BR112016008390B1 - método e sistema para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão, e, meio legível por computador não transitório - Google Patents
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Abstract
MÉTODO E SISTEMA PARA DETERMINAR A PRESENÇA DE UM VAZAMENTO EM UM SISTEMA DE PRESSÃO, E, MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIO. Um método para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão. O método incluindo receber dados de pressão do sistema de pressão após fechamento do sistema de pressão, determinar um declive de pressão e uma curvatura de pressão com base nos dados de pressão, e gerar uma indicação de falha como um resultado do declive de pressão estar acima de um limite predeterminado e a curvatura de pressão indicando que o declive é constante ou crescente em valor absoluto.
Description
[001] Tubos, válvula, vedações, recipientes, tanques, receptores, vasos de pressão, tubulações, condutos, trocadores de calor e outros componentes similares são tipicamente configurados para reter e/ou transportar fluidos sob pressão. Estes componentes podem ser referidos como um sistema de pressão. Um exemplo de um sistema de pressão inclui uma tubulação para transportar gás natural ou outros hidrocarbonetos. Outro exemplo é um poço de gás natural, um poço de petróleo, ou outros tipos de poços, quer sendo ativamente perfurados ou já produzindo, que tipicamente transportam fluidos de uma formação geológica produtora para uma boca de poço. Os poços podem incluir vários componentes, tais como árvore de natal, uma boca de poço, tubulação de produção, tubulação interna, tubo de perfuração, controladores preventivos de erupção, equipamento de completamento, tubulação enrolada, equipamento de frenagem e vários outros componentes.
[002] Os fluidos retidos ou transportados dentro dos sistemas de pressão tipicamente incluem um ou mais gases, líquidos ou suas combinações, incluindo quaisquer componentes sólidos arrastados dentro do fluido. Um fluido típico pode compreender petróleo bruto, metano ou gás natural, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio, gás natural líquido, água, fluido de perfuração e semelhantes. Outros exemplos incluem fluido hidráulico dentro de uma linha hidráulica.
[003] Muitos sistemas de pressão são testados para assegurar que o sistema de pressão não esteja vazando e que o presente sistema seja capaz de manter a integridade da pressão. Entretanto, realizar tais testes de pressão com frequência requer uma pressão de teste dentro do sistema de pressão a ser mantida por um significativo período de tempo, até uma pressão de teste de estado constante (isto é, uma em que a pressão de teste mude muito pouco com o tempo) ser alcançada. Isto é, pode ser somente após uma pressão de estado constante ser alcançada que um operador pode ser assegurado que uma diminuição de pressão foi o resultado do esfriamento do fluido, por meio de uma transferência de calor do fluido para o mar e/ou outros meios circundantes, em vez de um vazamento. Além disso, os testes podem ser repetidos diversas vezes para assegurar validade dos testes, o que resulta em ainda mais tempo gasto testando. Este processo de teste é dispendioso porque os testes poderiam levar de 12 a 24 horas para completar, quando, por exemplo, um vaso de perfuração ou sonda afastado da costa tem o preço de aluguel de $800.000 por dia.
[004] Os problemas observados acima são resolvidos em grande parte por um método para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão. O método incluindo receber dados de pressão do sistema de pressão após fechamento do sistema de pressão, determinando um declive de pressão e uma curvatura de pressão com base nos dados de pressão, e gerando uma indicação de falha como um resultado do declive da pressão estar acima de um limite predeterminado e a curvatura de pressão indicando que o declive é constante ou aumentando em valor absoluto.
[005] Os problemas observados acima podem ser adicionalmente resolvidos por um sistema para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão. O sistema inclui pelo menos um sensor de pressão acoplado ao sistema de pressão e um processador acoplado ao sensor de pressão. O processador recebe dados de pressão do sistema de pressão após fechamento do sistema de pressão, determina o declive de pressão e a curvatura de pressão com base nos dados de pressão, e gera uma indicação de falha como um resultado do declive de pressão estar acima de um predeterminado limite e a curvatura de pressão indicando que o declive é constante ou crescente em valor absoluto.
[006] Os problemas observados acima podem também ser resolvidos por um meio legível por computador não transitório, contendo instruções que, quando executadas por um processador, fazem com que o processador receba dados de pressão de um sistema de pressão após fechamento do sistema de pressão, determine o declive de pressão e uma curvatura de pressão com base nos dados de pressão, e gere uma indicação de falha como um resultado do declive de pressão estar acima de um limite predeterminado e a curvatura de pressão indicando que o declive é constante ou crescente em valor absoluto.
[007] Para uma descrição detalhada das modalidades exemplares da descrição, referência será agora feita aos desenhos acompanhantes nos quais: a Fig. 1 mostra um diagrama de blocos de um sistema de detecção de vazamento de acordo com várias modalidades; a Fig. 2 mostra um sistema de detecção de vazamento exemplar usado para testar um controlador preventivo de erupção em uma plataforma petrolífera de acordo com várias modalidades; a Fig. 3 mostra um fluxograma e diagrama de estado de um método para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão de acordo com várias modalidades; a Fig. 4 mostra outro fluxograma e diagrama de estado de um método para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão de acordo com várias modalidades. a Fig. 5 mostra outro fluxograma e diagrama de estado de um método para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão de acordo com várias modalidades; e a Fig. 6 mostra outro fluxograma e diagrama de estado de um método para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão de acordo com várias modalidades.
