com aspectos diferentes e adicionais notados quando os mesmos se referem a uma outra moda- lidade da presente invenção. Os desenhos não são, necessariamente, em escala.

DESCRIÇÃO DETALHADA Um diagrama de blocos de uma modalidade do sistema de detecção de vazamento 1 da presente invenção é ilustrado na Figura 1. O sistema de detecção de vazamento 1 in- clui um sistema de pressão 5. Tubos, válvulas, selos, recipientes, vasos, trocadores de ca- lor, bombas, dutos, condutos e outros componentes similares são normalmente configura- dos para a retenção e/ou o transporte de fluidos dentro desses itens. Para os fins do presen- te pedido, estes diferentes componentes são referidos como um sistema de pressão 5 e compreendem um ou mais dos componentes acima e seus equivalentes e, opcionalmente, outros componentes. Um exemplo não limitante de um sistema de pressão inclui uma tubu- lação para o transporte de gás natural ou outros hidrocarbonetos ou outros fluidos. Outro exemplo não limitante é um poço de gás natural ou de petróleo, um poço de C02 , um poço de água, um poço de descarte ou coisa do gênero, quer seja ativamente perfurado ou já em produção, que inclui tipicamente um ou mais dentre os seguintes componentes: uma árvore de Natal ou cabeça de poço; uma tubulação de produção; um invólucro; um tubo de perfura- ção; sistemas de segurança contra estouros; além de outros componentes do sistema de fluido, necessários ou apropriados para uso em uma perfuração de poço de petróleo ou sis-

tema de produção, bem como os subcomponentes de cada um desses itens, que opcional- mente podem ser hidraulicamente isolados e individualmente testados, e, em alguns casos, podem incluir o poço cru (ou seja, sem revestimento) e a rocha circundante ou formação geológica.

Ainda um outro exemplo não limitante inclui tubulações hidráulicas e de combus- 5 tível de vários tipos para o transporte de fluidos para uso em dispositivos mecânicos.

Ainda um outro exemplo não limitante inclui recipientes de armazenamento para a retenção de fluidos nos mesmos.

Outros sistemas de pressão para o transporte ou retenção de fluidos são abrangidos pelo âmbito de aplicação da presente invenção.

Os fluidos retidos ou transportados dentro das modalidades dos sistemas de pres- 1O são 5 incluem tipicamente um ou mais gases, líquidos, ou suas combinações, incluindo quaisquer componentes sólidos arrastados dentro do fluido.

Como um exemplo não limitan- te, um fluido típico compreende um ou mais dentre metano, gás natural, dióxido de carbono, sulfureto de hidrogênio, gás natural, líquidos, ou coisa do gênero.

Outro exemplo não limi- tante é o petróleo bruto, que inclui tipicamente metano, propano, octano, e hidrocarbonetos de cadeias mais longas, incluindo óleo pesado I asfaltenos.

No exemplo de um óleo de ex- ploração ou poço de gás, os fluidos incluem tipicamente fluidos de perfuração, materiais de circulação perdidos, sólidos diversos, sólidos de formação perfurados, e fluidos e gases de formação.

Ainda um outro exemplo não limitante é o fluido hidráulico dentro de uma tubula- ção hidráulica.

Outros exemplos de tais fluidos incluem os fluidos de teste especificamente escolhidos para o teste, incluindo, mas não limitados à água viscosificada.

Outros fluidos, quer sejam um líquido ou um gás, recaem dentro do âmbito de aplicação da presente inven- ção.

Uma unidade de bombeamento de fluido 1O é um componente opcional do sistema de detecção de vazamento, cujos exemplos não limitantes incluem unidades de cimentação, bombas de vários tipos (por exemplo, centrífuga, duplex, triplex, de deslocamento positivo, edutores) energizadas por qualquer fonte de alimentação adequada (por exemplo, hidráuli- ca, elétrica, mecânica). A unidade de bombeamento de fluido 1O é acoplada ao sistema de pressão 5. A unidade de bombeamento de fluido 1O é configurada de modo a suprir um vo- lume selecionado de um fluido de teste a partir de uma fonte ou reservatório de fluido para o sistema de pressão 5. O fluído de teste, como já observado, é opcionalmente selecionado especificamente para o teste, tal como uma água viscosíficada, ou um fluido do tipo já pre- sente no sistema de pressão 5, ou outras combinações dos mesmos.

O volume selecionado de fluido de teste depende, em parte, do tamanho ou do volume total do sistema de pressão 5, e pode ser de pequenas quantidades, tais como microlitros para um equipamento de labo- ratório, até grandes quantidades, tais como barris (isto é, 42 galões por barril) ou mais, para sistemas de pressão de grandes dimensões, como se poderia esperar nos oleodutos ou poços de petróleo e de gás.

A adição do fluido de teste ao sistema de pressão 5 eleva a pressão na qual o fluido no interior do sistema de pressão 5 está confinado, de tal modo que uma pressão de teste (ou seja, a pressão dentro do sistema de pressão depois de o fluido de teste ser adicionado ao sistema de pressão) no tempo time, se torne maior do que a pressão inicial do fluido no sistema de pressão 5 no tempo time 0 . 5 Opcionalmente, um fluxômetro 30, tal como um fluxômetro de Venturi, um fluxôme- tro de pressão, contador de tempo (calibrado para o volume I tempo de uma determinada bomba de deslocamento positivo), medidores de fluxo de impulsor, ou coisa do gênero ou conforme o caso, são acoplados à unidade de bombeamento de fluido 1O a fim de detectar a quantidade de fluido a ser adicionado ao sistema de pressão 5. O fluxômetro 30 opcional- 1O mente exibe um sinal refletivo do fluxo do fluido, tal como uma taxa de fluxo, através de me- didores e/ou mostradores digitais.

O fluxômetro 30, opcionalmente, transmite um sinal refle- tivo da taxa de fluxo para um computador de uso geral 15, tipicamente por meio de cabos de sensor.

Enquanto a Figura 1 mostra o fluxômetro que transmite um sinal através de cabos de sensor, contempla-se que o fluxômetro 30 pode ser configurado de modo a transmitir o sinal sem fio ou ainda ser ligado à Internet para transmissão para um computador de uso geral remoto 15 configurado para receber sinais sem fio e/ou da Internet.

O sistema de detecção de vazamento 1 inclui ainda, pelo menos, um sensor de pressão 20 acoplado ao sistema de pressão 5. O sensor de pressão 20 é configurado de modo a detectar uma pressão inicial do fluido no interior do sistema de pressão 5 em um tempo inicial timea, bem como em tempos subsequentes ao longo de um intervalo 'n' de tempo de espera ao tempo time(n+1l· O sensor de pressão 20, opcionalmente, exibe um sinal refletivo da pressão do fluido no interior do sistema de pressão 5, através de medidores e/ou mostradores digitais.

O sensor de pressão 20 transmite um sinal refletivo da pressão para um computador de uso geral 15, tipicamente por meio de cabos de sensor, embora seja contemplado que o sensor de pressão 20 possa ser configurado de modo a transmitir o sinal sem fio.

Evidentemente, os sinais podem ser enviados através de um sistema físico com fio, um sistema sem fio, ou por outros meios adequados, tais como através da Internet para o computador de uso geral 15, se assim for configurado.

O sensor de pressão 20 é tipicamen- te selecionado para as condições de operação particulares, tais como uma faixa de pressão e temperatura esperada para o fluido no interior do sistema de pressão 5. Por exemplo, um sensor de pressão 20 selecionado para utilização em um sistema de pressão que faz parte de um poço de petróleo, tal como um sistema de segurança contra estouros, seria capaz de detectar uma pressão em uma faixa de O a 103,42MPa (O a 15.000 libras por polegada qua- drada) e detectar uma temperatura em uma faixa de -4,44° C a 121,1° C (-40° F a 250° F). Um exemplo não limitante de tal sensor de pressão 20 inclui os Transdutores de Pressão Modelos 509, 709, e 809, disponíveis na Viatran, uma companhia de Dynisco, de Grand ls- land, NY.

Outros sensores de pressão 20 adequados para as condições de pressão e de temperatura esperadas são encontrados dentro do sistema de pressão 5 também recaem dentro do âmbito de aplicação da presente invenção.

As modalidades do sistema de detecção de vazamento incluem ainda um computa- dor de uso geral 15. Um computador de uso geral 15 pode incluir computadores portáteis, 5 computadores de mesa, netbooks e tablets, assistentes pessoais digitais, calculadoras (pro- gramáveis ou não), além de outros dispositivos similares, e pode ficar situado no local de teste ou remoto do local.

O computador de uso geral 15 é configurado de modo a aceitar e armazenar um programa operacional configurado de modo a receber dados refletivos de pressão e de temperatura, e manipular e exibir os dados como uma função de tempo em um 1O meio legível por computador, tal como um disco rígido, uma memória flash, fitas de dados, jump drives (memória USB), um armazenador remoto, tal como uma computação em nuvem com um servidor ou servidores de dados, ou coisa do gênero, para posterior envio ao usuá- rio em um formato visual/legível adequado.

Opcionalmente, o computador de uso geral 15 é configurado de modo a receber e transmitir dados sem fio ou através de uma conexão de Internet 27 que, por sua vez, é ligada a uma outra saída gráfica 28 e/ou ao computador de uso geral descrito em mais detalhes a seguir.

Outras modalidades da presente invenção incluem um computador de uso específico configurado de modo a processar os sinais de pressão e de temperatura do sensor 20, em vez de um computador de uso geral 15. O com- putador de uso específico terá um programa operacional gravado em um chip de computa- dor de instrução específico, tal como uma memória programável apenas para leitura, uma memória programável externamente apenas para leitura, uma memória programável apagá- vel externamente apenas para leitura e/ou conectado fisicamente em um chip de computa- dor de instrução específico.

