BR112015031940B1

BR112015031940B1 - Dispositivo de sensor recuperavel, metodo para instalar um sensor recuperavel e metodo para recuperar um sensor

Info

Publication number: BR112015031940B1
Application number: BR112015031940-8A
Authority: BR
Inventors: Bjom Erik Seeberg; Johan Petersson; Paal Martin Vagle; Christopher Grinde
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2020-11-17
Also published as: US9250149B2; BR112015031940A2; WO2014204582A1; EP3011293A1; EP3011293B1; US20140373635A1

Abstract

DISPOSITIVO DE SENSOR RECUPERÁVEL, MÉTODO PARA INSTALAR UM SENSOR RECUPERÁVEL E MÉTODO PARA RECUPERAR UM SENSOR A presente invenção se refere a um sensor recuperável e um método para instalar e substituir um sensor recuperável. A presente revelação pertence aos campos da engenharia mecânica e petrolífera. Trata-se de dispositivos e métodos de sensor (30) recuperável que podem ser facilmente instalados e removidos de um sistema submarino sem a necessidade de parar o fluxo de fluido de trabalho/processo. Em particular, é fornecido um sensor (30) recuperável que pode ser configurado para ser localizado distante do fluido de processo para permitir fácil acesso. Em outras realizações, é fornecido um atuador (18) que que permite que ajustes de pressão sejam feitos durante a instalação e/ou remoção do sensor (30) de modo a evitar danos ao sensor (30) e/ou outros componentes de sistema e para evitar qualquer vazamento de fluído/material de processo. Métodos também são fornecidos para instalar/remover um sensor (30) recuperável, assim como para ajustar uma pressão de um sensor (30) recuperável.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um sensor recuperável e um método para instalar e substituir um sensor recuperável. A presente revelação pertence aos campos da engenharia mecânica e petrolífera.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O processamento de óleo e gás submarino envolve tipicamente alta pressão, equipamento e sistemas de alta temperatura, e alto volume, alta temperatura, alto volume e processamento de rendimento. Condições do ambiente marítimo podem ser severas à medida que as mesmas são geralmente de alta pressão e distante das operações de superfície. Adicionalmente, os sistemas de processamento submarino têm frequentemente fluidos e materiais de processo perigosos, tais como lama de petróleo e areia, o que resulta em uma necessidade de sistemas de processamento submarino que são substancialmente livres de vazamento. Componentes de processamento submarino e sistemas podem variar de tamanho de menos do que um metro a centenas de metros. Devido, em parte, ao tamanho dos sistemas e em parte, às condições ambientes severas enfrentadas por sistemas submarinos, os componentes de sistema podem ser frequentemente difíceis de acessar e recuperar.

[003] Sensores recuperáveis, tais como sensores de pressão e/ou temperatura recuperáveis, são sensores que podem ser substituídos enquanto fluidos de processos estão presentes na área na qual uma condição captada deve ser medida. Em alguns sistemas de processamento, sensores recuperáveis são empregados em uma variedade de configurações, que podem incluir grandes agrupamentos de componentes frequentemente denominados como árvores submarinas ou árvores de "natal". Os sensores são frequentemente dispostos em um flange ou furo em uma parede de tubo para permitir a medição direta do fluido de processo. No entanto, tais sensores podem ser extremamente difíceis de acessar. Para realizar reparos ou, de outro modo, recuperar e/ou substituir componentes de sensores recuperáveis e outros sistemas submarinos, técnicas existentes exigem frequentemente puxar a construção inteira à superfície da água para ser reparada no convés de um navio. Tais métodos podem ser dispendiosos e exigir uma interrupção prolongada na produção enquanto a construção é reparada na superfície. Adicionalmente, métodos conhecidos de recuperação de componentes de sistema submarino tais como sensores podem colocar os componentes em risco de ruptura, por exemplo, devido às altas pressões de fluidos de processo e/ou condições ambientes. Métodos alternativos e menos custosos podem incluir o uso de veículos submarinos remotamente operados.

[004] Consequentemente, há uma necessidade de um conjunto de sensor submarino que permite a substituição em uso sem a exigência de abrir a parede de tubo ou suspender a produção/processo. Também há uma necessidade de um conjunto de sensor que é prontamente acessível, facilmente removível e substancialmente livre de vazamento.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[005] Em geral, é fornecido um dispositivo de sensor recuperável que pode ser facilmente instalado e removido de um sistema submarino sem a necessidade de parar o fluxo de fluido de trabalho/processo. Em particular, é fornecido um sensor recuperável que pode ser localizado distante do fluido de processo para permitir fácil acesso. Também é fornecido um atuador também que permite ajustes de pressão durante a instalação e/ou remoção do sensor de modo a evitar danos ao sensor e/ou outros componentes de sistema e para evitar qualquer vazamento de fluído/material de processo. Métodos também são fornecidos para instalar/remover um sensor recuperável, assim como para ajustar uma pressão de um sensor recuperável.

