BR112017000249B1 - arranjo, e, método para determinação de volume livre de anel em um tubo - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere ao monitoramento de integridade de um volume de anel em um tubo. Mais especificamente, a invenção se refere a um arranjo e um método para determinação de volume livre de anel de um tubo. O monitoramento pode, como um exemplo, ser realizado pelo uso de uma unidade lógica que controla o anel testando pelo uso de alimentação a gás ou difusão, e também dá entrada ao cálculo da vida útil restante do tubo. Adicionalmente, o arranjo pode, como um exemplo, salvar e apresentar resultados, permitir configurações especificadas pelo usuário e desativar os alarmes se valores críticos forem detectados.

Description

Área técnica

[001] A presente invenção se refere a um arranjo e a um método para monitorar a integridade de volume de anel. Mais especificamente, a invenção se refere a um arranjo e a um método para determinação do volume livre de anel de um tubo de subida flexível. O monitoramento pode ser realizado utilizando uma unidade lógica que executa o teste de anel com difusão ou alimentação de gás.

Fundamentos da invenção

[002] Monitoramento e avaliação da integridade são realizados para controlar e mapear a condição e a qualidade de volume de anel como, por exemplo, em um tubo, tipicamente um tubo de subida flexível. Testar o anel para cálculo de volume livre de anel é uma parte significativa da avaliação da integridade do tubo. Como mostrado na figura 1, o volume de anel 102 em um tubo flexível é definido como a área entre a bainha exterior 101 e a barreira de pressão 103.

[003] Com base em tal teste de anel, o conteúdo de fluido no anel pode ser avaliado comparando o volume livre de anel medido e o conhecimento de volume total do anel. O volume de anel em um tubo flexível é esperado permanecer seco, ou experimentar um enchimento lento durante o tempo devido a, entre outros fatores, a difusão através da barreira de pressão do tubo. O teste de anel de tubos de subida flexíveis é hoje tipicamente realizado anualmente em instalações fora da costa na plataforma continental norueguesa.

[004] A Figura 2 mostra um esboço de exemplo de uma instalação fora da costa que compreende um tubo flexível 201, uma plataforma 202 e um local de teste 203. O teste de anel do tubo flexível 201 é tipicamente realizado no local de teste 203.

[005] Resultados de testes de anel manuais são tipicamente uma entrada para o cálculo da vida útil restante do tubo. Como um exemplo, o volume de anel pode ser enchido com fluido devido à bainha exterior danificada. A deterioração e, portanto, o tempo de vida útil restante do tubo com anel cheio de fluido, é tipicamente calculado com base no tempo de execução do último teste de anel. Se o último teste foi realizado um ano atrás, um ano da vida útil restante deve ser subtraído, assumindo que o dano apareceu logo após o teste anterior. Grandes despesas são, portanto, prováveis de ocorrer por não ser capaz de operar o tubo até mais um ano ou devido ao tempo curto para planejar quando um tubo flexível precisa ser substituído. Os longos intervalos de tempo entre cada teste de anel são, portanto, um problema hoje. Especialmente alguns tubos exigem um acompanhamento apertado.

[006] Hoje o teste de anel é executado manualmente, o que exige a pessoal chave fora da costa para realizar o teste. Assim, o teste é dependente de variações e fatores humanos, o que pode resultar em testes não serem realizados ou não serem realizados quando programados. Adicionalmente, fatores humanos podem provocar parâmetros de bases separadas para testes separados. Pode também ser mencionado que para alguns tubos ventilação de anel é realizada diretamente para o aberto, o que causa perigo de corrosão devido ao acesso a oxigênio.

Sumario da invenção

[007] De acordo com a presente invenção, os problemas acima mencionados são solucionados por um arranjo e método para a determinação de um volume livre de anel de tubo e monitoramento do estado do volume de anel.

[008] O monitoramento mencionado pode compreender início de acumulação de pressão ajustando a pressão operacional para um alto limite de pressão pré-definido, manter a pressão por um dado período de tempo para a pressão ser estabilizada, decidir se esta pressão alta está estabilizada, e realizar pelo menos uma medição da pressão. Se a pressão é encontrada estar dentro de uma dada precisão comparada com o alto limite de pressão pré- definido, a pressão de operação pode ser ajustada para um baixo limite de pressão pré-definido.

[009] A despressurização é obtida esvaziando o volume de referência pelo menos uma vez. Manter a pressão por um dado período de tempo para a pressão estabilizar, decidir se a pressão está estabilizada no baixo limite de pressão, e realizar pelo menos uma medição da pressão. Se é verificado que a pressão está dentro de uma dada precisão comparada com o baixo limite de pressão pré-definido, o volume acumulado pode ser calculado com base nos dados a partir do esvaziamento do pelo menos um volume de referência.

