BR112012022884B1

BR112012022884B1 - sensor de pressão recuperável para instalação em uma abertura através de um cano ou parede de câmara para medição in situ de pressão em um fluído de processo no cano/câmara e método para recuperação de um sensor de pressão recuperável

Info

Publication number: BR112012022884B1
Application number: BR112012022884A
Authority: BR
Inventors: Erik Seeberg Bjorn; Martin Vagle Paal
Original assignee: Presens As
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2020-04-07
Also published as: CN102822652B; EP2547996A1; BR112012022884A2; KR101844612B1; CN102822652A; KR20120135409A; EP2547996B1; US9046435B2; WO2011115502A1; US20130047737A1

Abstract

sensor de pressão recuperável para instalação em uma abertura através de um cano ou parede de câmara para medição in situ de pressão em um fluido de processo no cano/câmara e método para recuperação de um sensor de pressão recuperável a presente invenção refere-se a um sensor de pressão recuperável para medição in situ de pressão de um fluido de processo em um cano/câmara e a um método para recuperação do sensor de pressão. o sensor de pressão compreende uma disposição de transferência de pressão (2) que inclui um dispositivo de conexão vedante em uma abertura em uma parede do cano/câmara, uma cavidade (7) que contém um fluido de transferência de pressão, um primeiro diafragma de separação (5) para separar entre o fluido de processo (3) e o fluido de transferência de pressão e um segundo diafragma de separação (8a) que define uma fronteira externa da cavidade (7) que contém o fluido de transferência de pressão. o sensor de pressão inclui adicionalmente uma parte de sensor externo que possui um elemento sensor de pressão (4), uma segunda cavidade (10) que contém um fluido de transferência de pressão em comunicação sob pressão com o elemento sensor de pressão (4), um terceiro diafragma de separação (8b) que delimita a segunda cavidade, em que o terceiro diafragma de separação (8b) é configurado para comunicação sob pressão com o segundo diafragma de separação (8a) para transferir pressão entre o fluido de transferência de pressão na cavidade (7) e o fluido de transferência de pressão na segunda cavidade (10).

Description

SENSOR DE PRESSÃO RECUPERÁVEL PARA INSTALAÇÃO EM UMA ABERTURA ATRAVÉS DE UM CANO OU PAREDE DE CÂMARA PARA MEDIÇÃO IN SITU DE PRESSÃO EM UM FLUIDO DE PROCESSO NO CANO/CÂMARA E MÉTODO PARA RECUPERAÇÃO DE UM SENSOR DE PRESSÃO RECUPERÁVEL

Campo da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a um sensor de pressão recuperável, bem como a métodos de recuperação do sensor. Particularmente, a presente invenção refere-se a uma disposição de transferência de pressão para uso em um sensor recuperável.

Antecedentes da Invenção [0002] Sensores recuperáveis são sensores que podem ser substituídos enquanto fluidos de processo estão presentes na área em que a pressão deve ser medida. Esses sensores de pressão são fixados na parede do cano, por exemplo, por meio de um flanco ou orifício. É conhecido o uso de mecanismos de válvula para bloquear o fluxo, para permitir a substituição do sensor de pressão. Na prática, o uso de válvulas comprovou ser difícil, pois elas são mantidas em uma posição aberta e sujeitas a falhas pelo fluido de processo. É, portanto, um grande risco que a válvula não seja operativa quando for finalmente necessária para substituição de um sensor de pressão, tal como após cerca de dez a quinze anos. Além disso, quando as válvulas são utilizadas, é difícil evitar a descarga de fluido de processo para o ambiente.

[0003] É, portanto, necessário um sensor de pressão que possua estrutura confiável, que possibilite substituir sensores de pressão em ambientes de pressão excessiva de forma simples, sem tornar os sensores de pressão inoperantes e sem a necessidade de abrir a parede do cano ou suspender a produção/processo. Ao mesmo tempo, o sensor de pressão necessita atender a necessidades estritas de segurança.

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Descrição da Invenção [0004] A presente invenção fornece uma solução para os problemas acima.

[0005] A presente invenção refere-se a um projeto que permite a substituição de sensores de pressão em cenários de pressão excessiva, tal como em aplicações petrolíferas submarinas, instalações de processamento etc.

[0006] A presente invenção envolve o uso de uma disposição de transferência de pressão (almofada de pressão) 2 como mecanismo de transferência entre o elemento de sensor de pressão 4 e o fluido de processo 3 no qual a pressão deve ser medida. A disposição de transferência de pressão é fixada em uma abertura em uma parede do cano/câmara e permanece no lugar quando a parte de sensor é removida. A disposição de transferência de pressão 2 é soldada hermeticamente ao cano 1 ou fixada por meio de um flanco ou de outra forma, a fim de garantir encaixe vedante contra a parede do cano e o fluido de processo no interior do cano. A almofada de pressão 2 possui um diafragma de separação em cada extremidade. Os diafragmas podem ser iguais ou diferentes. Cada diafragma de separação possui um assento de diafragma associado. Os orifícios de assento nos dois assentos de diafragma são pequenos e suficientemente poucos para que os diafragmas correspondentes aplainem-se sobre os seus assentos correspondentes e sejam então capazes de sustentar toda a pressão do fluido de processo 3 e pressão ambiente, respectivamente, quando a estrutura de sensor externo for removida. A estrutura de sensor de pressão inclui dois diafragmas 8 em posições adjacentes entre si, que servem de mecanismo de transferência para a pressão do óleo de transmissão 7 e no volume 4 no qual está posicionado o elemento de pressão. Especialmente em ambientes de pressão submarina excessiva, as necessidades de segurança e projeto confiável são altas. A presente invenção pode ser equipada com barreiras

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3/18 duplas, por exemplo, utilizando diafragmas adicionais na almofada de pressão.