[006] Em uma realização, um dispositivo de sensor recuperável é fornecido e inclui um elemento de captação que tem um sensor, um diafragma de separação, e uma cavidade de sensor em comunicação fluida com o sensor e o diafragma de separação de modo que a cavidade de sensor seja configurado para transferir uma condição captada recebida pelo diafragma ao sensor para medição. O dispositivo também pode incluir um atuador em comunicação fluida com a cavidade de sensor. O atuador pode ser configurado para ajustar um volume de fluido na cavidade de sensor e, assim, alterar uma pressão da cavidade de sensor.

[007] Em outra realização, um método para instalar um sensor recuperável é fornecido e inclui inserir um elemento de captação em um alojamento para posicionar um diafragma de separação no elemento de captação em contato com um diafragma de transferência em um elemento de transferência. O diafragma de separação pode ligar uma cavidade de sensor no elemento de captação. O método pode incluir ativar um atuador acoplado ao elemento de captação para aumentar uma pressão da cavidade de sensor no elemento de captação.

[008] Em outros aspectos, um método para recuperar um sensor é fornecido e inclui pelo menos retirar parcialmente um elemento de captação de um alojamento para separar um diafragma de separação no elemento de captação de um diafragma de transferência em um elemento de transferência. O diafragma de separação pode ligar uma cavidade de sensor no elemento de captação. O método também pode incluir ativar um atuador acoplado ao elemento de captação para ajustar uma pressão da cavidade de sensor no elemento de captação, e remover o elemento de captação do alojamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] Esta revelação será compreendida mais completamente tomando-se a descrição detalhada a seguir em conjunto com os desenhos anexos.

[0010] A Figura 1 é uma vista esquemática em corte transversal de uma realização de um sistema de captação recuperável.

[0011] A Figura 2 é uma vista esquemática em corte transversal do elemento de transferência da figura 1.

[0012] A Figura 3 é uma vista esquemática em corte transversal do sistema de captação recuperável da Figura 1.

[0013] A Figura 4 é uma vista esquemática em corte transversal de uma realização de um atuador de câmara única.

[0014] A Figura 5 é uma vista esquemática em corte transversal de uma realização de um sistema de captação recuperável que tem um atuador de duas câmaras.

[0015] A Figura 6 é uma vista esquemática em corte transversal de uma realização de um sistema de captação recuperável não remoto.

[0016] A Figura 7 é uma vista esquemática em corte transversal de um atuador de duas câmaras mostrado durante a inserção do conjunto de sensor.

[0017] A Figura 8 é uma vista esquemática em corte transversal de um atuador de duas câmaras mostrado durante a operação do conjunto de sensor.

[0018] A Figura 9 é uma vista esquemática em corte transversal de um atuador de duas câmaras mostrado durante a recuperação do conjunto de sensor.

[0019] A Figura 10 é uma vista esquemática em corte transversal de uma realização de um sistema de captação recuperável que tem múltiplos atuadores em uma aplicação de medição de pressão diferencial.

[0020] A Figura 11 é uma vista esquemática em corte transversal de uma realização de um sistema de captação recuperável que tem um único atuador em uma aplicação de medição de pressão diferencial.

[0021] Observa-se que os desenhos não estão necessariamente em escala. Os desenhos se destinam a ilustrar apenas aspectos típicos da matéria revelada no presente documento e, portanto, não devem ser considerados como limitantes ao escopo da invenção. Nos desenhos, numeração similar representa os mesmos elementos entre os desenhos.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0022] Determinadas realizações exemplificativas serão descritas agora para fornecer um entendimento geral dos princípios da estrutura, da função, fabricação e uso dos dispositivos, sistemas e métodos descritos aqui.

[0023] São fornecidos dispositivos e métodos de captação recuperável que podem ser facilmente instalados e removidos de um sistema submarino sem a necessidade de parar o fluxo de fluido de trabalho/processo. Em particular, é fornecido um sensor recuperável que pode ser configurado para ser localizado distante do fluido de processo para permitir fácil acesso. Em outras realizações, é fornecido um atuador que permite que ajustes de pressão sejam feitos durante a instalação e/ou remoção do sensor de modo a evitar danos ao sensor e/ou outros componentes de sistema e para evitar qualquer vazamento de fluído/material de processo. Métodos também são fornecidos para instalar/remover um sensor recuperável, assim como para ajustar uma pressão de um sensor recuperável.

[0024] A Figura 1 ilustra uma realização de um sistema de captação recuperável 10 que inclui geralmente um elemento de transferência 12, mostrado disposto dentro de uma abertura 13 em uma parede lateral de um tubo ou câmara 14, e um elemento de captação 16 que é separado, mas acoplado ao elemento de transferência 12. O elemento de transferência 12 é configurado para transferir uma condição captada, por exemplo, uma pressão, de um fluido de processo 22 que flui através do tubo ou câmara 14 ao elemento de captação 16, e o elemento de captação 16 é configurado para transferir a condição captada recebida do elemento de transferência 12 a um sensor 30 para medição. Em uso, o elemento de transferência 12 pode ser casado com um tubo ou câmara 14 enquanto o elemento de captação 16 é posicionado em um local remoto, por exemplo, em uma região externa de uma estrutura submarina, que é mais prontamente acessível para reparo, instalação e/ou remoção. Conforme mostrado nas Figuras 1, o elemento de captação 16 também pode incluir um atuador 18 que é configurado para modular, isto é, aumentar ou diminuir seletivamente, uma pressão de uma cavidade de sensor 20 no elemento de captação 16. O atuador 18 pode, desse modo, facilitar a inserção e/ou remoção do elemento de captação 16 do elemento de transferência 12 sem a necessidade de parar a produção de fluxo e enquanto reduz qualquer risco de danos ao elemento de transferência 12.