[008] Certos termos são usados por toda a seguinte descrição e reivindicações para referirem-se a componentes particulares de sistema. Como um versado na técnica apreciará, companhias podem referir-se a um componente por diferentes nomes. Este documento não pretende distinguir entre componentes que diferem em nome, mas não em função. Na seguinte discussão e nas reivindicações, os termos “incluindo” e “compreendendo” são usados em um modo ilimitado e, assim, devem ser interpretados significar “incluindo, mas não limitado a...”. Também o termo “acoplam” ou “acopla” pretende significar uma conexão indireta ou direta. Quando usado em um contexto mecânico, se um primeiro componente acopla ou é acoplado a um segundo componente, a conexão entre os componentes pode ser através de um engrenamento direto dos dois componentes, ou através de uma conexão indireta que é realizada por meio de outros componentes, dispositivos e/ou conexões intermediários. Além disso, quando usado em um contexto elétrico, se um primeiro dispositivo se acopla a um segundo dispositivo, essa conexão pode ser através de uma conexão elétrica direta, ou através de uma conexão elétrica indireta, por meio de outros dispositivos e conexões.
[009] Como aqui usado, o termo “estado” - como em “estado de passagem” ou “estado de falha” - refere-se ao estado de um dispositivo de computação quando uma restrição particular é satisfeita. Por exemplo, um dispositivo de computação pode estar em um estado de passagem quando as restrições de passagem são satisfeitas e pode estar em um estado de falha, quando restrições de falha são satisfeitas. Além disso, estando em um estar em um estado de passagem não necessariamente indica que um teste passou e em um estado de falha não necessariamente indica que um teste falhou; em alguns casos, restrições adicionais devem ser satisfeitas no estado de passagem para o reste a ser passado e restrições adicionais deem ser satisfeitas no estado de falha para o teste a ser falhado.
[0010] Como aqui usados, os termos “taxa de mudança”, “declive” e “primeiro derivativo” referem-se todos à mesma característica de um valor.
[0011] Como aqui usados, os termos “curvatura” e “segundo derivativo” referem-se todos à mesma característica de um valor.
[0012] A seguinte descrição é dirigida a várias modalidades da descrição. Embora uma ou mais destas modalidades possam ser preferidas, as modalidades descritas não devem ser interpretadas ou de outro modo usada como limitando o escopo da descrição, incluindo as reivindicações. Além disso, um versado na técnica entenderá que a seguinte descrição tem ampla aplicação e a discussão de qualquer modalidade tem a intenção somente de ser exemplar dessa modalidade e não destinada a declarar que o escopo da descrição, incluindo as reivindicações, é limitado àquela modalidade.
[0013] A Fig. 1 mostra um diagrama de bloco de um sistema de detecção de vazamento 1, de acordo com várias modalidades da presente descrição. O sistema de detecção de vazamento 1 inclui um sistema de pressão 5. O sistema de pressão pode incluir vários tubos, válvulas, vedações, recipientes, vasos, trocadores de calor, bombas, tubulações, condutos e outros componentes similares para reter e/ou transportar fluidos através do sistema de pressão 5. Como explicado acima, exemplos do sistema de pressão 5 incluem uma tubulação para transportar gás natural ou outros hidrocarbonetos ou outros fluidos, controladores preventivos de erupção, vários poços, incluindo tubulação interna e outros componentes de completamento, revestimentos hidráulicos ou de combustível, recipientes de armazenamento de fluido e outros tipos de sistemas para transporte ou retenção de fluidos.
[0014] O sistema de pressão 5 pode conter fluidos tais como gases, líquidos ou suas combinações, incluindo quaisquer componentes sólidos arrastados dentro do fluido. Exemplos de fluidos incluem petróleo bruto, metano, gás natural, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio, gás natural líquido e semelhantes. Onde o sistema de pressão 5 compreende um poço de petróleo ou gás de exploração, os fluidos troca indireta de calor incluem fluidos de perfuração, materiais de circulação perdida, vários sólidos, sólidos de formação perfurada, e fluidos e gases de formação.
[0015] O sistema de detecção de vazamento 1 pode incluir uma unidade de bombeio de fluido 10, que pode ser uma unidade de cimentação ou uma bomba. A unidade de bombeio de fluido 10 é acoplada ao sistema de pressão 5. A unidade de bombeio de fluido 10 supre um volume selecionado ou particular de um fluido de teste de uma fonte ou reservatório de fluido para o sistema de pressão 5. O volume selecionado ou particular pode ser com base em uma pressão desejada para o sistema de pressão 5; assim, o volume suprido pode ser escolhido de modo que o sistema de pressão 5 alcance uma desejada pressão. O fluido de teste compreende água, água com aditivos adicionais, fluido de perfuração, fluido de completamento ou um fluido do tipo já presente no sistema de pressão 5, ou outras combinações dele. O volume selecionado do fluido de teste depende, em parte, do tamanho ou volume total do sistema de pressão 5 e pode ser de pequenas quantidades, tais como microlitros para equipamento de laboratório, a grandes quantidades, tais como cilindros e mais, para sistemas de grande pressão, tais como tubulações e poços de petróleo e gás. Adicionando-se fluido de tese ao sistema de pressão 5 eleva-se a pressão em que o fluido dentro do sistema de pressão 5 é confirmado, de modo que uma pressão de teste é alcançada, que é maior do que a pressão inicial do fluido do sistema de pressão 5. O sistema de pressão 5 pode ser fechado, uma vez que o sistema de pressão 5 alcança uma pressão de teste desejada.
