BRPI1004181B1 - Método de monitoramento da proteção catódica de um item localizado embaixo dágua em uma instalação e instalação subaquática de extração de hidrocarbonos subaquáticos - Google Patents

Método de monitoramento da proteção catódica de um item localizado embaixo dágua em uma instalação e instalação subaquática de extração de hidrocarbonos subaquáticos Download PDF

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Abstract

“MÉTODO DE MONITORAMENTO DA PROTEÇÃO CATÓDICA DE UM ITEM LOCALIZADO EMBAIXO D’ÁGUA EM UMA INSTALAÇÃO E INSTALAÇÃO SUBAQUÁTICA DE EXTRAÇÃO DE HIDROCARBONOS SUBAQUÁTICOS” A presente invenção refere-se a um método de monitoramento de proteção catódica de um item localizado embaixo d’água em uma instalação e uma instalação submarina que tem um item que requer proteção catódica. Em particular, a invenção é adequada para instalações de extração de hidrocarbonos submarinos. O método de monitoramento da proteção catódica de um item localizado embaixo d’água em uma instalação de extração de hidrocarbonos subaquáticos que requer proteção catódica, a instalação incluindo um módulo eletrônico subaquático (5) em um módulo de controle submarino (4), compreende os passos de: prover um par de primeiro (1a) e de segundo eletrodos (1b), o primeiro (1a) eletrodo estando conectado eletricamente ao item, e o segundo eletrodo (1b) estando em contato com a água próxima ao item; medir o potencial entre o primeiro (1a) e o segundo eletrodos (1b); produzir um sinal elétrico indicativo do nível da proteção catódica do item; converter o sinal em um formato de comunicações compatível com o módulo eletrônico subaquático (5) usando um transdutor (2) e passá-lo para o módulo eletrônico subaquático (5); transmitir o sinal convertido a partir do módulo eletrônico subaquático (5) para uma localização de superfície ao longo de um cabo umbilical; e monitorar a proteção catódica do item na localização de superfície pela interpretação do sinal convertido.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se a um método de monitoramento de proteção catódica de um item localizado embaixo d’água em uma instalação e uma instalação subaquática que tem um item que requer proteção catódica. Em particular, a invenção é adequada para instalações de extração de hidrocarbonos submarinos.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Itens e superfícies de metal que são implantados embaixo d’água, particularmente submarinos, são propensos à corrosão, devido à natureza eletrolítica do líquido circundante. Dita corrosão pode ocorrer em falhas de equipamentos subaquáticos com custos de tempo de inatividade e de reposição consequentemente significativos.
[003] Uma técnica padrão para reduzir a corrosão após a implantação de equipamentos subaquáticos é a de utilizar a proteção catódica, abreviada comumente como PC (PC - Proteção Catódica). Uma forma amplamente utilizada de PC é “PC de ânodo galvânico”, na qual uma superfície de metal de sacrifício é posicionada próxima ao item de metal a ser protegido. Um material de metal de sacrifício é escolhido que tem um potencial eletroquímico de magnitude maior do que o item a ser protegido. Os materiais de metal de sacrifício comumente utilizados incluem ligas de zinco, de magnésio e de alumínio, por exemplo. Quando localizado embaixo d’água, por exemplo, o material de metal de sacrifício será corroído preferencialmente no lugar do item. Eventualmente, o material de sacrifício será corroído a tal ponto que a reposição do material de sacrifício será necessária.
[004] A eficácia do PC, que é principalmente dependente da quantidade do material de sacrifício corrosível remanescente, pode ser monitorada pela medição do potencial entre o item de metal a ser protegido e o líquido circundante, como é bem conhecido no estado da técnica. Para as PC submarinas, por exemplo, é comum utilizar eletrodos a base de cloreto de prata (AgCl) para esse propósito. Os padrões internacionais que são definidos governam o projeto da PC, um exemplo atual sendo DNV-RP-B401. Atualmente, esses padrões recomendam que a proteção de corrosão efetiva de equipamento subaquático não é assumida até que um potencial de -0,8V (Ag I AgCl | água do mar) através do sistema é atingido.
[005] É, portanto, necessário monitorar os potenciais do equipamento para garantir que o nível exigido de PC seja atingido.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[006] Na indústria de extração de hidrocarbonos submarinos, os métodos disponíveis atualmente da PC submarina de monitoramento envolvem a implantação de veículos subaquáticos operados remotamente (ROVs - Remotely Operated Vehicles) para medir o potencial da PC periodicamente. Esse é um procedimento de custo e tempo intensivos, especialmente se o ROV é implantado somente para esse propósito.
[007] É um objetivo da presente invenção a superação desse problema e eliminar a necessidade atual de intervenção submarina para o monitoramento da PC. Esse objetivo é alcançado permitindo que o potencial da PC seja monitorado a partir da superfície, ou seja, de uma instalação no lado superior localizada em terra ou em uma embarcação ou equipamento. Dessa forma, a presente invenção provê o monitoramento e o diagnóstico de condição remota para o monitoramento da PC.
