BR112016027122B1 - equipamento e método de detecção - Google Patents

Abstract

EQUIPAMENTO E MÉTODO DE DETECÇÃO. Equipamento e método de detecção configurados para detectar defeitos dentro de um tubo flexível pelo menos parcialmente circundado por água do mar. O equipamento de detecção compreende um eletrodo de água do mar, um monitor de impedância e um processador. O eletrodo de água do mar está configurado para estar em contato com a água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível. O monitor de impedância está configurado para medir a impedância entre um componente estrutural metálico do tubo flexível que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível e o eletrodo de água do mar em resposta a um sinal elétrico de teste aplicado ao eletrodo de água do mar. O processador está configurado para determinar a distância do eletrodo de água do mar a um defeito no tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico à água do mar usando a impedância medida.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um equipamento e método de detecção. Em particular, a presente invenção se refere a um equipamento de detecção configurado para detecção de defeitos dentro de um tubo flexível e um método para detecção de defeitos dentro de um tubo flexível. As concretizações particulares se referem a um equipamento de detecção adequado para detectar um defeito de tubo dentro de uma instalação de tubo flexível existente.

[0002] Tradicionalmente, um tubo flexível é usado para transportar fluidos de produção, tais como óleo e/ou gás e/ou água, de um local para outro. Um tubo flexível é particularmente útil para conexão de uma localização submarina (que pode ser submarina profunda, por exemplo, 1000 m ou mais) até uma localização no nível do mar. O tubo pode ter, tipicamente, um diâmetro interno de até cerca de 0,6 m. Um tubo flexível é geralmente formado como um conjunto de um corpo de tubo flexível e um ou mais acoplamentos terminais. O corpo de tubo é, tipicamente, formado como uma combinação de materiais em camadas que formam um duto contendo pressão. A estrutura do tubo permite grandes deflexões sem causar tensões de flexão que prejudicam a funcionalidade do tubo ao longo de sua vida útil. O corpo de tubo é, em geral, construído como uma estrutura combinada que inclui camadas metálicas e poliméricas.

[0003] Em muitos designs de tubos flexíveis conhecidos, o corpo de tubo inclui uma ou mais camadas de blindagem de pressão. A carga principal sobre tais camadas é formada de forças radiais. As camadas de blindagem de pressão têm, frequentemente, um perfil seccional transversal específico para interligação, de modo a serem capazes de manter e absorver as forças radiais resultantes da pressão externa ou interna no tubo. Os perfis seccionais transversais dos fios enrolados que, assim, impedem que o tubo desmorone ou arrebente em virtude da pressão são, algumas vezes, denominados perfis resistentes à pressão. Quando as camadas de blindagem de pressão são formadas a partir de componentes de aro que formam fios helicoidalmente enrolados, as forças radiais provenientes da pressão externa ou interna no tubo fazem com que os componentes do aro se expandam ou contraiam, colocando uma carga de tensão sobre os fios.

[0004] Em muitos designs de tubos flexíveis conhecidos, o corpo de tubo inclui uma ou mais camadas de blindagem de tensão. O carregamento primário sobre tal camada de blindagem de tensão é a tensão. Em aplicações de alta pressão, tais como em ambientes de águas profundas e ultraprofundas, a camada de blindagem de tensão experimenta cargas de tensão elevadas a partir de uma combinação da carga sobre a tampa terminal de pressão interna e o peso auto- suportado do tubo flexível. Isto pode causar falha no tubo flexível, uma vez que tais condições são experimentadas durante períodos prolongados de tempo.

[0005] Um tubo flexível não unido tem sido usado em formações para águas profundas (menos de 3.300 pés (1.005,84 m)) e águas ultraprofundas (mais de 3.300 pés). É a crescente demanda por petróleo que está fazendo com que a exploração ocorra em profundidades cada vez maiores, onde os fatores ambientais são mais extremos. Por exemplo, em ambientes de águas profundas e ultraprofundas, a temperatura no fundo do oceano aumenta o risco de refrigeração dos fluidos de produção para uma temperatura que pode levar a bloqueio do tubo. As profundidades aumentadas também aumentam a pressão associada ao ambiente no qual o tubo flexível deve operar. Como um resultado, a necessidade de níveis elevados de desempenho pelas camadas do corpo de tubo flexível é aumentada. Tubos flexíveis também podem ser usados para aplicações em águas rasas (por exemplo, menos de cerca de 500 m de profundidade) ou mesmo para aplicações na costa (em terra).

[0006] Uma forma de aprimorar a resposta de carga e, assim, o desempenho de camadas de blindagem, é fabricar as camadas a partir de materiais mais espessos e mais fortes e, deste modo, mais robustos. Por exemplo, para camadas de blindagem de pressão nas quais as camadas são frequentemente formadas a partir de fios enrolados com enrolamentos adjacentes na interligação das camadas, a fabricação dos fios a partir de um material mais espesso resulta, apropriadamente, em aumento da resistência. No entanto, à medida que mais material é usado, o peso do tubo flexível aumenta. Em última análise, o peso do tubo flexível pode se tornar um fator limitante no uso de tubos flexíveis. Além disso, a fabricação de tubos flexíveis usando um material cada vez mais espesso aumenta substancialmente os custos com materiais, o que também é uma desvantagem.

[0007] Independentemente das medidas tomadas para aprimorar o desempenho de camadas de blindagem dentro de um corpo de tubo, permanece um risco de defeitos que surgem dentro de um tubo flexível. Um defeito pode compreender danos a uma parede externa de um corpo de tubo flexível, resultando na entrada de água do mar em um anel dentro do corpo de tubo, de modo que a água do mar preenche os vazios entre os fios da camada de blindagem e outros elementos estruturais do tubo. Os fios da camada de blindagem e outros elementos estruturais são, tipicamente, fabricados a partir de aço ou outros materiais metálicos, que são vulneráveis à corrosão acelerada mediante contato com a água do mar. Se tal defeito não for detectado prontamente, então, a integridade estrutural do corpo de tubo pode ser comprometida. A detecção de defeitos anteriormente requeria, com frequência, a inspeção visual do corpo do tubo, o que pode ser perigoso, especialmente para instalações em águas profundas e águas ultraprofundas.

[0008] Determinadas concretizações da invenção fornecem a vantagem de que um defeito dentro de um corpo de tubo possa ser detectado sem requerer inspeção visual periódica. Os defeitos podem, então, ser reparados ou o corpo do tubo substituído. Defeitos detectáveis incluem uma fenda da parede externa de um tubo flexível e a entrada de água do mar em um anel do corpo do tubo. Determinadas concretizações da invenção permitem determinar a localização de um defeito com precisão suficiente para permitir que um reparo seja efetuado. Determinadas concretizações da invenção permitem que um defeito seja localizado para uma instalação de corpo de tubo existente. Isto é, o equipamento de detecção não é dependente de ter sido instalado ou acoplado ao corpo de tubo antes de ocorrer um defeito e o equipamento de detecção pode ser usado com designs de corpo de tubo existentes que já sejam amplamente empregados.

[0009] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um equipamento de detecção configurado para detecção de defeitos dentro de um tubo flexível pelo menos parcialmente circundado por água do mar, o equipamento de detecção compreendendo: um eletrodo de água do mar configurado para estar em contato com a água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível; um monitor de impedância configurado para medição da impedância entre um componente estrutural metálico do tubo flexível que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível e o eletrodo de água do mar em resposta a um sinal de teste elétrico aplicado ao eletrodo de água do mar; e um processador configurado para determinação da distância do eletrodo de água do mar para um defeito no tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico à água do mar usando a impedância medida.

[0010] O eletrodo de água do mar pode estar configurado para se mover em relação ao tubo flexível, o monitor de impedância está configurado para medição da impedância entre o componente estrutural metálico e o eletrodo de água do mar em duas ou mais posições e o processador está configurado para determinação da distância do eletrodo de água do mar ao defeito no tubo para cada posição e para triangulação da localização do defeito no tubo.

[0011] O eletrodo de água do mar pode ser configurado para ser abaixado através da água do mar que circunda o tubo flexível ou o eletrodo de água do mar é acoplado a um mecanismo de orientação, de modo que a localização do eletrodo de água do mar em relação ao tubo flexível possa ser controlada.