As modalidades do programa operacional, como serão descritas em mais detalhes a seguir, são configurados de modo a calcular um valor de detecção de vazamento, que vem a ser uma função de uma variância da primeira pressão no tempo time 0 e da pressão de teste no tempo time1; a pressão de teste no tempo time 1 e a pressão de teste no tempo time2; e assim por diante para um e/ou mais intervalos de tempo 'n' para uma pressão de teste no tempo time(n+tJ e para a pressão de teste no tempo time(n+tJ· Um benefício deste método previamente desconhecido é a sua relativa simplicidade e precisão.

As modalidades do sistema de detecção de vazamento 1 incluem também uma saí- da gráfica 25 acoplada a um computador de uso geral 15. A saída gráfica 25 é qualquer dis- positivo adequado configurado para exibir ao usuário os dados de temperatura e pressão, bem como o valor de detecção de vazamento como uma função de tempo, tais como um gráfico.

Exemplos não limitantes de um visual adequado incluem gráficos de dispersão, grá- ficos de linha, e gravadores de gráfico circular que emulam os gravadores de gráfico circular analógicos.

Exemplos de saída gráfica incluem monitores, impressões geradas por uma im-

pressora, páginas da web que recebem o valor de detecção de vazamento que é transmitido através de um servidor ou outra conexão de Internet acoplada a um computador de uso ge- ral 15, ou qualquer outro tipo de monitor dedicado e/ou terminais simples.

Como mencionado acima, a pressão de teste apresenta uma mudança na pressão 5 ao longo do tempo como um efeito de uma temperatura do fluido (tanto o fluido de teste co- mo também o primeiro fluido) que muda ao longo do tempo.

Em outras palavras, a pressão de teste muda ao longo de um intervalo de tempo time 0 para um tempo timecn+tJ• indepen- dentemente do fato de um vazamento ou vazamentos ocorrer dentro do sistema de pressão, e, muitas vezes, é alterada em uma taxa exponencial.

Este efeito é particularmente notável 1O com fluidos sintéticos compostos por moléculas de hidrocarboneto de cadeia longa que são compressíveis para um grau modesto sob pressão.

O efeito líquido é que pode ser difícil determinar rapidamente se uma diminuição da pressão é causada por um vazamento ou provocada simplesmente pela diminuição da pressão à medida que o fluido de perfuração se resfria e o efeito térmico de compressão diminui.

Como resultado, e como será ilustrado, é uma prática típica manter o sistema de pressão a uma pressão elevada durante longos perí- odos de tempo até que uma pressão de estado estacionário seja atingida.

Em outras pala- vras, a temperatura e, consequentemente, a pressão do fluido no interior do sistema de per- furação atinge um estado estacionário relativamente constante.

Nos sistemas de pressão de grande porte, como nos oleodutos ou nos poços de petróleo ou gás, pode demorar mais de uma hora para o sistema de pressão chegar a uma pressão de estado estacionário constan- te de tal forma que as normas federais para o teste de tais sistemas sejam satisfeitas.

Deve- se notar que é presentemente entendido que os regulamentos federais existentes não exi- gem que os testes ocorram por um período tão prolongado, só que a incerteza causada pe- los efeitos da temperatura e compressibilidade fazem com que os operadores aumentem o período do teste a fim de garantir uma leitura válida que atenda às normas federais.

Como resultado, foi observado que um tempo significativo é desperdiçado, o qual, pelo contrário, poderia ser evitado se estivesse disponível um teste que pudesse avaliar rapidamente o sistema de pressão e apresentasse os efeitos de temperatura e compressibilidade sem a necessidade de modelos elaborados, algoritmos complexos, planos de teste detalhados e rigorosos, ou coisa do gênero.

Um programa operacional para o computador de uso geral 15 (ou conectado fisi- camente em um chip de silício em um computador específico) utiliza uma equação, como se segue: Valor de Detecção de Vazamento= (1- Pressão time 0./ Pressão timet) x 100. Deve-se entender que ao multiplicar o valor por 100, cria-se um valor maior do que um, em vez de um valor decimal inferior a um, e, portanto, é opcional, dependendo da prefe- rência do usuário.

A partir do acima exposto, pode-se observar que o valor de detecção de vazamento é uma função da variância de uma pressão de um fluido no sistema de pressão mais o volume adicional, selecionado do fluido de teste adicionado ao sistema de pressão em um primeiro tempo time 0 e a pressão em um segundo tempo time1. O computador de uso geral lê estes valores conforme armazenados no meio de legível por computador, que foram 5 previamente enviados pelo sensor de pressão.

Evidentemente, deve-se entender que o pro- grama operacional pode ler os dados e calcular o valor de detecção de vazamento quase simultaneamente com a medição da pressão pelo sensor de pressão ou, em outras pala- vras, em tempo real.

Quando um único valor de detecção de vazamento é calculado, o mesmo é armazenado no meio de legível por computador para uso futuro e retomada, quer conforme exibido na saída gráfica ou a ser usado em outros cálculos.

O valor de detecção de vazamento é então calculado para intervalos de tempo subsequentes e pressões de tes- te, tais como nos tempos time 2 e time 3, e através da pressão de teste nos tempos timen e time(n+tJ. as pressões de teste em cada um desses tempos tipicamente exibindo uma pres- são mais baixa do que nos períodos imediatamente anteriores e exibindo uma taxa expo- nencial de desaparecimento (dentro dos limites de erro e ruído na medição da pressão de teste pelo sensor de pressão). O intervalo de tempo no qual a pressão de teste é detectada ou medida tipicamente ocorre ao longo de um período de tempo relativamente curto, tal como a cada 3 segundos, 15 segundos, 30 segundos, 60 segundos ou coisa do gênero.

Evidentemente, outros inter- valos de tempo podem ser selecionados e recaem dentro do âmbito de aplicação da presen- te invenção, incluindo os intervalos de menos de um segundo até cerca de ou aproximada- mente 30 minutos.

Períodos mais curtos tipicamente funcionam melhor para as pressões de teste que diminuem exponencialmente, particularmente se houver um gradiente de tempera- tura agudo entre o fluido no interior do sistema de pressão e a temperatura ambiente que envolve o sistema de pressão.

É contemplado que os dados de pressão de teste adquiridos e armazenados no meio legível por computador, opcionalmente, sofrem alguma forma de processo de suavização ou normalização de dados a fim de eliminar picos ou transientes de dados.

Por exemplo, podem-se utilizar procedimentos para realizar uma média de 3 pontos em movimento, um ajuste de curva, além de outras técnicas de suavização de dados deste tipo, antes de utilizar essa média para calcular um valor de detecção de vazamento.

Isto permite uma representação mais suave e, potencialmente, mais legível e precisa do valor de detecção de vazamento com menos ruído de interferência e sinais espúrios.

As modalidades do método incluem a provisão dos componentes descritos acima, a saber, um sistema de pressão 5, uma unidade de bombeamento de fluido 1O, um computa- dor de uso geral 15, pelo menos um sensor de pressão 20, e uma saída gráfica 25, confor- me descrito acima, e, opcionalmente, uma conexão via Internet ou sem fio 27 ligada a uma outra saída gráfica 28, e um fluxômetro 30 acoplado à unidade de bombeamento de fluido

10. Para realizar um teste de detecção de vazamento e calcular o valor de detecção de vazamento, faz-se referência aos fluxogramas 700 e 800 das Figuras 7 e 8. A unidade de bombeamento de fluido 1O é acoplada ao sistema de pressão 5 de modo que a unidade de 5 bombeamento de fluido 1O possa bombear ou introduzir um volume selecionado de fluido de teste para o sistema de pressão 5, como representado na caixa 705 da Figura 7, de tal mo- do que o fluido dentro do sistema de pressão 5 fique em uma pressão de teste, ou Ptes~> que é de ou acima de um limite mínimo de pressão, ou Pthreshold· O sistema de pressão deve manter a pressão P1est. sem vazamento.

Deve-se entender que o sistema de pressão 5 já 1O poderá ter um volume de fluido a uma pressão inicial abaixo de uma pressão de teste dentro do sistema de pressão 5 e, por conseguinte, o sistema de pressão 5 requer que apenas uma quantidade pequena, adicional de fluido de teste seja adicionada.

De maneira alternativa, a unidade de bombeamento de fluido 1O é capaz de encher o sistema de pressão 5 na sua totalidade até a sua pressão de teste.

Opcionalmente, à medida que a unidade de bombeamento de fluido 1O bombeia o fluido de teste para o sistema de pressão, o fluxômetro 30 detecta a taxa de fluxo e/ou de- termina o volume do fluido de teste bombeado para o sistema de pressão 5 e transmite um sinal refletivo desses valores para o computador de uso geral 15 para gravação e armaze- namento em meio legível em computador, normalmente com um carimbo de tempo associa- do ou outros dados.

Opcionalmente, quando a taxa de fluxo é detectada ou sensoriada e transmitida para o computador de uso geral 15, o computador de uso geral 15 pode ser con- figurado de modo a calcular o volume total bombeado.

Outros métodos para se determinar a taxa de fluxo e/ou volume incluem a utilização de contadores de tempo simples analógicos ou digitais ligados à unidade de bombeamento de fluido 1O, a partir dos quais a taxa de fluxo e o volume do fluido de teste bombeado poderão ser calculados no computador de uso ge- ral.

A taxa de fluxo e o volume total do fluido de teste podem também ser mostrados na saí- da gráfica 25, juntamente com outros dados opcionais.