[0010] Um primeiro aspecto da invenção é um arranjo para a determinação do volume livre de anel de um tubo, onde o arranjo inclui um volume de referência, uma válvula conectada ao volume livre de anel e ao volume de referência, para despressurização do volume de anel para o volume de referência, pelo menos uma válvula conectada ao volume de referência e pelo menos uma saída para despressurização do volume de referência e, pelo menos um instrumento de pressão para medição da pressão do volume do anel, onde as válvulas mencionadas e o pelo menos um instrumento de pressão estão dispostos para serem lido e controladas para pressurizar e despressurizar, e onde medições da pressão de volume de referência e da pressão do volume de anel antes e depois da despressurização e as dimensões do volume de referência são utilizadas para cálculo do volume livre de anel.

[0011] O cálculo do volume livre de anel é realizado utilizando as equações descritas abaixo.

[0012] O arranjo pode ainda compreender pelo menos uma unidade lógica para leitura e controle das válvulas mencionadas, e o pelo menos um instrumento de pressão durante pressurização e despressurização. A unidade lógica está ainda disposta para utilizar as medições de pressão no volume de referência e no volume de anel, antes e depois da despressurização e a dimensão/tamanho do volume de referência para cálculo do volume livre de anel.

[0013] O arranjo pode ainda compreender pelo menos um recipiente de gás para pressurizar, um regulador de pressão conectado ao recipiente de gás para regular a alimentação de gás e, pelo menos, uma válvula para abrir e fechar, para pressurização do pelo menos um volume de anel.

[0014] Além disso, o arranjo pode compreender um instrumento de pressão conectado ao recipiente de gás para medição da pressão do recipiente de gás, e pelo menos um instrumento de pressão conectado ao regulador de pressão, para indicação das configurações do regulador. Os instrumentos de pressão mencionados são ainda conectados à unidade lógica para controle e leitura.

[0015] Adicionalmente, o arranjo pode compreender pelo menos um instrumento de pressão para medição da pressão do volume de referência. O arranjo pode compreender pelo menos uma válvula de alívio de pressão para controlar a deflação do recipiente de gás e, eventualmente, pelo menos uma válvula de alívio de pressão para controlar a deflação do pelo menos um volume de anel diretamente através da saída. A alimentação de gás é fornecida a partir do recipiente de gás externo mencionado, ou de um recipiente de gás interno.

[0016] Outro aspecto da invenção é um método para a determinação de um volume livre de anel em um tubo, onde uma diferença de pressão é estabelecida entre o volume do anel e o volume de referência, um número de despressurizações do volume do anel para o volume de referência, onde o número é um ou mais, pressão é medida antes e depois do número de despressurizações. O volume livre de anel é então calculado com base em medições de pressão no volume do anel antes e depois do número de despressurizações, juntamente com medições de pressão para cada despressurização no volume de referência e dimensão/tamanho do volume de referência.

[0017] O método pode compreender etapas para o estabelecimento de uma pressão de volume de referência pré-definida antes de cada despressurização, e a medição de pressão de volume de referência após cada despressurização.

[0018] Além disso, o estabelecimento de diferença de pressão pode ser realizado por gás difundido ou aplicando gás a partir de um recipiente de gás para o volume de anel.

[0019] O método pode compreender etapas para decidir se a pressão medida no volume do anel alcançou o alto limite de pressão, seguida por manter esta pressão estabelecida por um dado período de tempo se necessário, e decidir se a pressão medida no volume do anel após o mesmo período de tempo está dentro de uma dada precisão do alto limite de pressão, estabelecimento adicional de uma diferença de pressão se este não é o caso, e daí em diante, seguido pelas etapas após a despressurização como descrito acima.

[0020] Além disso, o método pode compreender uma decisão se a pressão medida alcançou o baixo limite de pressão após a despressurização, seguida por manter esta pressão por um dado período de tempo se este for o caso, decisão de se a pressão medida no volume do anel após este período de tempo está dentro de uma dada precisão para o baixo limite de pressão, seguida por despressurização adicional se este não é o caso e, daí em diante seguida por etapas para o cálculo de volume livre de anel.

[0021] O cálculo do volume livre de anel pode ser realizado utilizando as seguintes equações:

onde: _ V évolume livre de anel, - V out é volume acumulado durante despressurização, - Vref é volume de referência, - Pa1 d pressão de anel antes do número de despressurizações (i = 1) - Pa2 é pressão de anel após o número de despressurizações (i = n) - Pref1 é pressão no volume de referência antes do número i de despressurização para a saída, - Pref2 é pressão no volume de referência após o número i de despressurização para a saída, e - n é o número de ciclos de despressurização.