[0012] O equipamento de detecção pode compreender ainda dois ou mais eletrodos de água do mar espaçados separadamente acoplados ao monitor de impedância; em que o monitor de impedância está configurado para medição da impedância entre o componente estrutural metálico e cada eletrodo de água do mar e o processador está configurado para determinação da distância de cada eletrodo de água do mar ao defeito no tubo e triangulação da localização do defeito no tubo.

[0013] O equipamento de detecção pode compreender ainda um localizador de posição acoplado ao eletrodo de água do mar e configurado para fornecer uma indicação da localização do eletrodo de água do mar em relação ao tubo flexível; em que o processador está configurado para determinar a localização do defeito no tubo a partir da impedância medida e da posição do eletrodo de água do mar.

[0014] O eletrodo de água do mar pode compreender um gancho configurado para passar em torno do tubo flexível, o gancho incorporando dois ou mais elementos condutores espaçados em torno do tubo flexível, os elementos condutores sendo configurados para serem acoplados juntos e conectados ao monitor de impedância ou conectados separadamente ao monitor de impedância.

[0015] O processador ainda pode ser configurado para determinar a localização do defeito no tubo usando um modelo tridimensional da localização do tubo flexível.

[0016] O monitor de impedância pode ser configurado para medição da impedância para o sinal de teste aplicado ao eletrodo de água do mar em uma primeira frequência selecionada de acordo com a distância entre o eletrodo de água do mar e o tubo flexível.

[0017] O monitor de impedância pode ser configurado para medição da impedância para duas ou mais frequências de sinal de teste aplicadas ao eletrodo de água do mar e o processador é configurado para determinação da distância do eletrodo de água do mar a um defeito de tubo ao comparar as impedâncias medidas na primeira e segunda frequências.

[0018] O monitor de impedância pode ser configurado para aplicar sinais de teste elétricos ao eletrodo de água do mar em uma pluralidade de frequências entre 10 Hz e 100 kHz.

[0019] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um método de detecção de defeitos dentro de um tubo flexível pelo menos parcialmente circundado pela água do mar, o método compreendendo: imersão de um eletrodo de água do mar na água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível; acoplamento de um monitor de impedância entre um componente estrutural metálico do tubo flexível que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível e o eletrodo de água do mar; geração de um sinal de teste elétrico e aplicação do sinal de teste elétrico ao eletrodo de água do mar; medição da impedância entre o componente estrutural metálico e o eletrodo de água do mar em resposta ao sinal de teste; e determinação da distância do eletrodo de água do mar a um defeito no tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico à água do mar usando a impedância medida.

[0020] O método pode compreender ainda: movimento do eletrodo de água do mar em relação ao tubo flexível; medição da impedância entre o componente estrutural metálico e o eletrodo de água do mar em duas ou mais posições; determinação da distância entre o eletrodo da água do mar e o defeito no tubo para cada posição; e triangulação da localização do defeito no tubo.

[0021] O método pode compreender ainda: imersão de dois ou mais eletrodos de água do mar espaçados na água do mar que circunda pelo menos parte do tubo flexível, cada eletrodo de água do mar sendo acoplado separadamente ao monitor de impedância; medição da impedância entre o componente estrutural metálico e cada eletrodo de água do mar; determinação da distância de cada eletrodo de água do mar ao defeito no tubo; e triangulação da localização do defeito no tubo.

[0022] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um equipamento de detecção configurado para detecção de defeitos dentro de um tubo flexível pelo menos parcialmente circundado pela água do mar, o equipamento de detecção compreendendo: um eletrodo de água do mar em contato com a água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível e configurado para gerar um campo elétrico dentro da água do mar em relação ao potencial de um componente estrutural metálico do tubo flexível, que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível; e uma sonda de campo elétrico configurada para medir um vetor de campo elétrico dentro da água do mar que circunda o tubo flexível; em que o vetor de campo elétrico medido é indicativo da direção da sonda de campo elétrico a um defeito de tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico à água do mar.

[0023] O equipamento de detecção pode compreender ainda: um localizador de posição acoplado à sonda de campo elétrico e configurado para fornecer uma indicação da localização da sonda de campo elétrico em relação ao tubo flexível; e um processador configurado para determinar a localização do defeito no tubo a partir do vetor de campo elétrico medido e a posição da sonda de campo elétrico.

[0024] O eletrodo de água do mar pode ser configurado para gerar um campo elétrico em uma primeira frequência e o processador está configurado para sincronizar o vetor de campo elétrico medido com a primeira frequência para determinar a localização do defeito no tubo.

[0025] A sonda de campo elétrico pode estar configurada para se mover em relação ao tubo flexível e o processador está configurado para triangulação da localização do defeito no tubo a partir de vetores de campo elétrico medidos em duas ou mais posições da sonda de campo elétrico.

[0026] A sonda de campo elétrico pode ser configurada para ser abaixada através da água do mar que circunda o tubo flexível ou a sonda de campo elétrico está acoplada a um mecanismo de orientação, de modo que a localização do eletrodo de água do mar em relação ao tubo flexível possa ser controlada.

[0027] O processador pode ser ainda configurado para determinar a localização do defeito no tubo usando um modelo tridimensional da localização do tubo flexível.

[0028] O equipamento de detecção pode compreender ainda: um sensor de orientação acoplado à sonda de campo elétrico e configurado para determinar a orientação tridimensional da sonda de campo elétrico; em que a sonda de campo elétrico está configurada para medir um vetor de campo elétrico tridimensional.

[0029] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é fornecido um método de detecção de defeitos dentro de um tubo flexível pelo menos parcialmente circundado pela água do mar, o método compreendendo: imersão de um eletrodo de água do mar na água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível; geração de um campo elétrico usando o eletrodo de água do mar dentro da água do mar em relação ao potencial de um componente estrutural metálico do tubo flexível que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível; e medição de um vetor de campo elétrico dentro da água do mar que circunda o tubo flexível; em que o vetor de campo elétrico medido é indicativo da direção da sonda de campo elétrico a um defeito no tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico à água do mar.

[0030] O método pode compreender ainda: determinação da localização da sonda de campo elétrico em relação ao tubo flexível; e determinação da localização do defeito no tubo a partir do vetor de campo elétrico medido e a posição da sonda de campo elétrico.

[0031] O método pode compreender ainda: movimento da sonda de campo elétrico em relação ao tubo flexível; e triangulação da localização do defeito no tubo a partir de vetores de campo elétrico medidos em duas ou mais posições da sonda de campo elétrico.

[0032] Vantajosamente, o equipamento de detecção permite que um defeito no corpo do tubo, tal como uma fenda em uma camada externa resistente à água do mar, seja detectado e localizado para uma instalação de tubo flexível existente. Isto é, o equipamento de detecção pode ser usado uma vez que se suspeita de um defeito, tal como uma fenda, de modo que o equipamento de detecção pode ser referido como um equipamento de localização de fenda pós-evento.

[0033] As concretizações da invenção são adicionalmente descritas a seguir com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 ilustra um corpo de tubo flexível; a Figura 2 ilustra uma montagem de tubo RISER que incorpora um corpo de tubo flexível; a Figura 3 ilustra um equipamento de detecção de acordo com uma concretização da invenção; a Figura 4 é um gráfico que ilustra a atenuação de um sinal elétrico em relação à frequência do sinal para três distâncias diferentes; a Figura 5 ilustra um monitor de impedância que faz parte do equipamento de detecção da Figura 3; a Figura 6 é um fluxograma que ilustra um método de detecção de acordo com a concretização da Figura 2; as Figuras 7 a 9 ilustram possíveis cenários de implantação para um equipamento de detecção de acordo com determinadas concretizações da presente invenção; a Figura 10 ilustra um sensor de equipamento de detecção apropriado para montagem sobre um ROV de acordo com uma concretização da presente invenção; a Figura 11 é um esquema elétrico para um equipamento de detecção de acordo com uma concretização da presente invenção; a Figura 12 é um diagrama de circuito para um equipamento de detecção de acordo com uma concretização da presente invenção;

[0034] a Figura 13 é um diagrama de campo elétrico modelado que ilustra o efeito de um tubo RISER de água do mar com uma abertura intermediária no campo elétrico quando se opera um equipamento de detecção de acordo com uma concretização da presente invenção; a Figura 14 ilustra um equipamento de detecção de acordo com outra concretização da invenção; e a Figura 15 é um fluxograma que ilustra um método de detecção de acordo com a concretização da Figura 14.