O sensor de pressão 20 pode detectar a pressão do fluido no interior do sistema de pressão 5 e transmitir um sinal refletivo da pressão para o computador de uso geral 15 an- tes, durante ou depois de a unidade de bombeamento de fluido 1O bombear o fluido de teste para o sistema de pressão 5, tal como representado nas caixas 710, 715 e 720. O programa operacional pode ser configurado para automaticamente e/ou de forma contínua gravar no meio legível por computador os dados de pressão (e outros dados, conforme apresentado acima) assim que um determinado valor limite é atingido, como, por exemplo, uma pressão mínima, uma taxa de fluxo, o volume bombeado, e coisa do gênero, ou continuamente.

De maneira alternativa, é contemplado que um usuário inicia manualmente o pro- grama e/ou instrui o mesmo para iniciar o registro dos dados ao entrar um comando nesse sentido.

Conforme já observado anteriormente, os dados de pressão (e outros dados) po- dem ser calculados pela média, normalizados e/ou suavizados antes da exibição e/ou do uso dos mesmos a fim de calcular o valor de detecção de vazamento.

Os dados, opcional- mente, são apresentados na saída gráfica 25 ou transmitidos sem fio e/ou através de uma 5 conexão via Internet 27 para uma outra saída gráfica 28. O programa operacional calcula o valor de detecção de vazamento de acordo com a fórmula acima para um intervalo de tempo selecionado, tal como indicado na caixa 725. Em uma modalidade, o computador pode ser configurado de modo a continuamente calcular e/ou recalcular um valor de detecção de vazamento que vem a ser a variação da pressão de 1O teste no tempo O e a pressão de teste no tempo 1 subtraído de uma unidade e multiplicado por 100 a fim de gerar um sinal de detecção de vazamento refletivo do valor de detecção de vazamento.

Em outra modalidade, o valor de detecção de vazamento é uma função de uma variância da pressão de teste no tempo time 1 e a pressão de teste no tempo time 2; a pres- são de teste no tempo time 2 e a pressão de teste no tempo time 3 ; através da pressão de teste no tempo timen e a pressão de teste no dito tempo time 1n +1!· Os valores de detecção de vazamento podem também ser suavizados, como, por exemplo, por meio da média (por e- xemplo, a média de 3 pontos em movimento), do ajuste de curva, das técnicas de normali- zação, das técnicas de média contínua e/ou de outra maneira suavizados.

Os valores de detecção de vazamento, opcionalmente, são registrados no meio legível em computador, normalmente com um carimbo de tempo associado.

Além disso, os valores de detecção de vazamento são opcionalmente exibidos como dados brutos e/ou como uma representação gráfica ou um gráfico na saída gráfica 25. A etapa ou caixa 730 solicita uma decisão para a questão de saber se este é o tes- te de detecção de vazamento inicial realizado no sistema de pressão 5. Caso esse seja o teste de detecção de vazamento inicial, as medições da pressão de teste são tipicamente feitas por um período de tempo selecionado, tal como cinco, dez, 15 minutos, ou mais, de- pendendo do sistema de pressão 5, a fim de assegurar um teste válido e caracterizar a di- minuição de pressão e o valor de detecção de vazamento como uma função de tempo.

Em outras palavras, o volume selecionado de fluido de teste é mantido dentro do sistema de pressão 5 até que o teste seja concluído e o fluido adicional e/ou pressão introduzida no sistema de pressão para realizar o teste sangre ou seja liberada.

Se a decisão na caixa 730 da Figura 7 é "Não", e isto não é o teste de detecção de vazamento inicial, em seguida, a decisão quanto ao montante do valor de detecção de va- zamento calculado é determinada utilizando o fluxograma 800 da Figura 8 e, mais especifi- camente, na caixa 805, a qual é apresentada em detalhe a seguir.

Se a decisão na caixa 730 é "Sim", ou seja, este é o teste de detecção de vaza- mento inicial, em seguida, o processo avança para a caixa 740. Nesta etapa, o computador de uso geral 15 é configurado de modo a determinar se o valor de detecção de vazamento calculado na caixa 725 atende a um limite de vazamento determinado ou mínimo que é pre- definido pelo usuário.

Por exemplo, pode ser que um valor de detecção de vazamento de menos de ±O, 1 ou ± 0,2 (o valor de detecção de vazamento é um indicador sem unidade) 5 indique um teste válido.

Ou seja, qualquer diminuição na pressão do sistema de pressão 5, conforme medida pelo sensor de pressão 20, durante a qual o fluido de teste é bombeado ou mantido dentro do sistema de pressão 5, será tipicamente o resultado dos efeitos da temperatura e compressibilidade do fluido, em vez de uma indicação de um vazamento den- tro do sistema de pressão 5. Para evitar a confusão com "números negativos, o valor de 1O detecção de vazamento poderá ser manipulado de modo que o mesmo seja sempre um número positivo.

Sendo assim, o valor de detecção de vazamento pode ser multiplicado por um coeficiente ou outro fator, no sentido de sempre emitir um valor positivo (tal como ao multiplicar quaisquer resultados negativos por -1 ), por exemplo.

Outra manipulação do valor de detecção de vazamento recai dentro do âmbito de aplicação da presente invenção.

Além disso, outros mínimos de limite para o valor de detecção de vazamento podem ser selecio- nados, dependendo do tipo de sistema de pressão 5 a ser testado.

Por exemplo, um equi- pamento de laboratório que usa volumes muito pequenos de fluidos pode ter um valor limite mais baixo, tal como 0,05, uma vez que o efeito do gradiente de temperatura nesses volu- mes pequenos será proporcionalmente maior.

Este valor limite pode ser observado em um gráfico ou painel com uma exibição dos valores de detecção de vazamento calculados con- forme emitidos na tela gráfica, ou poderá ser uma simples tela de aprovado I reprovado, ou outro tipo de resultado similar.

De preferência, os valores são apresentados graficamente.

Quando o valor de detecção de vazamento se encontra no valor limite mínimo de vazamento, ou seja, a caixa 740 responde "Sim", a caixa 745 indica que o programa opera- cional registra este efeito como um bom teste e os valores de detecção de vazamento são registrados como um padrão pelo qual os futuros testes de detecção de vazamento dos mesmos componentes ou de componentes similares serão avaliados.

Na próxima etapa 765, o método opera no sentido de determinar se existem testes de detecção de vazamento adicionais a serem realizados sobre o sistema de pressão 5, tal como quando ao testar os componentes individuais de um sistema de pressão 5 que são capazes de ser hidraulicamente isolados dos demais componentes do sistema de pressão 5. Um exemplo de tal instância é o teste de um sistema de segurança contra estouros em um poço de petróleo, uma vez que os sistemas de segurança contra estouros tipicamente inclu- em um ou mais êmbolos anulares e um ou mais tubos, recalques cegos, e/ou êmbolos de cisalhamento, cada um dos quais podendo ser isolado hidraulicamente e testado separada- mente dos outros componentes do sistema de segurança contra estouros.

Se mais nenhum outro teste adicional é contemplado, um relatório de teste de de-

tecção de vazamento, tal como um resumo dos dados, o resultado do teste ou testes, ou gráficos associados e/ou painéis poderão ser preparados para armazenamento no meio le- gível em computador e/ou enviados através da tela gráfica, quer seja no monitor ou como uma cópia impressa e/ou transmitidos sem fio ou através da Internet para outra tela gráfica. 5 Esta etapa é indicada na caixa 775. Quando outros testes de detecção de vazamento são contemplados, indicados co- mo a caixa 770, são feitas os preparativos para o teste seguinte e o processo começa de novo, conforme indicado na caixa 705. Voltando à caixa 740, quando o valor de detecção de vazamento não atinge o valor 1O limite mínimo para indicar um teste bem sucedido, isto é, o valor de detecção de vazamento indica que um vazamento está presente ou algum outro fator está fazendo com que o siste- ma de pressão 5 perca a pressão mais rapidamente do que poderia ser explicado através dos efeitos de temperatura e compressibilidade, nesse caso, a decisão volta para a caixa 750, que indica na tela "Teste não aprovado". Esta falha pode ser observada em um gráfico ou painel com uma exibição dos valores de detecção de vazamento calculados conforme mostrados na tela gráfica, ou poderá ser uma simples exibição do tipo aprovado I reprovado, ou outra exibição que provenha uma indicação perceptível ou detectável por parte do usuá- rio.

Normalmente, a falha é também registrada no meio legível por computador de modo que o resultado opcionalmente possa ser recuperado e comparado com os testes de vazamento que ocorreram anteriormente, talvez semanas e meses antes, ou até mais.

Evidentemente, o armazenamento na memória permite a comparação com os testes que irão ocorrer no fu- turo.

A caixa ou etapa 755 indica que a fonte do vazamento ou a causa da perda de pressão foi solucionada e/ou reparada, com o teste de detecção de vazamento sendo repe- tido na etapa 760, conforme indicado pelo retorno ao início do método na caixa 705. Voltando à decisão na etapa 730, ou seja, se este for o teste de detecção de vaza- mento inicial, quando a resposta for "Não", o método avança então para a decisão ou dia- mante 805, conforme indicado no fluxograma 800 da Figura 8. Uma vez que este teste em particular é um teste subseqüente, ou seja, não é o teste de detecção de vazamento inicial, a etapa de decisão 805 compara o valor de detecção de vazamento com ou contra os valo- res iniciais de detecção de vazamento armazenados como uma referência na etapa 745. Quando o valor de detecção de vazamento é comparado com o valor de referência e produz um resultado no qual o valor de detecção de vazamento é menor do que ou igual ao valor de referência, o computador de uso geral produz um resultado que é exibido ou comunicado ao usuário, indicando que o teste foi bom na etapa 810. Deve-se notar que os testes subsequentes serão tipicamente comparados contra o valor de referência validado, embora não seja necessário se fazer tal comparação.