[0016] Opcionalmente, um medidor de fluxo 30 é acoplado à unidade de bombeio de fluido 10 para medir a quantidade de fluido sendo adicionado ao sistema de pressão 5. O medidor de fluxo 30 pode compreender um medidor de fluxo Venturi, medidor de fluxo de pressão, um contador de curso, um medidor de fluxo impulsor, ou outros medidores de fluxo similares. O medidor de fluxo 30 opcionalmente exibe um sinal que indica o fluxo do fluido, tal como uma velocidade de fluxo, por meio de calibres e/ou visores digitais. O medidor de fluxo 30 opcionalmente transmite um sinal reflexivo da velocidade de fluxo para o processador 15, por exemplo, por meio de cabos sensores ou sem fio (p. ex., por meio de Internet 27 ou outra rede sem fio).
[0017] O sistema de detecção de vazamento 1 também inclui pelo menos um sensor de pressão 20 acoplado ao sistema de pressão 5. O sensor de pressão 20 lê a pressão do fluido dentro do sistema de pressão 5 antes, durante e após pressurização do sistema de pressão 20. Em algumas modalidades, o sensor de pressão 20 exibe um sinal que indica a pressão do fluido dentro do sistema de pressão 5, por exemplo, por meio de calibres e/ou visores digitais. O sensor de pressão 20 transmite um sinal que indica a pressão para o processador 15, tipicamente por meio de cabos sensores, embora seja contemplado que o sensor de pressão 20 pode ser configurado para transmitir o sinal sem fio. O sensor de pressão 20 pode ser selecionado para as condições operacionais particulares, tais como um alcance de pressão e temperatura que é esperada para o fluido dentro do sistema de pressão 5. Por exemplo, o sensor de pressão 20, selecionado para uso em um sistema de pressão que é parte de um poço de petróleo, tal como um controlador preventivo de erupção, seria capaz de ler um largo alcance de pressões em um largo alcance de temperaturas.
[0018] O processador 15 pode ser um componente em uma variedade de computadores, tais como computadores laptop, computadores de mesa, computadores netbook e tablets, assistentes digitais pessoais, smartphones e outros dispositivos similares e pode ser localizado no local de teste ou remoto do local. Um versado na técnica observará que estes dispositivos de computação incluem outros elementos além do processador 15, tais como dispositivo de exibição 25, vários tipos de hardware de armazenamento, comunicação e similares. O processador 15 pode ser configurado para executar programas de software particulares, para auxiliar no teste de um sistema de pressão 5. A funcionalidade destes programas será descrita mais detalhadamente abaixo.
[0019] Como citado acima, o processador 15 pode acoplar-se a um dispositivo de exibição 25, em alguns casos por meio de hardware intermediário, tal como uma unidade de processamento gráfica ou cartão de vídeo. O dispositivo de exibição 25 inclui dispositivos tais como um monitor de computador, uma televisão, um visor de smartphone, ou outros dispositivos de exibição conhecidos.
[0020] Em conexão com fluidos e gases que exibem uma mudança potencialmente significativa de pressão, em função da temperatura do fluido, pode ser difícil determinar se uma mudança de pressão de um sistema de pressão é meramente um resultado da mudança de temperatura do fluido, ou se é um resultado de um vazamento em alguma parte dentro do sistema de pressão. Por exemplo, um volume fixo de um fluido de perfuração sintético de um recipiente/vaso de pressão adequado usado na perfuração de petróleo e gás, exibe uma pressão decrescente, em função da temperatura decrescente. Dependendo do fluido de perfuração envolvido, a pressão pode variar significativamente com a temperatura. Em perfuração afastada da costa de águas profundas, o fluido de perfuração pode estar e uma temperatura particular na superfície, antes de ser pressurizado. Quando o sistema de pressão é pressurizado com o fluido de perfuração, a temperatura do fluido de perfuração eleva-se como resultado de seu aumento de pressão e, assim, pode exceder a temperatura ambiente do fluido quando estava na superfície.
[0021] O fluido é subsequentemente esfriado quando ele reside em na boca de poço ou controlador preventivo de erupção que pode estar diversos milhares de pés abaixo da superfície do oceano e no leito do mar, em que a temperatura da água ambiente pode ser tão baixa quanto 1,11 oC. Assim, há uma grande e rápida transferência de energia térmica do fluido de perfuração, através do tubo de perfuração e/ou tubo de subida, para o oceano circundante, que, por sua vez, provoca uma diminuição às vezes significativa da pressão do fluido mantido dentro do sistema de pressão. De acordo com várias modalidades da presente descrição, um sistema e método para analisar a resposta de pressão do sistema de pressão, para determinar a presença de um vazamento no sistema de pressão, distingue a queda de pressão causada pela diminuição de temperatura de uma queda de pressão causada por um vazamento dentro do presente sistema.
