BRPI0603344B1

BRPI0603344B1 - Equipamento para inspeção submarina de tubulações rígidas e método operacional

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Publication number: BRPI0603344B1
Authority: BR
Publication date: 2018-10-02

Description

(54) Título: EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO SUBMARINA DE TUBULAÇÕES RÍGIDAS E MÉTODO OPERACIONAL (73) Titular: PETROLEO BRASILEIRO S.A. - PETROBRAS, Indústria. CGC/CPF: 33000167081942. Endereço: Av. República do Chile, 65, Centro, Rio de Janeiro, RJ, BRASIL(BR) (72) Inventor: CARLOS EDUARDO ΜΑΙΑ DE SOUZA; CLÁUDIO SOLIGO CAMERINI

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 02/10/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 02/10/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados • * »·······

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EQUIPAMENTO PARA INSPEÇÃO SUBMARINA DE TUBULAÇÕES RÍGIDAS E MÉTODO OPERACIONAL

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os equipamentos e métodos operacionais para inspeção submarina de tubulações rígidas. Partícularmente, dentre os processos e equipamentos para inspeção submarina de tubulações rígidas conectadas a uma plataforma de produção de petróleo, conhecidas pelos especialistas como “risers”.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

De uma forma geral, o petróleo obtido de reservatórios subterrâneos é enviado a uma plataforma de produção por intermédio de uma tubulação rígida, conhecida como riser”. A tubulação rígida, além de imersa em um meio altamente corrosivo, é submetida a uma movimentação constante provocada pela movimentação da plataforma de produção, sujeita a ondulações marinhas superficiais. Estas condições acabam por induzir tensões e fadiga na tubulação, comprometendo a vida útil da mesma.

Assim sendo, as soldas circunferenciais existentes entre os trechos de tubulação apresentam maior susceptibilidade à ruptura por tensões e fadiga. Estudos recentes vêm sendo conduzidos no sentido de prever um comportamento para estes pontos de solda nas condições adversas supracitadas. Entretanto, para a consecução dos referidos estudos é preciso inspecionar estas soldas para que se tenha uma real dimensão dos efeitos produzidos.

As tubulações rígidas a serem inspecionadas possuem peculiaridades que dificultam a inspeção. A principal delas é a variação de diâmetro externo da tubulação, uma vez que a presença de obstáculos como anéis de suporte e anodos impossibilitam a medição da integridade ao longo da tubulação.

A inspeção de juntas soldadas em dutos para detectar trincas « · · « · · < <

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I · · 4 utilizando técnicas radíográficas é um processo bastante conhecido no estado da técnica. Um método radiográfico de inspeção bastante simples é descrito na patente norte-americana US 4,692,936. Fica claro que o equipamento e o método descritos não são adequados à inspeção de uma tubulação submarina suscetível a movimento e, especialmente, a restrições ambientais.

A patente norte-americana US 5,698,854 descreve um método e equipamento para medir a espessura de parede de um duto. A patente prevê que o equipamento é suportado pela tubulação e que o mesmo possui uma pluralidade de detectores. O equipamento possui ainda um sistema de conversão analógico-digital que permite que os dados obtidos sejam alimentados em um computador para uma análise mais precisa. Nota-se, a partir da descrição da patente, que o equipamento ajusta-se perfeitamente à tubulação a ser inspecionada, o que implica que a referida tubulação deve ter diâmetro externo constante e deve ser absolutamente livre de quaisquer obstáculos.

Do mesmo modo, a patente britânica GB 2 211 708 descreve um equipamento que, em parte, soluciona a problemática de uma tubulação com obstáculos, por intermédio da instalação de um trilho na tubulação. A operação de instalação de um trilho em uma tubulação submarina é praticamente inviável, devido à influência das ondas e correntes marinhas que fazem a tubulação se movimentar.

Com respeito à inspeção de tubulações com obstáculos, uma outra solução para o problema está revelada na patente norte-americana US

6,925,145. O equipamento descrito na referida patente permite não só a inspeção por toda a superfície externa do tubo, como prevê uma configuração em forma de “C” que permite transpor obstáculos, notadamente tubulações transversais. O equipamento descrito na referida patente norte-americana é bastante eficaz para tubulações terrestres

3/8 estacionárias, não sendo tão eficiente para tubulações submarinas em movimento.