Além disso, a comparação dos testes subsequentes com um valor de referência validado tipicamente resulta em economia de tempo, uma vez que o fluido de teste adicional e/ou a pressão de teste elevada serão, en- tão, tipicamente mantidos por um período de tempo menor, como, por exemplo, 5 minutos, em comparação com o tempo no qual o fluido de teste e/ou a pressão de teste elevada são 5 mantidos durante o teste inicial ou de referência.

Quando o valor de detecção de vazamento calculado é menor do que ou igual ao valor de referência e/ou dentro de um determinado montante da referência, o teste é declarado bom na caixa 820, a qual aponta em seguida para a caixa ou etapa de decisão 765, na qual deve ser determinado se mais testes devem ser realizados, conforme descrito anteriormente.

Quando o valor de detecção de vazamento na etapa de decisão 810 sai da faixa de valores aceitáveis, em comparação com o valor de referência validado, nesse caso o método volta para a etapa 750, conforme descrito anteri- ormente.

Outros métodos de comparação de valores de detecção de vazamento subsequen- tes aos valores de detecção de vazamento de referência iniciais ou validados incluem a comparação de um valor médio de detecção de vazamento médio através de todo o interva- lo de tempo para uma dada série de testes múltiplos, e a subtração dessa média do valor médio de um teste específico durante o mesmo intervalo.

Outra opção é subtrair os valores de detecção de vazamento do teste de referência de um intervalo de tempo específico a partir do valor de detecção de vazamento calculado subsequente de um outro teste, no mesmo intervalo de tempo.

Outros métodos de manipulação e exibição dos valores de de- tecção de vazamento recaem dentro do âmbito de aplicação da presente invenção.

Em vez de comparar os valores de detecção de vazamento com um valor de refe- rência validado, conforme descrito na etapa 810, os valores de detecção de vazamento, op- cionalmente, podem ser comparados com o limite mínimo, tal como indicado na etapa ou caixa de decisão 815, a qual é semelhante à caixa 740. Quando o valor de detecção deva- zamento satisfaz um limite mínimo, isto é considerado como um bom teste, e o fluxograma contínua no sentido da etapa 820. Quando os valores de detecção de vazamento não satis- fazem o limite, o método volta para a etapa 750, conforme apresentado anteriormente.

Dois exemplos do sistema e método de detecção de vazamento serão descritos a seguir, com referência às Figuras 2 a 6. Ambos os exemplos se referem aos dados adquiridos em um local de poço, em par- ticular, em um poço de exploração em águas profundas, no qual o sistema de segurança contra estouros e, mais especificamente, vários subcomponentes do sistema de segurança contra estouros que podem ser hidraulicamente isolados dos demais componentes, são tes- tados para vazamentos e integridade de pressão a fim de atender às normas federais.

Deve- se notar que, embora os dois exemplos se refiram a um sistema de segurança contra estou- ros e a uma perfuração de petróleo e gás, o âmbito da presente invenção se estende a ou-

tros sistemas de pressão, conforme descrito acima.

A Figura 2 é uma representação de uma modalidade do sistema de detecção de vazamento e inclui um sistema de pressão 5A, que inclui, neste exemplo, a tubulação de fluxo 4 (que pode ser uma ou mais tubulações de fluxo) que é configurada de modo a se 5 acoplar a uma unidade de bombeamento de fluido 1OA, tipicamente uma unidade de cimen- tação quando em uma plataforma de perfuração, a um ou mais êmbolos anulares 6 e um ou mais êmbolos de cisalhamento e/ou êmbolos de tubo 7. Além disso, embora os exemplos não se estendam ao teste dos demais componentes, a Figura 2 também ilustra o invólucro 8, o furo de poço aberto 9, e a formação ou estrutura I rocha geológica 11 que circunda o 1O furo de poço aberto 9. Tal como observado anteriormente, o método e o sistema descritos no presente documento se estendem a estes elementos para a detecção de vazamento e testes de integridade de pressão.

Também ilustrado na Figura 2 encontra-se um fluxômetro ou sensor de fluxo 30A acoplado a um computador de uso geral 15A, que inclui um programa operacional e um meio legível por computador, tal como anteriormente descrito.

São também ilustrados dois sensores de pressão 20A e 208 acoplados ao sistema de pressão 5A, um na superfície e outro no sistema de segurança contra estouros.

Outros sensores de pressão podem ser po- sicionados nos mesmas locais ou em locais diferentes no sistema de pressão 5A e se en- quadram no âmbito de aplicação da presente invenção.

Os sensores de pressão 20A e 208 mostrados são acoplados ao computador de uso geral 15A, conforme descrito acima.

Uma saída gráfica 25A comparável àquela descrita acima é acoplada ao computador de uso geral 15A.

Exemplo 1 Pressão, taxa de fluxo, e o volume de fluido de teste bombeado são representados graficamente no gráfico 300 da Figura 3, que ilustra uma série de testes de alta pressão pa- ra vários subcomponentes do sistema de segurança contra estouros ilustrado na Figura 2. É provável que alguns dos subcomponentes sejam do mesmo tipo de modo que o volume bombeado para o teste de tais subcomponentes seja efetivamente o mesmo, como será explicado a seguir.

Por exemplo, um sistema de segurança contra estouros típico tem vários êmbolos de tubo, cada um dos quais devendo ser hidraulicamente isolado e testado separa- damente de acordo com os regulamentos federais.

Os êmbolos de tubo são tipicamente idênticos a partir de um ponto de vista mecânico, de modo que o volume do fluido bombea- do seja igual, levando a resultados de teste similares no caso de não haver nenhum vaza- mento ou defeitos.

Outros componentes do sistema de segurança contra estouros que op- cionalmente podem ser testados com os métodos e sistemas descritos no presente docu- mento incluem, mas não são limitados ao piano de válvulas, tubulações de estrangulamento e tubulações de paralisação.

A abscissa (por exemplo, o eixo geométrico horizontal) é o eixo de tempo 305, que mostra ou registra o tempo de hora em hora, com as gradações marcando incrementos de 15 minutos. O eixo de ordenada ou vertical à esquerda é um eixo de pressão 31 O que mos- tra a pressão do sistema de pressão 5 (Figura 1), conforme medida pelo sensor de pressão 5 20, e inclui incrementos ou gradações para cada 6,89 MPa(1.000 libras por polegada qua- drada (psi)) com gradações menores que marcam incrementos de 1,38 MPa (200 psi). A ordenada à direita é também conhecida como o eixo de taxa de fluxo 320 e apresenta a taxa na qual o fluido de teste é bombeado pela unidade de bombeamento de fluido 1O (Figura 1), conforme medida pelo sensor de fluxo 30 e/ou conforme calculado pelo programa operacio- 1O na I, tal como indicado acima. O eixo de taxa de fluxo 320 tem gradações principais para ca- da 79,49 litros por minuto(0,5 bbl/min, ou 21 galões por minuto), com gradações menores para cada 15,9 litros por minuto (0, 1 bbl/min). O eixo da ordenada à direita é também cha- mado de eixo de volume de fluido de teste 315 e mostra o volume total de fluido de teste bombeado pela unidade de bombeamento de fluido 1O, tal como medido pelo sensor de flu- xo 30 e/ou como calculado pelo programa operacional, conforme indicado acima. O eixo de volume de fluido de teste 315 tem gradações para cada barril e gradações menores para cada 31,8 litros (0,2 barris) de volume total de fluido de teste bombeado. Cinco testes de detecção de vazamento separados 331, 332, 333, 334, e 335 são traçados no gráfico 300 tipicamente na tela gráfica 25 (Figura 1). A saída de teste 331 inclui o eixo das ordenadas de teste de pressão 310 de modo a apresentar a pressão medida I detectada 341 contra o eixo de tempo 305. Além disso, o volume de fluido de teste medido I calculado 351 é traçado ao longo do tempo utilizando o eixo de tempo 305 em relação ao eixo de volume de fluido de teste 315. A taxa de fluxo de fluido de teste 361 lida contra o eixo de taxa de fluxo 320, e o tempo (time 0 ao timen+t) sobre o qual o valor de detecção de vazamento para o teste 331 é calculado, conforme indicado pelo espaço 371. Em outras palavras, o espaço 371 indica o intervalo de tempo time 0 ao tempo timen+t no qual o valor de detecção de vazamento é detectado, com o tempo inicial time 0 ocorrendo no início do espa- ço 371, o espaço 371 sendo dividido nos vários intervalos para o tempo timen+t· Este pro- cesso, conforme indicado acima e ilustrado nas Figuras 7 e 8, se repete para cada teste. O teste 332 inclui a pressão medida I detectada 342 lida contra o eixo de pressão 31 O versus o eixo de tempo 305. Do mesmo modo, o volume de fluido de teste medido I cal- culado 352 é traçado utilizando o eixo de volume de fluido de teste 315 e o eixo de tempo