[0025] O elemento de transferência 12 é mostrado em mais detalhes na Figura 2 e inclui geralmente uma porção distai 34 que é configurada para se acoplar a um tubo ou câmara 14 que tem um fluido de processo 22 que flui através do mesmo, e uma porção proximal 36 que é localizada distante da porção distai 34 e que é configurada para se acoplar ao elemento de captação 16. A porção distai 34 pode ser na forma de um alojamento que tem uma porção geralmente cilíndrica que se estende através de uma abertura em uma parede de um tubo ou câmara 14, e que tem um flange formado ao redor de uma proximal extremidade da mesma para permitir acoplamento removível ou permanente ao tubo ou câmara 14. Conforme mostrado na Figura 2, o flange é permanentemente preso ao tubo ou câmara 14 por soldas 37, no entanto, outros elementos de fixação, tais como cavilhas, parafusos, adesivo, etc., podem ser usados. Conforme indicado acima, o elemento de transferência 12 é configurado para transferir uma pressão do fluido de processo 22 no tubo ou câmara 14 ao elemento de captação 16. Consequentemente, a porção distai 34 pode incluir uma primeira cavidade de transferência de pressão 25 que é preenchida com um fluido de transferência (isto é, fluido hidráulico) ligado em uma extremidade por um diafragma de recebimento de pressão 26 e ligado na outra extremidade por um par de diafragmas de segurança 38. Uma segunda cavidade de transferência de pressão 24 que é preenchida com um fluido de transferência pode se estender do par de diafragmas de segurança 38 a um diafragma de transferência de pressão 28 localizado dentro da porção proximal 36 do elemento de transferência 12. Um tubo capilar ou outro lúmen pode definir uma porção da segunda cavidade de transferência de pressão 24 e pode se estender entre as porções distal e proximal 34, 36 do elemento de transferência 12. O tubo capilar ou lúmen pode ter qualquer comprimento que é suficiente para permitir que a porção proximal 36 seja posicionada em uma distância desejada da porção distai 34 do elemento de transferência 12. Em uso, a diafragma de recebimento de pressão 26 é localizado dentro do lúmen do tubo ou câmara 14 de modo que o mesmo esteja em comunicação direta com o fluido de processo 22. Os diafragmas 26, 38, 28 e o fluido de transferência pode, desse modo, responder ás mudanças de pressão no fluido de processo 22. Os diafragmas de segurança 38 podem ser fornecidos de modo a evitar vazamento resultante dos danos acidentais ao diafragma de recebimento de pressão 26, no entanto, um técnico no assunto apreciará que os diafragmas de segurança 38 não precisam ser incluídos e que o elemento de transferência 12 pode incluir uma única cavidade de transferência de pressão que se estende entre a diafragma de recebimento de pressão 26 e a diafragma de transferência de pressão 28.

[0026] A porção proximal 36 do elemento de transferência 12 também pode estar na forma de um alojamento e a mesma pode ser configurada para ser disposta de modo removível ou permanente em um local que é remoto em relação à porção distai 34 e que pode ser facilmente acessada. Tal configuração permitirá fácil acesso ao elemento de captação 16 para instalação e/ou remoção. Embora não mostrado, a título de exemplo, a porção proximal 36 pode ser remotamente montada em uma placa ou painel em torno de um perímetro de um sistema submarino. A porção proximal 36 pode ser configurada para receber de modo removível o elemento de captação 16, por exemplo, em uma cavidade cilíndrica formada no mesmo. Várias técnicas de casamento, tais como roscas, soldas, etc., podem ser usadas para casar o elemento de captação 16 e a porção proximal 36 do elemento de transferência 12. Uma vez casado, o elemento de captação 16 é preferencialmente engatado de modo vedante com o elemento de transferência 12 de modo a evitar que fluido flua entre os mesmos. Conforme mostrado na Figura 2, um volume anular 44 pode ser formado na porção proximal 36 do elemento de transferência 12 adjacente ao diafragma de transferência 28 a fim de permitir que o fluido entre o diafragma de transferência 28 e um diafragma de separação 32 no elemento de captação 16 seja removido ou, de outro modo, deslocado.