[0022] É contemplado que os dados de pressão de teste, adquiridos e armazenados no meio legível por computador, opcionalmente sofrem alguma forma de uniformização de dados ou processos de normalização, para eliminar picos ou transientes de dados. Por exemplo, podem-se usar procedimentos para realizar uma média de movimento, ajuste de curva e outras tais técnicas de uniformizar dados.
[0023] A Fig. 2 mostra uma modalidade exemplar do sistema de detecção de vazamento no contexto de um poço de exploração de águas profundas, em que o controlador preventivo de erupção e, mais especificamente, vários subcomponentes do controlador preventivo de erupção, que podem ser hidraulicamente isolados dos outros componentes, são testados quanto a vazamentos e integridade de pressão. O sistema de detecção de vazamento da Fig. 2 é associado com um sistema de pressão 5A que inclui, neste exemplo, a linha de fluxo 4A (que pode ser uma ou mais linhas de fluxo) que acoplam uma unidade de bombeio de fluido 10A, tipicamente uma unidade de cimentação quando em uma sonda, a um ou mais controlador preventivo de erupção anulares 6A e um ou mais aríetes de cisalhamento e/ou aríetes de tubo 7A. Adicionalmente, a Fig. 2 também ilustra o tubo de revestimento 8A, furo de poço aberto 9A e a formação de estrutura geológica/rocha 11A que circunda o furo de poço aberto 9A. As várias modalidades da presente descrição estende-se a todos tais elementos para detecção de vazamento e teste de integridade de pressão.
[0024] É também ilustrado na Fig. 2 um medidor de fluxo ou sensor de fluxo 30A acoplado a um processador 15A, como anteriormente descrito. São também ilustrados dois sensores de pressão 20A e 20B acoplados ao sistema de pressão 5A, um na superfície e um no controlador preventivo de erupção. Em certas modalidades, outros sensores de pressão podem ser localizados nos mesmos ou diferentes locais do sistema de pressão 5A. Os sensores de pressão 20A e 20B mostrados são acoplados ao processador 15A como descrito acima. Um dispositivo de exibição 25A, comparável àquele descrito acima, é também acoplado ao processador 15A.
[0025] Uma outra aplicação e benefício dos métodos e sistemas descritos advêm do cenário particular em que um teste de baixa pressão precede um teste de alta pressão. A capacidade de detectar um vazamento durante o teste de baixa pressão, alguma coisa difícil dadas a resolução e capacidade dos métodos da técnica anterior, por exemplo, usando-se um gravador de diagrama circular, permite ao usuário da presente descrição realizar ação corretiva para investigar e/ou parar o vazamento em seguida ao teste de baixa pressão e antes de preceder à fase de teste de alta pressão. Realizando-se ação preventiva ou corretiva na fase de teste de baixa pressão, reduz-se o risco do equipamento poder falhar catastroficamente sob altas pressões; reduz-se o risco para o pessoal, que poderia de outro modo estar na área do equipamento ou sistemas de pressão, quando os sistemas de pressão falham enquanto eles sofrem um teste de alta pressão, reduz-se o risco para o meio-ambiente, caso os sistemas de pressão por outro lado falhe enquanto sofrem um teste de alta pressão; e reduz-se o tempo para detectar o vazamento, porque um vazamento poderia potencialmente ser descoberto no estágio de baixa pressão, antes de despender tempo e dinheiro para conduzir um teste de alta pressão.
[0026] Voltando agora para a Fig. 3, é mostrado um método 300 para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão 5 de acordo com várias modalidades. O método 300 começa no bloco 302, onde o sistema de pressão 5 pode ser pressurizado, por exemplo, por um dispositivo bomba. Após um evento de fechamento 304, o método prossegue para o bloco 305 para esperar por um período de tempo tampão antes de começar a análise do sistema de pressão 5. Em algumas modalidades, o período tampão possibilita que uma predeterminada quantidade de dados (p. ex., para realizar uma primeira determinação de uma taxa de mudança de pressão) seja obtida. Quando o período de tempo tampão está completo, o método 300 continua para determinar o declive dos dados de pressão, que é com base nos dados de pressão recebidos pelo processador 15 (p. ex., do sensor de pressão 20). De acordo com várias modalidades, se o declive de pressão for maior do que predeterminado limite, o método 300 continua para determinar o declive de pressão no bloco 306. Em alguns casos, o limite predeterminado é um valor determinado através da aplicação prática, de modo que um declive em excesso do limite é provável indicar que o sistema de pressão 5 está ainda respondendo, em grande parte, à mudança de temperatura do fluido no sistema de pressão 5. Similarmente, um declive abaixo do limite é provável indicar que o sistema de pressão 5 não está mais respondendo, na maior parte, à mudança de temperatura de fluido do sistema de pressão 5.
[0027] Quando o declive está abaixo do limite predeterminado, o método 300 entra em um estado de passagem no bloco 308 e continua para determinar o declive da pressão, permanecendo no estado de passagem, desde que o declive seja abaixo do limite predeterminado. Se o declive exceder o limite predeterminado no bloco 308, o método 300 continua com a saída do estado de passagem e retornando ao bloco 306, onde o declive é novamente determinada para identificar se ela cai abaixo do limite predeterminado, o que faz com que o método 300 retorne ao bloco de estado de passagem 308.