305. A taxa de fluxo de fluido de teste 362 é ilustrada utilizando o eixo de taxa de fluxo 320 versus o eixo de tempo 305. O tempo (time 0 a timen+t) sobre o qual o valor de detecção de vazamento é calculado para o teste 332, tal como indicado pelo espaço 372. O teste 333 mostra a pressão medida I detectada 343 usando o eixo de pressão 310 e o eixo de tempo 305 O volume de fluido de teste medido I calculado 353 é traçado utilizando o eixo de volume de fluido de teste 315 contra o eixo de tempo 305. A taxa de escoamento de fluido de teste 363 é representada utilizando o eixo de taxa de fluxo 320 e o eixo de tempo 305. Evidentemente, o tempo (timea a timen+1) sobre o qual o valor de detec- ção de vazamento é calculado para o teste 333 é indicado pelo espaço 373. 5 O teste 334 similarmente inclui a pressão medida I detectada 344 que traça a leitura em relação ao eixo de pressão 310 contra o eixo de tempo 305. O volume de fluido de teste medido I calculado 354 é traçado utilizando o eixo de volume 320 e o eixo de tempo 305. A taxa de escoamento de fluido de teste 364 é mostrada graficamente por meio do eixo de taxa de fluxo 320 e pelo eixo de tempo 305. O tempo (time 0 a timen+ 1) sobre o qual o valor de 1O detecção de vazamento é calculado para o teste 334 é indicado por meio do espaço 37 4. O teste 335 inclui a pressão medida I detectada 345 lida utilizando o eixo de pres- são 310 e o eixo de tempo 30. O volume de fluido de teste medido I calculado 355 é traçado utilizando o eixo de volume de fluido de teste 315 e o eixo de tempo 305. A taxa de escoa- mento de fluido de teste 365 é representada utilizando o eixo de taxa de fluxo 320 e o eixo de tempo 305. Evidentemente, o tempo (timea a timen+1) sobre o qual o valor de detecção de vazamento é calculado para o teste 355 é indicado pelo espaço 375. Deve-se notar que o volume total de fluido de teste bombeado 351, 352, 353, 354, e 355 para cada teste é efetivamente o mesmo.

Sendo assim, os dados sugerem que os tes- tes 331, 332, 333, 334, e 335 são para componentes mecanicamente similares, tais como para uma série de êmbolos de tubo do sistema de segurança contra estouros, conforme apresentado anteriormente.

Cada uma das curvas de pressão medidas 341, 342, 343, 344, e 345 indica uma queda exponencial geral na pressão à medida que o tempo passa, tal como apresentado anteriormente.

A dificuldade é distinguir a diminuição normal e a prejudicial na pressão a partir de uma perda ou diminuição da pressão que é refletiva de um vazamento.

Deste mo- do, os valores da pressão, tal como representado visualmente nas curvas 341, 342, 343, 344, e 345, são utilizados como dados ou valores de entrada a fim de calcular os valores de detecção de vazamento, tal como descrito acima.

No gráfico ou painel 400, os valores de detecção de vazamento 431, 432, 433, 434, e 435, que correspondem aos testes de detecção de vazamento 331, 332, 333, 334, e 335 ao longo dos intervalos de tempo 371, 372, 373, 374, e 375 são graficamente representados na Figura 4. Os valores de detecção de vazamento são calculados de acordo com o método e o sistema, conforme descritos acima.

A abscissa ou o eixo de tempo horizontal 405 tem gradações maiores para cada minuto e gradações menores para cada 15 segundos.

O eixo de valor de detecção de vazamento 41 O é o eixo vertical ou de ordenadas e, como anterior- mente observado, é um valor sem unidade com gradações maiores a cada O, 1 unidade e gradações menores para cada 0,02 unidades.

Torna-se muito evidente a partir do gráfico 400, que os valores de detecção deva- zamento 431, 434, e 435 que correspondem aos testes 331, 334, e 335 da Figura 3 estão todos em torno de zero, indicando que a diminuição da pressão é um resultado do efeito térmico esperado ou da diminuição da temperatura do fluido de teste e do efeito de com- 5 pressibilidade, em vez de um vazamento.

Por outro lado, os valores de detecção de vazamento 432 e 433 têm um caráter significativamente diferente quando traçados no gráfico 400, em comparação com os valores de detecção de vazamento 431, 434, e 435. Desta maneira, se ao estabelecer um valor limi- te mínimo de detecção de vazamento de O, 1, por exemplo, ou ao comparar os valores de 1O detecção de vazamento 432 e 433 contra os demais valores de detecção de vazamento 431, 434, e 435, os quais são bons e utilizáveis como uma referência, os declives ou gráfi- cos associados aos valores de detecção de vazamento 432 e 433 indicam claramente que o sistema de pressão testado nos testes 332 e 333 difere radicalmente dos demais testes 431, 434 e 435. Esta diferença sugere que há uma falha do sistema 5 e que o mesmo está va- zando.

Como se pode observar, o sistema de pressão testado no teste 332 sofre de um pe- queno vazamento de válvula no início do teste, a qual foi então fechada, resultando em um valor de detecção de vazamento 432 que rapidamente retornou para o padrão estabelecido pelos valores de detecção de vazamento 431, 434, e 435. O sistema de pressão testado no teste 333 tendo uma curva de valor de detecção de vazamento 433 sofreu um vazamento lento no sistema e, portanto, não foi aprovado como um todo.

Deve-se notar que as conclusões sobre a integridade do sistema (isto é, vazamento ou não vazamento) podem ser obtidas rapidamente com base nos valores de detecção de vazamento 431, 432, 433, 434, e 435. Nos exemplos, a determinação pode ser feita em um período de tempo inferior a 1O minutos.

Acredita-se que dados confiáveis e uma determina- ção relacionável possam ser obtidos em no máximo 3 minutos, e em alguns sistemas, a de- terminação pode ser feita em um período ainda menor que 1 minuto.

Como se pode obser- var a partir dos dados de pressão traçados nas curvas 341, 342, 343, 344, e 345 na Figura 3, se cada teste continuasse durante cerca de mais 5 a 8 minutos, a sangria da pressão e do fluido de teste seria desnecessária.

Em outras palavras, durante um período de cinco testes mais longos, um adicional de 25 a 40 minutos de tempo seria gasto para testar os sistemas de pressão, e esse tempo seria desnecessário caso os presentes sistemas e mé- todos de detecção de vazamento fossem utilizados.

Sendo assim, o Exemplo 1 ilustra que o sistema e o método de detecção de vaza- mento, tal como aqui apresentado, são rápidos e confiavelmente indicativos de defeitos.

Exemplo 2 O Exemplo 2, conforme ilustrado nos gráficos 500 e 600 das Figuras 5 e 6, respec- tivamente, usa os dados dos testes de vários subcomponentes diferentes do sistema de segurança contra estouros que são significativamente mais ruidosos do que os utilizados no Exemplo 2. Na Figura 5, a abscissa ou eixo horizontal é também chamado o eixo de tempo 505, que mostra o tempo com gradações ou intervalos maiores a cada duas horas e intervalos ou 5 gradações menores em incrementos de 30 minutos.

A ordenada ou eixo vertical à esquerda pode ser chamado de eixo de pressão 51 O, que reflete a pressão do sistema de pressão 5 (Figura 1) conforme medida pelo sensor de pressão 20. O eixo de pressão 51 O tem grada- ções ou intervalos maiores para cada 13,79 MPa (2.000 libras por polegada quadrada (psí)), com as gradações ou intervalos menores marcando incrementos de 3,45 MPa (500 psí). A 1O ordenada ou eixo de taxa de fluxo vertical 520 mostra a taxa na qual o fluído de teste é bombeado pela unidade de bombeamento de fluído 1O, tal como medido pelo sensor de flu- xo 30 e/ou conforme calculado pelo programa operacional, conforme notado acima.

O eixo de taxa de fluxo 520 tem gradações ou intervalos maiores para cada 79,49 litros por minuto (0,5 barris por minuto ou 21 galões por minuto), com gradações menores entre os maiores mostrando 15,9 litros por minuto (O, 1 bbl/min ). O eixo de volume de fluido de teste vertical 515 indica o volume total de fluído de teste bombeado pela unidade de bombeamento de fluído 1O, tal como medido pelo sensor de fluxo 30 e/ou conforme calculado pelo programa operacional, tal como notado acima, e tem gradações ou intervalos maiores para cada barril, e gradações ou intervalos menores para cada 31,8 litros (0,2 barris) intervenientes do volu- me total de fluído de teste bombeado.

Seis testes de detecção de vazamento separados 532, 533, 534, 535, 536 e 537 são traçados no gráfico 500. O teste 532 inclui a pressão medida I detectada 542 no eixo de pressão 51 O lida contra o eixo de tempo 505. O volume de fluido de teste medido I calculado 552 é traçado a partir do eixo 515 contra o eixo de tempo 505. A taxa de fluxo de fluído de teste 562 a partir do eixo 520 é representada em função do eixo de tempo 505. O tempo (time 0 a timen+t) no qual o valor de detecção de vazamento é calculado para o teste 532 con- forme indicado pelo período de tempo 572. O teste 533 inclui a pressão medida I detectada 543 sobre o eixo de pressão 51 O li- da contra o eixo de tempo 505. O volume de fluido de teste medido I calculado 553 é traça- do a partir do eixo 515 contra o eixo do tempo 505. A taxa de escoamento de fluido de teste 563 a partir do eixo 520 é representada em função do eixo de tempo 505. O tempo (timeo a timen+t) sobre o qual o valor de detecção de vazamento é calculado para o teste 533 é indi- cado pelo espaço 573. O teste 534 inclui a pressão medida I detectada 544 sobre o eixo 51 O lida contra o eixo de tempo 505. O volume de fluido de teste medido I calculado 554 é traçado a partir do eixo 515 contra o eixo do tempo 505. A taxa de escoamento de fluido de teste 564 a partir do eixo 520 é representada em função do eixo de tempo 505. O tempo (timea a timen+t) so-

bre o qual o valor de detecção de vazamento é calculado para o teste 534 é indicado pelo espaço 574. O teste 535 inclui a pressão medida I detectada 545 sobre o eixo 51 O lida contra o eixo de tempo 505. O volume de fluido de teste medido I calculado 555 é traçado a partir do 5 eixo 515 contra o tempo 505. A taxa de escoamento de fluido de teste 565 a partir do eixo 520 é representada em função do eixo de tempo 505. O tempo (time 0 a timen+ 1) sobre o qual o valor de detecção de vazamento é calculado para o teste 535 é indicado pelo espaço 575. O teste 536 inclui a pressão medida I detectada 546 sobre o eixo de pressão 51 O li- da contra o eixo de tempo 505. O volume de fluído de teste medido I calculado 556 é traça- 1O do a partir do eixo 515 contra o eixo de tempo 505. A taxa de escoamento de fluido de teste 566 a partir do eixo 520 é traçado contra o eixo de tempo 505. O tempo (time 0 a timen+1) so- bre o qual o valor de detecção de vazamento é calculado para o teste 536, tal como indicado pelo espaço 576. Deve-se notar que os dados do teste 536 parecem ser indicativos de que o teste foi abortado.