Assim, o estado da técnica caminha para um equipamento e um método para inspeção submarina de tubulações com diâmetro externo variável e movimentação constante advinda das ondas e correntes marinhas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO q

O equipamento para inspeção submarina de tubulações rígidas e método operacional, objetos da presente invenção, contemplam uma solução para a inspeção de tubulações rígidas interligando um poço a uma plataforma de petróleo. Estas tubulações, conhecidas como risers”, estão em constante movimento devido à ação de ondas e correntes marinhas. Equipamentos solidários aos “risers” como, por exemplo, anodos, provocam uma variação do diâmetro externo. A referida variação do diâmetro externo dificulta a inspeção.

Assim sendo, a presente invenção permite avaliar a integridade de uma tubulação com as peculiaridades citadas acima por intermédio de um equipamento mecânico de fixação, composto por dois braços mecânicos que abraçam a tubulação a ser inspecionada. Um filme radiográfico é instalado em um dos braços mecânicos enquanto que, em outro, é instalada a sede de um disparador radioativo. Ambos os braços mecânicos são conectados a um corpo central e a um mecanismo de fechamento. Molas de tração são responsáveis pela abertura e pelo fechamento do equipamento mecânico de fixação,

O método de instalação do referido equipamento mecânico de fixação compreende, dentre outras, as seguintes etapas: ______ —- descida dé“um£ícêstã contendo uma pluralidade de equipamentos mecânicos de fixação, já com os filmes radiográficos devidamente instalados, até o fundo do mar;

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- instalação de equipamentos mecânicos de fixação no trecho de tubulação a ser inspecionado;

- instalação de um disparador radioativo na sede própria localizada em um dos braços mecânicos do equipamento mecânico de fixação;

- acionamento do disparador radioativo e impressão no filme radiográfico; e

- coleta dos equipamentos mecânicos de fixação e posterior análise dos resultados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

O equipamento para inspeção submarina de tubulações rígidas e método operacional, objetos da presente invenção, será mais bem percebido a partir da descrição detalhada que se fará a seguir, a mero título de exemplo, associada aos desenhos abaixo referenciados, os quais são partes integrantes do presente relatório.

A Figura 1 mostra esquematicamente um equipamento mecânico de fixação, de acordo com a presente invenção.

A Figura 2 mostra esquematicamente uma vista em perspectiva de um equipamento mecânico de fixação, de acordo com a presente invenção.

A Figura 3 mostra esquematicamente um equipamento mecânico de fixação, com um detalhamento maior do mecanismo de fechamento e do corpo central, de acordo com a presente invenção.

A Figura 4 mostra esquematicamente um equipamento mecânico de fixação, com um detalhamento maior do gatilho, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

O equipamento para inspeção submarina de tubulações rígidas e método operacional, objetos da presente invenção, será feita de acordo com a identificação dos respectivos componentes que o formam, com base nas figuras acima descritas.

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De acordo com as Figuras 1 e 2, o equipamento mecânico de fixação (1), compreende dois braços mecânicos (2, 3) que abraçam a tubulação a ser inspecionada. Um filme radiográfico (12) é instalado em um dos braços mecânicos (2) enquanto que no outro braço mecânico (3) é instalada a sede (4) de um disparador radioativo (41). Ambos os braços mecânicos (2,3) são conectados a um corpo central (5) e a um mecanismo de fechamento (6). Molas de tração (7) são responsáveis pela abertura e pelo fechamento do equipamento mecânico de fixação (1).

O filme radiográfico (12) é inserido em um compartimento (8) 10 apropriado, localizado na parte interna do braço mecânico (2). Este compartimento (8) é uma cavidade recortada com o formato do filme radiográfico (12) feita em uma placa de poliuretano (13) que reveste a superfície interna do braço mecânico (2). A função da referida placa de poliuretano (13) é proteger o filme radiográfico (12) contra a abrasão e prover compartimento (8) próprio para o mesmo.