[0028] Entretanto, se o declive da pressão permanecer abaixo do limite predeterminado no bloco 308 por pelo menos um predeterminado período de tempo (p. ex., 5 minutos), o método 300 continua para o bloco 310, onde uma indicação de passagem é gerada, por exemplo, para exibir no dispositivo de exibição 25 ou para transferência, por meio de uma rede, tal como Internet 27, para outro dispositivo de computação 28 ou outro dispositivo de exibição.
[0029] Em algumas modalidades, o método 300 também inclui gerar uma indicação de falha no bloco 312, se os dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 indicar que o valor da pressão caiu fora de um alcance predeterminado (p. ex., a pressão do sistema de pressão 5 está abaixo de um valor de pressão mínimo). Alternativamente, o método 300 pode incluir gerar uma indicação de falha no bloco 312, se o declive dos dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 indicar que o declive está fora de um alcance predeterminado.
[0030] De acordo com várias modalidades, o declive dos dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 pode ser determinado (p. ex., pelo processador 15) durante um período de tempo menor do que o período de tempo predeterminado para gerar uma indicação de passagem. Por exemplo, embora o período de tempo para gerar uma indicação de passagem possa ser de 5 minutos, o declive pode ser determinado durante um período de tempo de um-minuto, um período de tempo de 30 segundos, ou período de tempo de menos do que um segundo. Como explicado acima, ruído (p. ex., ruído ambiental) pode ser introduzido nos dados de pressão do sensor de pressão 20. Em certas modalidades, os dados de pressão podem, assim, sofrer uniformização de dados ou processos de normalização para eliminar ruído, tais como picos ou transientes de dados. Por exemplo, uma média móvel, ajuste de curva e outras tais técnicas de uniformização podem ser aplicadas aos dados de pressão para determinar o declive dos dados de pressão.
[0031] Voltando agora à Fig. 4, o método 400 para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão 5 é mostrado de acordo com várias modalidades. O método 400 começa no bloco 402, onde o sistema de pressão 5 pode ser pressurizado, por exemplo, por um dispositivo de bomba. Após um evento de fechamento 304, o método prossegue para o bloco 305, para esperar por um período de tempo tampão, antes de começar a análise do sistema de pressão 5. O período tampão pode servir como um período de acumulação de dados, como explicado acima. Quando o período de tempo tampão está completo, o método 400 continua para determinar um declive dos dados de pressão, o que é com base nos dados de pressão recebidos pelo processador 15 (p. ex., do sensor de pressão 20). De acordo com várias modalidades, se o declive de pressão for maior do que um predeterminado limite, o método 400 continua para determinar o declive no bloco 406. Em alguns casos, o limite predeterminado é um valor determinado através da aplicação prática, de modo que um declive excedente do limite é provável indicar que o sistema de pressão 5 está ainda respondendo, em grande parte, à mudança de temperatura do fluido do sistema de pressão 5. Similarmente, um declive abaixo do limite é provável indicar que o sistema de pressão 5 não está mais respondendo, na maior parte, à mudança de temperatura do fluido do sistema de pressão 5.
[0032] Quando o declive está abaixo do limite predeterminado, o método 400 entra em um estado de passagem no bloco 408 e começa a monitorar a mudança de pressão absoluta, a partir do tempo em que o estado de passagem é introduzido. O método 400 permanece no estado de passagem (bloco 408) desde que a mudança de pressão absoluta permaneça abaixo de uma mudança máxima permitida de pressão. Se a mudança de pressão absoluta do tempo em que o estado de passagem é introduzido exceder a mudança máxima permitida do bloco 408, o método 400 continua com a saída do estado de passagem e retornando para o bloco 406, onde o declive é determinada para identificar se ela cai abaixo do limite predeterminado, o que faz com que o método 400 retorne para o bloco de estado de passagem 408.
[0033] Entretanto, se a mudança de pressão absoluta permanecer abaixo da mudança máxima permitida de pressão no bloco 408 por pelo menos um período de tempo predeterminado (p. ex., 5 minutos), o método 400 continua para o bloco 410, onde uma indicação de passagem é gerada, por exemplo, para exibição no dispositivo de exibição 25 ou para transmissão por meio de uma rede, tal como Internet 27, para outro dispositivo de computação 28.
[0034] Em algumas modalidades, o método 400 também inclui gerar uma indicação de falha no bloco 412, se os dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 indicar que o valor da pressão caiu fora de um alcance predeterminado (p. ex., a pressão do sistema de pressão 5 está abaixo de um valor de pressão mínimo). Alternativamente, o método 400 pode incluir gerar uma indicação de falha no bloco 412, se o declive dos dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 indicar que o declive está fora de um alcance predeterminado.
[0035] Como acima, o declive dos dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 pode ser determinada (p. ex., pelo processador 15) durante um período de tempo menor do que o período de tempo predeterminado para gerar uma indicação de passagem. Por exemplo, embora o período de tempo para gerar uma indicação de passagem possa ser de 5 minutos, o declive pode ser determinado durante um período de tempo de um- minuto, um período de tempo de 30 segundos ou período de tempo menor do que um segundo. Como explicado acima, ruído (p. ex., ruído ambiental) pode ser introduzido nos dados de pressão do sensor de pressão 20. Em certas modalidades, os dados de pressão podem, assim, sofrer processos de uniformização ou normalização de dados para eliminar ruído, tais como picos ou transientes de dados. Por exemplo, uma média móvel, um ajuste de curva e outras tais técnicas de uniformização de dados podem ser aplicadas aos dados de pressão antes de determinar uma velocidade de mudança.