[0027] O elemento de captação 16 é mostrado em mais detalhes na Figura 3 e está geralmente na forma de um alojamento que tem uma porção de conexão distai 46 e uma porção de captação proximal 48. A porção de conexão distai 46 pode ser configurada para casar com a porção proximal 36 do elemento de transferência 12. Conforme mostrado na Figura 1, a porção distai é geralmente cilíndrica e é recebida dentro de uma abertura geralmente cilíndrica formada no elemento de transferência 12. Conforme mostrado nas Figuras 2, o elemento de captação 16 inclui geralmente uma cavidade de sensor 20 que se estende de um diafragma de separação 32 e termina no sensor 30. O diafragma de separação 32 é posicionado na porção distai 46 e é disposto em um assento de diafragma 50 que é configurado para criar contato operativo com o diafragma de transferência 28 do elemento de transferência 12. A cavidade de sensor 20 é preenchida com fluido e pode ser configurada para transferir uma pressão recebida pelo diafragma de separação 32 ao sensor 30 para medição, conforme discutido em detalhes abaixo. Como resultado, o movimento do diafragma de separação 32 em uma direção proximal ou distai causa um aumento ou diminuição de pressão de fluido dentro da cavidade de sensor 20. O sensor 30 pode ser configurado para medir a pressão dentro da cavidade de sensor 20, que pode corresponder à pressão do fluido de processo 22 dentro do tubo ou câmara 14 mostrada nas Figuras 1 e 2.

[0028] Conforme também foi indicado acima, o elemento de captação 16 pode incluir um atuador 18 que está em comunicação fluida com a cavidade de sensor 20, e que é configurada para modular, isto é, aumentar ou diminuir de modo seletivo, uma pressão de fluido na cavidade de sensor 20 para auxiliar na inserção e/ou remoção do elemento de captação 16 do elemento de transferência 12. Várias configurações de atuadores são discutidas em detalhes em relação às Figuras 4 a 9. Conforme mostrado nas Figuras 1 e 3, o atuador 18 pode ser disposto dentro do alojamento do elemento de captação 16, ou, em outras realizações, o mesmo pode ser localizado em um alojamento separado fixados ou distantes do elemento de captação 16. O atuador 18 pode ser conectado de modo fluido à cavidade de sensor 20 por meio de um lúmen de fluido 52. O lúmen de fluido 52 inclui uma primeira extremidade 54 que é conectado de modo fluido à cavidade de sensor 20 em qualquer local entre o sensor 30 e o diafragma de separação 32. Uma segunda extremidade 56 do lúmen de fluido 52 pode ser conectada de modo fluido ao atuador 18, conforme mostrado na Figura 3, de modo que o atuador 18 pode modular o volume dentro da cavidade de sensor 20, alterando assim uma pressão do fluido na cavidade de sensor 20. Um técnico no assunto verificará que o atuador 18 pode estar em comunicação fluida com a cavidade de sensor 20 com o uso de várias disposições de lúmen. Um técnico no assunto apreciará que todo o cavidades e/ou orifícios preenchidos com fluído nos assentos de diafragma, tais como assento de diafragma 50, no sistema de captação 10 pode ser dimensionado de modo a evitar a ruptura ou estouro dos diafragmas de ligação devido à pressão. Por exemplo, o diâmetro do orifício in assento de diafragma 50 pode ser em torno de 0,3 mm.

[0029] Referindo-se, novamente, à Figura 1, os componentes do elemento de captação 16, em particular, o atuador 18 e o sensor 30, podem ser controlados por eletrônicos dispostos em um alojamento de eletrônicos 33. O alojamento de eletrônicos 33 pode ser configurado para se comunicar sem fio ou de outro modo permitir a comunicação remota com usuários e/ou outros componentes de sistema submarino e controladores.

[0030] Durante o uso, o elemento de transferência 12 pode ser acoplado a um tubo ou câmara 14 em um sistema submarino e o elemento de captação 16 pode ser acoplado a uma região do sistema submarino que é mais acessível, por exemplo, ao redor de um perímetro do sistema submarino. O elemento de captação 16 pode ser acoplado de modo operativo ao elemento de transferência 12 para permitir uma condição captada, tal como pressão, de um fluido de processo que flui através do tubo ou câmara a ser transferida ao elemento de captação 16. À extensão de que o elemento de captação 16 precisa ser substituído, o elemento de captação 16 pode ser recuperado (isto é, removido) do elemento de transferência 12 e substituído uma vez reparado ou com um novo elemento de captação. Durante tal instalação e remoção, o elemento de transferência 12 pode permanecer em contato com o fluido de processo 22 no tubo ou câmara 14. Para facilitar a remoção do elemento de captação 16, o atuador 18 pode ser utilizado para alterar a pressão da cavidade de sensor 20 de modo a evitar danos aos diafragmas, conforme será discutido em detalhes abaixo. Em algumas realizações, o atuador pode ser configurado para uso na calibragem do conjunto de sensor.