[0035] Nos desenhos, numerais de referência similares se referem a partes similares.

[0036] Ao longo da presente descrição, referência será feita a um tubo flexível. Deve ser entendido que um tubo flexível é um conjunto de uma porção de um corpo de tubo e um ou mais acoplamentos terminais, em cada um dos quais uma respectiva extremidade do corpo de tubo termina. A Figura 1 ilustra como o corpo de tubo 100 é formado, de acordo com uma concretização da presente invenção, a partir de uma combinação de materiais em camadas que formam um duto contendo pressão. Embora uma série de camadas particulares sejam ilustradas na Figura 1, deverá ser entendido que a presente invenção é amplamente aplicável a estruturas de corpo de tubo coaxial que incluem duas ou mais camadas fabricadas a partir de uma variedade de possíveis materiais. Deverá ser ainda observado que as espessuras de camada são mostradas para fins ilustrativos apenas.

[0037] Conforme ilustrado na Figura 1, um corpo de tubo inclui uma camada de carcaça mais interna 101 opcional. A carcaça fornece uma construção interligada que pode ser usada como a camada mais interna para impedir, total ou parcialmente, o colapso de uma bainha de pressão interna 102 em virtude de descompressão do tubo, pressão externa e pressão sobre a blindagem de tensão e cargas mecânicas de esmagamento. Será apreciado que determinadas concretizações da presente invenção sejam aplicáveis a operações de "furo liso" (isto é, sem uma carcaça), bem como tais aplicações de "furo grosseiro" (com uma carcaça).

[0038] A bainha de pressão interna 102 atua como uma camada de retenção de fluido e compreende uma camada polimérica que assegura a integridade do fluido interno. Deve ser entendido que esta camada pode, em si, compreender um determinado número de subcamadas. Será apreciado que, quando a camada de carcaça opcional é usada, a bainha de pressão interna é frequentemente referida por aqueles versados na técnica como uma camada de barreira. Em operação sem tal carcaça (assim denominada operação de furo liso), a bainha de pressão interna pode ser referida como um revestimento.

[0039] Uma camada de blindagem de pressão 103 opcional é uma camada estrutural com um ângulo de inclinação próximo de 90° que aumenta a resistência do tubo flexível à pressão interna e externa e às cargas mecânicas de esmagamento. A camada também suporta estruturalmente a bainha de pressão interna e consiste, tipicamente, em uma construção interligada.

[0040] O corpo de tubo flexível também inclui uma primeira camada de blindagem de tensão 105 opcional e uma segunda camada de blindagem de tensão 106 opcional. Cada camada de blindagem de tensão é uma camada estrutural com um ângulo de inclinação, tipicamente, entre 10° e 55°. Cada camada é usada para suportar cargas de tensão e pressão interna. As camadas de blindagem de tensão são, frequentemente, contra-enroladas em pares.

[0041] O corpo de tubo flexível mostrado também inclui camadas de fita 104 opcionais que ajudam a conter camadas subjacentes e, em até certo ponto, impedem a abrasão entre camadas adjacentes.

[0042] O corpo de tubo flexível também inclui, tipicamente, camadas de isolamento 107 opcionais e uma bainha externa 108, a qual compreende uma camada polimérica usada para proteger o tubo contra penetração de água do mar e outros ambientes externos, corrosão, abrasão e danos mecânicos.

[0043] Cada tubo flexível compreende pelo menos uma porção, algumas vezes referida como um segmento ou seção de corpo de tubo 100 juntamente com um acoplamento terminal localizado em uma extremidade ou em ambas as extremidades do tubo flexível. Um acoplamento terminal fornece um equipamento mecânico que forma a transição entre o corpo de tubo flexível e um conector. As diferentes camadas de tubos conforme mostrado, por exemplo, na Figura 1, terminam no acoplamento terminal, de modo a transferir a carga entre o tubo flexível e o conector.

[0044] A Figura 2 ilustra uma montagem de RISER 200 adequada para transportar fluido de produção, tal como petróleo e/ou gás e/ou água de uma localização submarina 201 para uma instalação flutuante 202. Por exemplo, na Figura 2, a localização submarina 201 inclui uma linha de fluxo submarino 205. A linha de fluxo flexível 205 compreende um tubo flexível, total ou parcialmente, assentado sobre o fundo do mar 204 ou enterrado por baixo do fundo do mar e usado em uma aplicação estática. A instalação flutuante pode ser constituída por uma plataforma e/ou boia ou, conforme ilustrado na Figura 2, um navio. A montagem de RISER 200 é fornecida como um RISER flexível, isto é, um tubo flexível 203 que conecta o navio à instalação no fundo do mar. O tubo flexível pode estar em segmentos de corpo de tubo flexível com acoplamentos terminais de conexão. A Figura 2 ilustra também como partes do tubo flexível podem ser usadas como uma linha de fluxo 205 ou JUMPER 206. Será apreciado que há tipos diferentes de RISER, conforme é bem conhecido por aqueles versados na técnica. As concretizações da presente invenção podem ser usadas com qualquer tipo de RISER, tal como um RISER livremente suspenso (RISER de suspensão catenária livre), um RISER até certo ponto contido (boias, correntes), um RISER totalmente contido ou encerrado em um tubo (tubos I ou J).

[0045] Conforme mencionado acima, defeitos em um corpo de tubo flexível podem comprometer a integridade estrutural do corpo de tubo. Em particular, uma fenda ou ruptura de uma camada externa resistente à água do mar pode permitir a entrada de água do mar no anel do corpo de tubo entre uma camada de barreira mais interna e a camada externa resistente à água do mar. Com referência à Figura 1, a camada externa resistente à água do mar pode compreender a bainha polimérica externa 108 e a camada de barreira mais interna pode compreender a bainha de pressão interna 102. O anel do corpo de tubo é ocupado por componentes estruturais metálicos, tais como as camadas de blindagem de tensão 105, 106 da Figura 1. Tais componentes são, frequentemente, formados a partir de aço ou outros metais e são suscetíveis à corrosão rápida na presença de água do mar. Serão agora descritos equipamentos e métodos de detecção que podem detectar uma fenda de uma camada externa resistente de um corpo de tubo flexível.

[0046] A Figura 3 ilustra um equipamento de detecção acoplado a um corpo de tubo flexível de acordo com uma concretização da presente invenção. O equipamento de detecção está configurado para detectar uma alteração em um corpo de tubo flexível que pode indicar um defeito (e, em particular, uma abertura que permite que a água do mar ou outros fluidos entrem no anel do corpo de tubo). O equipamento de detecção pode ser acoplado a um sistema de advertência configurado para fornecer um sinal de saída a um operador do tubo flexível, alertando o operador quanto a possíveis danos ao tubo. O sinal de saída pode, por exemplo, ser um alarme visual ou audível.

[0047] Conforme discutido acima, um corpo de tubo flexível pode ser construído a partir de pelo menos uma camada de barreira polimérica, incluindo uma camada externa resistente à água do mar 304 e pelo menos uma camada de elementos estruturais metálicos coaxiais 306, 308. Os elementos estruturais metálicos, por exemplo, as camadas de blindagem de tensão 105, 106 da Figura 1, são concebidos para satisfazer propriedades puramente mecânicas da estrutura do corpo de tubo. No entanto, elas são eletricamente condutoras e esta propriedade é explorada de acordo com determinadas concretizações da presente invenção. Os equipamentos de detecção de acordo com determinadas concretizações da invenção estão configurados para serem usados na detecção da localização de uma fenda dentro de um tubo flexível com pelo menos uma camada ou componente estrutural metálico. Conforme será descrito em maiores detalhes abaixo, o equipamento de detecção está configurado de modo a poder ser usado para detectar a localização de uma fenda em uma instalação de tubo flexível existente e, assim, não sendo necessária qualquer modificação do corpo de tubo.