[0036] A Fig. 5 mostra um método 500 para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão 5, que combina aspectos das Figs. 3 e 4. O método 500 é similar aos métodos 300 e 400 dos blocos 502 - 506. Além disso, o método 500 também entra no estado de passagem no bloco 508, em resposta ao declive estando abaixo de um predeterminado limite. No estado de passagem (blocos 508 e 510), tanto o declive de pressão como a mudança de pressão absoluta, a partir do tempo em que o estado de passagem é introduzido, são monitoradas. O método 500 permanece no estado de passagem, desde que o declive seja abaixo do limite predeterminado, um limite que pode, em algumas modalidades, mudar durante o tempo para estreitar o declive permissível à medida que o tempo passa, e que a mudança de pressão absoluta está abaixo de uma mudança máxima permitida de pressão. Se o declive exceder o limite predeterminado (no bloco 510) ou a mudança de pressão absoluta mudar a partir do tempo em que o estado de passagem é introduzido exceder a mudança máxima permitida de pressão (no bloco 508), o método 500 deixa o estado de passagem e retorna para o bloco 506. Enquanto no bloco 506, se o declive cair abaixo do limite predeterminado, o método 500 retorna para o estado de passagem dos blocos 508 e 510.
[0037] Entretanto, se o declive permanecer abaixo do limite predeterminado do bloco 510 e a mudança de pressão absoluta, a partir do tempo em que o estado de passagem é introduzido, permanecer abaixo da mudança máxima permitida de pressão do bloco 508 por pelo menos um período de tempo predeterminado (p. ex., 5 minutos), o método 500 continua para o bloco 512, onde uma indicação de passagem é gerada, por exemplo, para exibição no dispositivo de exibição 25 ou para transmissão por meio de uma rede, tal como Internet 27 para outro dispositivo de computação 28.
[0038] Em algumas modalidades, o método 500 também inclui gerar uma indicação de falha no bloco 514, se os dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 indicar que o valor da pressão caiu fora de um alcance predeterminado (p. ex., a pressão do sistema de pressão 5 está abaixo de um valor de pressão mínimo). Alternativamente, o método 500 pode incluir gerar uma indicação de falha no bloco 514, se o declive dos dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 indicar que o declive está fora de um alcance predeterminado.
[0039] A Fig. 6 mostra um método 600 para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão 5, de acordo com várias modalidades. O método 600 é similar aos métodos 300, 400 e 500 nos blocos 602-605. Quando o período de tempo de tampão está completo no bloco 605, o método 600 continua para o bloco 606 e determina um declive dados de pressão, bem como determinação de uma curvatura dos dados de pressão (isto é, um segundo derivativo de dados de pressão ou um derivativo do declive), ambos sendo com base nos dados de pressão recebidos pelo processador 15 (p. ex., do sensor de pressão 20).
[0040] De acordo com várias modalidades, se o declive de pressão for acima de um limite predeterminado e a curvatura indicar um declive declinante, o método 600 continua para determinar o declive de pressão e a curvatura no bloco 606. Se a curvatura indicar que um valor absoluto do declive está diminuindo, é provável que o declive de pressão esteja melhorando e eventualmente situar-se-á abaixo do limite predeterminado e mais análise pode resultar em um teste de passagem. Por outro lado, se a curvatura indicar que um valor absoluto do declive é constante ou crescente, é provável que o declive não esteja melhorando significativamente e o declive de corrente indique a presença de um vazamento. Em alguns casos, em vez de comparar a curvatura com indicações de aumento constante ou declive decrescente, a curvatura pode ser comparada com um limite predeterminado, que é um valor determinado através de aplicação prática, de modo que uma curvatura em excesso do limite é provável indicar que o declive de pressão não está significativamente melhorando e o declive de corrente indicar um vazamento. Similarmente, uma curvatura abaixo do limite é provável indicar que o declive, embora não abaixo do valor de passagem máximo predeterminado, está melhorando e análise adicional pode resultar em um teste de passagem. Se o declive for abaixo do limite predeterminado, o método 600 permanece no bloco 606. Adicionalmente, se a curvatura indicar um declive constante ou crescente, o método 600 pode continuar para o bloco 612 com a geração de uma indicação de falha ou uma indicação de que a falha de teste é provável ou iminente.
[0041] Quando o declive é abaixo de um limite predeterminado, o método 600 entrar em um estado de passagem no bloco 608 e continua para determinar o declive, permanecendo no estado de passagem, desde que o declive seja abaixo do limite predeterminado. Se o declive exceder ao limite predeterminado no bloco 608, o método 600 continua com a saída do estado de passagem e retornando para o bloco 606, enquanto a curvatura e o declive são novamente determinados para identificar se o declive cai abaixo do limite predeterminado, o que faz com que o método 600 retorne para o estado de passagem no bloco 608, ou se a curvatura indica que o declive não está melhorando. Entretanto, como acima, se o declive permanecer abaixo do limite predeterminado no bloco 608 por pelo menos um predeterminado período de tempo (p. ex., 5 minutos), o método 600 continua para o bloco 610, onde uma indicação de passagem é gerada, por exemplo, para exibição no dispositivo de exibição 25 ou para transmissão por meio de uma rede, tal como Internet 27, para outro dispositivo de computação 28. Adicionalmente, embora não ilustrado por concisão, o método 600 pode transicionar para o estado de passagem, como também mostrado nas Figs. 4 e 5.