[0022] O cálculo do volume acumulado pode ser realizado por pelo menos uma unidade lógica com base nos dados recebidos quando esvaziando pelo menos um volume de referência por utilização de uma válvula pelo menos uma vez, até que um baixo limite de pressão no volume do anel seja alcançado.

[0023] O estabelecimento de diferença de pressão pode compreender pressurização realizada fechando uma válvula se difusão é utilizada, ou por ajustamento do regulador de pressão e abertura da válvula para o recipiente de gás e fechamento da válvula para o volume de referência se a pressurização é realizada por utilização de alimentação de gás.

[0024] O método pode compreender decisão de se a pressão está estabilizada no alto limite de pressão, por meio de medição de pressão para gás difundido, ou por fechamento de válvula e medição de pressão se for utilizada alimentação de gás.

[0025] O esvaziamento do volume de referência pode ser realizado pelo menos uma vez fechando a válvula entre o volume do anel e o volume de referência, e abrindo a válvula entre o volume de referência e a saída correspondente, até que o baixo limite de pressão no volume do anel é atingido.

[0026] A decisão de se a pressão está estabilizada ou não pode ser realizada por medição de pressão utilizando um instrumento de pressão disposto no volume do anel ou no volume de referência.

[0027] O método pode compreender cálculos de volume que permitem a correção para difusão e diferenças de temperatura, e controle de um ou mais componentes de um arranjo como descrito acima. A unidade lógica pode executar tais cálculos e correções.

[0028] O método pode compreender os seguintes aspectos executados pela unidade lógica: controle de pelo menos uma válvula para pressurização e despressurização de pelo menos um volume de anel, leitura de pelo menos um instrumento de pressão para medição de pressão pelo menos um volume de referência, controle de pelo menos uma válvula para pressurização e despressurização de pelo menos um volume de referência e leitura de pelo menos um instrumento de pressão para medição de pressão de pelo menos um volume de anel.

[0029] Além disso, os seguintes aspectos do método podem ser realizados por uma unidade lógica: leitura de pelo menos um instrumento de pressão para medição de pressão de pelo menos um recipiente de gás, controle de pelo menos um regulador de pressão para ajustamento de pressão da alimentação de gás a partir do recipiente de gás, leitura de pelo menos um instrumento de pressão para controlar os ajustes do regulador de pressão, e controle de pelo menos uma válvula para despressurização de pelo menos um recipiente de gás.

[0030] Um terceiro aspecto da invenção é um método para monitoramento da integridade do volume do anel que compreende um método para o cálculo do volume livre de anel como descrito acima, em que o método compreende uma ou mais das seguintes etapas: comparar o novo volume livre de anel a um ou mais volumes livres precedentes calculados de anel, comparando volume acumulado por tempo a uma condição normal, comparar volume acumulado por tempo com uma tendência histórica, usar volume livre do anel para cálculo da vida útil restante do tubo, salvar e apresentar valores medidos e calculados, e disparar um ou mais alarmes se forem encontrados valores críticos. O método pode ser realizado de modo contínuo ou em intervalos regulares.

Descrição de figuras

[0031] A Figura 1 mostra a secção transversal de um tubo flexível.

[0032] A Figura 2 mostra um exemplo de uma instalação fora da costa que compreende um tubo flexível.

[0033] A Figura 3 mostra um arranjo para monitoramento da integridade de pelo menos um volume de anel com base em gás difundido.

[0034] A Figura 4 mostra um arranjo para monitoramento da integridade de pelo menos um volume de anel com base em alimentação de gás.

[0035] A Figura 5 mostra um exemplo de fluxograma para o método de monitoramento de integridade de pelo menos um volume de anel.

[0036] Todas as figuras são esquemáticas e não em escala, e mostram apenas as partes necessárias para ilustrar a invenção, outras partes são omitidas ou meramente indicadas.

Descrição da invenção

[0037] A solução de acordo com a presente invenção é conseguida por um método e um arranjo de acordo com as partes de caracterização das reivindicações independentes.

[0038] A presente invenção está relacionada a um arranjo e a um método para monitoramento da integridade de volume do anel. Mais especificamente, a invenção se refere a um arranjo e a um método para a determinação de um volume livre de anel em um tubo. Como exemplo, o monitoramento pode ser realizado utilizando uma unidade lógica que controla o teste de anel por difusão ou alimentação de gás e, com base nos resultados do teste, calcula o volume livre de anel. Os resultados do teste podem, por exemplo, ser introduzidos no cálculo da vida útil restante do tubo.

[0039] O teste de anel pode, em uma primeira modalidade, compreender a utilização de gás difuso e, em uma segunda modalidade, compreender a utilização de alimentação de gás. Por meio da utilização de gás difuso, o monitoramento mencionado é realizado aguardando uma pressurização natural do volume do anel. Isto é bem adequado para tubos de alta difusão. Contudo, para tubos flexíveis, com baixa ou sem difusão, alimentação de gás é tipicamente utilizada. A vantagem de alimentação de gás, como um exemplo nitrogênio, é que o teste de anel será tipicamente menos demorado. A vantagem de uso de gás difuso é que o arranjo ou produto consiste de menos componentes e, portanto, está menos exposto a erros e é mais automotivo.