[0048] Será apreciado que, no caso de uma fenda de uma camada externa resistente à água do mar, o anel do corpo de tubo começará a encher com água do mar. Os componentes estruturais metálicos dentro do anel do corpo de tubo entram, assim, em contato elétrico com a água do mar que circunda o corpo de tubo, resultando, assim, numa variação na impedância entre a água do mar que circunda o corpo de tubo e a estrutura metálica do corpo de tubo. Um equipamento de detecção de acordo com determinadas concretizações da invenção está configurado para medir a impedância entre os componentes estruturais metálicos de um corpo de tubo e um eletrodo de água do mar, a partir do qual pode-se deduzir se há uma fenda e a localização aproximada da fenda. Aqueles versados na técnica entenderão que a medição da impedância entre estes dois pontos é diretamente equivalente à medição da condutividade da água do mar entre estes dois pontos.

[0049] Conforme será descrito abaixo, o equipamento de detecção ilustrado na Figura 3 se acopla eletricamente a um componente estrutural condutor que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento de um corpo de tubo. Componentes estruturais metálicos com tubos flexíveis são, tipicamente, acoplados eletricamente juntos em um acoplamento final e o acoplamento final, por sua vez, está acoplado ao terra local na plataforma de produção para reduzir o risco de explosão. O equipamento de detecção está acoplado ao terra local sobre a plataforma de produção e, deste modo, indiretamente acoplado aos componentes estruturais metálicos do corpo de tubo. O componente eletricamente condutor pode compreender um componente estrutural metálico, tal como um único fio de blindagem de tensão ou uma camada de fios de blindagem de tensão.

[0050] A camada externa resistente à água do mar de um corpo de tubo flexível pode ser fabricada a partir de um material polimérico com propriedades de isolamento elétrico intrínsecas conhecidas. A água do mar tem propriedades de condução elétrica conhecidas, embora isto possa variar de localização para localização, por exemplo, em virtude de variação na salinidade da água do mar e, assim, um equipamento de detecção de acordo com uma concretização da invenção pode requerer calibração antes dO uso para se adaptar às condições locais. Uma fenda física na forma de uma abertura na camada externa resistente à água do mar de um tubo flexível permite um percurso condutor entre a água do mar e a estrutura interna de aço do corpo de tubo. De acordo com determinadas concretizações da presente invenção, uma medição de impedância elétrica feita entre a água do mar que circunda um tubo flexível e a estrutura metálica interna do corpo de tubo constitui um meio para indicar a presença de uma fenda. Especificamente, no caso em que a impedância medida está abaixo de um determinado limiar, pode-se inferir que ocorreu uma fenda e que a água do mar está em contato com a estrutura metálica interna do corpo de tubo.

[0051] Com referência em detalhes à Figura 3, esta mostra um corpo de tubo flexível 400 que, conforme discutido acima, pode compreender um RISER. O corpo de tubo está pelo menos parcialmente circundado pela água do mar, ilustrado esquematicamente pelo corpo de tubo 400 que se estende abaixo do nível da superfície do mar 402. Conforme discutido acima, tal corpo de tubo flexível é construído a partir de múltiplas camadas de barreira poliméricas, incluindo uma camada externa 404 resistente a água do mar e pelo menos uma camada de elementos estruturais metálicos 406, por exemplo, as camadas de blindagem de tensão 105, 106 da Figura 1. Um eletrodo de água do mar 408 está em contato com a água do mar em proximidade ao corpo de tubo 400. Conforme será descrito em maiores detalhes abaixo em relação às Figuras 7 a 10, a localização do eletrodo de água do mar 408 pode variar de modo a verificar a localização de uma fenda com maior precisão ou, alternativamente, múltiplos eletrodos de água do mar 408 podem ser fornecidos para permitir a triangulação da localização de uma fenda. Cada eletrodo de água do mar 408 pode ser, alternativamente, referido como uma sonda ou uma sonda de condutividade.

[0052] Um monitor de impedância 410 está acoplado ao eletrodo de água do mar 408 e a um componente estrutural metálico 406 do corpo de tubo 400 através do terra local sobre a plataforma de produção. O monitor de impedância 410 fornece uma medição da impedância entre o eletrodo de água do mar 408 e o corpo de tubo 400 (alternativamente, isto pode ser considerado como uma medição de condutividade). A medição de impedância é fornecida a um processador 412 para análise. Se a impedância medida estiver abaixo de um limiar quando o eletrodo de água do mar está próximo do corpo de tubo, então, isto pode indicar que há uma fenda. Por exemplo, uma medição de impedância muito alta poderia indicar que não há fenda. A impedância de uma camada de barreira polimérica é de aproximadamente 1 M. No entanto, a impedância aproximada da água do mar é de 5 e, portanto, uma baixa impedância medida pode indicar que a água do mar penetrou no anel do corpo de tubo através de uma fenda. Conforme discutido em maiores detalhes abaixo, deve-se tomar cuidado para assegurar que a impedância medida não seja aquela da água do mar entre o eletrodo de água do mar e o casco do navio de produção que, tipicamente, forma o terra local. Em uma concretização, o monitor de impedância 412 está configurado para medir a impedância na faixa de 0-10 k. Uma impedância acima de 10 k é registrada como o máximo de 10 k em virtude de saturação do sistema de medição neste valor. Vantajosamente, isto registra com precisão a ausência de uma camada de barreira polimérica, ao mesmo tempo em que permite maior resolução de medição em menores valores de impedância. Se houver qualquer percurso de condutividade da água do mar entre a estrutura do corpo de tubo e o eletrodo de água do mar (quando o eletrodo de água do mar está relativamente próximo da localização de uma fenda), a impedância medida está bem abaixo de 10 k. O processador 412 está configurado para fornecer um sinal de saída apropriado a um operador do tubo flexível alertando o operador quanto a danos potenciais ao tubo.

[0053] Ao contrário da condução de fluxo de elétrons predominantemente em metais, a condução elétrica na água do mar é dependente da mobilidade dos íons e isto leva à variação significativa na condutividade observada com a frequência da excitação de medição aplicada. Isto é mostrado esquematicamente na Figura 4, que mostra a atenuação relativa de um sinal de corrente alternada aplicado em várias baixas frequências e entre eletrodos espaçados a 10 m, 100 m e 1 km. Determinadas concretizações da presente invenção aproveitam os dados de atenuação da Figura 4 ao aplicar a excitação ágil de frequência do monitor de impedância 410. A medição da impedância em uma única frequência de excitação pode fornecer uma indicação da distância através da água do mar entre o eletrodo de água do mar 408 e a fenda. Determinadas concretizações da invenção aproveitam isto ao mover o eletrodo de água do mar entre diferentes locais em relação ao corpo de tubo para aumentar a precisão da medição por meio de triangulação dos resultados. No entanto, conforme dito acima, em virtude da variação na condução da água do mar, adicional ou alternativamente, o monitor de impedância pode ser excitado em duas ou mais frequências, permitindo que os resultados sejam comparados e, a partir desta informação, uma localização aproximada da fenda seja determinada. Em determinadas concretizações, a frequência de excitação do monitor de impedância está na faixa de 10 Hz a 1 kHz. Em outras concretizações, a frequência de excitação máxima do monitor de impedância pode ser de 100 kHz. Será entendido por aqueles versados na técnica que o sistema de detecção da Figura 3 também poderia operar usando sinais de teste DC para determinar se há um defeito no tubo através da condução de água do mar detectada para o eletrodo de água do mar. No entanto, deverá ser entendido que isto não permitiria a detecção da localização do defeito.