O teste 537 inclui a pressão medida I detectada 547 sobre o eixo de pressão 510 li- da contra o eixo de tempo 505. O volume de fluido de teste medido I calculado 557 é traça- do a partir do eixo 515 contra o eixo de tempo 505. A taxa de escoamento de fluido de teste 567 a partir do eixo 520 é representada em função do eixo de tempo 505. O tempo (time 0 a tímen+1) sobre o qual o valor de detecção de vazamento é calculado para o teste 537 é indi- cado pelo espaço 577. Deve-se notar que o volume total de fluido de teste bombeado 552 e 553 nos testes 532 e 533 é praticamente o mesmo.

Sendo assim, os dados sugerem que os testes 532 e 533 são para componentes mecanicamente similares, tais como para uma série de êmbolos anulares no sistema de segurança contra estouros, tal como apresentado anteriormente.

Do mesmo modo, o volume total de fluido de teste bombeado 554, 555, 556, e 557 é pratica- mente o mesmo.

Sendo assim, os dados sugerem que os testes 534, 535, 536, e 537 são também para componentes mecanicamente similares, tais como, por exemplo, uma série de êmbolos de tubo do sistema de segurança contra estouros, tal como apresentado anterior- mente.

Evidentemente, e conforme apresentado anteriormente, os dados para estes com- ponentes testados são meramente exemplares; e os sistemas e métodos descritos no pre- sente documento são capazes de testar outros componentes do sistema de segurança con- tra estouros, bem como diferentes sistemas de pressão, tal como definido anteriormente no presente documento.

Cada uma das curvas de pressão medidas 542, 543, 544, 545, 546, e 547 mostra um decaimento exponencial geral na pressão ao longo do tempo.

Isto se reflete, em parte, em uma alteração na temperatura, conforme apresentado anteriormente.

Como afirmado, o que é importante é diferenciar entre uma diminuição normal de pressão de uma diminuição da pressão relativa a um problema tal como um vazamento potencialmente prejudicial.

Des- ta forma, os valores da pressão, tais como representados visualmente nas curvas 542, 543, 544, 545, 546, e 547 são utilizados como valores de entrada de dados a fim de calcular os valores de detecção de vazamento, tal como descrito acima.

Além disso, deve-se notar que, 5 nos testes 532 e 533, acredita-se que um fluido de teste adicional foi adicionado ao sistema de pressão 5, elevando a pressão, como as curvas de 532 e 533 indicam.

As curvas de taxa de fluxo 562 e 563 e as curvas de volume 552 e 553 também indicam isso.

Independente- mente do motivo para a adição do fluido adicional, o gráfico 600 dos valores de detecção de vazamento calculados irá ilustrar que o método e sistemas da presente invenção rapidamen- 1O te e mais facilmente permitem que o usuário do sistema da presente invenção identifique bons testes (que não vazam) a partir dos sistemas de pressão de vazamento.

O gráfico 600 dos valores de detecção de vazamento 632, 633, 634, 635, 636, e 637 que correspondem aos testes de detecção de vazamento 532, 533, 534, 535, 536, e 537 ao longo dos intervalos de tempo 572, 573, 574, 575, 576, e 577 são traçados no gráfi- co 600 da Figura 6. Os valores de detecção de vazamento são calculados de acordo com o método e utilizam o sistema tal como descrito acima.

A abscissa ou eixo de tempo horizontal 605 tem gradações maiores para cada uma das gradações menores para cada 15 segundos entre os minutos.

O eixo de valor de detecção de vazamento 610 vem a ser a ordenada ou o eixo vertical e, conforme anteriormente observado, não tem valor, com gradações maiores a cada O, 1 unidade e gradações menores que indicam 0,02 unidades.

Ao analisar o gráfico 600, pode-se observar que, não obstante os diferentes volu- mes utilizados nos testes que conduzem às curvas 552, 553, 554, 555, 556, e 557 e às pressões 542, 543, 544, 545, 546, e 547 para os respectivos testes, cada um dos valores de detecção de vazamento 632, 633, 634, 635, 636, 637 recai dentro da faixa de 0,0 a 0,08 negativo (-0,08) dentro dos primeiros 30 segundos do teste e se mantém relativamente constante ao longo dos próximos de 8,5 minutos.

Deste modo, pode-se observar que ne- nhum dos testes indica a existência de um vazamento quando comparado ao caráter dos valores de detecção de vazamento 532 e 533 da Figura 5, que refletem um defeito, tal como um vazamento.

Pode-se também observar que as modalidades do método e sistema da presente invenção funcionam com precisão apesar dos dados, por vezes, pobres e/ou in- consistentes, tais como os criados por sinais espúrios e/ou procedimentos inadequados e/ou com os operadores inexperientes da unidade de bombeamento de fluido.

Deve-se também observar que, para fins de validação, o teste 532 e o valor de de- tecção de vazamento ou a curva 632 foram selecionados como um valor de referência, co- mo tipicamente seria o caso ao se conduzir o teste em tempo real em um local de poço.

Os demais testes mostram uma boa correlação dos valores de detecção de vazamento.

Deve-se também notar que os valores de detecção de vazamento 634, 635, e 637

(tal como observado anteriormente, o teste 536 parece ter sido interrompido rapidamente) dos diferentes subcomponentes do sistema de segurança contra estouros mostram uma boa correlação com os valores de detecção de vazamento 632 e 633 dos subcomponentes de vazamento testados nos testes 532 e 533. Sendo assim, pode-se observar que os valores 5 de detecção de vazamento provêem uma resposta consistente apesar dos diferentes siste- mas de subcomponentes que são testados.

Além disso, observa-se que os valores de detecção de vazamento 431, 432, 433, 434, e 435 caem em uma faixa de aproximadamente± 0,02 após 30 segundos para os tes- tes 331, 332, 333, 334, e 335 que ocorreram nas pressões 341, 342, 343, 344, e 345 dentre cerca de 34,47 a 37,23 MPa (5.000 psi a 5.400 psi). Em comparação, observa-se que os valores de detecção de vazamento 632, 633, 634, 635, e 637 caem em uma faixa de aproximadamente O a cerca de 0,08 após 30 segun- dos para os testes 532, 533, 534, 535, e 537 que correram nas pressões 541, 542, 543, 544, 545, 547 dentre cerca de 71 ,016MPa (10.300 psi) a 79,29MPa (11.500 psi). Deve-se notar que em altas pressões, os sensores de pressão, como o sensor 20, tipicamente experimen- tam maior ruído e precisão reduzida.

Em suma, os mesmos são menos precisos e produzem uma saída menos estável.

A falta de estabilidade impacta sobre o valor de detecção de va- zamento e provavelmente contribui para uma porção da diferença nos valores entre os dois exemplos.

Sendo assim, apesar da diferença significativa no teste de pressão, cada um dos valores de detecção de vazamento recai dentro da faixa de ± O, 1, o que pode ser seleciona- do como um valor limite geral opcional para a detecção de vazamento.

Voltando às Figuras 5 e 6, deve-se notar que o sistema e método operam de modo que a determinação da existência de um mau funcionamento, tal como um vazamento, pos- sa ser feita com base nos valores de detecção de vazamento 632, 633, 634, 635, e 637 em menos de 1O minutos e, em muitos casos, em menos tempo do que isso.

No entanto, um teste de pressão normal mostra os dados de pressão traçados nas curvas 542, 543, 544, 545, e 547 da Figura 5 para os testes que continuaram a partir de um mínimo de cerca de 15 minutos a cerca de 1,5 horas.

Para testar o sistema como um todo, o operador pode con- sumir, seguindo os procedimentos da técnica anterior, pelo menos 4,25 horas.

Em outras palavras, os sistemas e métodos de detecção e de vazamento da presente invenção aqui descritos produzem uma economia significativa de tempo e, por sua vez, de dinheiro.

Exemplo 3 A utilização das modalidades dos métodos e sistemas descritos no presente docu- mento não se limita aos sistemas de pressão que operam a pressões de vários milhares de libras por polegada quadrada.

Com efeito, os métodos e sistemas apresentados podem ser usados, como se observou, para os sistemas de pressão que operam a pressões de uma ordem de grandeza menor do que nos exemplos anteriores, incluindo, mas não limitados aos, testes de baixa pressão para os sistemas apresentados acima, tais como as tubulações de fluido de baixa pressão, um equipamento de laboratório, ou coisa do gênero.