[0007] Em um aspecto, a presente invenção fornece um sensor de pressão recuperável para instalação em uma abertura através de um cano ou parede de câmara para medição in situ da pressão de um fluido de processo no cano/câmara. O sensor de pressão inclui uma almofada de pressão/disposição de transferência de pressão que compreende: um dispositivo para fixação vedante em uma abertura em uma parede do cano/câmara, uma cavidade que contém um fluido de transferência de pressão, um primeiro diafragma de separação para separar entre o fluido de processo e o fluido de transferência de pressão e um segundo diafragma de separação que define uma fronteira externa da cavidade que contém o fluido de transferência de pressão. O sensor de pressão inclui adicionalmente uma parte de sensor externo que possui um elemento sensor de pressão, uma segunda cavidade que contém um fluido de transferência de pressão em comunicação sob pressão com o elemento sensor de pressão e um terceiro diafragma de separação que delimita a segunda cavidade, em que o terceiro diafragma de separação é configurado para comunicação sob pressão com o segundo diafragma de separação para transferir pressão entre o fluido de transferência de pressão na cavidade e o fluido de transferência de pressão na segunda cavidade e um terceiro volume que circunda os segundo e terceiro diafragmas de separação quando os segundo e terceiro diafragmas de separação estiverem em comunicação sob pressão.

[0008] A pressão no terceiro volume é ajustável. O terceiro volume pode ser adaptado para injeção de fluido. A pressão no terceiro volume é ajustável, de tal forma que o sensor possa ser recuperado de forma segura e controlada.

[0009] Em uma realização, a disposição de transferência de pressão pode incluir adicionalmente uma primeira superfície de contato para o

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4/18 primeiro diafragma de separação, em que a primeira superfície de contato possui uma abertura para a cavidade. O segundo diafragma de separação também possui uma segunda superfície de contato, em que a segunda superfície de contato possui uma abertura para a cavidade. Uma seção externa do segundo diafragma de separação pode ser fixada à segunda superfície de contato por meio de fixadores, de tal forma que a seção externa atinja e mantenha contato com uma seção correspondente da segunda superfície de contato.

[0010] Em uma realização, o sensor de pressão inclui uma terceira superfície de contato para o terceiro diafragma de separação, em que a terceira superfície de contato possui uma abertura para a segunda cavidade. Uma segunda seção externa do terceiro diafragma de separação pode ser fixada à terceira superfície de contato por meio de fixadores, de tal forma que a segunda seção externa atinja e mantenha contato com uma seção externa correspondente da terceira superfície de contato. O sensor de pressão pode incluir uma força de orientação que pressiona os segundo e terceiro diafragmas de separação juntos, de tal forma que a transferência de pressão possa ter lugar entre os segundo e terceiro diafragmas de separação. Em uma realização adicional, o sensor de pressão pode também incluir um quarto volume em associação com a primeira cavidade, em que o quarto volume é configurado para receber o fluido de transferência de pressão da primeira cavidade. O sensor de pressão pode ser adaptado para medir o diferencial de pressão ou, alternativamente, ser adaptado para medir a pressão absoluta.

[0011] Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um método para recuperação de um sensor de pressão recuperável conforme definido acima, em que o método compreende: aumento da pressão no terceiro volume até que a mencionada pressão seja mais alta que a pressão do fluido de processo, retirada da segunda parte de sensor de pressão de forma controlada até que os segundo e terceiro diafragmas de separação não estejam

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5/18 mais em comunicação sob pressão, redução da pressão no terceiro volume para uma pressão menor ou igual à pressão do processo, e retirada da parte de sensor de pressão externo.

[0012] Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um método para recuperação de um sensor de pressão recuperável conforme definido acima, em que o sensor de pressão recuperável inclui adicionalmente um quarto volume em associação com a primeira cavidade e o método compreende a redução da pressão na primeira cavidade até que os segundo e terceiro diafragmas de separação não estejam mais em comunicação sob pressão, por meio do recebimento de fluido no quarto volume a partir da primeira cavidade e retirada da parte de sensor de pressão externo.

[0013] Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um sensor de pressão recuperável para instalação em uma abertura através de um cano ou parede de câmara para medição in situ de pressão de um fluido de processo no cano/câmara. O sensor de pressão inclui: uma disposição de transferência de pressão que compreende um dispositivo de fixação vedante em uma abertura em uma parede do cano/câmara, uma cavidade que contém um fluido de transferência de pressão, um primeiro diafragma de separação para separar entre o fluido de processo e o fluido de transferência de processo e um segundo diafragma de separação que define uma fronteira externa da cavidade que contém o fluido de transferência de pressão; uma parte de sensor externo que possui um elemento de verificação de pressão, uma segunda cavidade que contém um fluido de transferência de pressão em comunicação sob pressão com o elemento de verificação de pressão, um terceiro diafragma de separação que delimita a segunda cavidade, em que o terceiro diafragma de separação é configurado para comunicação sob pressão com o segundo diafragma de separação para transferência de pressão entre o fluido de transferência de pressão na cavidade e o fluido de transferência

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6/18 de pressão na segunda cavidade e um volume adicional em associação com a primeira cavidade, em que o volume adicional é configurado para receber o fluido de transferência de pressão da primeira cavidade.