[0054] Uma concretização do monitor de impedância é mostrada em maiores detalhes na Figura 5. Um primeiro eletrodo 500 está acoplado ao terra local na plataforma de produção (e, consequentemente, conectado aos componentes estruturais metálicos do corpo de tubo) e um segundo eletrodo 502 está acoplado ao eletrodo de água do mar. O segundo eletrodo 502 está acoplado entre uma fonte de corrente de Howland 504 e um demodulador síncrono 506. O monitor de impedância pode funcionar em um modo de fonte de tensão ou de corrente. Na Figura 5, é usada uma fonte de corrente de Howland 504, uma vez que ela permite uma boa linearidade de resposta. A fonte de corrente de Howland 504 é mostrada conectada ao segundo eletrodo. A fonte de corrente de Howland 504 fornece, assim, uma corrente ao eletrodo de água do mar em resposta a um sinal de entrada fornecido por um filtro síncrono 508. O eletrodo de água do mar energiza, assim, a água do mar que circunda o corpo de tubo ao gerar um campo elétrico que se estende entre o eletrodo de água do mar e a plataforma de produção e qualquer fenda dentro da camada externa resistente à água do mar do corpo de tubo (conforme será explicado em maiores detalhes abaixo em relação à Figura 13). A corrente pode ser corrente AC. Em uma concretização, de preferência, o sinal pode ser uma corrente AC com forma de onda sinusoidal. Podem ser usadas outras formas de onda, por exemplo, uma onda quadrada, contudo, a sinusoidal é preferida porque, então, não há harmônicas presentes, o que poderia interferir com a operação do sistema de medição dependente da faixa de frequência. Isto é, o sinal de teste elétrico aplicado pode ser AC. Em outras concretizações, pode ser usada uma fonte de tensão. O filtro síncrono 508 fornece um sinal sob o controle de um sinal de controle pulsado do controlador 510 o qual, adicionalmente, fornece o mesmo sinal de controle ao demodulador síncrono 506. O demodulador síncrono 506 está configurado para analisar a tensão gerada através da água do mar entre o eletrodo de água do mar e o terra do navio de produção em cada frequência. O demodulador síncrono 506 fornece um sinal de saída ao controlador 510, que é indicativo da tensão do segundo eletrodo 502 em relação ao terra. No caso de uma fenda na barreira polimérica, a tensão do segundo eletrodo 502 é dependente da corrente aplicada e da impedância da água do mar entre os eletrodos 500, 502 indicada pelo resistor de símbolo 512. Este só pode ser o caso se o eletrodo de água do mar estiver posicionado relativamente próximo da localização da fenda e, assim, determinadas concretizações da presente invenção permitem variar a localização do eletrodo de água do mar de modo a assegurar que a condução entre o eletrodo de água do mar e a fenda não seja inundada pela condução entre o eletrodo de água do mar e a plataforma de produção. O controlador 510 está configurado para gerar um sinal de saída indicativo da impedância entre os eletrodos 500, 502 ao comparar a corrente fornecida e a tensão medida. O sinal de saída é fornecido ao processador 412, o qual está configurado para determinar se uma fenda é detectada.

[0055] De acordo com determinadas concretizações da presente invenção, o processador 412 está configurado para instruir o monitor de impedância a realizar medições de impedância em uma faixa de frequências de excitação (por exemplo, 10 Hz, 30 Hz, 100 Hz, 300 Hz e 1 kHz) o que, por meio de referência cruzada ao gráfico da Figura 4 (ou referência a uma tabela de consulta dentro do processador 412) permite determinar a posição da fenda. A precisão deste cálculo depende de uma série de fatores, incluindo o tamanho da fenda, a salinidade e temperatura da água do mar, a posição do corpo de tubo (por exemplo, vertical para horizontal) e a condutividade elétrica da estrutura interna de aço.

[0056] Fazendo agora referência ao fluxograma da Figura 6, será descrito agora um método de detecção de acordo com a presente invenção. Na etapa 700, o equipamento de detecção ilustrado na Figura 3 está acoplado a um elemento eletricamente condutor dentro do corpo de tubo (através do terra sobre a plataforma de produção) e a um eletrodo de água do mar. Na etapa 702, a impedância entre os eletrodos é medida para pelo menos uma primeira frequência. Na etapa 704, os dados de frequência e impedância são usados para determinação da localização de uma fenda.

[0057] Vantajosamente, as concretizações da presente invenção descritas acima não interferem com os sistemas de proteção catódicos ativos acoplados a corpos de tubos em virtude do fato de que não é aplicado nenhum sinal de excitação aos componentes estruturais metálicos do corpo de tubo.

[0058] De acordo com determinadas concretizações da invenção, o eletrodo de água do mar (também referido como uma sonda de condutividade de água do mar) é energizado com pelo menos uma frequência ou uma frequência de varredura ou baixa comutação para medir o percurso de retorno do terra através de uma fenda dos componentes estruturais metálicos do corpo de tubo (os quais, por sua vez, estão conectados ao terra). De modo a localizar com precisão uma fenda, é necessário conhecimento da localização da sonda em relação ao corpo de tubo e da distância inferida do eletrodo de água do mar para a fenda (conforme descrito acima). Vantajosamente, se a distância para a fenda pode ser determinada a partir de múltiplas localizações, então, a triangulação pode ser usada para fornecer uma determinação mais exata da localização da fenda. As medições de múltiplas localizações podem ser obtidas ao mover a sonda ou fornecer múltiplas sondas. A sonda de condutividade de água do mar pode usar um sinal de varredura de baixa frequência. De preferência, uma série de leituras são tomadas ao redor do RISER ao longo de seu comprimento. A triangulação indica uma localização da fenda. Os dados de condutividade são, tipicamente, transmitidos de volta para a superfície e agrupados para análise. As medições de condutividade (incluindo a frequência usada e a intensidade do sinal) podem ser sobrepostas em dados que indicam a localização da sonda para construir um modelo 3D da condutividade. Quando sobrepostos em um modelo 3D dos tubos submarinos, a localização de uma fenda pode ser identificada.

[0059] Com referência agora à Figura 7, esta ilustra duas possíveis abordagens de implantação para uma sonda. A Figura 7 mostra uma plataforma de produção 700 (um navio) e um tubo flexível 702 que se estende para baixo a partir do recipiente de produção 700 e circundado pela água do mar. A primeira abordagem é mergulhar a sonda 704 no lado da plataforma de produção presa a um cabo 706. Esta sonda lê a condutância da água do mar a partir da sonda para a fenda 708 marcada R. Este design é uma simplificação do princípio, uma vez que o casco dos navios atua como um percurso de retorno adicional (e grande) para o terra. Dependendo da localização da fenda 708, este percurso de base pode tornar impossível localizar a fenda. A abordagem de sonda básica é capaz de detectar a localização de uma fenda até aproximadamente 100 m, ou melhor, dependendo da proximidade do cabo 706 em relação ao tubo 702. A profundidade da sonda pode ser indicada pelo comprimento de posicionamento do cabo. As medições de condutividade podem ser realizadas em múltiplas profundidades, com a profundidade tendo a maior condutância medida provavelmente indicando a profundidade da fenda ao longo do comprimento do tubo 702. Usado assim sem orientação da sonda, o equipamento de detecção pode ser usado para trabalho de pesquisa inicial. O cabo 706 é, de preferência, combinado com cabos de comunicação e de alimentação para controle da sonda. A sonda 704 pode ser mergulhada sobre o lado do navio 700 em múltiplas localizações em torno do tubo 702 para aumentar a precisão de medição.

[0060] Uma vez que a sonda de imersão tenha fornecido uma localização aproximada da fenda (ou em lugar de realizar medições de imersão), uma sonda acoplada a um Veículo de Operação Remota (ROV) 710 pode ser usada para orientar a localização da sonda próximo da localização de uma fenda suspeita. Como uma alternativa ao uso de um ROV, podem ser usados quaisquer outros meios para orientar ativamente a posição da sonda. O ROV 710 pode ser acoplado ao navio de produção 700 através de um umbilical 712, que também serve para fornecer energia e comunicação à sonda, como para a sonda de imersão 704. A posição do ROV é rastreada usando um sistema de posicionamento de sonar 3D que pode ser usado para mapear os percursos de retorno de base para permitir uma melhor previsão da localização de uma fenda. A implementação também requer um gráfico submarino do equipamento de produção implantado. O ROV precisa ser desenterrado ainda na água para não gerar seu próprio percurso de retorno. Operar uma sonda acoplada a um ROV pode permitir que a localização ds fenda seja detectada com uma precisão de aproximadamente 20 m ou melhor.