[0042] De acordo com várias modalidades, o declive e curvatura dos dados de pressão recebidos do sensor de pressão 20 podem ser determinadas (p. ex., pelo processador 15) através de um período de tempo menor do que o período de tempo predeterminado para gerar uma indicação de passagem. Por exemplo, embora o período de tempo para gerar uma indicação de passagem possa ser de 5 minutos, o declive e curvatura podem ser determinadas através de um período de tempo de um minuto, um período de tempo de 30-segundos ou período de tempo menor do que um segundo. Como explicado acima, o ruído (p. ex., ruído ambiental) pode ser introduzido nos dados de pressão do sensor de pressão 20. Em certas modalidades, os dados de pressão podem assim sofrer processos de uniformização ou normalização, para eliminar ruído, tal como picos ou transientes de dados. Por exemplo, uma média móvel, ajuste de curva e outras tais técnicas de uniformização de dados podem ser aplicados nos dados de pressão antes de determinar o declive ou curvatura.
[0043] Em certas modalidades, após gerar uma indicação de passagem, um algoritmo de ajuste de curva pode ser aplicado aos dados de pressão. Este pedido pode utilizar uma variedade de abordagens de ajuste de curva, tais como quadrados mínimos, e uma variedade de tipos de curva, tais como polinomiais, exponenciais, elipses incluindo combinações de curvas para melhor chegar em uma forma matemática, tal como uma fórmula ou equação, que descreve mudança e valor de dados durante o tempo. Valores estatísticos para “excelência de ajuste”, tais como desvios padrão e “R2”, podem ser utilizados para determinar se uma função ou equação descreve adequadamente os dados de pressão em uma forma matemática. De acordo com várias modalidades, a forma matemática pode ser usada como uma substituição para dados brutos, como uma referência para testes comparativos e é benéfica porque os dados uniformizados podem prover um aumento da eficiência computacional, sem comprometer a precisão, quando comparados com os métodos e sistema empregando dados brutos como uma referência.
[0044] Com referência brevemente de volta à Fig. 1, o processador 15 é configurado para executar instruções lidas por um meio legível por computador e pode ser um processador para fins gerais, processador de sinal digital, microcontrolador etc. As arquiteturas de processador geralmente incluem unidades de execução (p. ex., ponto fixo, ponto flutuante, inteiro etc.), armazenamento (p. ex., registros, memória etc.), decodificação de instrução, periféricos (p. ex., controladores de interrupção, temporizadores, controladores de acesso de memória direto etc.), sistemas de entrada/saída (p. ex., orifícios seriais, orifícios paralelos etc.) e vários outros componentes e subssistemas. O armazenamento de programa/dados 35 é um meio legível por computador acoplado e acessível ao processador 15. O armazenamento 35 pode incluir memória semicondutora volátil e/ou não-volátil (p. ex., memória flash ou memória estática ou dinâmica de acesso aleatório), ou outros meios de armazenamento apropriados, agora conhecidos ou mais tarde desenvolvidos. Vários programas executáveis pelo processador 15 e estruturas de dados manipuláveis pelo processador 15 podem ser armazenadas no armazenamento 30. De acordo com várias modalidades, o(s) programa(s) armazenado(s) no armazenamento 30, quando executados pelo processador 15, pode fazer com que o processador 15 realize qualquer um dos métodos descritos aqui.
[0045] A argumentação acima pretende ser ilustrativa dos princípios e várias modalidades da presente descrição. Numerosas variações e modificações tornar-se-ão evidentes para aqueles hábeis na técnica, uma vez a descrição acima seja totalmente apreciada. Por exemplo, embora as modalidades sejam examinadas em relação a dados de pressão de um controlador preventivo de erupção de uma sonda, é entendido que as modalidades do sistema e método presentemente descritos de detectar vazamentos podem ser aplicados a sistemas de pressão e sistemas de fluido de outros tipos, como descrito e examinado acima. Pretende-se que as reivindicações a seguir sejam interpretadas abranger todas tais variações e modificações.