[0014] Em uma realização, o sensor de pressão pode incluir uma primeira superfície de contato para o primeiro diafragma de separação, em que a primeira superfície de contato possui uma abertura para a cavidade. O sensor de pressão pode incluir adicionalmente uma segunda superfície de contato para o segundo diafragma de separação, em que a segunda superfície de contato possui uma abertura para a cavidade. Além disso, uma seção externa do segundo diafragma de separação pode ser fixada à segunda superfície de contato por meio de fixadores, de tal forma que a seção externa atinja e fique em contato com uma seção correspondente da segunda superfície de contato. O sensor de pressão pode incluir adicionalmente uma terceira superfície de contato para o terceiro diafragma de separação, em que a terceira superfície de contato possui uma abertura para a segunda cavidade. Uma segunda seção externa do terceiro diafragma de separação pode ser fixada à terceira superfície de contato por meio de fixadores, de tal forma que a segunda seção externa atinja e entre em contato com uma superfície externa correspondente da terceira superfície de contato. O sensor de pressão pode ser adicionalmente equipado com uma força de orientação que pressiona os segundo e terceiro diafragmas de separação entre si, de tal forma que a transferência de pressão possa ter lugar entre os segundo e terceiro diafragmas de separação. O sensor de pressão pode ser adaptado para medir pressão diferencial ou pressão absoluta.

[0015] Em um aspecto adicional, a presente invenção fornece um método para recuperação de um sensor de pressão recuperável conforme definido acima, em que o método compreende a redução da pressão na primeira cavidade até que os segundo e terceiro diafragmas de separação não estejam mais em comunicação sob pressão, em que a

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7/18 pressão é reduzida por meio do recebimento de fluido no volume adicional da primeira cavidade, e impulso para fora da parte de sensor de pressão externo.

Breve Descrição dos Desenhos [0016] Realizações da presente invenção serão explicadas com mais detalhes a seguir com referência às figuras anexas, nas quais:

- a Fig. 1 exibe uma seção longitudinal de uma estrutura de sensor de pressão recuperável de acordo com uma realização da presente invenção;

- a Fig. 2 exibe uma seção cruzada de uma parte inferior da estrutura de sensor da Fig. 1, em que a parte inferior da estrutura de sensor é constituída por uma disposição de transferência de pressão frontal para uma pressão que deve ser medida de acordo com uma realização da presente invenção;

- a Fig. 3 exibe a estrutura de sensor de pressão da Fig. 1, em que a Fig. 3a é uma seção ampliada da área na qual uma parte externa da estrutura de sensor encontra-se em contato de transferência de pressão com a almofada de pressão, em que a Fig. 3b exibe uma seção ampliada adicional que exibe os dois diafragmas de separação que fornecem o contato de transferência de pressão, de acordo com uma realização da presente invenção;

- a Fig. 4 exibe uma seção longitudinal de uma estrutura de sensor de pressão recuperável de acordo com uma realização adicional da presente invenção;

- a Fig. 5 exibe uma seção longitudinal de uma estrutura de sensor de pressão recuperável de acordo com ainda outra realização da presente invenção; e

- a Fig. 6 exibe uma seção longitudinal de uma estrutura de sensor de pressão recuperável de acordo com ainda outra realização da presente invenção.

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Descrição de Realizações da Invenção [0017] Serão agora descritas realizações da presente invenção. Elementos correspondentes ou similares são indicados com os mesmos algarismos de referência ao longo de todas as figuras.

[0018] A Fig. 1 exibe uma seção longitudinal de um sensor de pressão recuperável posicionado em um orifício em uma parede de cano 1 para medição in situ da pressão de um fluido de processo no cano. O sensor de pressão pode também ser posicionado em uma abertura em uma parede de câmara para medir a pressão de um fluido de pressão em uma câmara. O elemento de sensor de pressão é posicionado em uma distância da área de medição e disposto sobre o lado externo da parede de cano. A transferência de pressão é realizada por meio de diafragmas de separação e o fluido de transferência de pressão é fornecido atrás e entre os diafragmas de separação e em comunicação sob pressão com o fluido de processo no cano.

[0019] A estrutura de sensor de pressão da Fig. 1 é composta de uma parte de sensor de pressão externo em que o elemento de sensor 4 é posicionado e uma parte de transferência de pressão mais baixa (almofada de pressão) 2 posicionada de forma a ser frontal ao fluido de processo a ser medido. A parte de sensor de pressão e a parte de transferência de pressão 2 são posicionadas em relacionamento de união próxima de tal forma que a transferência de pressão possa ser realizada por meio de diafragmas de separação e fluido de transferência de pressão. A parte de transferência de pressão 2 é fixada de forma vedante à parede de cano e permanece no lugar quando a parte de sensor é removida. A parte de transferência de pressão 2 pode ser soldada hermeticamente ao cano 1 ou fixada por meio de um flanco ou de outra forma, a fim de garantir um encaixe vedante contra a parede de cano e o fluido de processo no interior do cano.