[008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, lá é provido um método para monitorar a proteção catódica de um item localizado embaixo d’água em uma instalação, a instalação ainda incluindo um meio de processamento, compreendendo os passos de prover um par de primeiro e de segundo eletrodos, o primeiro eletrodo estando conectado eletricamente ao item e o segundo eletrodo estando em contato com a água próxima do item, medindo o potencial entre o primeiro e o segundo eletrodos, produzindo um sinal elétrico indicativo do nível da proteção catódica, convertendo o sinal em um formato de comunicações compatível com o meio de processamento e passando-o para o meio de processamento, e transmitindo o sinal convertido a partir do meio de processamento para uma localização na superfície.
[009] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, lá é provido uma instalação subaquática que tem um item que requer a proteção catódica, compreendendo um par de primeiro e de segundo eletrodos, o primeiro eletrodo estando eletricamente conectado ao item e o segundo eletrodo estando em contato com a água próxima ao item, o meio para medir o potencial entre o primeiro e o segundo eletrodos e para produzir um sinal elétrico indicativo do nível de proteção catódica, um transdutor para converter o sinal em um formato de comunicação compatível com o meio de processamento, um meio de processamento, meio para passar o sinal convertido para o meio de processamento, e meio de transmissão para transmitir o sinal convertido para o meio de processamento para uma localização de superfície.
[0010] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, lá é provida uma instalação de extração de hidrocarbonos subaquáticos de acordo com o segundo aspecto.
[0011] A presente invenção provê, dessa forma, inter alia, as seguintes vantagens: monitoramento instantâneo e em tempo-real do nível da PC é alcançável, a invenção pode ser ajustada para o equipamento subaquático de padrão contrário, por exemplo, um módulo eletrônico submarino de uma estrutura de poço submarino, a super-proteção ou a sub- proteção de equipamento pode ser detectada e retificada rapidamente, e os custos associados com a intervenção por ROV são eliminados.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0012] A presente invenção será descrita agora com referência à Figura 1 anexa, a qual mostra de forma esquemática uma estrutura de poço submarino de acordo com uma modalidade da invenção.
[0013] A Figura 1 mostra uma representação diagramática de uma estrutura de poço submarino 6, nessa modalidade uma árvore de poço submarino de uma instalação de extração de hidrocarbono, permitindo o monitoramento da PC de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO
[0014] Um par de eletrodos de referência 1a e 1b são ajustados à estrutura, de modo que o primeiro eletrodo 1a está eletricamente conectado ao item a ser protegido, e o segundo eletrodo é posicionado em contato com a água próxima ao item. Aqui, o termo “próximo” é utilizado para denotar a água que está perto o suficiente do item para permitir uma indicação da PC útil a ser obtida, cujas distâncias são conhecidas no estado da técnica. Esses eletrodos permitem a medição do potencial elétrico (conhecido como o “potencial PC”) entre o item e a água do mar circundante. Os eletrodos 1a, 1b podem, por exemplo, ser à base de zinco, ou de outros materiais como é conhecido no estado da técnica, por exemplo, cloreto de prata. Um sinal elétrico indicativo do nível da proteção catódica é, portanto, produzido pelos eletrodos.
[0015] O potencial é alimentado para um transdutor 2, contendo eletrônicos, que convertem o potencial para uma interface 4-20 mA. Essa interface pode ser de qualquer formato de comunicações, por exemplo, CANbus, Profibus ou Modbus, que é compatível com, e pode ser interpretada por meio de processamento 5 da estrutura 6 (vide abaixo). Em outras palavras, o potencial é transformado em um sinal compatível com o protocolo de comunicação empregado pelo meio de processamento 5.
[0016] O sinal convertido é então transmitido, via os cabos 8, através de uma base de montagem de módulo de controle submarina (SCMMB - Subsea Control Module Mounting Base) 3, e passada para o meio de processamento 5, nesse caso um módulo eletrônico subaquático (SEM - Subsea Electronics Module) 5. O SEM 5 é tipicamente localizado dentro de um módulo de controle submarino (SCM - Subsea Control Module) 4.
[0017] Os dados são então transmitidos a partir do SEM 5 para uma localização de superfície, por exemplo, instalações do lado superior tais como uma estação de controle máster (MCS - Master Control Station). Uma linha 7 é utilizada para essa transmissão. A linha 7 compreende uma linha existente dentro de um cabo umbilical (não mostrado) ligando a instalação submarina e a superfície como é conhecido no estado da técnica, de modo que o sistema de comunicação existente entre o SEM 5 e o lado superior pode ser empregado para transferir os dados para o MCS. Uma vez lá, os dados podem ser interpretados e exibidos para um operador de equipamento submarino.
[0018] Várias alternativas e modificações dentro do escopo da invenção ficarão claras para um técnico no assunto. Por exemplo, a invenção pode ser empregada em qualquer outra estrutura subaquática sob a PC, por exemplo, conjuntos de terminação umbilicais, unidades de distribuição submarinas (SDUs - Subsea Distribution Units), coletores ou tubulações, etc.
[0019] Múltiplos pontos de medição, utilizando pares de eletrodos espaçados ao redor da estrutura, são também possíveis. Nesse caso, cada par de eletrodos pode ser ligado em um bus de rede, conectado ao SEM. A utilização de múltiplos pontos de medição permite a eficácia da PC a ser monitorada em uma variedade de localizações ao redor da estrutura. Tipicamente, essas localizações seriam selecionadas pelo nível de criticidade da instalação.
[0020] A PC pode ser monitorada tanto continuamente como intermitentemente conforme a necessidade.