[0061] Com referência agora à Figura 8, de acordo com uma outra concretização, pode ser fornecido um arranjo de sondas. Por exemplo, o arranjo pode ser fornecido na forma de um cabo de arranjo rebocado 800 que tem múltiplos condutores individuais 802 posicionados axialmente ao longo de um cabo. A implantação do cabo de arranjo rebocado 800 é, em geral, a mesma usada para a sonda de imersão 704 e o cabo 706 ilustrados na Figura 7. O cabo de arranjo rebocado 800 pode ser posicionado ao lado do tubo 702 e cada condutor 802 pode ser multiplexado para ler a condutividade em cada ponto ao longo do cabo 800. Vantajosamente, esta concretização permite a medição da distância até a fenda a partir de múltiplas localizações (múltiplas profundidades abaixo da superfície do mar) sem exigir que o cabo seja movido. Isto permite a coleta rápida de dados para auxiliar na possível implantação do ROV.

[0062] Com referência agora à Figura 9, de acordo com uma outra concretização, um ou mais aros condutores 900 podem ser colocados em torno do exterior do tubo 702. Cada aro pode compreender um único elemento condutor ou múltiplos elementos condutores espaçados em torno da circunferência do tubo 702. Se múltiplos elementos condutores são fornecidos espaçados em torno da circunferência do tubo 702, então, a orientação de uma fenda em torno da circunferência do tubo 702 pode ser estabelecida. Cada aro condutor 900 está acoplado a um cabo 902 que corre até o navio 700 para comunicação e alimentação, como para as concretizações das Figuras 7 e 8. Se é usado um único aro 900, o aro 900 pode ser baixado e as leituras tomadas para localizar a fenda. Se é usado um único elemento condutor, este método fornece um percurso de retorno de 360 graus e, em virtude de sua localização com uma fenda, é fornecida uma localização precisa. Um conjunto de aros 904 formado a partir de múltiplos aros 900 pode ser implantado através de deslizamento ao longo do tubo 702. Alternativamente, um conjunto de aros 904 pode ser pré-instalado ao posicionar os aros ao longo do tubo 702 ou incorporar os aros 900 no tubo ou componentes, tais como juntas e boias.

[0063] Com referência agora à Figura 10, de acordo com uma outra concretização, uma braçadeira 1000 pode ser presa a um ROV 1002 e configurada para ser acoplada em torno de um tubo 1004 (mostrado em corte transversal). Por exemplo, a braçadeira 1000 pode incluir uma porção articulada (não ilustrada) configurada para abrir para admitir o tubo 1004. O tubo 1004 mostra uma camada estrutural metálica 1006 e uma camada externa resistente à água do mar 1008 na qual é formada uma fenda 1010. A braçadeira 1000 inclui múltiplos condutores 1012 que podem ser energizados separadamente, de modo que a orientação da fenda em torno da circunferência do tubo 1004 possa ser determinada. Uma braçadeira 1000 acoplada a um ROV 1002 pode, assim, ser usada para localizar e mapear uma fenda tanto ao longo do comprimento como da circunferência dos RISERS. Os condutores 1012 podem, inicialmente, ser conectados juntos para formar um anel para detectar a fenda axialmente ao longo do tubo 1004. Uma vez que a área da fenda é detectada, os condutores 1012 podem sofrer uma varredura individualmente para localizar a posição de fenda na circunferência do tubo 1004. Este método também poderia ser usado para medir a extensão de uma fenda, por exemplo, o tamanho circunferencial e o comprimento axial de uma fenda na camada externa resistente à agua do mar 1008. Este método reduz consideravelmente a interferência de base de retorno ao terra dos navios em virtude do fato de que a sonda está colocada próximo ao tubo.

[0064] Conforme dito acima, em virtude do fato de que a condutividade da água do mar é variável, para um local de implantação particular pode ser desejável calibrar o equipamento de detecção. Por exemplo, essa calibração pode ser obtida ao prender uma chapa de metal a um tubo. A chapa de metal é conectada ao terra do navio de produção através de um fio isolado, de modo que a chapa de metal simule uma fenda em um local conhecido.

[0065] Conforme observado acima, as instalações de tubos existentes não permitem energizar prontamente a estrutura metálica dentro do tubo de uma maneira a criar um sinal que possa ser detectado remotamente. Isto se deve ao fato de que os componentes metálicos estejam eletricamente conectados juntos através do acoplamento final do tubo, que, por sua vez, está conectado ao potencial de zero volts (terra) a bordo da plataforma de produção. Conforme discutido acima, a presente invenção depende, em vez disso, de uma sonda de condutividade de água do mar para energizar a água do mar que circunda o tubo, o que completa um circuito através de uma fenda no revestimento do RISER para o metal do corpo de tubo. Com referência agora à Figura 11, este é um esquema elétrico que ilustra o percurso de condutividade medido. Os componentes estruturais metálicos 1100 dentro do tubo 1102 são expostos à água do mar circundante através de uma fenda 1104 na camada externa resistente à água do mar do corpo de tubo. Os componentes estruturais metálicos 1100 são eletricamente acoplados a um acoplamento terminal lateral superior (não ilustrado) e depois ao potencial de zero volts (terra) 1106 a bordo da plataforma de produção 1108. Uma sonda de condutividade de água do mar 1110 está posicionada próximo do tubo 1102 através de um cabo ou ROV (conforme discutido acima) e a sonda 1110 está acoplada pelo fio 1112 ao terra 1106. A sonda 1110 é energizada, por exemplo, usando o monitor de impedância da Figura 5 (não mostrado) de modo a fornecer uma medida da condutância (ou, equivalentemente, da impedância) do percurso de água do mar 1114 entre a sonda 1110 e a fenda 1104. A Figura 11 mostra ainda um cabo de comunicação 1116 que se estende entre a sonda 1110 e um PC 1118 (ou equipamento de análise e agrupamento de dados equivalente) a bordo da plataforma de produção 1108. Embora o agrupamento de dados possa ser realizado dentro da sonda 1110 para posterior análise ou análise em tempo real na sonda 1110, é preferível que os dados retornem para relativa segurança da plataforma de produção 1108.

[0066] Com referência agora à Figura 12, esta ilustra um circuito elétrico simplificado de um equipamento de detecção 1200 em uso de acordo com uma concretização da presente invenção. Uma fonte de corrente constante de baixa frequência 1202 pode ser usada para determinar a condutividade total do circuito, assumindo que a resistência interna 1204 do corpo de tubo e da plataforma de produção permanece inalterada. Na prática, a resistência interna 1204 pode variar de acordo com quão distante do tubo está a fenda, embora esta resistência interna seja relativamente pequena comparado com a resistência à água do mar 1206 no caso de uma fenda e, assim, pode ser medida ou modelada antes que ocorra uma fenda e assumido que permaneça constante. A fonte de corrente 1202 é usada para energizar o circuito, de modo que a resistência da água do mar 1206 possa ser medida com referência à tensão através de um resistor padrão 1208 usando um voltímetro 1210.