[0020] A parte de transferência de pressão (almofada de

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9/18 pressão) 2 possui um diafragma de separação em cada extremidade. Os diafragmas podem ser iguais ou diferentes. Cada diafragma de separação possui um assento de diafragma associado. Os orifícios de assento nos dois assentos de diafragma são pequenos e suficientemente poucos para os diafragmas correspondentes para aplainar os seus assentos correspondentes e ser capazes em seguida de sustentar toda a pressão do fluido de processo 3 e pressão ambiente. Tipicamente, os orifícios/aberturas do assento de diafragma são da mesma ordem de magnitude da espessura dos diafragmas de separação. A espessura típica dos diafragmas de separação é de 0,05 mm e o diâmetro típico das aberturas/orifícios é de 0,25 mm. A parte de transferência de pressão é exposta à pressão ambiente quando a parte de sensor de pressão é removida.

[0021] A estrutura de sensor de pressão com a parte de transferência de pressão fornece uma barreira hermética quando no lugar no cano. A fixação da parte de sensor de pressão externo e da parte de transferência de pressão interna, bem como procedimentos de substituição, será explicada abaixo.

[0022] A Fig. 2 exibe uma seção cruzada da parte inferior da parte de sensor de pressão externo da Fig. 1 que se comunica com o fluido no cano no qual a pressão deve ser medida, bem como a área na qual a parte de sensor de pressão externo e a parte de transferência de pressão interna entram em contato entre si.

[0023] A parte de transferência de pressão interna ou almofada de pressão é compreendida, conforme observado por meio do componente mais interno frontal ao fluido de processo para a área de contato, de um diafragma 5 com uma superfície de contato/assento de diafragma subjacente 11 para o diafragma, um cano/orifício hidráulico 7, uma superfície de contato 12a para um segundo diafragma 8a e o segundo diafragma 8a. O diafragma 5 fornece barreira contra o fluido de processo e constitui um chamado

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10/18 “diafragma de processo” que separa o ambiente de transferência de pressão interno do sensor de processo do ambiente de processo externo. No seu lado interno, o diafragma de processo 5 possui uma primeira superfície de contato côncava contra a qual pode atingir e que evita o rompimento do diafragma de processo caso a pressão do fluido de processo torne-se excessiva. Na primeira superfície de contato côncava 11, existe uma abertura para o cano hidráulico 7. O cano hidráulico 7 conduz para uma segunda abertura em uma segunda superfície de contato côncava 12a para o segundo diafragma 8a. O segundo diafragma de separação 8a é exposto à pressão ambiente quando a parte de sensor de pressão externo é removida. O diafragma de processo 5 e o segundo diafragma 8a na superfície de contato com o elemento de sensor externo, em conjunto com as primeira e segunda superfícies de contato e o cano hidráulico 7, definem uma primeira cavidade que contém um fluido de transferência de pressão. O fluido de transferência de pressão pode ser um líquido hidráulico, tal como óleo hidráulico.

[0024] Em seguida, a parte de sensor de pressão externo é compreendida de um terceiro diafragma 8b, uma terceira superfície de contato côncava/assento de diafragma 12b para o terceiro diafragma, um segundo cano/orifício hidráulico 10 no terceiro diafragma, em que o cano leva para o conjunto de sensor de pressão na cavidade 4. O terceiro diafragma 8b na superfície de contato com a parte de transferência de pressão interna, em conjunto com a terceira superfície de contato 12b, o cano 7 e uma fronteira externa do conjunto de sensor de pressão formam uma segunda cavidade que contém um fluido de transferência de pressão. O fluido de transferência de pressão pode ser um líquido hidráulico, tal como óleo hidráulico. A segunda cavidade encontra-se em comunicação sob pressão com um sensor de pressão

4. A parte mais externa da parte de sensor de pressão pode ser modelada como seção de flanco, a fim de também fornecer vedação em volta da extremidade

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11/18 externa da abertura de parede de cano.

[0025] Os segundo 8a e terceiro 8b diafragmas são fixados às suas superfícies de contato correspondentes por meio de fixadores, de tal forma que uma seção externa 9a, 9b desses diafragmas atinja e entre em contato com uma seção correspondente 9a, 9b das superfícies de contato subjacentes a todo momento. Preferencialmente, as seções externas 9a, 9b dos diafragmas são anulares. Isso evita a perda de contato das seções externas do diafragma de separação com a superfície de contato/assento de diafragma. Os fixadores podem encontrar-se na forma de parafusos com molas subjacentes. O diafragma de separação é composto por uma folha fina e a existência de um diferencial de pressão hidráulica através do diafragma de separação é evitada para que não se rompa. Os diafragmas utilizados na presente invenção poderão ser do tipo descrito no Pedido de Patente NO20093171 do depositante, que é incorporado ao presente como referência, mas poderão também ser outros tipos de diafragmas de separação. Os diafragmas 8a e 8b, que estão em contato entre si e formam a superfície de transferência entre as partes de sensor interno e externo, possuem formatos geométricos complementares. O diafragma de processo 5, entretanto, pode ser diferente dos diafragmas 8a e 8b na superfície de contato.