[0031] Uma configuração de um atuador para uso com o sistema de captação 10 da Figura 1 mostrada na Figura 4. O atuador 218 inclui uma câmara pressurizada 258, uma porta de ajuste de pressão 260, e um diafragma atuador 262 disposto sobre uma porta de lúmen de fluido 264 que tem um lúmen de fluido 252 que se estende do mesmo que é configurada para se comunicar com a cavidade de sensor 20 no elemento de captação 16. A câmara 258 é vedada pela porta de ajuste de pressão 260 e o diafragma atuador 262, e pode ser pressurizada retirando-se um vácuo ou de outro modo preenchendo- se a câmara com um gás pressurizado. Quando a pressão dentro da câmara 258 é maior do que a pressão dentro da cavidade de sensor 20, o diafragma atuador 262 é forçado a uma posição aplanada que mantém a pressão no lúmen de fluido 252 e na cavidade de sensor 20. Quando a pressão na câmara 258 é menor do que a pressão na cavidade de sensor 20, o diafragma atuador 262 será retirado ou impulsionado à câmara 258 e, desse modo, a pressão na cavidade de sensor 20 será diminuída. A pressão dentro da câmara 258 pode ser regulada pela abertura ou fechamento da porta de ajuste de pressão 260 ou de outro modo passando-se a câmara 258. Conforme descrito acima, o atuador 218 pode ser controlado pelos eletrônicos dispostos dentro de um alojamento de eletrônicos 33 no elemento de captação 16.

[0032] A Figura 5 ilustra outra realização de um atuador 318 que tem uma câmara de pressão negativa 358, uma câmara pressurizada 366, uma válvula 368 acoplada entre a câmara pressurizada 366 e a câmara de pressão negativa 358, e um mecanismo de liberação 370. O atuador 318 é mostrado acoplado ao elemento de captação 16 da Figura 1, que, por sua vez, é acoplado ao elemento de transferência 12 da Figura 1. Conforme mostrado, uma porta de lúmen de fluido 364 pode se estender de uma extremidade da câmara de pressão negativa 358 e a mesma pode ser configurada para estar em comunicação fluida com a cavidade de sensor 20 no elemento de captação 16. A câmara de pressão negativa 358 pode ser configurada para segurar uma pressão negativa (isto é, uma pressão que é menor do que a pressão submarina circundante, a pressão na cavidade de sensor 20, e/ou a pressão na câmara pressurizada 366). Por exemplo, a câmara de pressão negativa 358 pode ser configurada para estar sob pressão negativa aplicando-se um vácuo na câmara 358 durante a fabricação do atuador 318 e formar de forma vedante a câmara de modo que as propriedades de pressurização desejadas sejam mantidas em um ambiente submarino. A câmara pressurizada 366 pode ser configurada para conter um gás pressurizado a ser liberado na câmara de pressão negativa 358 em um tempo desejado. Conforme mostrado na Figura 5, a câmara pressurizada 366 pode incluir uma porta de preenchimento 372 e pode ser acoplada à câmara de pressão negativa 358 por um lúmen 374. Uma válvula vedada 368 pode vedar a câmara pressurizada 366 do lúmen 374 e da câmara de pressão negativa 358. A câmara pressurizada 366 pode ser colocada sob pressão em preparação para colocar o atuador 318 em condições submarinas, por exemplo, adicionando-se gás pressurizado na câmara 366 através da porta de preenchimento 372 em uma instalação de fabricação, embora qualquer método de pressurização da câmara 366 conforme conhecido na técnica seja suficiente. A porta de preenchimento 372 pode ser vedada, tal como por soldagem, de modo que a pressão da câmara 366 seja mantida por longos períodos de tempo antes da instalação em um ambiente submarino. Válvulas mecânicas também podem ser usadas com os presentes ensinamentos.

[0033] Conforme observado acima, a válvula 368 pode formar uma vedação hermética entre a câmara pressurizada 366 e a câmara de pressão negativa 358. Em uma realização, a válvula 368 pode ser uma válvula de uso único que é acionada (por exemplo, puncionada) para permitir que o gás da câmara pressurizada 366 entre na câmara de pressão negativa 358 e então a válvula pode permanecer em uma posição aberta para permitir o fluxo de gás/fluido entre a câmara pressurizada 366 e a câmara de pressão negativa 358. Por exemplo, a válvula 368 pode ser formada de uma liga de fusão em baixa temperatura que é fundida em um tempo desejado para abrir o lúmen 374. Alternativamente, uma válvula móvel, tais como uma válvula esférica ou válvula de borboleta pode ser usada. Em uma realização, a válvula 368 pode ser uma válvula pirotécnica, conforme é conhecido na técnica. A válvula 368 pode ser acionada/controlada remotamente, tal como, por um veículo submersível submarino, conexão com fio à superfície, ou outra conexão de rádio/remota.

[0034] O mecanismo de liberação 370, conforme mostrado na Figura 5, pode ser configurado para liberar a pressão dentro da câmara pressurizada 366, tais como passando-se a câmara 366 ao ambiente submarino. O mecanismo de liberação 370 pode ser configurado para perfurar a câmara pressurizada 366. Em uma realização, o mecanismo de liberação 370 é uma broca. Alternativamente, o mecanismo de liberação 370 pode ser uma válvula ou qualquer outro mecanismo conhecido na técnica para liberar pressão dentro de uma câmara.