O outro braço mecânico (3) é provido de uma sede (4) para um disparador radioativo (41). O disparador radioativo (41) pode ser um irradiador ou um equipamento gerador de raios-X ou raios gama (não mostrado nas Figuras). Esta configuração dos braços mecânicos (2, 3) faz com que o filme radiográfico (12) fique diametralmente oposto ao disparador radioativo (41). Assim, quando o disparador radioativo (41) é acionado, a radiação penetra através do “riser” (não mostrado nas Figuras) e impressiona o filme radiográfico (12). Para não atrapalhar a impressão radiográfica, existe uma abertura (9) no braço mecânico (3) em que se instala uma sede (4) para um disparador radioativo (41).

O disparador radioativo (41) é um equipamento especialmente fabricado para acondicionar uma fonte de radiação gama, isolando-a do ambiente externo. Quando o disparador radioativo (41) é acionado, o mesmo expõe uma fonte de radiação permitindo a propagação dos raios-X ·· ·*· ·· · ·· ····♦···· · • « « « « · · « ' « « • ·· ···· * · * · * * · «« ·«··««« « ··«·««'·« • · * · * * ♦ · · · · · • · · · · · · * · «9 · · *

6/8 ou raios gama.

De acordo com as Figuras 3 e 4, o fechamento e abertura dos braços mecânicos (2,3) são realizados pelo movimento relativo entre o mecanismo de fechamento (6) e o corpo central (5). Este movimento ocorre por intermédio de molas de tração (7) que unem o corpo central (5) ao mecanismo de fechamento (6). Peças de ligação (10) unem os braços mecânicos (2, 3) a um mecanismo de fechamento (6). Como em uma armadilha, existe um dispositivo de travamento que impede o deslocamento do mecanismo de fechamento (6) e, conseqüentemente, o fechamento dos braços mecânicos (2, 3), a menos que o gatilho (11) seja pressionado. O gatilho (11) fica localizado no corpo central (5) e impede o deslocamento do mecanismo de fechamento (6). O referido mecanismo de fechamento (6) empurra os braços mecânicos (2,3) em direção ao “riser” (não mostrado na Figura), envolvendo o mesmo.

O gatilho (11) é um sistema mecânico que compreende um batente que apresenta um prolongamento terminado em uma barra quadrada com uma cremalheira (14) em cada face. No dispositivo de travamento, uma pluralidade de engrenagens (15) modificadas em forma de trava está engrenada em cada cremalheira (14) e dispostas radialmente.

As referidas engrenagens (15), projetam-se para fora de um corpo cilíndrico (16) em cujo interior se desloca uma cremalheira (14) e que aloja as engrenagens (15). O corpo cilíndrico (16) é solidário ao corpo central (5) e, externamente a ele, desliza um tubo (17) que faz parte do mecanismo de fechamento (6). Ao evitar que o tubo (17) deslize por sobre o corpo cilíndrico (16), as engrenagens (15) impedem o fechamento dos braços mecânicos (2,

3), mantendo os mesmos em posição aberta”.

Qüãndbo gatilho (11) é pressionado, a cremalheira (14) também se desloca promovendo o giro das engrenagens (15) e, assim, removendo o obstáculo ao deslocamento do mecanismo de fechamento (6). Ocorre então, « ·· ·· ·· ···»····· · ··« ·« · ·· · • ··· · · · · · · · • «· «· « < «·#·*·»·

7/8 • · * · · ·· · · · · por ação das molas de tração (7), o fechamento dos braços mecânicos (2,

3). O gatilho (11) é mantido em sua posição original por intermédio de molas de compressão (18) localizadas no receptáculo (19) onde o gatilho (11) está alojado. Enquanto o tubo (17) estiver sobre o corpo cilíndrico (16), os braços mecânicos (2, 3) ficam fechados. Uma vez que o tubo (17) seja deslocado para fora, as engrenagens (15) retornam à posição original por intermédio das molas de compressão (18), fazendo com que o equipamento retorne à posição “aberta”.