[0026] Um terceiro volume 6 rodeia os segundo e terceiro diafragmas na área de contato para as partes interna e externa do sensor recuperável. Na realização exibida na Fig. 2, o terceiro volume é anular. Esse volume anular pode ser fechado e vedado por um anel, por exemplo, ou outro meio de vedação. O volume anular pode também ser aberto 13, de tal forma que o fluido possa ser injetado conforme exibido na Fig. 4. Em uso submarino, o fluido pode ser água do mar das vizinhanças. Quando o volume anular for aberto, a pressão do volume 6 é ajustável. Esse ajuste de pressão pode ser utilizado para recuperar o sensor de forma segura e controlada.

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12/18 [0027] A Fig. 5 exibe uma realização do sensor de pressão recuperável no qual um quarto volume 14 é fornecido com relação à primeira cavidade 7 na almofada de pressão. Essa quarta cavidade 14 é adaptada para receber o fluido de transferência de pressão na cavidade 7, de forma a permitir ajuste da pressão do fluido de transferência na cavidade 7. A quarta cavidade 14 pode ser delimitada por meio de um mecanismo de ajuste de pressão conforme exibido na Fig. 5 Na Fig. 5, esse mecanismo de ajuste de pressão inclui um diafragma em associação com uma cavidade na qual a pressão é controlável. Esse ajuste de pressão pode ser utilizado para recuperar o sensor de forma segura e controlada. A cavidade pode ser isolada das vizinhanças. O volume anular 6 da Fig. 5, que inclui os segundo e terceiro diafragmas na área de contato para as partes interna e externa do sensor recuperável, pode ser fechado e vedado por um anel, por exemplo, ou outro meio de vedação.

[0028] Uma realização adicional é exibida na Fig. 6, que compreende uma quarta cavidade 14 adaptada para receber o fluido de transferência de pressão da cavidade 7, bem como uma abertura 13 para o volume anular 6 para injeção de água das vizinhanças. Desta forma, na presente realização, o ajuste da pressão no volume anular 6 e na cavidade 7 é utilizado para recuperar o sensor de forma segura e controlada.

[0029] A almofada de pressão é moldada de forma a poder resistir uma grande diferença de pressão entre as pressões do fluido de processo 3 e do terceiro volume 6. Isso evita o rompimento da almofada de pressão quando o sensor de pressão (ou seja, a parte que contém o volume 4) é removido. Quando o sensor de pressão houver sido colocado no lugar na parede de cano, o sensor de pressão é equipado com uma força de orientação que pressiona os dois diafragmas 8a e 8b juntos, de forma que a transferência de pressão possa ser realizada e a pressão de processo, medida. Esta força de orientação é suficientemente alta para evitar que a pressão superficial sobre a

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13/18 superfície externa 9a torne-se zero mesmo com a pressão de processo 3 mais alta possível.

[0030] O sensor de pressão 4 mede a pressão do fluido de processo no cano 3 quando a pressão no terceiro volume 6 for mais baixa que a pressão do fluido de processo. O sensor de pressão 4 mede a mais alta dentre a pressão de fluido do processo e a pressão no terceiro volume 6. Isso pode ser utilizado para calibragem.

[0031] Métodos de substituição (recuperação) do sensor de pressão:

[0032] O sensor de pressão pode ser puxado para fora no caso em que a pressão do óleo de transferência 7 é mais baixa que a pressão na terceira cavidade 6. É suficiente que as pressões na terceira cavidade 6 e na primeira cavidade 7 sejam iguais ou que exista uma diferença de pressão muito pequena em que a primeira cavidade 7 possui pressão levemente mais baixa que a terceira cavidade 6. Essa diferença de pressão pode ser da ordem de milibares. A ordem de magnitude da diferença de pressão pode ser mantida na faixa de 10 mbar, ou seja, de 1 a 100 mbar.

[0033] Na sua área de contato, o segundo diafragma de separação 8a é plano ou pressionado para baixo contra o seu assento de diafragma quando o conjunto de sensor de pressão externo com o terceiro diafragma de separação 8b é puxado para fora, a fim de evitar o rompimento do segundo diafragma de separação 8a. As Figs. 3a e 3b são seções ampliadas da área de contato para os diafragmas de separação 8a e 8b. Na Fig. 3b, os diafragmas de separação são paralelos e planos e, consequentemente, encontram-se em uma posição que permite a retirada para fora do conjunto sensor de pressão externo.

[0034] Caso o segundo diafragma de separação 8a se rompa, o diafragma de processo 5 representará uma barreira contra o fluido de

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14/18 processo. O diafragma de processo 5 e a primeira superfície de contato associada são moldados de tal forma que o diafragma 5 pode entrar em contato completo com a superfície de contato e, consequentemente, ser capaz de resistir a pressões extremamente altas, de até 2000 bar, sem rompimento.

[0035] Em uma realização, é possível fornecer à disposição de transferência de pressão um conjunto de diafragma duplo adicional entre o diafragma de processo 5 e o primeiro diafragma de separação 8a. Esse projeto fornecerá um sistema de barreira dupla.

[0036] A substituição do sensor de pressão pode ser realizada em diversas formas alternativas, conforme explicado abaixo.

[0037] Uma primeira alternativa é a redução da pressão do fluido de processo 3 até que ela seja mais baixa que a pressão na terceira cavidade 6. Isso necessita, entretanto, que a pressão do processo seja ajustável.