[0035] O atuador 318 pode ser acoplado de modo operativo à cavidade de sensor 20 de qualquer maneira conhecida na técnica para permitir a transferência de pressão entre o atuador 318 e a cavidade de sensor 20. Por exemplo, a câmara de pressão negativa 358 pode incluir um diafragma atuador 362 que pode ser disposto a fim de ligar a câmara de pressão negativa 358 ou de outro modo ser disposto de modo operativo dentro da câmara de pressão negativa 358 através da porta de lúmen de fluido 364 de modo que o diafragma 362 responda às mudanças de pressão tanto no lúmen de fluido 352 quanto na câmara de pressão negativa 358. Esse diafragma 362 pode ser disposto de modo vedante na câmara de pressão negativa 358 de modo que o fluido de transferência de pressão não saia do atuador 318 e/ou lúmen de fluido 352 e mais profundamente de modo que o gás/fluido disposto na câmara de pressão negativa 358 não entre no lúmen de fluido 352. Adicionalmente, o atuador 318 pode ser controlado por eletrônicos alojados dentro de um alojamento de eletrônicos 33.

[0036] Os componentes do atuador 318, tais como a câmara de pressão negativa 358 e a câmara pressurizada 366, podem ser formadas de qualquer material adequado para ambientes de pressão negativa e ambientes de alta pressão, assim como ambientes altamente corrosivos tais como aqueles conhecidos por existir em operações de óleo e gás no fundo do mar.

[0037] A Figura 6 ilustra outra realização do sistema de captação recuperável 410, em que o elemento de captação 416 é acoplado diretamente ao tubo ou câmara 414, em vez de ser localizado em um local remoto. O elemento de transferência 412 pode simplesmente incluir uma chapa de pressão que tem um diafragma de fluido de processo 426, uma cavidade de transferência 424 preenchida com um fluido de transferência, e um diafragma de transferência 428. O elemento de captação 416 pode incluir uma cavidade de sensor 420 que é ligada por um diafragma de separação 432 em uma extremidade e pelo sensor 430 na outra. Conforme é mostrado, a cavidade de sensor 420 pode ser conectada de modo fluido ao atuador 418 por meio de um lúmen de fluido 452 de modo que o atuador 418 pode modular a pressão dentro da cavidade de sensor 420. Embora não mostrado, o atuador 418 pode ser localizado dentro do elemento de captação 416, em vez de distante do elemento de sensor conforme mostrado. Ademais, em todas as realizações anteriores, o elemento de captação não precisa mais ser distante e pode ser disposta dentro da parede lateral do tubo ou câmara 414 conforme mostrado na Figura 6. O atuador 418 pode ter a mesma configuração que o atuador 318 mostrado na Figura 5, ou o atuador 218 mostrado na Figura 4 pode ser usado. Embora mostrado como sendo disposto fora do elemento de captação 416 e do lúmen de fluido 452, é verificado que o atuador 418 e lúmen de fluido 452 podem ser dispostos dentro do elemento de captação 416.

[0038] Durante o uso, os atuadores revelados no presente documento podem ser configurados para auxiliar tanto na inserção quanto na remoção do conjunto de sensor. O atuador pode ser configurado para permitir que o fluido da cavidade de sensor seja disposto e/ou flua ao lúmen de fluido durante a inserção e remoção do sensor. Alternativamente, durante operação normal do sensor em condições submarinas, o atuador pode ser configurado para manter pressão suficiente na cavidade de sensor para garantir contato operável entre o diafragma de separação e o diafragma de transferência, conforme é mostrado na Figura 1, tais como forçando-se o fluido de transferência na cavidade de sensor do lúmen de fluido.

[0039] As Figuras 7 a 9 ilustram o uso do atuador 318 da Figura 5. Voltando-se primeiro à Figura 7, o atuador 318 é mostrado em uma configuração que facilita a instalação do conjunto de sensor. Conforme pode ser observado, a câmara de pressão negativa 358 é separada da câmara pressurizada 366 pela válvula 368, que ainda não foi acionada. Desse modo, conforme mostrado, a câmara de pressão negativa 358 está sob uma pressão negativa que retira o diafragma atuador 362 na câmara de pressão negativa 358. Retirando-se o diafragma atuador 362 na câmara de pressão negativa 358, o fluido de transferência da cavidade de sensor 20 é puxado ao lúmen de fluido 352 e/ou à câmara de pressão negativa 358. Como resultado, o diafragma de separação 32 pode ser puxado no assento de diafragma 50 na porção de conexão distal 46 do elemento de captação 16 a fim de impedir que o diafragma 32 de se rompa.