[0067] Conforme discutido acima, dado que a resistência da água do mar varia com a frequência (conforme mostrado na Figura 4), acionamento da fonte de corrente constante 1202 com diferentes frequências permite que o sistema forneça eficazmente diferentes faixas de operação. Isto pode, vantajosamente, ser usado operando em uma frequência relativamente baixa quando a sonda está afastada do tubo. Alternativamente, as faixas de frequências mais elevadas permitem discriminar as localizações de fendas em distâncias mais curtas, permitindo, assim, que percursos de corrente alternada muito grandes que não são de interesse (em particular através do casco da plataforma de produção) sejam filtrados para revelar o pequeno percurso de retorno localizado através da fenda. A necessidade de discriminar percursos de retorno pode ser vista claramente por meio de referência à Figura 13, que mostra um campo elétrico modelado (indicado por linhas de campo equipotencial 1300). A Figura 13 mostra um modelo de um casco de plataforma de produção 1302, uma parte de fenda 1304 ao longo de um tubo (não ilustrado) e a parte inferior do tubo 1306, ponto no qual a estrutura metálica do corpo de tubo é, tipicamente, novamente exposta à água do mar por meio de conexão a um ânodo de alumínio para proteção catódica. O casco 1302, a fenda 1304 e a parte inferior do tubo 1306 estão todos no mesmo potencial (o zero volts, terra, da plataforma de produção). Uma sonda 1308 é mostrada relativamente próxima da fenda 1304 e as linhas de campo 1310 são mostradas acoplando a sonda 1310 a cada um do casco 1302, fenda 1304 e parte inferior do tubo 1306. Pode ser visto que o casco 1302 forma um percurso de retorno significativo e, assim, tem um efeito significativo sobre a condutividade aparente da água do mar. Para evitar isso, para possíveis localizações de fendas próximo do navio, frequências mais altas podem ser usadas com a sonda próximo do tubo (por exemplo, menos de 10 m). Mais abaixo do tubo, uma menor frequência pode ser ainda usada a partir do corpo de tubo (por exemplo, 100 m) para permitir uma varredura mais rápida de fendas. O efeito do casco do navio e do acoplamento terminal inferior é criar zonas mortas onde pode ser difícil ou impossível localizar uma fenda, mesmo com o uso de frequências mais altas. Este efeito será maior para o casco do navio em virtude de seu tamanho.

[0068] Conforme discutido acima, é desejável uma análise usando duas frequências diferentes. Ao operar a sonda em várias frequências alternadas distintas com diferentes condutividades conhecidas na água do mar, a localização de uma fenda pode ser determinada com maior precisão. No entanto, será apreciado que as concretizações da presente invenção podem localizar uma fenda usando apenas uma única frequência, com uma precisão aumentada alcançada ao mover a sonda para mais próximo da localização suspeita da fenda e/ou executar a triangulação usando várias medições tomadas a partir de diferentes locais. A medição de condutividade/impedância sensível à fase permite uma detecção mais sensível.

[0069] De acordo com uma concretização alternativa da presente invenção, em vez de medição da impedância entre uma sonda móvel e a fenda conforme descrito acima, pode ser estabelecido um campo elétrico entre uma sonda estática e a fenda. Uma segunda sonda móvel pode, então, medir o campo elétrico que envolve o tubo em todos os três planos em posições conhecidas. Desta forma, o padrão de campo elétrico resultante da sonda estática que energiza a água do mar pode ser examinado quanto à magnitude e direção. Um vetor de campo elétrico medido relativamente próximo da localização de uma fenda pode indicar a localização da fenda. A detecção sensível à fase permite que a polaridade do campo detectado seja determinada, de modo que o vetor possa apontar diretamente para a localização da fenda.

[0070] Com referência à Figura 14, esta ilustra um equipamento de detecção de acordo com esta concretização alternativa da invenção. O tubo 1400 é mostrado se estendendo por baixo da superfície do mar 1402 e o tubo 1400 tem uma fenda 1404. Um eletrodo de água do mar estático 1406 é energizado pelo gerador de sinal 1408, que também está acoplado à estrutura metálica 1410 do corpo de tubo através do terra local da plataforma de produção (não ilustrado). O eletrodo estático 1406 é energizado usando uma fonte de tensão constante para estabelecer um campo elétrico na água do mar que circunda o tubo 1400. Isto difere da fonte de corrente constante descrita nas concretizações anteriores, usada para realizar medições de condutividade/impedância. Um analisador de sinal 1412 está acoplado ao gerador de sinal, de modo que o campo elétrico medido possa ser correlacionado com a fase do sinal fornecido ao eletrodo estático 1406, permitindo que a direção de um vetor de campo elétrico seja estabelecida. É fornecida uma segunda sonda 1414, que pode ser movida em relação ao tubo 1400, por exemplo, ao ser presa a um cabo e mergulhada no mar ou acoplada a um ROV, conforme descrito acima. A sonda móvel 1414 está acoplada ao analisador de sinal para fornecer uma indicação do campo elétrico medido em três dimensões. A localização da sonda móvel pode ser diretamente determinada usando um transponder sonar 3D, conforme descrito acima.

[0071] Esta abordagem de vetor de campo elétrico oferece vantagens consideráveis em relação às técnicas descritas acima. Não apenas ela tem uma sensibilidade maior, mas também o vetor permite que a FENDA seja fisicamente indicada. Isto significa que, quando implantado no campo, menos pontos de medição precisam ser registrados. A sonda móvel 1414 é móvel dentro de uma zona na proximidade do tubo 1400, mas distante do eletrodo de energização 1406 para assegurar que o vetor medido não indique simplesmente para o eletrodo 1406. A sonda móvel 1414 pode compreender três pares de eletrodos opostos espaçados numa pequena distância (por exemplo, 0,5 m), cada um orientado em ângulo reto com o outro para medir o campo elétrico em três planos paralelos. Três amplificadores diferenciais dentro do sensor estabelecem o potencial do eletrodo entre cada par de eletrodos individuais e, a partir desta informação, pode ser estabelecida a magnitude e a direção (isto é, o vetor) do campo elétrico dentro da água do mar no ponto de medição. Movendo a posição da sonda dentro da zona e observando os valores de vetor, o padrão de vetor de campo elétrico pode ser analisado para indicar a posição da fenda com um grau de precisão que, tipicamente, ultrapassa aquele das concretizações anteriormente descritas. A interpretação dos resultados de medição do campo elétrico requer o conhecimento da posição da sonda móvel, por exemplo, usando um transponder de sonar conforme descrito acima, e também da orientação da sonda, que pode ser estabelecida usando giroscópios, por exemplo, giroscópios com base em MEMS. Um umbilical que conecta a sonda à superfície transporta, assim como a potência, um sinal de referência na frequência distribuída, uma vez que é necessário permitir que o sinal do vetor seja estabelecido.

[0072] Com referência agora à Figura 15, este é um fluxograma que ilustra um método de operação do equipamento de detecção da Figura 14. Na etapa 1500, o eletrodo estático é implantado e usado para estabelecer um campo elétrico estático na água do mar que circunda uma fenda potencial. Na etapa 1502, o campo elétrico é medido em um primeiro ponto usando a sonda móvel de modo a localizar a fenda. Dependendo do vetor de campo elétrico medido na etapa 1502, a sonda móvel é movida em direção ao local de uma fenda suspeita na etapa 1504. Este pode ser um processo iterativo no qual a sonda móvel se move progressivamente para uma fenda potencial até que a sua provável localização seja determinada com um grau suficiente de precisão.

[0073] Ao longo da descrição e reivindicações no presente relatório descritivo, as palavras "compreender" e "conter" e variações das mesmas significam "incluindo, porém sem limitações" e não se destinam a (e não excluem) outras porções, aditivos, componentes, inteiros ou etapas. Ao longo da descrição e reivindicações no presente relatório descritivo, o singular abrange o plural, a menos que o contexto exija de outra forma. Em particular, quando o artigo indefinido é usado, o relatório descritivo deve ser entendido como considerando a pluralidade, bem como a singularidade, a menos que o contexto exija o contrário.

[0074] Os aspectos, números inteiros ou características descritos em conjunto com um aspecto, concretização ou exemplo particular da invenção devem ser entendidos como sendo aplicáveis a qualquer outro aspecto, concretização ou exemplo descrito aqui, a não ser que seja incompatível com os mesmos. Todas as características descritas no presente relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos) e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim descrito, podem ser combinadas em qualquer combinação, exceto combinações nas quais pelo menos algumas destas características e/ou etapas são mutuamente exclusivas. A invenção não está restrita aos detalhes de quaisquer concretizações anteriores. A invenção se estende a qualquer nova combinação, ou qualquer combinação nova, das características descritas no presente relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações anexas, resumo e desenhos), ou qualquer nova combinação, ou qualquer combinação nova, das etapas de qualquer método ou processo assim descrito.

[0075] A atenção do leitor é dirigida a todos os artigos e documentos que são apresentados concorrentemente com ou anteriormente ao presente relatório descritivo em relação ao presente pedido e que estão abertos à inspeção pública como presente relatório descritivo, e o conteúdo de todos de tais artigos e documentos são aqui incorporados por referência.