[0040] Em uma primeira modalidade, isto é, a configuração de teste para teste de anel por meio da utilização de gás difuso, o arranjo tipicamente compreende, não limitado por, os componentes dentro da caixa 309 na figura 3; pelo menos uma válvula 302, como exemplo uma válvula solenoide, conectada a pelo menos um volume de anel 301, pelo menos um instrumento de pressão 303 para medição de pressão de pelo menos um recipiente de volume de referência 304, também chamado volume de referência, o pelo menos um volume de referência 304 conectado a um instrumento de pressão 303 e válvula 302, pelo menos uma válvula 305 conectada ao pelo menos um volume de referência 304 e pelo menos a uma saída 306, pelo menos uma válvula de alívio de pressão 307 que por questões de segurança está diretamente conectada a partir do pelo menos um volume de anel 301 à pelo menos uma saída 306, pelo menos um instrumento de pressão 316 para medição de pressão do volume de anel 301 e pelo menos uma unidade lógica 308 conectada ao controle e leitura do instrumento de pressão 316, válvula 302, instrumento de pressão 303 e válvula 305. O arranjo 309 pode, com base no acima, monitorizar um ou mais volumes de anel 301 e a figura 3 mostra assim um sistema de monitoramento.

[0041] Na modalidade ilustrada, um instrumento de pressão 303, 316 está disposto em ambos, no volume de anel 301 e no volume de referência 304. Em outra modalidade, um instrumento de pressão único 303 ou 316 pode ser usado para medir o volume de anel ou o volume de referência.

[0042] Em uma segunda modalidade, a configuração de teste para teste de anel por utilização de alimentação de gás, o arranjo tipicamente compreende, não limitado por, os componentes dentro da caixa 409 na figura 4. Em adição aos componentes descritos na primeira modalidade, este arranjo pode compreender pelo menos um recipiente de gás 410, onde o recipiente de gás 410 pode ser localizado intemamente ou extemamente ao dispositivo 409, isto é, o produto. A Figura 4 mostra um recipiente de gás 410 como um recipiente de gás externo. Mais especificamente, o referido arranjo compreende pelo menos um instrumento de pressão 411 conectado a pelo menos um recipiente de gás 410, usado para medir o gás remanescente no recipiente de gás 410, pelo menos um regulador de pressão 412, um regulador de dois estágios ou mais preciso, conectado ao pelo menos um reservatório de gás 410, pelo menos uma válvula de alívio de pressão 413 conectada ao regulador de pressão 412, pelo menos um instrumento de pressão 414, para leitura das configurações do regulador de pressão 412, pelo menos uma válvula 415 conectada a um regulador de pressão 412 e assim ao recipiente de gás 410, utilizado para pressurizar, pelo menos um instrumento de pressão 416 para medição de pressão do volume de anel 401, pelo menos uma válvula 402 conectada a pelo menos um volume de anel 401, pelo menos um instrumento de pressão 403 para medições de pressão do volume de referência 404, pelo menos uma válvula 405 conectada a pelo menos um volume de referência 404 e pelo menos uma saída 406, pelo menos uma válvula de alívio de pressão 407 conectada diretamente a partir do volume de anel 401 a pelo menos uma saída 406 para segurança e finalmente, pelo menos uma unidade lógica 408 conectada a, controlando e lendo a válvula 402, instrumento de pressão 403, válvula 405, instrumento de pressão 416, instrumento de pressão 411, regulador de pressão 412, instrumento de pressão 414 e válvula 415. Adicionalmente, a válvula 415 está conectada ao volume de anel 401. O arranjo 409 pode ser utilizado para monitoramento de um ou mais volumes de anel 401 e assim a figura 4 mostra um sistema de monitoramento.

[0043] Para ambas as modalidades acima mencionadas, a unidade lógica 308, 408 contém software para controlar, como um exemplo, instrumentos de pressão e válvulas. O arranjo 309, 409 é, por conseguinte, capaz de medir o volume de anel 301, 401, pressão, válvulas de controle para pressurização e despressurização, e também executar cálculos. Além disso, o sistema de monitoramento é capaz de salvar e apresentar resultados, usar configurações especificadas pelo usuário, dar um ou mais alarmes se valores fora do intervalo normal são observados, e emitir os resultados para sistemas externos.

[0044] Os instrumentos de pressão 305, 405, 316, 416 podem medir pressão em ambos, no volume de anel 301, 401 e no volume de referência 304, 404, quando a válvula 302, 402 entre os volumes mencionados está aberta.