[0038] Um segundo método alternativo inclui o aumento da pressão na terceira cavidade/volume 6 até que ela seja mais alta que a do fluido de processo 3. Existe apenas um pequeno espaço entre o sensor de pressão e a parede de cano, de tal forma que a pressão na terceira cavidade 6 possa ser aumentada por meio de uma conexão sob pressão 13 conforme exibido nas Figs. 4 e 5. Quando a pressão no óleo de transferência 7 for mais baixa que a pressão na terceira cavidade 6, essa pressão de fluido fornecerá divisão dos diafragmas de separação 8a e 8b. Quando a pressão na terceira cavidade 6 for mais alta que a pressão no fluido de processo 3 e, portanto, também na cavidade 7, o sensor de pressão é puxado um pouco para fora de maneira controlada. Ao mesmo tempo, nessa posição intermediária, uma força hidráulica grande agirá sobre o sensor. Após o sensor de pressão haver sido puxado de forma controlável um pouco para fora, a pressão no terceiro volume 6 é liberada (a pressão é reduzida) e a parte de sensor externo completa pode ser puxada para fora em seguida. A parte de transferência de pressão/almofada de pressão

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15/18 interna 2 permanecerá no lugar na parede de cano e vedará contra o fluido do processo. A inserção de um novo sensor de pressão é realizada por meio da reversão do processo acima. De forma controlada, o sensor de pressão é introduzido em quase todo o caminho, a pressão na terceira cavidade/volume aumenta, o sensor de pressão é empurrado no lugar contra a almofada de pressão 2 e a pressão na terceira cavidade é reduzida até uma pressão que é mais baixa que a pressão de processo.

[0039] O aumento da pressão na terceira cavidade 6 até um nível mais alto que o fluido de processo 3 pode também ser utilizado para calibrar o sensor de pressão em uma faixa de pressão da pressão do processo e superior.

[0040] Um terceiro método alternativo inclui a introdução de volume variável 14 conforme exibido na Fig. 5 com relação ao primeiro volume 7 na almofada de pressão 2. Esse volume variável 14 possibilita a redução da pressão do óleo de transferência no interior do primeiro volume 7. Nesta alternativa, a disposição, que introduz o volume variável e, portanto, a pressão variável no primeiro volume 7, mantém a pressão no primeiro volume 7, de tal forma que o sensor possa ser operado, e reduz a pressão no volume 7, de tal forma que o conjunto de sensor de pressão externo possa ser removido. A inserção de um novo sensor de pressão pode ser realizada por meio de reversão do processo acima. O sensor de pressão é empurrado de forma controlada por todo o trajeto até a almofada de pressão e fixado. A pressão do óleo de transferência no primeiro volume 7 aumenta em seguida até a pressão de operação. Esta realização pode ser utilizada para calibrar o sensor de pressão na faixa de pressão da pressão de processo e inferior.

[0041] Também é possível qualquer combinação das alternativas acima.

[0042] O método e o dispositivo de teste e/ou calibragem de

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16/18 pressão são aplicáveis para sensores de pressão diferencial e para sensores de pressão absoluta. Os exemplos de realizações exibidos nas figuras e descritos acima são exibidos e explicados para um sensor de medição da pressão absoluta. A almofada de pressão e a estrutura de sensor de pressão, bem como os métodos de recuperação do sensor de acordo com a presente invenção, também são aplicáveis para sensores de pressão diferencial. Para este caso, a única diferença é o fato de que pelo menos duas estruturas de sensores de pressão são dispostas de forma conectada entre si e são conectadas para medir a pressão diferencial.

Calibragem e teste:

[0043] Em um cenário de medição, a estrutura de sensor de pressão exibida na Fig. 5 e Fig. 6 verificará a pressão de processo Pp do fluido de processo 3, desde que a pressão Ps (pressão de controle) no quarto volume 7 seja mais alta que a pressão de processo.

[0044] O sensor de pressão pode ser testado in situ, a fim de verificar que está intacto e ainda mede a pressão correta. O teste é realizado de forma que a pressão de controle torne-se menor ou igual à pressão de processo. Quando a pressão no quarto volume 7 for mais baixa que a pressão do fluido de processo, a pressão de medição Pi verificada pelo sensor corresponde à pressão Ps no quarto volume 7. No teste, é utilizada uma pressão conhecida como a pressão de controle Ps e, consequentemnte, o sensor está intacto se a pressão medida corresponder à pressão de controle aplicada. A calibragem do sensor pode ser realizada utilizando diferentes valores conhecidos para a pressão de controle, que é verificada desta forma pelo sensor. Os valores de pressão medidos são comparados com as pressões aplicadas. Esta realização pode ser utilizada para calibrar o sensor de pressão em uma faixa de pressão da pressão de processo e inferior.

[0045] Em uma realização adicional, a estrutura de sensor

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17/18 de pressão exibida na Fig. 6 pode ser utilizada para calibrar e testar o sensor de pressão em uma faixa de pressão da pressão de processo e superior. Isso necessita que a segunda pressão de controle, Pr, que pode ser aplicada através do volume anular 6 de forma a dividir os diafragmas de separação 8a e 8b, seja definida maior ou igual à pressão de processo Ps. Nesta configuração (Fig. 6), o sensor de pressão 4 medirá a pressão no volume anular 6 e pode, portanto, ser utilizado para calibrar e testar o sensor de pressão em uma faixa de pressão/intervalo de pressão da pressão de processo e superior. Os valores de pressão medidos são comparados com a(s) pressão(ões) de anel aplicada(s) Pr.