Uma vantagem adicional das modalidades dos métodos e sistemas apresentados é que as mesmas têm a capacidade de medir e validar testes de pressão e detectar vazamen- 5 tos nos sistemas de pressão que são submetidos a um primeiro teste de pressão a uma primeira pressão e, subsequentemente, submetidos a um segundo teste de pressão a uma segunda pressão.

A segunda pressão opcionalmente é significativamente diferente da pri- meira pressão e, opcionalmente, a segunda pressão é de uma ordem de magnitude maior ou menor que a da primeira pressão.

Uma desvantagem da técnica anterior é que a resolu- 1O ção dos dados e dos métodos de apresentação dos dados torna a validação de dados de teste muito divergentes bastante difícil e, em alguns casos, impossível.

Por exemplo, um registrador analógico circular utilizado nos métodos da técnica anterior tem tipicamente uma escala de O a 103,42MPa (15.000 psi), com gradações maiores de 6,89MPa (1.000 psi) e gradações menores de 1, 72MPa (250 psi). Tal escala pode ser apropriada para os testes de alta pressão de vários milhares de libras por polegada quadrada, mas a resolução é inacei- tável com os testes de baixa pressão de algumas centenas de libras por polegada quadrada.

Voltando ao Exemplo 3, ilustrado nos gráficos 300 e 1000 das Figuras 9 e 1O.

Mais especificamente, a Figura 9 mostra os mesmos dados de testes de vários subcomponentes diferentes do sistema de segurança contra estouros demonstrado na Figura 3. Ou seja, as Figuras 3 e 9 têm o mesmo gráfico com os mesmos dados, mas a Figura 3 provê números de elementos e a apresentação de um teste de alta pressão dos componentes, enquanto que a Figura 9 provê números de elementos e a apresentação de uma série de testes de baixa pressão que precederam cada um dos testes de alta pressão.

Para maior clareza e a fim de evitar confusão, as Figuras 3 e 9 repetem apenas al- guns elementos comuns, em vez de todos os elementos comuns em cada gráfico.

Em ter- mos mais específicos, a abscissa ou eixo horizontal é o eixo de tempo 305. O eixo de tempo tem unidades maiores de tempo de hora em hora, com as gradações menores para incre- mentos de 15 minutos.

A ordenada ou eixo vertical à esquerda é o eixo de pressão 310, que mostra a pressão do sistema de pressão 5 (Figura 1) conforme medida pelo sensor de pres- são 20. O eixo vertical à esquerda mostra gradações maiores para cada 6,89MPa (1.000 libras por polegada quadrada (psi)), com gradações menores entre as gradações maiores marcando incrementos de 1,38MPa (200 psi). O eixo de taxa de fluxo 320 reflete a taxa na qual o fluido de teste é bombeado pela unidade de bombeamento de fluido 1O, conforme medido pelo sensor de fluxo 30 e/ou conforme calculado pelo programa operacional, tal co- mo indicado acima.

O eixo de taxa de fluxo 320 tem gradações maiores para cada 79,49 litros por minuto (0,5 barris por minuto ou 21 galões por minuto), com as gradações menores intermediárias marcando cada 15,9 litros por minuto (0, 1 bbl/min). O eixo de volume de flui-

do de teste 315 indica o volume total de fluido de teste bombeado pela unidade de bombe- amento de fluido 1O, conforme medido pelo sensor de fluxo 30 e/ou conforme calculado pelo programa operacional, tal como indicado acima, e tem gradações ou unidades maiores para cada barril, e gradações ou unidades menores para cada 31,8 litros (0,2 barris) de volume 5 total de fluido de teste bombeado.

A Figura 9 mostra graficamente cinco testes de detecção de vazamento de baixa pressão separados 931, 932, 933, 934, e 935 no gráfico 300. Cada um dos testes de baixa pressão 931, 932, 933, 934, e 935 precede no tempo os testes de alta pressão 331, 332, 333, 334, e 335, respectivamente, que foram apresentados em relação ao Exemplo 1 e à Figura 3. Voltando à Figura 9, cada um dos testes de baixa pressão 931, 932, 933, 934 e 935 mostra a pressão medida I detectada 941, 942, 943, 944 e 945, respectivamente, lida contra a pressão 305 O volume de fluido de teste medido I calculado 951 é traçado usando o eixo de volume 315 contra o eixo de tempo 305. A taxa de escoamento de fluido de teste 961 é representada utilizando o eixo 320 contra ou usando o tempo 305. O tempo (time 0 a timen+t) sobre o qual o valor de detecção de vazamento é calculado é indicado pelos espaços 971, 972, 973, 97 4 e 975, respectivamente .. Deve-se notar que o volume total de fluido de teste bombeado 951, 952, 953, 954, e 955 para cada teste de baixa pressão é efetivamente o mesmo.

Ou seja, os dados sugerem que os testes de baixa pressão 931, 932, 933, 934, e 935 são para componentes mecani- camente similares, tal como apresentado acima no Exemplo 1. Tal como apresentado no Exemplo 1, cada uma das curvas de pressão medidos 341, 342, 343, 344, e 345 da Figura 3 indica uma diminuição geral exponencial da pressão à medida que o tempo passa.

Além disso, e conforme notado, esta vem a ser uma dificuldade em distinguir entre uma diminuição normal e uma diminuição prejudicial da pressão a partir de um vazamento potencialmente prejudicial.

No exemplo dos testes de baixa pressão, deve-se notar que a resolução, particu- larmente da pressão 941, 942, 943, 94, e 945 em relação ao eixo de pressão 31 O na Figura 9 é relativamente fraca em comparação com a resolução das curvas de pressão 341, 342, 343, 344, e 345 da Figura 3, quando observadas em uma escala comum do eixo de pressão 31 O.

Ou seja, a resolução da pressão 941, por exemplo, parece ser relativamente constante em cerca de 1,72 MPa (250 psi), o que é um grande contraste em relação à resolução para a curva de alta pressão 341 da Figura 3, o que reflete uma alteração na pressão de cerca de 1,72 MPa (250 psi). Os métodos e sistemas da presente invenção podem, opcionalmente, exibir um eixo de pressão 310 (bem como outros dados de eixo) com uma faixa de dados selecionada e/ou pré-selecionada por parte do usuário e, portanto, proporcionam uma me- lhor resolução para uma faixa específica de dados para um determinado teste.

No entanto,

uma escala pode ser adequada para um determinado conjunto de dados, mas raramente essa mesma escala poderá oferecer uma resolução suficiente para um outro conjunto de dados, particularmente com os métodos analógicos da técnica anterior, que têm faixas de dados fixas para as quais os dados são traçados. 5 O mesmo método e sistemas apresentados acima no Exemplo 1 ou em outros lo- cais podem ser aplicados aos testes de baixa pressão.

Ou seja, um valor de detecção de vazamento é calculado para cada teste de baixa pressão, tal como o é para um teste de alta pressão e, opcionalmente, mostrado graficamente assim como os valores de detecção de vazamento 431, 432, 433, 434, e 435 foram indicados na Figura 4. Uma outra aplicação e benefício dos métodos e sistemas apresentados se concen- tra no cenário particular no qual um teste de pressão baixa precede um teste de alta pres- são.

A capacidade de detectar um vazamento durante o teste de baixa pressão, algo não possível devido à resolução e à capacidade dos métodos da técnica anterior, permite a um usuário da presente invenção tomar medidas corretivas no sentido de investigar e/ou inter- romper um vazamento seguindo um teste de baixa pressão e antes de continuar para a fase de teste de alta pressão.

Tomando uma ação preventiva ou de reparação na fase de teste de baixa pressão, é possível reduzir o risco de o equipamento poder falhar catastroficamen- te sob pressões elevadas; reduzir o risco ao pessoal que, de outro modo, poderia estar na área do equipamento ou dos sistemas de pressão, durante cuja ocasião os sistemas de pressão podem falhar enquanto se submetem a um teste de alta pressão; reduzir o risco ao ambiente, caso os sistemas de pressão, de outra forma, possam falhar enquanto se subme- tem a um teste de alta pressão, e reduzir o tempo para detectar um vazamento, uma vez que um vazamento pode potencialmente ser descoberto na fase de baixa pressão, antes de submeter tempo e dinheiro na realização de um teste de alta pressão.

A uma ou mais presentes invenções, em várias modalidades, inclui componentes, métodos, processos, sistemas e/ou aparelho, tal como substancialmente representado e descrito no presente documento, incluindo modalidades diferentes, subcombinações, e sub- conjuntos das mesmas.

As pessoas versadas na técnica irão entender como fazer e usar a presente invenção após o entendimento da presente invenção.

Embora os exemplos apresentem os dados de um sistema de segurança contra es- touros em uma plataforma de perfuração, deve-se entender que modalidades do sistema e método da presente invenção de detecção de vazamentos funcionam igualmente bem em sistemas de pressão e em sistemas de fluidos de outros tipos, tal como demonstrado e a- presentado acima.

Sendo assim, os exemplos providos são exemplos não limitantes.

A presente invenção, em várias modalidades, inclui a provisão de dispositivos e processos na ausência de itens não ilustrados e/ou descritos no presente documento ou nas diversas modalidades da presente invenção, inclusive na ausência de tais artigos, conforme já podem ter sido usados em dispositivos ou processos anteriores, por exemplo, a fim de melhorar o desempenho, obter facilidade e/ou reduzir o custo de implementação.

A apresentação da invenção acima foi feita para fins de ilustração e descrição.

O que aqui é apresentado não se destina a limitar a invenção à forma ou formas representa- S das no presente documento.

Na descrição detalhada, por exemplo, várias características da presente invenção são agrupadas em uma ou mais modalidades com o propósito de simpli- ficar a presente invenção.