[0045] A diferença de pressão entre o volume de anel 301, 401 e o volume de referência 304, 404 pode, por exemplo, ser obtida por uma pressão de anel acima da pressão atmosférica e então tipicamente com pressão atmosférica no volume de referência e na saída 306, 406, ou por vácuo na saída e, assim, no volume de referência 304, 404.

[0046] Tipicamente será utilizado um volume de referência relativamente pequeno 304, 404, ele poderia ser uma ou mais magnitudes menores do que o volume de anel 301, 401, e esvaziado várias vezes. Contudo, a invenção é também aplicável a um volume de referência relativamente grande 304, 404, que pode ser do mesmo tamanho ou mesmo maior do que o volume de anel 301,401, e esvaziado poucas vezes.

[0047] Em outra modalidade da presente invenção, o arranjo 309, 409 pode, entre o teste de anel, ser utilizada para medição de vazão de difusão do volume de anel 301, 401. A vazão de difusão pode também ser utilizada para calibração do volume de anel calculado.

[0048] Em ainda outra modalidade da presente invenção o arranjo 309, 409 pode ser uma parte de um sistema de monitoramento maior, utilizado para monitoramento contínuo ou regular da integridade do volume de anel, e em ainda outra modalidade o sistema de monitoramento mencionado pode ser parte de um sistema de controle para controle de um ou mais fluxos e pressões de gás ou fluido em volumes de anel em, como um exemplo tubos.

[0049] Em uma modalidade preferível da presente invenção o arranjo 309, 409 é controlado pela utilização de uma unidade lógica 308, 408. Contudo, é possível em algumas modalidades controlar manualmente os componentes do arranjo.

[0050] Pelo menos um teste de anel é realizado ao monitorar a integridade do volume do anel. Como um exemplo, o teste de anel pode compreender etapas como mostrado na figura 5. Na primeira etapa, o arranjo é configurado para realizar um teste de anel, isto é, o arranjo é configurado para o modo de teste de anel 501. Na etapa seguinte o arranjo está iniciando uma pressurização 502. Se necessário, a pressão é mantida por um dado período de tempo até ser estabilizada 503. Daí de diante o arranjo está realizando uma medição de pressão para verificar se o alto limite de pressão é alcançado. Se não, uma nova pressurização 502 é realizada. Se o alto limite de pressão é alcançado, o processo continua para a etapa 504. Daí em diante, uma despressurização 505 é realizada. Se necessário, a pressão é mantida por um período de tempo até ser estabilizada 506. O arranjo está daí em diante realizando uma nova medição de pressão para verificar se o baixo limite de pressão é alcançado. Se não, uma nova despressurização 505 é realizada. Se o baixo limite de pressão for alcançado, o processo continua para a etapa 507. Daí em diante os cálculos de volume de anel são executados 508. O teste de anel é neste exemplo terminado configurando o arranjo de volta ao modo padrão 509.

[0051] Com referência ao exemplo de teste de anel acima, é enfatizado que em outras modalidades um modo padrão não é necessário. A finalidade das etapas relacionadas com a manutenção da pressão em um limite de alta e baixa pressão é aumentar a precisão e não é necessária em outras modalidades.

[0052] Um exemplo de modalidade do método para monitoramento da integridade do anel está descrito em mais detalhe no que segue. As etapas compreendem pressurização tanto por utilização de difusão como por alimentação de gás.