Claims (12)

1. MÉTODO DE MONITORAMENTO DA PROTEÇÃO CATÓDICA DE UM ITEM LOCALIZADO EMBAIXO D’ÁGUA EM UMA INSTALAÇÃO de extração de hidrocarbonos subaquáticos que requer proteção catódica, a instalação incluindo um módulo eletrônico subaquático (5) em um módulo de controle submarino (4), caracterizado por compreender os passos de: prover um par de primeiro (1a) e de segundo eletrodos (1b), o primeiro (1a) eletrodo estando conectado eletricamente ao item, e o segundo eletrodo (1b) estando em contato com a água próxima ao item; medir o potencial entre o primeiro (1a) e o segundo eletrodos (1b); produzir um sinal elétrico indicativo do nível da proteção catódica do item; converter o sinal em um formato de comunicações compatível com o módulo eletrônico subaquático (5) usando um transdutor (2) e passá-lo para o módulo eletrônico subaquático (5); transmitir o sinal convertido a partir do módulo eletrônico subaquático (5) para uma localização de superfície ao longo de um cabo umbilical; e monitorar a proteção catódica do item na localização de superfície pela interpretação do sinal convertido.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo formato de comunicações compatível com o módulo eletrônico subaquático (5) compreender CANbus.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo formato de comunicações compatível com o módulo eletrônico subaquático (5) compreender profibus.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo formato de comunicações compatível com o módulo eletrônico subaquático (5) compreender modbus.
5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender os passos de: prover pelo menos um par adicional de primeiro e de segundo eletrodos, o primeiro eletrodo estando conectado eletricamente a um item em uma localização diferente do primeiro eletrodo (1a) do primeiro par e o segundo eletrodo estando em contato com a água próxima ao item; medir o potencial entre o primeiro e o segundo eletrodos do par adicional; produzir um sinal elétrico indicativo do nível da proteção catódica do item; converter o sinal em um formato de comunicações compatível com o módulo eletrônico subaquático (5) e passá-lo para o módulo eletrônico subaquático (5).
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada sinal convertido ser passado para o módulo eletrônico subaquático (5) em um bus de rede.
7. INSTALAÇÃO SUBAQUÁTICA DE EXTRAÇÃO DE HIDROCARBONOS SUBAQUÁTICOS, que tem um item localizado embaixo d’água e que requer proteção catódica e incluindo um módulo eletrônico subaquático (5) em um módulo de controle submarino (4), a instalação caracterizada por compreender: um par de primeiro (1a) e de segundo eletrodos (1b), o primeiro eletrodo (1a) estando conectado eletricamente ao item e o segundo eletrodo (1b) estando em contato com a água próxima ao item; meio para medir o potencial entre o primeiro (1a) e o segundo eletrodos (1b) e para produzir um sinal elétrico indicativo do nível da proteção catódica do item; um transdutor (2) para converter o sinal em um formato de comunicações compatível com o módulo eletrônico subaquático (5); meio (8) para passar o sinal convertido para o módulo eletrônico subaquático (5); e meio de transmissão (7) compreendendo um cabo umbilical para transmitir o sinal convertido do módulo eletrônico subaquático (5) para uma localização de superfície; e meio de monitoramento da proteção catódica do item na localização de superfície pela interpretação do sinal convertido.
8. INSTALAÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo transdutor (2) converter o sinal para um formato de CANbus.
9. INSTALAÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo transdutor (2) converter o sinal para um formato de probifus.
10. INSTALAÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo transdutor (2) converter o sinal para um formato de modbus.
11. INSTALAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizada por compreender pelo menos um par adicional do primeiro (1a) e do segundo eletrodos (1b).
12. INSTALAÇÃO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por compreender um bus de rede conectando cada par de eletrodos (1a, 1b) e o módulo eletrônico subaquático (5).
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