[0046] Esse dispositivo pode ser convenientemente utilizado para sensores em operação no fundo do mar em aplicações petrolíferas. Esses sensores estão sujeitos a estritas exigências de segurança e solidez operacional e os custos associados à substituição do sensor são altos. O teste e possivelmente a calibragem do sensor podem ser facilmente realizadas conduzindo-se ROV para baixo até a instalação e reduzindo-se a pressão de controle Ps até valores de pressão conhecidos de forma controlada enquanto a pressão é verificada pelo sensor 4. As pressões medidas são comparadas com as pressões aplicadas. Um exemplo de valor de pressão conhecido que pode ser utilizado poderá ser a pressão da profundidade do oceano no local do sensor. Esse teste pode estender a vida útil de operação do sensor de pressão. O sensor de pressão somente é substituído em seguida quando realmente não funcionar mais, ao contrário da sua substituição após um número de anos previamente determinado.

[0047] O uso de um cano hidráulico fechado e, opcionalmente, um diafragma em conexão com a pressão de controle Ps cria uma estrutura de teste sob pressão fechada que satisfaz as estritas regulamentações de necessidade de descarga zero em aplicações petrolíferas submarinas. Um exemplo dessa estrutura é exibido na Fig. 5.

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18/18 [0048] O teste e a calibragem de acordo com as realizações acima podem ser realizados ao longo de pequenos intervalos em uma faixa de teste e calibragem grande. A calibragem e o teste podem ser realizados continuamente ao longo de uma ou mais faixas/intervalos de pressão ou em momentos em uma ou mais faixas/intervalos de pressão. Em aplicações de petróleo e gás submarinas, a pressão do processo e, portanto, também a pressão de controle frequentemente é da ordem de algumas centenas de bars, enquanto o equipamento e, portanto, também os sensores de pressão são projetados para resistir a até 1000 bars. A estrutura de sensor de pressão de acordo com a presente invenção é capaz de verificar pequenas alterações de pressão com magnitude de 1 mbar.

[0049] Diversas outras modificações e variantes também são contempladas dentro do escopo da presente invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas.

Claims

Reivindicações

1. SENSOR DE PRESSÃO RECUPERÁVEL PARA INSTALAÇÃO EM UMA ABERTURA ATRAVÉS DE UM CANO OU PAREDE DE CÂMARA PARA MEDIÇÃO IN SITU DE PRESSÃO EM UM FLUIDO DE PROCESSO (3) NO CANO/CÂMARA, o sensor de pressão caracterizado por compreender:

- uma disposição de transferência de pressão (2) que compreende:

- um dispositivo de conexão vedante em uma abertura em uma parede do cano/câmara;

- uma cavidade (7) que contém um fluido de transferência de pressão;

- um primeiro diafragma de separação (5) para separar entre o fluido de processo (3) e o fluido de transferência de pressão; e

- um segundo diafragma de separação (8a) que define uma fronteira externa da cavidade (7) que contém o fluido de transferência de pressão e em que o sensor de pressão compreende adicionalmente:

- uma parte de sensor externo que possui um elemento sensor de pressão (4);

- uma segunda cavidade (10) que contém um fluido de transferência de pressão em comunicação sob pressão com o elemento sensor de pressão (4);

- um terceiro diafragma de separação (8b) que delimita a segunda cavidade, em que o terceiro diafragma de separação (8b) é configurado para comunicação sob pressão com o segundo diafragma de separação (8a) para transferência de pressão entre o fluido de transferência de pressão na cavidade (7) e o fluido de transferência de pressão na segunda cavidade (10); e

- um terceiro volume (6) que rodeia os segundo e terceiro diafragmas de separação (8a, 8b) quando os segundo e terceiro diafragmas de separação (8a, 8b) encontram-se em comunicação sob pressão.

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2. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que a pressão no terceiro volume (6) é ajustável.
3. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado em que o terceiro volume (6) é adaptado para injeção de fluido.
4. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender adicionalmente uma primeira superfície de contato (11) para o primeiro diafragma de separação (5), em que a primeira superfície de contato (11) possui uma abertura para a cavidade (7).
5. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender adicionalmente uma segunda superfície de contato (12a) para o segundo diafragma de separação (8a), em que a segunda superfície de contato possui uma abertura para a cavidade (7).
6. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado em que uma seção externa (9) do segundo diafragma de separação (8a) é fixada à segunda superfície de contato (12a) por meio de fixadores, de tal forma que a seção externa (9a) atinja e entre em contato com uma seção correspondente da segunda superfície de contato.
7. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado em que compreende uma terceira superfície de contato (12b) para o terceiro diafragma de separação (8a), em que a terceira superfície de contato possui uma abertura para a segunda cavidade (10).
8. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado em que uma segunda seção externa (9b) do terceiro diafragma de separação (8b) é fixada à terceira superfície de contato (12b) por meio de fixadores, de tal forma que a segunda seção externa (9b) atinja e entre em