Claims (18)
1. Método para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão (5), o método caracterizado pelo fato de que compreende: pressurizar o sistema de pressão (5) por uma bomba; em resposta ao sistema de pressão (5) atingir uma pressão de teste, fechar no sistema de pressão (5) por uma válvula; receber, por um processador (15), dados de pressão de uma porção do sistema de pressão (5) após fechamento do sistema de pressão (5); determinar, pelo processador (15), um declive de pressão e uma curvatura de pressão com base nos dados de pressão; e gerar uma indicação de falha como um resultado do declive de pressão estar acima de um limite predeterminado e a curvatura de pressão indicar que o declive é constante ou crescente em valor absoluto.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente gerar a indicação de falha como um resultado da pressão ou declive tendo um valor situando-se fora de uma faixa predeterminada.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aplicar um algoritmo de ajuste de curva aos dados de pressão para gerar uma forma matemática que represente os dados de pressão.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente gerar a indicação de falha como um resultado da pressão ou declive tendo um valor situando-se fora de uma faixa predeterminada.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aplicar um algoritmo de ajuste de curva aos dados de pressão para gerar uma forma matemática que represente os dados de pressão.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: entrar em um estado de passagem, em resposta ao declive ser menor do que um limite de declive predeterminado; sair do estado de passagem em resposta ao declive ser maior do que o limite de declive predeterminado; e gerar uma indicação de passagem como um resultado de permanecer no estado de passagem por pelo menos um período de tempo predeterminado. 5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o declive é determinado durante um período de tempo menor que o período de tempo predeterminado. 6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: entrar em um estado de passagem em resposta ao declive ser menor do que um limite de declive predeterminado; sair do estado de passagem em resposta a uma mudança na pressão, enquanto no estado de passagem é maior do que uma mudança máxima permitida de pressão; e gerar uma indicação de passagem como um resultado de permanecer no estado de passagem por pelo menos um período de tempo predeterminado.
7. Sistema para determinar a presença de um vazamento em um sistema de pressão (5), o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma bomba acoplada ao sistema de pressão (5) através de uma válvula para permitir seletivamente o fluxo entre a bomba e o sistema de pressão (5), a bomba para pressurizar o sistema de pressão (5) e a válvula para, quando o sistema de pressão (5) atingir uma pressão de teste, fechar no sistema de pressão (5); pelo menos um sensor de pressão (20) acoplado ao sistema de pressão (5); e um processador (15) acoplado ao sensor de pressão (20), o processador (15) sendo para: receber dados de pressão do sistema de pressão (5) após fechamento do sistema de pressão (5); determinar um declive de pressão e uma curvatura de pressão com base nos dados de pressão; e gerar uma indicação de falha como um resultado do declive de pressão estar acima de um limite predeterminado e a curvatura de pressão indicando que o declive é constante ou aumentando em valor absoluto.
8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processador (15) gera a indicação de falha como um resultado da pressão ou declive tendo um valor situando-se fora de um alcance predeterminado.
9. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que após o processador (15) gerar a indicação de falha, o processador (15) aplica um algoritmo de ajuste de curva aos dados de pressão para gerar uma forma matemática que represente os dados de pressão.
10. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processador (15) é adicionalmente para: entrar em um estado de passagem em resposta ao declive ser menor do que um limite de declive predeterminado; sair do estado de passagem em resposta ao declive ser maior do que o limite de declive predeterminado; e gerar uma indicação de passagem como um resultado de permanecer no estado de passagem por pelo menos um período de tempo predeterminado.
11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o declive é determinado durante um período de tempo menor que o período de tempo predeterminado.
12. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processador (15) é adicionalmente para: entrar em um estado de passagem em resposta ao declive ser menor do que um limite de declive predeterminado; sair do estado de passagem em resposta a uma mudança de pressão enquanto no estado de passagem ser maior do que uma mudança máxima permitida de pressão; e gerar uma indicação de passagem como um resultado de permanecer no estado de passagem por pelo menos um período de tempo predeterminado.
13. Meio legível por computador não transitório, caracterizado pelo fato de que contém instruções que, quando executadas por um processador, fazem com que o processador: controle uma bomba para pressurizar um sistema de pressão (5) para uma pressão de teste; controle uma válvula para fechar no sistema de pressão (5); receba dados de pressão do sistema de pressão (5) após fechamento do sistema de pressão (5); determine um declive de pressão e uma curvatura de pressão com base nos dados de pressão, e gere uma indicação de falha como um resultado do declive de pressão estar acima de um limite predeterminado e a curvatura de pressão indicando que o declive é constante ou crescente em valor absoluto.
14. Meio legível por computador não transitório de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as instruções, quando executadas, fazem adicionalmente com que o processador gere a indicação de falha como um resultado da pressão ou declive tendo um valor situando-se fora de um alcance predeterminado.
15. Meio legível por computador não transitório de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as instruções, quando executadas, fazem adicionalmente com que o processador, após o processador gerar a indicação de falha, aplique um algoritmo de ajuste de curva aos dados de pressão para gerar uma forma matemática que represente os dados de pressão.
16. Meio legível por computador não transitório de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as instruções, quando executadas, fazem com que o processador: entre em um estado de passagem em resposta ao declive ser menor do que um limite de declive predeterminado; saia do estado de passagem em resposta ao declive ser maior do que o limite de declive predeterminado; e gere uma indicação de passagem como um resultado de permanecer no estado de passagem por pelo menos um período de tempo predeterminado.
17. Meio legível por computador não transitório de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o declive é determinado durante um período de tempo menor que o período de tempo predeterminado.
18. Meio legível por computador não transitório de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as instruções, quando executadas, fazem adicionalmente com que o processador: entre em um estado de passagem em resposta ao declive ser menor do que um limite de declive predeterminado; saia do estado de passagem em resposta a uma mudança na pressão, enquanto no estado de passagem é maior do que uma mudança de pressão máxima permitida; e gere uma indicação de passagem como um resultado de permanecer no estado de passagem por pelo menos um período de tempo predeterminado.
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