O método operacional para inspeção submarina de tubulações rígidas 10 compreende as seguintes etapas:

1) Uma cesta contendo uma pluralidade de equipamentos mecânicos de fixação (1), com os filmes radiográficos (12) devidamente instalados, ser posicionada no fundo do mar por intermédio de um cabo a partir do barco controlador do veículo de operação remota (ROV);

2) Captura pelo ROV de um dos equipamentos mecânicos de fixação (1) da referida cesta;

3) O ROV aguardar em posição segura o momento em que o “riser” apresentar a menor amplitude de movimento possível para a instalação do equipamento mecânico de fixação (1) no trecho a ser inspecionado;

4) Após a instalação do referido equipamento mecânico de fixação (1), o ROV se posicionar para capturar outro equipamento mecânico de fixação (1) e repetir as etapas 2) e 3) até o completo esvaziamento da cesta de equipamentos mecânicos de fixação (1);

5) Após a instalação de todos os equipamentos mecânicos de fixação (1), o ROV regressar ao barco controlador para instalação do disparador radioativo (41);

6) O ROV, com o disparador radioativo (41) devidamente instalado, se posicionar próximo ao primeiro equipamento mecânico de fixação (1) e aguardar em posição segura o momento em que o “riser” apresente a menor a· ··· ·· ·· ·· ········· a • a a a a a a a »* a a· · > · a a · a a a a aa ·· · · ·· · · (·»»»· a· ·· · · «a aa a a • aa aa aa aa aa aa a

8/8 amplitude de movimento possível para a instalação do dísparador radioativo (41) na respectiva sede (4);

7) Após a instalação do dísparador radioativo (41), o ROV se afastar e acionar o mecanismo para exposição da fonte radioativa;

8) Após a exposição, o ROV se posicionar para efetuar a exposição para outro equipamento mecânico de fixação (1), repetindo as etapas 6) e 7) até que todos os equipamentos mecânicos de fixação (1) tenham sido irradiados;

9) Após a irradiação de todos os equipamentos mecânicos de fixação (1), o ROV retornar ao barco controlador e o dísparador radioativo (41) ser desinstalado;

10) 0 ROV retornar para destra var e retirar todos os equipamentos mecânicos de fixação (1) e os recolocar na cesta; e

11) A cesta retomar ao barco controlador, os filmes radiográficos (12) 15 serem retirados dos equipamentos mecânicos de fixação (1) para posterior análise dos resultados.

A descrição que se fez até aqui do equipamento para inspeção submarina de tubulações rígidas e método operacional, objetos da presente invenção, deve ser considerada apenas como uma possível ou possíveis concretizações, e quaisquer características particulares nelas introduzidas devem ser entendidas apenas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem de forma alguma ser consideradas como limitantes da invenção, a qual está limitada ao escopo das reivindicações que seguem.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1) Uma cesta contendo uma pluralidade de equipamentos mecânicos de fixação (1) com os filmes radiográficos (12) devidamente instalados, ser posicionada no fundo do mar por intermédio de um cabo a partir do barco controlador do veículo de operação remota (ROV);

1. Método para inspeção submarina de tubulações rígidas, caracterizado por compreender as seguintes etapas:

2/2 afastar e acionar o mecanismo para exposição da fonte radioativa;

6) O ROV, com o disparador radioativo (41) devidamente instalado, se posicionar próximo ao primeiro equipamento mecânico de fixação (1) e aguardar em posição segura o momento em que o “riser” apresente a menor amplitude de movimento possível para a instalação do disparador radioativo na respectiva sede;

7) Após a instalação do disparador radioativo (41) o ROV se

Petição 870180065473, de 30/07/2018, pág. 16/20

9) Após a irradiação de todos os equipamentos mecânicos de fixação (1), o ROV retornar ao barco controlador e o disparador radioativo ser desinstalado;

10) O ROV retornar para destravar e retirar todos os equipamentos mecânicos de fixação (1) e os recolocar na cesta; e

11) A cesta retornar ao barco controlador, os filmes radiográficos (12) serem retirados dos equipamentos mecânicos de fixação (1) para posterior análise dos resultados.

Petição 870180065473, de 30/07/2018, pág. 17/20 • «· • · ♦ *