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3/6 contato com uma seção externa correspondente (9b) da terceira superfície de contato.
9. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado em que o sensor de pressão é equipado com uma força de orientação que pressiona os segundo e terceiro diafragmas de separação (8a, 8b) entre si, de tal forma que a transferência de pressão possa ter lugar entre os segundo (8a) e terceiro (8b) diafragmas de separação.
10. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender um quarto volume (14) em associação com a primeira cavidade (7), em que o quarto volume (14) é configurado para receber o fluido de transferência de pressão da primeira cavidade (7).
11. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado em que o sensor de pressão é configurado para medir um diferencial de pressão.
12. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado em que o sensor de pressão é configurado para medir a pressão absoluta.
13. SENSOR DE PRESSÃO RECUPERÁVEL PARA INSTALAÇÃO EM UMA ABERTURA ATRAVÉS DE UM CANO OU PAREDE DE CÂMARA PARA MEDIÇÃO IN SITU DE PRESSÃO EM UM FLUIDO DE PROCESSO NO CANO/CÂMARA, o sensor de pressão caracterizado por compreender:

- uma disposição de transferência de pressão (2) que compreende:

- um dispositivo de conexão vedante em uma abertura em uma parede do cano/câmara;

- uma cavidade (7) que contém um fluido de transferência de pressão;

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- um primeiro diafragma de separação (5) para separar entre o fluido de processo (3) e o fluido de transferência de pressão; e

- um segundo diafragma de separação (8a) que define uma fronteira externa da cavidade (7) que contém o fluido de transferência de pressão;

- uma parte de sensor externo que possui um elemento sensor da pressão (4);

- uma segunda cavidade (10) que contém um fluido de transferência de pressão em comunicação sob pressão com o elemento sensor de pressão (4);

- um terceiro diafragma de separação (8b) que delimita a segunda cavidade, em que o terceiro diafragma de separação (8b) é configurado para comunicação sob pressão com o segundo diafragma de separação (8a) para a transferência de pressão entre o fluido de transferência de pressão na cavidade (7) e o fluido de transferência de pressão na segunda cavidade (10); e

- um volume adicional (14) em associação com a primeira cavidade (7), em que o volume adicional (14) é configurado para o recebimento do fluido de transferência de pressão da primeira cavidade (7).
14. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender adicionalmente uma primeira superfície de contato (11) para o primeiro diafragma de separação (5), em que a primeira superfície de contato (11) possui uma abertura para a cavidade (7).
15. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 14, caracterizado por compreender adicionalmente uma segunda superfície de contato (12a) para o segundo diafragma de separação (8a), em que a segunda superfície de contato possui uma abertura para a cavidade (7).
16. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com a reivindicação 15,

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5/6 caracterizado em que uma seção externa (9) do segundo diafragma de separação (8a) é fixada à segunda superfície de contato (12a) por meio de fixadores, de tal forma que a seção externa (9a) atinja e entre em contato com uma seção correspondente da segunda superfície de contato.
17. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizado por compreender uma terceira superfície de contato (12b) para o terceiro diafragma de separação (8a), em que a terceira superfície de contato possui uma abertura para a segunda cavidade (10).
18. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado em que uma segunda seção externa (9b) do terceiro diafragma de separação (8b) é fixada à terceira superfície de contato (12b) por meio de fixadores, de tal forma que a segunda seção externa (9b) atinja e entre em contato com uma seção externa correspondente (9b) da terceira superfície de contato.
19. SENSOR DE PRESSÃO RECUPERÁVEL, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 18, caracterizado em que o sensor de pressão é equipado com uma força de orientação que pressiona os segundo e terceiro diafragmas de separação (8a, 8b) juntos, de tal forma que possa ter lugar transferência de pressão entre os segundo (8a) e terceiro (8b) diafragmas de separação.
20. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 19, caracterizado em que o sensor de pressão é configurado para medir o diferencial de pressão.
21. SENSOR DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 19, caracterizado em que o sensor de pressão é configurado para medir a pressão absoluta.
22. MÉTODO PARA RECUPERAÇÃO DE UM SENSOR DE PRESSÃO RECUPERÁVEL conforme definido na reivindicação 1, o método

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6/6 caracterizado por compreender:

- aumento da pressão no terceiro volume (6) até que ela seja mais alta que a do fluido de processo (3);

- impulso para fora da parte de sensor de pressão externo de forma controlada até que os segundo e terceiro diafragmas de separação (8a, 8b) não estejam mais em comunicação sob pressão;

- redução da pressão no terceiro volume (6) até uma pressão menor ou igual à pressão do processo; e

- pressão para fora da parte de sensor de pressão externo.
23. MÉTODO PARA RECUPERAÇÃO DE UM SENSOR DE PRESSÃO RECUPERÁVEL conforme definido na reivindicação 1, em que o sensor de pressão recuperável inclui adicionalmente um quarto volume (14) em associação com a primeira cavidade (7), o método caracterizado por compreender:

- redução da pressão na primeira cavidade (7) até que os segundo e terceiro diafragmas de separação (8a, 8b) não estejam mais em comunicação sob pressão, em que a pressão é reduzida por meio do recebimento de fluido no quarto volume (14) da primeira cavidade (7); e

- impulso para fora da parte de sensor de pressão externo.
24. MÉTODO PARA RECUPERAÇÃO DE UM SENSOR DE PRESSÃO RECUPERÁVEL conforme definido na reivindicação 13, o método caracterizado por compreender:

- redução da pressão na primeira cavidade (7) até que os segundo e terceiro diafragmas de separação (8a, 8b) não estejam mais em comunicação sob pressão, em que a pressão é reduzida por meio do recebimento de fluido no volume adicional (14) da primeira cavidade (7); e

- impulso para fora da parte de sensor de pressão externo.