[0040] Uma vez que a instalação está completa, a pressão negativa pode ser liberada para permitir o movimento livre do diafragma de sensor. Em particular, a Figura 8 ilustra o atuador 318 durante a operação normal do conjunto de sensor. Conforme mostrado, a válvula 368 que separa a câmara pressurizada 366 e a câmara de pressão negativa 358 está em uma posição aberta, permitindo desse modo que o gás/fluido (e, portanto, a pressão) se transfira livremente entre as câmaras 366, 358. O gás que preenche inicialmente a câmara pressurizada 366 agora ocupa o volume tanto na câmara pressurizada 366 e quanto na câmara de pressão negativa 358. A pressão no novo volume combinado permite que o diafragma atuador 362 se mova para frente e contra a porta de lúmen de fluido 364. Ou seja, a pressão no lado de atuador do diafragma 362 é maior do que a pressão no lado de lúmen de fluido do diafragma atuador 362 (isto é, a pressão do fluido de processo 22 no tubo ou câmara 14). Isso garante que a pressão na cavidade de sensor 20 seja suficientemente alta para garantir o contato operável entre o diafragma de separação 32 e o diafragma de transferência 28.

[0041] Para remover o elemento de captação 16 do elemento de transferência 12, o diafragma atuador 362 pode ser novamente retirado na cavidade de pressão negativa 358. Para obter isso, a pressão da cavidade de pressão negativa 358 pode ser passada ou liberada. Na configuração mostrada na Figura 9, a válvula 368 foi acionada permitindo o fluxo livre de gás/fluido entre a câmara de pressão negativa 358 e a câmara pressurizada 366. O orifício de passagem pode ser alternativamente formado diretamente na câmara 358. Em algumas realizações, a câmara 358 pode ser passada diretamente formando-se uma passagem em uma parede da câmara 358. Conforme mostrado, a câmara pressurizada 366 pode ser passada perfurando- se a câmara 366 com o mecanismo de liberação 370. Isso libera o gás pressurizado da câmara pressurizada 366 e a câmara de pressão negativa 358 ao ambiente submarino. Isso expõe o diafragma atuador 362 a uma pressão lateral de atuador que é substancialmente similar à do ambiente submarino. Devido ao fato de que a pressão do fluido operacional que flui através do tubo é geralmente maior do que a pressão submarina, o fluido de transferência entrará no lúmen de fluido e impulsionará o diafragma atuador 362 à câmara de pressão negativa 358, conforme mostrado na Figura 9. Com o diafragma atuador 362 impulsionado na câmara 358, a pressão na cavidade de sensor é diminuída, o que permite que o diafragma de separação 32 se impulsione no assento de diafragma 350 na porção distal do elemento de captação removível 16. Nessa configuração, o diafragma de separação 32 e o diafragma de transferência 28 são separáveis sem risco de destruição do diafragma 28. Isso permite a substituição do elemento de captação 16 do elemento de transferência 12. Adicionalmente, uma vez nessa configuração, pode-se permitir que a água do mar preencha o volume anular 44 que circunda os diafragmas de transferência e separação para auxiliar na separação.

[0042] As Figuras 10 e 11 ilustram uma realização do sistema de captação recuperável 810 configurado para medição de diferencial de pressão. O sistema de captação recuperável 810 pode incluir uma pluralidade de elementos de transferência 812A, 812B de modo que o sistema de captação recuperável 810 pode medir uma diferencial de pressão em diferentes locais ou ao redor de um tubo ou câmara, por exemplo, entre um lado de alta pressão e um lado de baixa pressão. O sistema de captação recuperável 810 também pode incluir pelo menos um elemento de captação 816 e pelo menos um atuador 818. O pelo menos um elemento de captação 816 pode incluir pelo menos um sensor 830 que é configurado para medir, por exemplo, uma diferencial de pressão, e pelo menos um diafragma de separação 832 que pode ser configurado para criar contato operável com pelo menos um diafragma de transferência 828 disposto no elemento de transferência 812A, 812B. O pelo menos um atuador 818 pode ser conectado de modo fluido a pelo menos uma cavidade de sensor 820 preenchida com fluido de transferência. O atuador 818 pode ser qualquer atuador descrito no presente documento e pode ser conectado de modo fluido à cavidade de sensor 820 por meio de um lúmen de fluido 852. Embora mostrado como sendo disposto fora do elemento de captação 816, o atuador 818 pode ser disposto no elemento de captação 816 ou de outro modo integralmente formado com o mesmo. Conforme mostrado na Figura 10, o sistema 810 pode incluir dois atuadores 818A e 818B. Alternativamente, conforme mostrado na figura 11, o sistema 810 pode incluir um único atuador 818 que é configurado para acoplar de modo fluido mais do que um lúmen de fluido 852A, 852B. Na modalidade mostrada nas Figuras 11, o atuador pode ter mais do que um diafragma atuador 862A, 862B, mas pode ter opcionalmente somente um de qualquer outro componente atuador descrito no presente documento. O sistema de captação recuperável 810 pode incluir qualquer número de atuadores 818, elementos de captação 816, elementos de transferência 812, cavidades de sensor 820, e/ou qualquer outro componente necessário para realizar medições de pressão diferencial que são configuradas para serem acopladas e desacopladas ao mesmo tempo. Em uso, o sistema de captação recuperável 810 pode ser configurado de modo que o pelo menos um sensor 830 pode detectar a pressão em diferentes locais ou ao redor de uma câmara e/ou cavidade (tais como monitorando-se a pressão dentro do pelo menos um elemento de transferência 812A, 812B disposto em uma câmara e/ou cavidade). O sistema de captação recuperável 810 pode ser configurado para monitorar a pressão submarina circundante assim como uma pressão dentro de uma câmara e/ou cavidade. O sensor 830 pode ser configurado para comparar as pressões detectadas nos diferentes locais para determinar uma medição de pressão diferencial.