[0053] As etapas do método podem ser, como um exemplo: 1) Iniciar pressurização para acumulação de pressão até um alto limite de pressão pré-definido, por utilização de difusão ou alimentação de gás. Frequentemente um período mínimo de pressurização é utilizado. Difusão: válvula 302 aberta e válvula 305 fechada Alimentação de gás: válvula 402 e válvula 415 abertas e válvula 405 fechada, o regulador de pressão 412 é ajustado para o alto limite de pressão. 2) Quando a pressão do anel atinge o alto limite de pressão, manter esta pressão por um dado período de tempo. Difusão: período de tempo zero Alimentação de gás: válvula 415 fechada, o arranjo precisa manter a pressão por um dado período de tempo para a pressão estabilizar 3) Medição de pressão após estabilização. Se a pressão medida estiver dentro de uma dada precisão para o alto limite de pressão, como exemplo 90 a 110% do alto limite de pressão, continuar para a próxima etapa. Se não, executar uma nova pressurização (isto é, começar na etapa 1). Difusão: o instrumento de pressão 303 é utilizado para medição da pressão Alimentação de gás: válvula 402 aberta, válvulas 405 e 415 fechadas, instrumento de pressão 403 é usado para medição de pressão 4) Iniciar despressurização até um baixo limite de pressão pré- definido. Os ciclos de medição de fluxo serão então executados pelo arranjo para atender às novas configurações operacionais. O volume acumulado é calculado pelo arranjo esvaziando o volume do anel através do volume de referência várias vezes para se corresponder o baixo limite de pressão. Difusão: válvula 302 aberta, válvula 305 fechada, daí em diante esvaziar o volume de referência fechando a válvula 302 e abrindo a válvula 305. Repetir esta etapa até que o baixo limite de pressão seja alcançado Alimentação de gás: válvulas 405 e 415 fechadas, válvula 402 aberta, daí em diante esvaziar o volume de referência fechando a válvula 402 e abrindo a válvula 405. Repetir esta etapa até que o baixo limite de pressão seja alcançado 5) Quando a pressão está dentro de uma dada precisão para o baixo limite de pressão, como exemplo 90 a 110% do limite da pressão baixa, o arranjo manterá a pressão por um dado período de tempo para a pressão estabilizar. Difusão: período de tempo zero Alimentação de gás: o arranjo precisa manter a pressão durante um dado período de tempo para a pressão estabilizar 6) Medição de pressão após a estabilização. Se a pressão é medida estar dentro de uma dada precisão para o baixo limite de pressão, continuar para a próxima etapa. Se não, executar uma nova despressurização (isto é, começar na etapa 4). Difusão: o instrumento de pressão 303 é utilizado para a medição da pressão Alimentação de gás: o instrumento de pressão 403 é utilizado para medição de pressão 7) Quando as medições terminam, o volume livre de anel é calculado pela unidade lógica 308,408. 8) Teste terminado.

[0054] Na presente invenção o volume livre de anel é calculado pela utilização das equações a seguir.

[0055] Cálculos de volume são realizados com base na equação de gás ideal (combinada): PV/T = C Onde P é pressão absoluta, V é volume, T é temperatura absoluta (Kelvin) e C é uma constante.

[0056] O cálculo do volume livre de anel pode ser baseado nas equações a seguir:

onde: - V é volume livre de anel, - Vout θ volume acumulado durante despressurização, - Vref é volume de referência, - pai é pressão de anel antes do número de despressurizações (i = 1) - Pa2 é pressão de anel após o número de despressurizações (i = n) - Prefi é pressão no volume de referência antes do número i de despressurizações para a saída, - Pref2 é pressão no volume de referência após o número i de despressurizações para a saída, e - n é o número de ciclos de despressurização.

[0057] As equações acima são baseadas em um caso no qual a temperatura é assumida como sendo constante e igual dentro e fora do volume de anel 301,401.

[0058] Como mencionado anteriormente, o volume acumulado pode ser calculado esvaziando o volume de referência 304, 404 de modo repetido até que um baixo limite de pressão no volume de anel 301, 401 seja alcançado.

[0059] A pressão de volume de referência após o esvaziamento pode, como um exemplo, ser igual à pressão atmosférica ou ser vácuo.

[0060] Os resultados do teste de anel são tipicamente usados como entrada para o cálculo da vida útil restante do tubo. Como um exemplo, este poderia ser um tubo onde o anel é enchido com fluido devido a dano da bainha exterior.

[0061] Pode ainda ser mencionado que a presente invenção é um sistema de um sentido que assegura nenhum oxigênio no volume do anel.

[0062] Mesmo embora a presente invenção seja descrita com uma referência a modalidades mencionadas, um especialista irá compreender que mais modificações são possíveis sem qualquer desvio da invenção como está definido nas reivindicações a seguir.

Claims (27)

1. Arranjo para determinação de volume livre de anel (301, 401) em um tubo, o arranjo compreendendo: - um volume de referência (304, 404), - pelo menos uma primeira válvula (302, 402) conectada ao volume livre de anel (301, 401) no tubo e ao volume de referência (304, 404) para despressurização do volume livre de anel (301, 401) no tubo para o volume de referência (304,404), - pelo menos uma segunda válvula (305, 405) conectada ao volume de referência (304, 404) e pelo menos uma saída (306, 406) para despressurização do volume de referência (304, 404), e - pelo menos um primeiro instrumento de pressão (316, 416, 303,403) para medição de pressão do volume livre de anel (301, 401) no tubo e pelo menos um segundo instrumento de pressão (316, 416, 303, 403) para medição de pressão no volume de referência (304,404), caracterizado pelo fato de que: a pelo menos uma primeira e segunda válvulas (302, 402, 305, 405) e o pelo menos um primeiro e segundo instrumentos de pressão (303, 403, 316, 416) estão arranjados para ler e controlar a pressurização e despressurização, e onde as medições de pressão no volume de referência (304, 404) e no volume livre de anel (301, 401) no tubo antes e depois da despressurização, junto com uma dimensão do volume de referência (304, 404) são usadas para cálculo do volume livre de anel (301, 401) no tubo.

2. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cálculo do volume livre de anel é realizado pelo uso das seguintes equações:

onde: _ V é volume livre de anel, - Vout é volume acumulado durante despressurização, - Vref é volume de referência, - pal é pressão de anel antes do número de despressurizações (i = 1) - Pa2 é pressão de anel após o número de despressurizações (i = n) - Prefi é pressão no volume de referência antes do número i de despressurização para a saída, - Pref2 é pressão no volume de referência após o número i de despressurização para a saída, e - n éo número de ciclos de despressurização.

3. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o arranjo compreende adicionalmente: - pelo menos uma unidade lógica (308, 408) para ler e controlar a pelo menos uma primeira e segunda válvulas (302, 402, 305, 405) e o pelo menos um primeiro e segundo instrumentos de pressão (303, 403, 316, 416) para pressurização e despressurização, onde a unidade lógica (308, 408) é adicionalmente arranjada para usar as medições de pressão no volume de referência (304, 404) e no volume livre de anel (301, 401) no tubo antes e depois da despressurização e a dimensão do volume de referência (304, 404) para cálculo do volume livre de anel (301, 401) no tubo.

4. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o arranjo compreende adicionalmente: - pelo menos um recipiente de gás (410) para alimentação de gás para pressurização, - um regulador de pressão (412) conectado ao recipiente de gás (410) para regular a pressão da alimentação de gás, e - pelo menos uma terceira válvula (415) para abrir e fechar para pressurização do volume livre de anel (401) no tubo.

5. Arranjo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: - um terceiro instrumento de pressão (411) conectado ao recipiente de gás (410) para medir a pressão no recipiente de gás, - pelo menos um quarto instrumento de pressão (414) conectado ao regulador de pressão (412) para indicar as configurações de regulador, onde o terceiro instrumento de pressão (411) e o pelo menos um quarto instrumento de pressão (414) são adicionalmente conectados à unidade lógica (408) para controle e leitura.

6. Arranjo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma primeira válvula de alívio de pressão (413) para regular o gás proveniente do recipiente de gás (410).

7. Arranjo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos uma segunda válvula de alívio de pressão (307, 407) para regular o gás proveniente do pelo menos um volume livre de anel (301,401) no tubo para a pelo menos uma saída (306,406).

8. Arranjo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que alimentação de gás é proveniente do pelo menos um recipiente de gás (410) ou de um recipiente de gás interno.

9. Método para determinação de volume livre de anel (301, 401) em um tubo, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: - estabelecer uma diferença de pressão entre o volume livre de anel (301, 401) no tubo e um volume de referência (304, 404), - realizar um número de despressurizações do volume livre de anel (301, 401) no tubo para o volume de referência (304, 404), onde o número de despressurizações é um ou mais, - medir pressão no volume de referência antes e após cada um do número de despressurizações; - medir pressão no volume livre de anel no tubo antes e depois do número total de despressurizações, e - calcular o volume livre de anel no tubo com base na pressão medida no volume livre de anel (301, 401) no tubo antes e depois do número total de despressurizações, a pressão no volume de referência (304, 404) antes e depois de cada um do número de despressurizações e uma dimensão do volume de referência.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas de: - estabelecer uma pressão predefinida no volume de referência antes de cada um do número de despressurizações, e - medir a pressão no volume de referência após cada um do número de despressurizações.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o estabelecimento da diferença de pressão compreende a difusão de gás ao volume livre de anel no tubo para pressurização.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o estabelecimento da diferença de pressão compreende a alimentação de gás de um recipiente de gás para o volume livre de anel no tubo para pressurização.

13. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o estabelecimento da diferença de pressão compreende a redução da pressão no volume de referência.

14. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas de: - após o estabelecimento da diferença de pressão, determinar se a pressão medida no volume livre de anel alcançou um alto limite de pressão, seguido por manter a pressão no alto limite de pressão por um período de tempo selecionado, e - determinar se a pressão medida no volume livre de anel após o período de tempo selecionado estiver dentro de um nível predeterminado de precisão do alto limite de pressão, seguido por pressurização adicional se a pressão medida não estiver dentro do nível predeterminado de precisão do alto limite de pressão, e compreendendo adicionalmente despressurização do volume livre de anel se a pressão estiver estabilizada.

15. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas de: - após despressurização, determinar se a pressão medida no volume livre de anel no tubo alcançou um baixo limite de pressão, e manter a pressão no volume livre de anel no tubo por um período de tempo selecionado quando a pressão medida no volume livre de anel no tubo alcançar o baixo limite de pressão, - após o período de tempo selecionado, determinar se a pressão medida no volume livre de anel no tubo está dentro de uma precisão predeterminada do baixo limite de pressão, seguido de despressurização adicional do volume livre de anel no tubo se a pressão medida no volume livre de anel no tubo não estiver dentro da precisão predeterminada, e seguida pelo cálculo do volume livre de anel no tubo se a pressão estiver estabilizada.

16. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o cálculo do volume livre de anel é realizado pelo uso das seguintes equações:

onde: _ V é volume livre de anel, - V out é volume acumulado durante despressurização, - V ref é volume de referência, - pa1 é pressão de anel antes do número de despressurizações (i = 1) - P a2 é pressão de anel após o número de despressurizações (i = n) - Pref1 é pressão no volume de referência antes do número i de despressurização para a saída, - Pref2 é pressão no volume de referência após o número i de despressurização para a saída, e - n é o número de ciclos de despressurização.

17. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o cálculo de volume acumulado é realizado por pelo menos uma unidade lógica (308, 408) com base em dados recebidos do esvaziamento do volume de referência (304, 404) através de pelo menos uma segunda válvula (305, 405) pelo menos um tempo até o baixo limite de pressão no volume livre de anel ser alcançado.

18. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o estabelecimento da diferença de pressão compreende pressurização e é realizada adicionalmente por: (i) abrir pelo menos uma primeira válvula (302) em comunicação de pressão com o volume livre de anel (301, 401) no tubo e fechando pelo menos uma segunda válvula (305) em comunicação de pressão com o volume de referência para uso de gás difuso, ou (ii) ajustando um regulador de pressão (412), abrindo uma terceira válvula (415) em comunicação de pressão com um recipiente de gás e o volume livre de anel (301, 401) no tubo e fechando a pelo menos uma segunda válvula (405) em comunicação de pressão com o volume de referência se a diferença de pressão for estabelecida usando alimentação de gás proveniente do recipiente de gás.

19. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o período de tempo selecionado é zero para uso de difusão, ou a pressão é mantida por um período de tempo predeterminado até que a pressão seja estabelecida se alimentação de gás de um recipiente de gás (410) for usada.

20. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que é determinado que a pressão é estabilizada em um alto limite de pressão predefinido, realizando uma medição de pressão por uso de pelo menos um segundo instrumento de pressão (303) se gás difuso for utilizado, ou fechando uma terceira válvula (415) e medindo pressão pelo uso de pelo menos um segundo instrumento de pressão (403) se for utilizada alimentação de gás.

21. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o esvaziamento do volume de referência (304, 404) é realizado pelo menos uma vez fechando pelo menos uma primeira válvula (302, 402) em comunicação de pressão com o volume livre de anel (301, 401) no tubo e abrindo pelo menos uma segunda válvula (305, 405) em comunicação de pressão com o volume de referência até que o baixo limite de pressão no volume livre de anel (301, 401) no tubo seja alcançado.

22. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que quando a pressão no volume livre de anel no tubo é estabilizada no baixo limite de pressão, realiza-se a medição de pressão pelo uso de instrumentos de pressão (303,403, 316,416).

23. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma das seguintes etapas de: - cálculos corretos para difusão, - cálculos corretos para diferenças de temperatura, e - controle de um ou mais componentes do arranjo (309, 409) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.

24. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as seguintes etapas são realizadas por uma unidade lógica (308, 408): - controlar pelo menos uma primeira válvula (302, 402) para pressurização e despressurização de pelo menos um volume livre de anel (301, 401) no tubo, - ler pelo menos um segundo instrumento de pressão (303, 403) para medição de pressão do volume de referência, - controlar pelo menos uma segunda válvula (305, 405) para pressurização e despressurização do volume de referência (304,404), e - ler pelo menos um primeiro instrumento de pressão (303, 403, 316, 416) para medição de pressão do volume livre de anel (301, 401) no tubo.

25. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as seguintes etapas são realizadas por uma unidade lógica (308, 408): - ler pelo menos um terceiro instrumento de pressão (411) para medição de pressão de pelo menos um recipiente de gás (410), - controlar pelo menos um regulador de pressão (412) para regular pressão da alimentação de gás do recipiente de gás (410), - ler pelo menos um quarto instrumento de pressão (414) para verificar as configurações do regulador de pressão (412), e - controlar pelo menos uma terceira válvula (415) para pressurização e despressurização de pelo menos um recipiente de gás (410).

26. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender ainda pelo menos uma das seguintes etapas: - comparar volume livre de anel no tubo calculado com um ou mais volumes livres de anel no tubo anteriormente calculados para avaliação de integridade, - comparar volume acumulado por tempo para uma condição normal, - comparar volume acumulado por tempo para uma tendência histórica, - usar volume livre de anel no tubo calculado para cálculo do tempo de vida restante do tubo, - salvar e apresentar valores medidos e calculados, e - disparar um ou mais alarmes se valores críticos forem determinados.

27. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o método é realizado de forma contínua ou em intervalos regulares.

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