Este método de apresentação não deve ser interpretado como o reflexo de uma intenção, uma vez que a invenção reivindicada requer mais recursos do que são expressamente apresentados em cada reivindicação.

Pelo contrário, tal como as reivin- 1O dicações a seguir refletem, os aspectos inventivas se baseiam em menos de que todos os recursos de uma única modalidade apresentada acima.

Deste modo, as reivindicações que se seguem são incorporadas à presente Descrição Detalhada, com cada uma das reivindi- cações representando, por si só, uma modalidade preferida separada da presente invenção.

Além disso, embora a descrição da presente invenção tenha incluído a descrição de uma ou mais modalidades e certas variações e modificações, outras variações e modifica- ções se encontram dentro do âmbito da presente invenção, por exemplo, uma vez que po- dem estar dentro da habilidade e conhecimento das pessoas versadas na técnica, após o entendimento da presente invenção.

É intenção se obter os direitos que incluem as modali- dades alternativas na medida do permitido, inclusive as estruturas, funções, faixas ou etapas alternativas, intercambiáveis e/ou equivalentes àquelas reivindicadas, quer sejam ou não tais estruturas, funções, faixas ou etapas alternativas, intercambiáveis e/ou equivalentes conforme aqui apresentadas, sem a intenção de se dedicar publicamente à qualquer matéria patenteável.

Claims (24)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de detecção de vazamento, CARACTERIZADO pelo fato de compreen- der: - um dispositivo de computação para executar um programa de detecção de vaza- 5 menta e armazenar dados como uma função do tempo; e - um sensor de pressão acoplado a um sistema de pressão e ao dispositivo de computação, sendo o sensor de pressão para: detectar a primeira pressão no sistema de pressão em um tempo time 0 , e uma pressão de teste no sistema de pressão nos tempos timen e time(n+tJ. a pressão de teste in- 1O dicando um valor de pressão do sistema de pressão após um volume selecionado do fluido de teste ser aplicado ao sistema de pressão; e transmitir um sinal indicativo da primeira pressão e da pressão de teste em ca- da um dos tempos timen e time(n+tJ para o dispositivo de computação; onde o programa de detecção de vazamento calcula um valor de detecção de va- zamento; e onde o valor de detecção de vazamento é uma função de uma variância da pressão de teste no tempo timet, da pressão de teste no tempo time 2 , até a pressão de teste no tem- po timen e a pressão de teste no tempo time(n+tJ·

2. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro volume é zero.

3. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita pressão de teste diminui ao longo de um interva- lo de tempo de timen para um tempo time(n+tJ·

4. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido de teste é fornecido a uma primeira temperatu- ra na primeira pressão, e em que o fluido de teste diminui com a temperatura causando di- minuição na pressão de teste.

5. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido de teste é essencialmente incompressível.

6. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o valor de detecção de vazamento é determinado utili- zando-se tanto a fórmula: Valor de Detecção de Vazamento::: [1 -(Pressão time 1.1 Pressão time 2)] quanto a fórmula: Valor de Detecção de Vazamento::: [1-(Pressão time 1./ Pressão time 2)] x 100.

7. Sistema de detecção de vazamento para a detecção de um vazamento em um sistema de fluido, tendo um volume que mantém um fluido a uma pressão, o sistema de de-

tecção de vazamento sendo CARACTERIZADO por compreender: - um sensor de pressão para detectar a pressão do fluido no volume e para fornecer sinais indicativos da pressão ao longo do tempo, incluindo o tempo time 1 posterior ao tempo timeo; - um dispositivo de computação acoplado ao sensor de pressão, sendo o dispositivo de computação para: receber os sinais indicativos da pressão no volume, armazenar os dados indicativos da pressão no tempo time 0 e da pressão no tempo time1; - calcular um valor de detecção de vazamento compreendendo uma razão da pres- são no tempo timeo e da pressão no tempo time1; e - enviar o valor de detecção de vazamento para uma tela de exibição gráfica.

8. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a pressão diminui do dito tempo time 0 para o dito tempo time1.

9. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido de teste é fornecido a uma primeira temperatu- ra na primeira pressão, e em que o fluido diminui com a temperatura causando diminuição na pressão do fluido.

1O. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido é essencialmente incompressível.

11. Método de detecção de um vazamento em um sistema de pressão CARACTERIZADO por compreender as etapas de: - detectar, através do sensor de pressão, uma primeira pressão de um fluido em um sistema de pressão em um tempo time 0; - gerar e transmitir, através do sensor de pressão, um sinal indicativo da primeira pressão para o dispositivo de computação acoplado ao sensor de pressão; - detectar, através do sensor de pressão, uma segunda pressão do fluido em um tempo time1; - gerar e transmitir, através do sensor de pressão, um sinal indicativo da segunda pressão para o dispositivo de computação; - armazenar, em uma memória do dispositivo de computação, dados indicativos da pressão no tempo time 0 e no tempo time1; - calcular, através de dispositivo de computação, um valor de detecção de vaza- menta compreendendo uma razão de pressão no tempo time 0 e uma segunda pressão no tempo time1; e - enviar um valor de detecção de vazamento para uma tela de exibição gráfica para exibir o valor de detecção de vazamento como uma função do tempo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira pressão no tempo time 0 diminui para uma segunda pressão no tempo time 1.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que 5 o fluido é fornecido a uma primeira temperatura na primeira pressão, e em que o fluido dimi- nui com a temperatura causando diminuição na pressão do fluido.

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido é compressível.

15. Sistema de detecção de vazamento, CARACTERIZADO por compreender: -um sensor de pressão acoplado ao sistema de pressão tendo um volume, sendo o sensor de pressão para: detectar uma primeira pressão de um fluido de teste no volume em um tempo timea, e para detectar uma segunda pressão do fluido de teste no volume em um tempo ti- me1; e transmitir sinais indicativos das primeira e segunda pressões para o dispositivo de computação; e - um dispositivo de computação para: armazenar uma indicação de desempenho do sistema de pressão sem vaza- menta; receber sinais de volume de uma bomba indicando uma quantidade total de flu- ido de teste fornecido no sistema de pressão no tempo time 0 e no tempo time 1; receber os sinais do sensor de pressão no tempo time 0 e no tempo time1; armazenar sinais de volume e sinais de pressão como dados de teste; e gerar sinais de saída baseado nos dados de teste como uma função do tempo, os sinais de saída indicativos de um valor de detecção de vazamento que indica a diferença da primeira pressão e da segunda pressão.

16. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO por compreender ainda uma tela de exibição gráfica acoplada ao dispo- sitivo de computação, sendo a tela de exibição gráfica para exibir um dos sinais de volume e sinais de pressão no tempo timeo e time1, próximos a indicação de desempenho, para mos- trar a presença de um vazamento.

17. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO por compreender ainda uma tela de exibição gráfica acoplada ao dispo- sitivo de computação, sendo a tela de exibição gráfica para exibir o valor de detecção de vazamento como uma função do tempo.

18. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido de teste é essencialmente incompressível.

19. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de computação: calcula uma variância que é a razão da primeira pressão dividida pela segunda pressão; e subtrai a razão de 1 para criar um resultado que é o valor de detecção de vaza- mento.

20. Sistema de detecção de vazamento para a detecção de um vazamento em um sistema de fluido tendo um volume que mantém o fluido a uma pressão, o sistema de detec- ção de vazamento CARACTERIZADO por compreender: 1O - um sensor de pressão associado ao volume do sistema de pressão para detectar a pressão do dito fluido no volume e fornecer sinais indicativos da pressão ao longo do tem- po, incluindo os tempos time 0 e time1; - um dispositivo de computação acoplado ao sensor de pressão, o dispositivo de computação para: receber sinais indicativos da pressão no volume, armazenar dados refletivos da pressão em time 0 e da pressão em time 1, calcular um valor de detecção de vazamento compreendendo uma razão da pres- são em time 0 e da pressão em time 1subtraído de uma unidade; e enviar o valor de detecção de vazamento para uma tela de exibição gráfica, para exibir o valor de detecção como uma função do tempo.

21. Sistema de detecção de vazamento, CARACTERIZADO por compreender: um dispositivo de computação para executar um programa de detecção de vaza- mento e armazenar dados como uma função do tempo; e um sensor de pressão acoplado ao sistema de pressão e ao dispositivo de compu- tação, sendo o sensor de pressão para: detectar uma primeira pressão no tempo time 0, e uma pressão de teste do sis- tema de pressão nos tempos timen e timern+1J· a pressão de teste indicando um valor de pressão do sistema de pressão após um volume selecionado do fluido de teste ser aplicado ao sistema de pressão; e transmitir um sinal indicativo da primeira pressão e da pressão de teste em cada tempo timen e timern+tJ para o dispositivo de computação; onde o programa de detecção de vazamento calcula um valor de detecção de va- zamento; onde o valor de detecção de vazamento é uma função de uma variância da pressão de teste no tempo timen e da pressão de teste no tempo tímern+1J·

22. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO por compreender ainda uma saída gráfica acoplada ao dispositivo de computação, sendo a saída gráfica para exibir o valor de detecção de vazamento como uma função do tempo.

23. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a pressão de teste no tempo time 1 é maior que a pri- meira pressão no tempo time 0.

24. Sistema de detecção de vazamento, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que o valor de detecção de pressão é determinado usando tanto a fórmula: Valor de Detecção de Vazamento =[1-(Pressão time 1/Pressão time2 )] 1O quanto a fórmula: Valor de Detecção de Vazamento =[1-(Pressão time 1/Pressão time 2)]x1 00.