[0043] Esta descrição descrita usa os exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo e também para possibilitar que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, incluindo produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido por meio das reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles técnicos no assunto. Tais outros exemplos são destinados a estarem dentro do escopo das reivindicações se os mesmos tiverem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.

Claims

1. DISPOSITIVO DE SENSOR RECUPERÁVEL, compreendendo: - um elemento de captação (16) que tem um sensor (30), um diafragma de separação (32), e uma cavidade de sensor (20) em comunicação fluida com o sensor e o diafragma de separação (32) de modo que a cavidade de sensor (20) seja configurada para transferir uma condição captada recebida pelo diafragma de separação (32) ao sensor para medição; e - um atuador (18) em comunicação fluida com a cavidade de sensor (20), sendo que o atuador (18) é configurado para ajustar um volume de fluido na cavidade de sensor (20) e assim alterar uma pressão da cavidade de sensor, caracterizado pelo atuador (18) compreender uma primeira câmara de pressão negativa (258, 358), uma segunda câmara pressurizada (366) e uma válvula (368) hermeticamente separando a primeira câmara (358) e a segunda câmara (366).

2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sensor (30) ser pelo menos um dentre um sensor de pressão e um sensor de temperatura.

3. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo atuador incluir um diafragma atuador (262) responsivo a uma pressão da cavidade de sensor (20).

4. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo o atuador (18) estar em comunicação fluida com a cavidade de sensor (20) por um lúmen de fluido (252) que se estende entre os mesmos.

5. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo lúmen de fluido (252) tem uma primeira extremidade ligada por um diafragma atuador (262) disposto dentro do atuador, e segunda extremidade que está em comunicação fluida com a cavidade de sensor (20).

6. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela válvula vedada (368) ser configurada para ser aberta para liberar pressão da segunda câmara pressurizada (366) à primeira câmara de pressão negativa (258, 358).

7. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um mecanismo de liberação (370) ser configurado para ser puncionado para liberar a pressão da segunda câmara pressurizada (366) para a primeira câmara de pressão negativa (258, 358).

8. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato atuador (318) incluir um diafragma atuador (362) que liga a segunda câmara pressurizada (366), sendo que o diafragma atuador (362) sendo responsivo a uma pressão da cavidade de sensor (20).

9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender adicionalmente um lúmen de fluido (352) que tem uma primeira extremidade ligada pelo diafragma atuador (362) e segunda extremidade em comunicação fluida com a cavidade de sensor. (20).

10. MÉTODO PARA INSTALAR UM SENSOR RECUPERÁVEL, compreendendo as etapas de: - inserir um elemento de captação (16) em um alojamento para posicionar um diafragma de separação (32) no elemento de captação (16) em contato com um diafragma de transferência (28) em um elemento de transferência (12), sendo que o diafragma de separação (32) liga uma cavidade de sensor (20) no elemento de captação (16); e - ativar um atuador (18) acoplado ao elemento de captação (16) para aumentar uma pressão da cavidade de sensor (20) no elemento de captação (16), caracterizado pelo atuador (18) compreender uma primeira câmara (258) aplicando uma pressão negativa no sensor de cavidade (20) durante a inserção do elemento de captação (16) no alojamento, em que a ativação do atuador (18) compreender a abertura da válvula (368) disposta entre a primeira câmara (258) e a segunda câmara pressurizada (366) de modo a possibilitar o aumento da pressão na primeira câmara (258).

11. MÉTODO PARA RECUPERAR UM SENSOR, compreendendo as etapas de: - retirar parcialmente um elemento de captação (16) de um alojamento para separar um diafragma de separação (32) no elemento de captação (16) de um diafragma de transferência (28) em um elemento de transferência (12), sendo que o diafragma de separação (32) liga uma cavidade de sensor (20) preenchida com fluido no elemento de captação (16); - ativar um atuador (18) acoplado ao elemento de captação (16) para ajustar uma pressão da cavidade de sensor (20) no elemento de captação (16); caracterizado pelo atuador (18) compreender uma primeira câmara (258) aplicando uma pressão negativa na cavidade de sensor (20) e abre uma válvula (368) disposta entre a primeira câmara (258) e a segunda câmara pressurizada (366) de modo a permitir a o fluxo livre entre as duas câmaras (258, 366) durante a remoção do elemento de captação (16) a partir do alojamento; e - remover o elemento de captação (16) do alojamento.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela etapa de ativar o atuador (18) compreende puncionar o atuador (18) para liberar pressão da cavidade de sensor (20).