Claims (14)

1. Equipamento de detecção configurado para detectar defeitos no interior de um tubo flexível (400) pelo menos parcialmente circundado por água do mar caracterizado por compreender: um eletrodo de água do mar (408) configurado para estar em contato com a água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível (400) e para se movimentar em relação a um tubo flexível (400); um monitor de impedância (410) configurado para medir (702), em duas ou mais posições do eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível (400), a impedância entre um componente estrutural metálico (406) do tubo flexível (400) que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível (400) e o eletrodo de água do mar (408) em resposta a um sinal de teste elétrico aplicado ao eletrodo de água do mar (408); e um processador (412) configurado: para determinar (704), para cada posição do eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível (400), a distância do eletrodo de água do mar (408) a um defeito (404) no tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico (406) à água do mar usando a impedância medida; e para triangular a localização do defeito (404) no tubo usando a distância determinada para cada posição do eletrodo de água dod mar (408) em relação ao tubo flexível (400); em que o eletrodo de água do mar (408) está configurado para ser abaixado através da água do mar que circunda o tubo flexível (400) ou o eletrodo de água do mar (408) está acoplado a um mecanismo de orientação, de modo que a localização do eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível possa ser controlada.

2. Equipamento de detecção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um localizador de posição acoplado ao eletrodo de água do mar (408) e configurado para fornecer uma indicação da localização do eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível (400); em que o processador (412) está configurado para determinar a localização do defeito (404) no tubo a partir da impedância medida e da posição do eletrodo de água do mar (408).

3. Equipamento de detecção, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado por o eletrodo de água do mar (408) compreender um gancho configurado para passar ao redor do tubo flexível (400), o gancho incorporando dois ou mais elementos condutores espaçados em torno do tubo flexível (400), os elementos condutores sendo configurados para ser acoplados e conectados juntos ao monitor de impedância (410) ou separadamente conectados ao monitor de impedância (410).

4. Equipamento de detecção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o processador (412) ser ainda configurado para determinar a localização do defeito (404) no tubo usando um modelo tridimensional da localização do tubo flexível (400).

5. Equipamento de detecção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o monitor de impedância (410) estar configurado para medir a impedância para o sinal de teste aplicado ao eletrodo de água do mar (408) em uma primeira frequência selecionada de acordo com a distância entre o eletrodo de água do mar (408) e o tubo flexível (400).

6. Equipamento de detecção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o monitor de impedância (410) estar configurado para medir a impedância para duas ou mais frequências de sinal de teste aplicadas ao eletrodo de água do mar (408) e o processador (412) estar configurado para determinar a distância do eletrodo de água do mar (408) a um defeito (404) no tubo pela comparação das impedâncias medidas na primeira e segunda frequências.

7. Equipamento de detecção, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o monitor de impedância (410) estar configurado para aplicar sinais elétricos de teste ao eletrodo de água do mar (408) em uma pluralidade de frequências entre 10 Hz e 100 kHz.

8. Método de detecção de defeitos no interior de um tubo flexível (400) pelo menos parcialmente circundado por água do mar através do equipamento conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7 caracterizado por compreender: imergir um eletrodo de água do mar (408) na água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível (400); acoplar um monitor de impedância (410) entre um componente estrutural metálico (406) do tubo flexível (400) que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível (400) e o eletrodo de água do mar (408); gerar um sinal elétrico de teste e aplicar o sinal elétrico de teste ao eletrodo de água do mar (408); movimentar o eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível (400); medir (702), em duas ou mais posições do eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível (400), a impedância entre o componente estrutural metálico (406) e o eletrodo de água do mar (408) em resposta ao sinal de teste; determinar (704), para cada posição do eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível (400), a distância do eletrodo de água do mar (408) a um defeito (404) no tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico (406) à água do mar usando a impedância medida; e triangular a localização do defeito (404) no tubo usando a distância determinada para cada posição do eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível (400); em que o eletrodo de água do mar (408) está configurado para ser abaixado através da água do mar que circunda o tubo flexível (400) ou o eletrodo de água do mar (408) está acoplado a um mecanismo de orientação, de modo que a localização do eletrodo de água do mar (408) em relação ao tubo flexível possa ser controlada.

9. Equipamento de detecção configurado para detectar defeitos no interior de um tubo flexível (1400) pelo menos parcialmente circundado por água do mar caracterizado por compreender: um eletrodo de água do mar (1406) configurado para ser posicionado em contato com a água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível (1400); um gerador de sinal (1412) configurado para energizar o eletrodo de água do mar (1406) para gerar (1500) um campo elétrico dentro da água do mar em relação a um potencial elétrico de um componente estrutural metálico (1410) do tubo flexível (1400) que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível (1400); uma sonda de campo elétrico (1414) configurada para se movimentar (1504) em relação ao tubo flexível (1400) e ao eletrodo de água do mar (1406) e configurada para medir (1502) o campo elétrico em três dimensões para fornecer vetores de campo elétrico dentro da água do mar que circunda o tubo flexível (1400) em duas ou mais posições de medição da sonda de campo elétrico (1414), em que cada vetor de campo elétrico medido é indicativo da direção da posição de medição a um defeito (1404) no tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico à água do mar; um localizador de posição acoplado à sonda de campo elétrico (1414) e configurado para fornecer uma indicação da localização da sonda de campo elétrico (1414) em relação ao tubo flexível (1400) em cada posição de medição da sonda de campo elétrico (1414); e um processador (1412) configurado para triangular a localização do defeito (1404) no tubo a partir dos vetores de campo elétrico medidos e da posição da sonda de campo elétrico (1414) em cada posição de medição.

10. Equipamento de detecção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o eletrodo de água do mar (1406) estar configurado para gerar um campo elétrico em uma primeira frequência e o processador (1412) estar configurado para sincronizar o vetor de campo elétrico medido com a primeira frequência para determinar a localização do defeito (1404) no tubo.

11. Equipamento de detecção, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a sonda de campo elétrico (1414) estar configurada para ser abaixada através da água do mar que circunda o tubo flexível (1400) ou a sonda de campo elétrico (1414) estar acoplada a um mecanismo de orientação, de modo que a localização do eletrodo de água do mar (1406) em relação ao tubo flexível (1400) possa ser controlada.

12. Equipamento de detecção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado por o processador (1412) ser ainda configurado para determinar a localização do defeito (1404) no tubo usando um modelo tridimensional da localização do tubo flexível (1400).

13. Equipamento de detecção, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado por ainda compreender: um sensor de orientação acoplado à sonda de campo elétrico (1414) e configurado para determinar a orientação tridimensional da sonda de campo elétrico (1414); em que a sonda de campo elétrico (1414) está configurada para medir um vetor de campo elétrico tridimensional.

14. Método de detecção de defeitos no interior de um tubo flexível (1400) pelo menos parcialmente circundado por água do mar através do equipamento conforme definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 13 caracterizado por compreender: imergir um eletrodo de água do mar (1406) na água do mar que circunda pelo menos parte de um tubo flexível (1400); energizar o eletrodo de água do mar (1406) com um gerador de sinal (1412) para gerar (1500) um campo elétrico usando o eletrodo de água do mar (1406) dentro da água do mar em relação a um potencial elétrico de um componente estrutural metálico (1410) do tubo flexível (1400) que se estende pelo menos parcialmente ao longo do comprimento do tubo flexível (1400); movimentar (1504) uma sonda de campo elétrico (1414) em relação ao tubo flexível (1400) e ao eletrodo de água do mar (1406) para medir (1502) o campo elétrico em três dimensões para fornecer vetores de campo elétrico dentro da água do mar que circunda o tubo flexível (1400) em duas ou mais posições de medição da sonda de campo elétrico (1414), em que cada vetor de campo elétrico medido é indicativo da direção da posição de medição a um defeito (1404) no tubo que conecta eletricamente o componente estrutural metálico (1410) à água do mar; determinar a localização da sonda de campo elétrico (1414) em relação ao tubo flexível (1400) em cada posição de medição da sonda de campo elétrico (1414); e triangular a localização do defeito (1404) no tubo a partir dos vetores de campo elétrico medidos e da posição da sonda de campo elétrico (1414) em cada posição de medição.

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